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Dissertations / Theses on the topic 'Cyclage électrique'
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Sadoun, Redha. "Intérêt d’une Source d’Energie Electrique Hybride pour véhicule électrique urbain – dimensionnement et tests de cyclage." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2013. http://www.theses.fr/2013ECLI0009/document.
Full textAbstract:
Actuellement, la principale source d’énergie embarquée dans les véhicules électriques est composée de batteries Li-ion. Cette thèse fait partie des thématiques communes de travail que mène L’ESTACA en collaboration avec le L2EP. L’objectif ce projet est d’étudier l’apport d’une source hybride composée de batteries Li-ion et des supercondensateurs, sur les performances d’un véhicule électrique urbain.Dans un premier temps, une stratégie de gestion d’energie basée sur l’approche des règles déterministes a été appliquée pour montrer l’intérêt de l’association des différentes technologies de batterie Li-ion (haute puissance, haute énergie) avec le supercondensateur en fonction de l’autonomie voulue. Cette étude nous a permis de proposer une solution optimale (poids, volume, coût..) composée d’une batterie énergétique et un supercondensateur.Dans la deuxième partie, on a suivie l’évolution du vieillissement des deux de deux batteries de type haute puissance et hautes énergie dans, respectivement, les configurations mono-source et hybride. Pour réaliser cette étude, un banc de tests, destiné au cyclage et la caractérisation des systèmes de stockage, a été utilisé. Les résultats obtenus, offriront la possibilité de se prononcer sur le type de batteries Li-ion qui pourrait être le plus intéressant pour l’alimentation des véhicules électriquesCurrently, the main embedded storage system supplying the electric vehicles is composed of Li-ion batteries. This thesis is one of the common themes of work that ESTACA leads in collaboration with L2EP. The objective of this work is to study the interest of a hybrid source composed of Li-ion batteries and supercapacitors to supply an urban electric.Firstly, an energy management strategy based on deterministic rules is developed to control the power between the battery and supercapacitor. To demonstrate the combination utility, different Li-ion battery technologies (Li-ion high power, high-Li-ion energy) are used on the sizing step. Through this study, we could propose an optimal solution (masses, volumes, costs...) consisting of battery and supercapacitor. In the second part, we have followed the evolution of capacity and the internal resistance losses of high power and high energy batteries type in, respectively, single-source and hybrid configurations. For this study, a test bench, developed for cycling and characterization of storage systems, was used. The results obtained provide the opportunity to choose Li-ion battery technology that could be the most interesting for the supply of electric vehicles
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Sadoun, Redha. "Intérêt d'une Source d'Energie Electrique Hybride pour véhicule électrique urbain - dimensionnement et tests de cyclage." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00980484.
Full textAbstract:
Actuellement, la principale source d'énergie embarquée dans les véhicules électriques est composée de batteries Li-ion. Cette thèse fait partie des thématiques communes de travail que mène L'ESTACA en collaboration avec le L2EP. L'objectif ce projet est d'étudier l'apport d'une source hybride composée de batteries Li-ion et des supercondensateurs, sur les performances d'un véhicule électrique urbain.Dans un premier temps, une stratégie de gestion d'energie basée sur l'approche des règles déterministes a été appliquée pour montrer l'intérêt de l'association des différentes technologies de batterie Li-ion (haute puissance, haute énergie) avec le supercondensateur en fonction de l'autonomie voulue. Cette étude nous a permis de proposer une solution optimale (poids, volume, coût..) composée d'une batterie énergétique et un supercondensateur.Dans la deuxième partie, on a suivie l'évolution du vieillissement des deux de deux batteries de type haute puissance et hautes énergie dans, respectivement, les configurations mono-source et hybride. Pour réaliser cette étude, un banc de tests, destiné au cyclage et la caractérisation des systèmes de stockage, a été utilisé. Les résultats obtenus, offriront la possibilité de se prononcer sur le type de batteries Li-ion qui pourrait être le plus intéressant pour l'alimentation des véhicules électriques
