Équipe Mécatronique, énergie, électricité, intégration

Amélioration des démarches de conception sur critères multiphysiques des machines électriques

Ces dernières années, la maîtrise des com­porte­ments vibro-acous­tiques et ther­miques des machines s’est con­sid­érable­ment accrue sans toute­fois don­ner des résul­tats totale­ment sat­is­faisants sur cer­tains cas pra­tiques, en par­tie à cause d’incertitudes impor­tantes. Ces incer­ti­tudes doivent être maîtrisées, dans l’idéal, à l’aide de mod­éli­sa­tions plus fines.

Une meilleure déter­mi­na­tion et local­i­sa­tion des coef­fi­cients d’échanges ther­miques est une pre­mière piste, mais la prise en compte des cou­plages entre phénomènes vibra­toires, ther­miques et phénomènes mag­né­tostric­tifs est une piste égale­ment abor­der par l’équipe.

Une avancée majeure con­cern­era égale­ment l’intégration des incer­ti­tudes de mod­éli­sa­tion aux incer­ti­tudes plus clas­siques des paramètres d’entrée des mod­èles (matéri­au, tolérances dimen­sion­nelles…) pour par­venir à une con­cep­tion plus robuste. Dans cette optique, l’efficacité de la démarche de con­cep­tion est un point impor­tant à pren­dre en compte par des réduc­tions de mod­èles ou des méth­odes par mod­èles sub­sti­tuts. A l’échelle de la con­cep­tion sys­tème, les briques de mod­éli­sa­tion sont déjà présentes et une démarche de syn­thèse pour la con­cep­tion a été initiée.

Développement d’une démarche de conception et du prototypage associé de microsystèmes de mesures et d’actionnement

Un objec­tif prin­ci­pal est de con­cevoir et dévelop­per des principes de micro-action­nement et/ou de mesure com­pacts pour faciliter leur inté­gra­tion. La démarche orig­i­nale pro­posée s’appuie sur dif­férents piliers tels que la con­cep­tion d’organes mul­ti­fonc­tions ou encore l’actionnement numérique conçu et pro­to­typé dans un con­texte microtech­nique en vue de la réduc­tion voire la sup­pres­sion de cap­teurs tout en garan­tis­sant les per­for­mances du système.

L’originalité des travaux menés par l’équipe se focalise égale­ment sur la diminu­tion de la con­nec­tique dans l’espace de tra­vail des action­neurs par l’utilisation de moyens pho­toniques en inter­ac­tion avec des matéri­aux act­ifs, pour le développe­ment de moyens cou­plés d’alimentation et de pilotage à dis­tance, ain­si que pour le développe­ment de sys­tèmes de mesures.

Que ce soit pour des sys­tèmes d’actionnement ou de mesure, la démarche de mod­éli­sa­tion est struc­turée par un mod­èle du sys­tème glob­al s’appuyant, lorsque néces­saire, sur une mod­éli­sa­tion détail­lée des inter­ac­tions mul­ti­physiques ou du com­porte­ment des matéri­aux act­ifs mis en jeu.

Développement de réseaux de microsystèmes communicants

La maîtrise de la con­cep­tion de micro-action­neurs et cap­teurs com­pacts per­met d’envisager l’intégration de plusieurs action­neurs et/ou cap­teurs fonc­tion­nant de manière col­lec­tive afin de réalis­er des tâch­es com­plex­es telles que par exem­ple le micro-con­voy­age d’objets de faibles dimen­sions (pièces mécaniques d’horlogerie, com­posants électroniques,…).

Ceci aboutit aux approches d’actionnement ou de mesure répar­ties sur laque­lle l’équipe se posi­tionne en pro­posant une démarche de con­cep­tion menant à une topolo­gie opti­misée pour attein­dre les per­for­mances souhaitées (course/étendue, réso­lu­tion, rapidité…).

Cette action néces­site notam­ment l’approfondissement de straté­gies de com­mande dis­tribuées économes en énergie aus­si bien sur le plan algo­rith­mique que matériel mais égale­ment la fusion des infor­ma­tions provenant de son­des de mesures complémentaires.

Dans le cadre de ces straté­gies de com­mande dis­tribuées, des microsys­tèmes inté­grant une fonc­tion de com­mu­ni­ca­tion à dis­tance sont dévelop­pés dans l’objectif de récupér­er des infor­ma­tions sur l’état du réseau de microsys­tèmes répar­ti tout en garan­tis­sant un fort niveau d’intégration technologique.

Maîtrise de l’énergie dans les systèmes

La diver­sité des com­pé­tences de l’équipe est prop­ice aux prob­lé­ma­tiques sys­tème . L’historique de l’équipe l’a amenée à tra­vailler essen­tielle­ment sur les com­posants du sys­tème plus que sur leur inté­gra­tion dans une approche sys­tème globale.

Des inter­ac­tions proches comme par exem­ple les inter­ac­tions entre les straté­gies de mod­u­la­tion de largeur d’impulsion de l’électronique de puis­sance et les com­posants pas­sifs asso­ciés ont été traitées mais l’approche sys­tème n’est pas encore com­plète­ment exploitée est fait donc par­tie des travaux d’actualité.

Cette approche sys­tème est ren­for­cée par de nou­veaux apports en con­cep­tion sys­tème et par la bonne con­nais­sance des phénomènes élec­trochim­iques dévelop­pés ces dernières années sur les bat­ter­ies. Le dis­posi­tif de stock­age d’énergie est en effet un élé­ment clé dans les sys­tèmes embar­qués. Sa maîtrise est cru­ciale pour le développe­ment de la mobil­ité pro­pre où la car­ac­téri­sa­tion en temps réel du vieil­lisse­ment des bat­ter­ies Li-ion est encore perfectible.

L’équipe ambi­tionne la mise en œuvre d’estimateur d’états de san­té capa­bles de déter­min­er la nature du vieil­lisse­ment et donc d’anticiper sa crit­ic­ité. Les élé­ments de stock­age d’énergie peu­vent égale­ment être des élé­ments impor­tants dans les méso (ou micro) sys­tèmes d’actionnement, mesure ou récupéra­tion d’énergie mais son inté­gra­tion a rel­a­tive­ment peu été étudiée.