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