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Lajnef, Walid. "Modélisation des supercondensateurs et évaluation de leur vieillissement en cyclage actif à forts niveaux de courant pour des applications véhicules électriques et hybrides." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00979055.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est la modélisation des supercondensateurs et l'évaluation de leur vieillissement en cyclage actif pour des applications véhicules électriques et hybrides. Après avoir situé les supercondensateurs dans ce type d'applications, les principes physique et technologique sont présentés et discutés. Ensuite, la modélisation électrique des supercondensateurs est faite grâce à une procédure de caractérisation et des outils expérimentaux adaptés aux courants et aux fréquences envisagés. Le comportement dynamique à forts niveaux de courant est détaillé et un modèle équivalent pour la simulation est proposé. La dépendance en température des paramètres électriques est quantifiée puis introduite dans le modèle électrique. Un modèle thermique permettant l'estimation de la température du point chaud a été alors identifié et couplé au modèle électrique. La prédiction de l'auto-échauffement et l'obtention d'un régime stationnaire thermique peuvent être simulés puis validés expérimentalement. Finalement, l'étude du vieillissement est abordée au travers d'essais de cyclage actif. Pour cela, des profils discontinus à forts niveaux de courant ont été spécifiés. Une procédure de test et de caractérisation périodique spécifique a été définie et mise en œuvre lors de trois campagnes de mesures. Les résultats sont présentés en s'intéressant principalement à l'évolution des paramètres électriques durant le vieillissement accéléré en fonction de la forme du courant, sa valeur efficace et de la durée des arrêts pendant le cyclage.
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Redondo, Iglesias Eduardo. "Étude du vieillissement des batteries lithium-ion dans les applications "véhicule électrique" : combinaison des effets de vieillissement calendaire et de cyclage." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSE1203/document.
Full textAbstract:
L'étude du vieillissement des batteries est nécessaire car la dégradation de leurs caractéristiques détermine en grande partie le coût, les performances et l'impact environnemental des véhicules électrifiés, notamment des véhicules 100 % électriques. La méthodologie choisie pour cette thèse consiste en deux étapes bien différenciées, à savoir la caractérisation et la modélisation. Pour la première étape, on s'appuie sur des essais de vieillissement accéléré d'éléments de batterie. Malgré leur caractère accéléré, les campagnes d'essais de vieillissement sont très coûteuses en moyens humains comme matériels : une connaissance à priori des facteurs de vieillissement est nécessaire, soit par le moyen d'études bibliographiques, soit par la réalisation de précampagnes d'essais. Ces études préalables conduisent à la conception d'un plan d'expériences composé d'un certain nombre d'essais dont les résultats permettront de révéler comment les conditions d'utilisation influencent la dégradation des batteries. Dans la seconde étape, grâce à la connaissance apportée par l'étape de caractérisation, on procède à la modélisation du vieillissement. Celle-ci permet de mettre en évidence des lois de vieillissement qui sont généralisées pour prédire l'évolution des performances d'une batterie soumise à des conditions d'utilisation variables dans le temps. Le modèle de vieillissement qui en résulte peut être utilisé pour concevoir et utiliser d'une manière optimale les batteries des véhicules pour minimiser à la fois la consommation d'énergie et de ressources naturelles. En sachant que la dégradation d'une batterie se produit différemment selon si elle est au repos ou si elle est parcourue par un courant, une difficulté majeure est celle de déterminer comment se combinent les effets du vieillissement calendaire et de cyclage pour un véhicule électrique. Dans les applications "véhicules électriques", les batteries passent une part importante de leur temps au repos et les niveaux de courant pendant leur utilisation sont relativement faibles. Les résultats des essais de vieillissement accéléré réalisés dans cette thèse confirment le caractère non-linéaire de la combinaison des vieillissements calendaire et en cyclage lorsque les batteries suivent des profils d'utilisation similaires à l'application considérée. Le modèle de vieillissement qui est proposé dans le dernier chapitre se veut simple mais efficace. Ainsi il repose sur un faible nombre d'équations (2) et de paramètres (6) et il permet de simuler l'évolution de la capacité d'une cellule soumise à un vieillissement qui combine des périodes de cyclage et de repos. Les exemples d'application de ce modèle démontrent son utilité pour l'établissement de stratégies d'utilisation de batteries dans le but de prolonger leur durée de vieStudying the ageing of batteries is necessary because the degradation of their features largely determines the cost, the performances and the environmental impact of electric vehicles, particularly of full electric vehicles. The chosen method in this thesis is divided in two distinct phases, namely characterisation and modelling. The first phase is based on accelerated ageing testing of battery cells. Despite being accelerated, ageing test campaigns are expensive in terms of workforce and equipments: an a priori knowledge of ageing factors is necessary, either by the means