Sadegh Baghaei soutiendra sa thèse le lundi 22 juin 2026 à 10 h 00 – Salle des thèses de l’ENSEEIHT , sur le sujet : Lois de contrôle robustes pour un convertisseur résonant DC/DC bidirectionnel embarqué dans un chargeur automobile
Composition du jury :
- M. Maurice Fadel, Directeur de thèse, Institut National Polytechnique de Toulouse
- Mme Zohra Kader, Co-directrice de thèse, Institut National Polytechnique de Toulouse
- M. Bruno François, Rapporteur, L2EP – Ecole Centrale de Lille
- M. Malek Ghanes, Rapporteur, Centrale Nantes (CN)
- Mme Antoneta Bratcu, Examinatrice, Grenoble INP – Université Grenoble Alpes
- M. Jean-Michel Vinassa, Examinateur, UMR 5218 – IMS – Laboratoire de l’Intégration du Matériau au Système, Institut Polytechnique de Bordeaux
Résumé :
Cette thèse porte sur le contrôle robuste d’un convertisseur résonant CLLLC bidirectionnel, étage DC-DC isolé d’un chargeur embarqué 11 kW développé en collaboration avec Schaeffler AG. Le convertisseur relie un bus DC de 800 V à une batterie Li-ion (550-850 V), en modes G2V et V2G. Sa commande par modulation de fréquence est fortement non linéaire, avec un gain et une constante de temps variant sur plus d’une décade selon le point de fonctionnement, et des transitions abruptes entre conduction continue (CCM) et discontinue (DCM).
Un modèle dynamique du premier ordre est obtenu par identification analytique aux moindres carrés à partir de réponses indicielles synchronisées ; le gain identifié est validé expérimentalement sur banc 11 kW avec une précision meilleure que 3 dB sur toute la plage de tension, et le modèle complet est validé à travers les performances de commande obtenues. Deux stratégies de commande sont proposées : un correcteur PI linéarisant basé sur un modèle inverse analytique (solution de Ferrari), et un algorithme Super-Twisting (STA) garantissant une convergence en temps fini sur l’ensemble du domaine CCM-DCM. Les essais expérimentaux confirment le respect des exigences industrielles (temps de montée, dépassement, erreur statique) ainsi qu’une robustesse face aux variations de tension batterie et à un cyclage thermique de -35°C à +80°C.
Abstract:
This thesis addresses the robust control of a bidirectional CLLLC resonant converter, the isolated DC-DC stage of an 11 kW onboard charger developed in collaboration with Schaeffler AG. The converter interfaces an 800 V DC bus with a Li-ion traction battery (550-850 V) in both G2V and V2G modes. Its control under frequency modulation is intrinsically nonlinear, with gain and time constant varying by more than one order of magnitude across the operating range, and abrupt dynamic changes between Continuous (CCM) and Discontinuous (DCM) Conduction Modes.
A first-order dynamic model is obtained through analytical least-squares identification from synchronized step responses; the identified gain is experimentally validated on an 11 kW hardware prototype with accuracy better than 3 dB across the full voltage range, while the complete model is validated through the resulting control performance. Two control strategies are proposed: a linearizing PI controller based on an analytical inverse model (Ferrari’s quartic solution), and an Adaptive Super-Twisting Algorithm (ASTA) guaranteeing finite-time convergence over the entire CCM-DCM range. Experimental tests confirm compliance with industrial requirements (rise time, overshoot, steady-state error) as well as robustness to battery voltage variations and thermal cycling from -35°C to +80°C.
