De la recherche fondamentale au partenariat industriel

Thèmes de recherche

Conception simultanée :

La vision proposée se positionne en rupture avec l’approche classique, fondée sur une conception séquentielle des systèmes énergétiques, i.e. visant à concevoir successivement l’architecture, les composants et enfin la supervision du système.
Il s’agit ici de proposer des méthodologies innovantes pour la conception simultanée des systèmes. Des exemples sont : la conception simultanée du compresseur, de sa motorisation et de sa commande pour des groupes moto-compresseur pour PAC, la définition de l’architecture et le dimensionnement des composants de stockage d’énergie, des convertisseurs et des systèmes de refroidissements associés pour des véhicules hybrides, l’optimisation simultanée de la consommation énergétique d’un ensemble de composants, la maîtrise de la boucle d’air des moteurs thermiques, la conception de générateurs d’énergie électrique autonome et de faible puissance...

Conception et outils intégrés :

Il s’agit ici de développer des outils innovants pour la conception de systèmes énergétiques. En collaboration avec des mathématiciens appliqués et des informaticiens. Notre travail s’oriente notamment vers l’élaboration de plateformes intégrées permettant la modélisation et la conception optimale de tels systèmes. Il s’appuie sur des algorithmes d’optimisation originaux (par exemples des métaheuristiques évolutionnaires) permettant l’optimisation globale de systèmes complexes. Des outils d’optimisation multi-critères sont développés pour la conception optimale de systèmes énergétiques mobiles, où l’autonomie, le rendement, la maîtrise des échauffements et la disponibilité sont des facteurs clés. Le cadre applicatif de ces outils est très large et englobe l’ensemble des systèmes énergétiques étudiés au département : conception d’un système PAC sous contraintes de masse, volume, puissance et rendement, conception de micro-refroidisseurs pour les composants électroniques, conception d’actionneurs électriques intégrés tels que des moteurs-roues.

Fiabilité et robustesse de la conception :

La fiabilité est une qualité essentielle que doivent posséder les systèmes énergétiques, notamment dans le cadre d’applications mobiles ou embarquées. La fiabilité doit être prise en compte dès la phase de la conception au même titre que les aspects liés à la maintenance prédictive. L’objectif est d’augmenter la robustesse des systèmes, notamment en intégrant dans la phase de conception des contraintes externes industrielles, économiques ou environnementales. L’augmentation de la fiabilité doit également passer par la mise au point de méthodes et d’outils de diagnostic en ligne et hors ligne. Cette approche est employée dans les cadres applicatifs suivants : diagnostic de systèmes PAC par des méthodes d’intelligence artificielle (réseaux de neurones, logique floue…), diagnostic de systèmes PAC par des méthodes analytiques ou statistiques, fiabilité des actionneurs et des réseaux électriques en environnement automobile.

Gestion des flux d’énergie :

L’objet est ici de s’intéresser plus particulièrement à la gestion en temps réel de la répartition des flux d’énergie au sein d’un système complexe, c’est-à-dire possédant plusieurs sources énergétiques (thermiques, mécaniques, électrochimiques, électromécaniques), différents consommateurs et dont le vecteur peut être de nature électrique, fluidique (eau, hydrocarbure…) ou gazeuse (hydrogène, air comprimé…). Le cadre applicatif est notamment la gestion d’énergie dans les véhicules électriques et hybrides, ainsi que l’alimentation de sites isolés et les micro-réseaux énergétiques.

Développement de convertisseurs d’énergie : machines Stirling, systèmes thermo-acoustiques, magnétocaloriques

Ce thème de recherche concerne plus spécifiquement, la modélisation, la conception et l’optimisation de systèmes de cogénération visant à produire de l’énergie électrique et de la chaleur ou du froid à partir de sources d’énergie de types solaire, fossile (carburants solides, liquides et gazeux), industriel (rejets), géothermique et chimique (biogaz). L’objectif est double : produire de l’énergie en respectant les normes environnementales, se désolidariser des principaux fournisseurs d’énergie institutionnels (électrique, gaz, pétrole). Les machines thermo-acoustiques et à cycle de Stirling offrent également l’avantage de fonctionner de manière réversible en tant que refroidisseur. Les applications visées sont alors le refroidissement de composants électroniques (tubes à gaz pulsés, refroidisseur Stirling). Deux axes de recherche sont abordés : caractérisation de systèmes soumis à des conditions d’écoulements périodiques (écoulements internes aux régénérateurs, transferts de chaleur thermo-acoustique) et conception et optimisation de machines à cycle de Stirling (moteurs, cogénérateurs, refroidisseurs). Ces recherches s’inscrivent dans le cadre de collaborations industrielles (France Telecom, EDF, l’ADEME) et institutionnelles (Ecole Normale Supérieure de Cachan, CNAM Paris, Université de Cergy Pontoise).

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