of bibliographic studies or by performing preliminary test campaigns. These initial studies lead to an experimental design setup including a certain number of ageing tests. The obtained results may reveal the influence of use conditions on the degradation of batteries. In the second phase, the battery ageing is modelled applying the knowledge acquired in the first phase. Here, the ageing laws are generalised to predict the performance degradation of a battery subjected to variable use conditions. The resulting ageing model can be used to optimally design and use the battery in a vehicle by minimising both energy and natural resources consumption. Given that battery degradation occurs in a different way if the battery is in rest condition or if a current flows through, a major challenge is to determine how calendar and cycling ageing effects combine together. In electric vehicle applications, batteries are not used (in rest condition) most of the time and current levels are relatively low when they are used. The results from accelerated ageing tests which have been carried out during this thesis confirm the non-linearity of the combination of calendar and cycling ageing when usage profiles are applied to the batteries. The usage profiles are similar to the considered application: the electric vehicle. In the last chapter of this manuscript a simple but effective ageing model is proposed. It lies in a low number of equations (2) and parameters (6) and enables to simulate the capacity fade of a battery cell subjected to ageing conditions combining cycling and rest periods. The application examples prove the usefulness of this model for the development of battery use strategies for the purpose of extending their lifespan
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Rizoug, Nassim. "Modélisation électrique et énergétique des supercondensateurs et méthodes de caractérisation : Application au cyclage d'un module de supercondensateurs basse tension en grande puissance." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012169.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente un travail sur le comportement électrique et énergétique des supercondensateurs dans des applications de type traction électrique. Il développe un outil de caractérisation du comportement des supercondensateurs afin de les exploiter dans les applications « courant fort » telles que le transport. Le banc de test développé dans notre laboratoire a permis la caractérisation d'un module de supercondensateurs 112F-48V constitué de 24 composants Maxwell 2700F/2,3V.En premier lieu, la modélisation du composant nous a paru indispensable pour représenter le comportement de ces composants. Pour cela, deux modèles représentant le comportement énergétique et électrique des supercondensateurs ont été développés. Différentes approches connues ont été confrontées pour aboutir à une méthode simple d'identification, associant des mesures temporelles et fréquentielles.
En utilisant ces modèles, une caractérisation de quatre éléments du module avec un suivi de l'évolution des caractéristiques de chaque élément a été effectuée en fonction de la température. D'autre part, l'observation du vieillissement du module et d'un élément de ce dernier pour les 200.000 premiers cycles a permis de suivre la dégradation des caractéristiques (R, rs et C) des supercondensateurs en fonction du nombre de cycles effectués.
Enfin, un des objectifs initiaux était d'aborder le problème de mise en série du composant afin de l'utiliser en Génie Electrique. Les essais de cyclage réalisés sans dispositif d'équilibrage (hormis les impédances du système de mesure) ont permis d'observer une dispersion naturelle des tensions dépendant de la localisation du composant dans le module.
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El, Brouji El Hassane. "Prise en compte du vieillissement dans la modélisation des supercondensateurs." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13947/document.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est l’évaluation du vieillissement calendaire des supercondensateurs. Le début est consacré à l’examen des principes et des technologies des générations récentes de supercondensateurs. Ensuite, une modélisation comportementale de ces composants est proposée sur la base des principes physico-chimiques mais surtout à partir de méthodes de caractérisation électriques originales menées sur une plate-forme dédiée. La majeure partie des résultats concerne la quantification du vieillissement calendaire de différents types d’échantillons en focalisant sur l’impact de la tension et de la température. Enfin, ces résultats, pris en compte dans les modèles, sont mis en regard de ceux obtenus lors du vieillissement en cyclage actif et les contributions individuelles identifiéesAbstract
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EDDAHECH, Akram. "Modélisation du vieillissement et détermination de l'état de santé de batteries lithium-ion pour application véhicule électrique et hybride." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00957678.
