Projet de recherche doctoral numero :5073

Description

Date depot: 31 mars 2018
Titre: Génération d’électricité à partir des vibrations ambiantes aléatoires par synthèse active du comportement mécanique
Directeur de thèse: Dimitri GALAYKO (LIP6)
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini

Resumé: Contexte. Depuis 2007, le LIP6 mène un projet de recherche sur les systèmes de génération d’électricité à micro-échelle pour l’alimentation des systèmes sur puce autonomes, à partir des vibrations ambiante. Il s’agit d’un axe de recherche interdisciplinaire, nécessitant un concours des compétences pointues en électronique, en micro-technologies et en mécanique. Le LIP6 travaille sur l’étude, la modélisation et la conception des interfaces électroniques intégrées entre le capteur d’énergie mécanique et la charge utile alimentée par l’énergie générée. Sur ce thème, le LIP6 collabore étroitement avec des laboratoires spécialistes dans les microtechnologies et dans la modélisation mathématique des systèmes non-linéaires : ESIEE Paris (laboratoire ESYCOM) et UCD (University College Dublin). Le LIP6 est spécialisé dans trois aspects :Modélisation numérique hétérogène du système complet incluant le transducteur électromécanique, le résonateur, le circuit de conditionnement et la charge utile,Elaboration de la méthodologie de conception globale permettant de dimensionner l’ensemble des composants (électriques, mécaniques) du micro-générateur d’énergie pour atteindre des performances souhaitées dans un contexte donné, Conception d’architectures de circuits de conditionnement intelligent et adaptatifs, et leur intégration sur silicium en technologie CMOS. Les recherches du LIP6 bénéficient d’une proximité avec l’équipe de l’ESIEE Paris ayant des facilités et une expertise sur la fabrication et la conception de dispositifs micromécaniques. Cela offre à cette activité une facilité expérimentale qui permet de valider les concepts étudiés avec des prototypes physiques réalistes, et procure une visibilité importante pour nos travaux. Problématique adressée par la thèse. Le principal défi de la récupération d’énergie cinétique consiste à convertir le maximum d’énergie des vibrations aléatoires, c.à.d., de fréquence et d’amplitude inconnues et/ou variables dans le temps ainsi que des vibrations semblables à un bruit non-stationnaire à propriétés statistiques inconnues a priori. Dans la majorité des études actuelles, l’interface électromécanique emploie des structures résonantes que l’on cherche à rendre sensibles aux fréquences des vibrations externes pertinentes pour une application donnée. Cette thèse de doctorat s’inscrit dans le projet du LIP6 qui vise à étudier une architecture de récupérateur d’énergie vibratoire radicalement différente par rapport à celles qui existe actuellement. Cette approche est basée sur la synthèse active du comportement mécanique du récupérateur, de sorte à ce que celui ci convertisse l’énergie à un niveau approchant des limites physiques, et c’est quelle que soit la forme des vibrations externes. L’objectif de la thèse est d’étudier et de concevoir une système électronique de récupérateur d’énergie cinétique compatible avec cette nouvelle approche. Ce système électronique est composé d’un transducteur micromécanique réalisé à l’aide des technologies MEMS par des partenaires du projet au sein de l’ESIEE, et d’un circuit électronique synthétisant et réalisant la commande du transducteur. Ce circuit électronique, qui devra être réalisé dans une technologie CMOS, sera le principal objet de ce projet doctoral.



Doctorant.e: Bessaad Abdelkrim