Essais & Simulations n°140

MESURES
RETOUR D’EXPÉRIENCE
Une étude de
simulation
électrothermique
menée avec succès par
ZFW
Implanté à Stuttgart, l’institut de recherche
en gestion thermique ZFW – Zentrum für
Wärmemangement – propose des services
complets en matière de gestion thermique et
de tests de durée de vie des composants et des
systèmes. Afin de mieux affiner la prédiction de
la durée de vie des composants, l'entreprise a
eu recours à des outils de simulation de Mentor
Graphics (groupe Siemens).
Quel que soit leur secteur d’activité, nos clients
veulent globalement tous la même chose : une
solution simple et rapide à un problème thermique
spécifique. Nous utilisons un système de
CFD (mécanique des fluides numérique) rapide, simple d’emploi
et capable de s’adapter à différentes applications, car nos
missions de conseil couvrent la quasi-totalité des secteurs
d’activité, de l’automobile aux systèmes de production, et nos
clients nous appellent généralement pour des projets critiques
en termes de temps. Notre logiciel de CFD nous permet donc
de répondre de façon rapide et fiable à leurs questions. Outre
des simulations, nous proposons à nos clients un grand choix
de techniques de mesure et de bancs d’essai. Nous pensons en
effet que, dans un service d'ingénierie moderne, la simulation
et la mesure doivent être liées pour fonctionner efficacement.
En électronique de puissance, il est essentiel d’associer étroitement
simulation et mesure. En effet, les plus petits écarts
lors de la simulation peuvent faire une grande différence lorsqu’il
s’agit de prédire la durée de vie d’un composant. Dans le
cadre d’un projet industriel, ZFW a réalisé une étude détaillée
de simulation électrothermique pour un pont redresseur,
pour illustrer l’utilisation de simulations couplées dans le but
d’obtenir de meilleurs résultats lors des prédictions de fiabilité
dans le domaine de l’électronique de puissance.
Les prévisions de croissance du marché de l’électronique de
Christian Rommelfanger
Ingénieur de développement en gestion
thermique au sein de la société allemande
Zentrum für Wärmemangement (ZFW)
Figure 1. Prévisions de croissance d
puissance montrent une augmentation de 200% au cours des
dix prochaines années (figure 1). Cet accroissement de la
demande est dû à plusieurs facteurs, tels que le développement
rapide du marché de la mobilité électrique, la forte demande
en matière d’énergie renouvelable, et la croissance du marché
des appareils personnels, pour n’en citer que quelques-uns. Pour
la plupart de ces applications, les clients ont des exigences
élevées en ce qui concerne la durabilité des appareils.
Selon la règle empirique, une variation de température de 10
K induit une différence de presque 50% en ce qui concerne
la durée de vie. Il devient donc évident que même les erreurs
courantes résultant des simulations peuvent entraîner des
erreurs encore plus grandes dans la prévision de la durée de
vie. Ainsi, une erreur de 5% dans le calcul des pertes de puissance
au sein d’un appareil peut avoir une forte incidence sur
la prévision de sa durée de vie. En général, la marge d’erreur
de nos clients en matière de prédiction des pertes de puissance
est de +/-10%.
36 IESSAIS & SIMULATIONS • N°140 • février - mars 2020