Full textAbstract:
Cette thèse se concentre sur la fiabilité des batteries lithium pour des applications véhicules à faible émission en CO2. Pour cela, des méthodologies de caractérisation électriques et thermiques, des protocoles et des tests de vieillissement de batteries lithium sous différents modes (cyclage actif, calendaire simple et cyclage/calendaire) ont été mis en œuvre.Une première partie de ces travaux de thèse s'attache à la modélisation et à l'estimation des états de charge et de santé de la batterie.La deuxième partie est consacrée à l'étude du vieillissement calendaire des batteries lithium utilisant la spectroscopie d'impédance comme méthode de caractérisation. Ensuite, une méthode originale pour l'évaluation de l'état santé de la batterie est proposée. Elle est basée sur l'exploitation de l'étape de charge à tension constante lors d'une recharge complète et est donc bien adaptée à une intégration au sein d'un système de gestion de batterie. L'approche introduite est validée sur des données réelles de vieillissement allant jusqu'à deux ans de test.Enfin, une étude du phénomène de régénération de la capacité suite à un vieillissement des batteries de type combiné cyclage/calendaire est menée. Cette dernière partie constitue une ouverture pour le développement de stratégies d'usage des batteries lithium en incluant leur comportement thermique.
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Mesbahi, Tedjani. "Influence des stratégies de gestion d’une source hybride de véhicule électrique sur son dimensionnement et sa durée de vie par intégration d’un modèle multi-physique." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2016. http://www.theses.fr/2016ECLI0004/document.
Full textAbstract:
Ce mémoire contribue à l’amélioration des performances d’une source de stockage hybride embarquée alimentant un véhicule électrique. La solution investiguée est composée de l’association de batteries Li-ion et de super condensateurs, dans le but d’obtenir, par rapport aux solutions classiques, un gain en masse et en durée de vie pour une certaine plage d’autonomie du véhicule. Notre objectif est de mettre à profit l’utilisation de nouvelles méthodes de gestion de la source hybride et de quantifier le gain obtenu. Un modèle multi-physique incluant les aspects électrique, thermique et vieillissement a été développé et intégré dans l’algorithme de gestion d’énergie afin d’évaluer la dégradation progressive des performances des éléments de stockage au cours des cycles de conduite selon la stratégie de gestion implantée. De nouvelles stratégies de gestion ayant pour objectif d’agir sur la durée de vie ont été évaluées. Leur impact sur les performances de la source en termes de masse, coût et durée de vie a pu être quantifié et montre bien que par une meilleure gestion des puissances, il est possible de mieux utiliser le stockeur hybride, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles approches de gestion d’énergie pour ces systèmesThis thesis contributes to the improvement of hybrid embedded source performances supplies an electric vehicle. The studied solution is composed of Li-ion batteries and supercapacitors hybridization, with an aim to achieve improved performances in terms of weight and lifetime over traditional solutions. Our main goal is to take the best advantage of new energy management strategies of the hybrid embedded source and quantify obtained improvements. A multi-physic model including electric, thermal and aging behaviors is developed and integrated into the algorithm of energy management in order to evaluate the gradual degradation of storage components performances during driving cycles and implemented control strategy. New energy management strategies intended to act on the lifetime of hybrid embedded source have been evaluated. Their impact on the performances of the source in terms of weight, cost and lifetime has been quantified and clearly shows that it is possible to make better use of hybrid embedded source thanks to a good power sharing, thus opening the way to new approaches of energy management for these systems
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Eddahech, Akram. "Modélisation du vieillissement et détermination de l’état de santé de batteries lithium-ion pour application véhicule électrique et hybride." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14992/document.
Full textAbstract:
Cette thèse se concentre sur la fiabilité des batteries lithium pour des applications véhicules à faible émission en CO2. Pour cela, des méthodologies de caractérisation électriques et thermiques, des protocoles et des tests de vieillissement de batteries lithium sous différents modes (cyclage actif, calendaire simple et cyclage/calendaire) ont été mis en œuvre.Une première partie de ces travaux de thèse s’attache à la modélisation et à l’estimation des états de charge et de santé de la batterie.La deuxième partie est consacrée à l’étude du vieillissement calendaire des batteries lithium utilisant la spectroscopie d’impédance comme méthode de caractérisation. Ensuite, une méthode originale pour l’évaluation de l’état santé de la batterie est proposée. Elle est basée sur l’exploitation de l’étape de charge à tension constante lors d’une recharge complète et est donc bien adaptée à une intégration au sein d’un système de gestion de batterie. L’approche introduite est validée sur des données réelles de vieillissement allant jusqu’à deux ans de test.Enfin, une étude du phénomène de régénération de la capacité suite à un vieillissement des batteries de type combiné cyclage/calendaire est menée. Cette dernière partie constitue une ouverture pour le développement de stratégies d’usage des batteries lithium en incluant leur comportement thermiqueIn this thesis, we focus on the reliability of lithium batteries used for automotive applications. For this purpose, electric and thermal characterization methodologies as well as aging tests under several modes (calendar, power cycling, calendar/power cycling) are carried out.In a first part of the work, battery modeling and battery state estimation (state-of-charge and state-of-health) are considered.Then, based on periodic characterization from electrochemical impedance spectroscopy, calendar aging is investigated. Next, we proposed an original process for precise battery state-of-health determination that exploits a full recharge and mainly constant-voltage charge step which allows easily its integration within a battery management system. Our experimental results, up to two years real-life data, confirm effectiveness of our technique.Finally, we study the capacity recovery phenomenon occurring due to combined battery aging (calendar/power cycling). This final part is almost dedicated to introduce strategies for battery use presenting at the same time a thermal behavior study
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Roumy, Laurane. "Study of the Electro-Thermo-Mechanical Behaviour of a 4D Printed Actuator." Electronic Thesis or Diss., Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2024. http://www.theses.fr/2024ESMA0016.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail de thèse était de développer une charnière électrosensible en se basant sur l’impression 4D. Il s’agit d’utiliser une méthode de fabrication additive couplée à un matériau intelligent sensible à un stimulus externe dans le but de créer un mouvement, la quatrième dimension étant le temps. Pour cette étude, le stimulus externe est la température, et l’échauffement est obtenu par effet Joule. L’impression par Fused Filament Fabrication (FFF) qui permet la création d’une structure tridimensionnelle par le dépôt de filaments de polymère fondu a été choisie pour son coût peu élevé, son utilisation aisée, et la production quasi inexistante de déchets. L’acide polylactique (PLA) a été utilisé car il possède d’excellentes capacités de mémoire de forme, est biosourcé, produit en Europe et souvent utilisé en FFF. Dans le but de pouvoir le chauffer par effet Joule, du PLA renforcé par des particules de noir de carbone (CB/PLA) a été considéré. Un matériau thermosensible chauffable à distance par un circuit électrique est ainsi obtenu. Une analyse des couplages électrothermique et électromécanique dans ce matériau a donc été menée. Une première étape a consisté à maîtriser le lien entre les propriétés de l’éprouvette imprimée et les paramètres d’impression. Des éprouvettes rectangulaires ont ensuite été chauffées par effet Joule et observées par caméra thermique dans le but d’étudier le comportement du matériau soumis à trois créneaux de voltages différents. Un modèle basé sur l’équation de la chaleur a été mis en place afin de prévoir les températures atteintes au sein du matériau. Suite à un cyclage électrique, une modification de la microstructure du CB/PLA engendrant une évolution de la résistance électrique a été mise en évidence. Une étude du couplage électromécanique a ensuite été réalisée via des essais de traction monotone et cyclée afin d’analyser l’évolution de la résistance électrique sous sollicitation mécanique et dans le cadre d’une utilisation répétée. Les avantages d’une structure avec un angle d’impression longitudinal par rapport à l’axe de sollicitation ont été mis en évidence par des propriétés électriques et mécaniques supérieures et une meilleure durabilité. D’autres angles d’impression ont également été testés et la théorie des stratifiés a pu être appliquée aux éprouvettes imprimées 3D. Un suivi des endommagements dans les éprouvettes de traction a été mené par émission acoustique et par des observations au microscope électronique à balayage et au micro tomographe. Le développement de craquelures perpendiculaires à l’axe de sollicitation a été mis en évidence. Finalement, une charnière a été conçue et testée pour un angle de pliage de 90°. Une optimisation des paramètres d’impression a été conduite afin de réduire l’influence des contraintes résiduelles dues au procédé de fabrication lors de la phase d’apprentissage de la charnière. Les résultats ont montré l’influence prépondérante de la température du plateau et de la vitesse d’impression. Le déploiement reproductible d’une charnière avec environ 80% de taux de recouvrement a été obtenu, et la force déployée ainsi que la vitesse de déploiement ont été mesurées. L’utilisation répétée d’une telle charnière et sa durabilité ont été investiguées en réalisant dix cycles successifs de déploiement. L’influence de la température de programmation et d’actionnement a été également étudiée. Finalement, une ébauche de charnière réversible a été proposée. Il a ainsi été démontré qu’il est possible de créer un prototype optimisé de charnière activable par effet Joule, à distance, par impression 4DThe aim of this thesis was to develop an electro sensitive 4D printed hinge. 4D printing consists in using an additive manufacturing method coupled with an intelligent material that is sensitive to an external stimulus in order to create movement, the fourth dimension being time. For this study, the external stimulus is temperature, and heating is achieved by the Joule effect. Fused Filament Fabrication (FFF), which creates a three-dimensional structure by depositing melted polymer filaments, was chosen for its low cost, ease of use and low waste production. Polylactic acid (PLA) was used because it has excellent shape memory properties, is biosourced, is produced in Europe and is often used in FFF. To use the Joule effect, PLA reinforced with carbon black particles (CB/PLA) was considered. The result is a heat-sensitive material that can be heated remotely via an electrical circuit. An analysis of the electro-thermal and electro-mechanical couplings in this material was therefore carried out. The first step was to establish the link between the properties of the printed sample and the printing parameters. Rectangular specimens were then heated using the Joule effect and observed with a thermal camera in order to study the behaviour of the material when subjected to three different voltages. A model based on the heat equation was used to predict the temperatures reached within the material. Under electrical cycling, a change in the CB/PLA microstructure was observed, resulting in a change in electrical resistance. A study of the electro-mechanical coupling was then carried out using monotonic and cyclic tensile tests to analyse changes in electrical resistance under mechanical stress and in the context of repeated use. The advantages of a structure with a longitudinal printing angle, along the loading direction, were demonstrated by superior electrical and mechanical properties and improved durability. Other printing angles were also tested and the classical laminate theory was applied to the 3D printed specimens. Damage in the tensile specimens was monitored using acoustic emission, scanning electron microscopy and micro computed tomography. The development of crazes perpendicular to the loading direction was demonstrated. Finally, a hinge was designed and tested for a bending angle of 90°. The printing parameters were optimised to reduce the influence of residual stresses due to the manufacturing process during the programming step of the hinge. The results showed that the temperature of the plate and the printing speed had a noticeable influence. The reproducible deployment of a hinge with approximately 80% of recovery was obtained, and the force deployed and the deployment speed were measured. The repeated use of such a hinge and its durability were investigated by carrying out ten successive deployment cycles. The influence of programming and triggering temperatures was also studied. Finally, a first approach of reversible hinge was proposed. It was thus demonstrated that it is possible to create an optimised prototype of a 4D printed hinge that can be remotely triggered by Joule effect
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Al, jed Habib. "Influence de la recharge rapide sur les performances des accumulateurs lithium des véhicules électriques dans le cadre de l'utilisation postale." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0290/document.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objectif d’étudier l’influence de la recharge rapide sur le vieillissement des batteries lithium, et son impact sur les performances des véhicules électriques dans le cadre d’une utilisation postale. La première partie est consacrée à la modélisation de batteries lithium par un modèle à circuit électriques équivalent, dont les paramètres sont identifiables par des tests de caractérisation linéaires. La deuxième partie est dédiée à l’étude du vieillissement, et abouti sur un estimateur de vieillissement par l’exploitation des données des tests de vieillissement accélérés. Ensuite, l’utilisation postale est étudiée, et un profil de courant représentatif de la sollicitation réelle de la batterie est proposé. Ce dernier a permis de valider le modèle de la batterie dans le domaine de l’utilisation postale. Ensuite un modèle de véhicules électriques est présenté, il intègre le modèle de batterie, tout en le faisant vieillir en utilisant l’estimateur de vieillissement. Enfin, les différentes stratégies de recharges possibles sont énumérées et comparées. Pour conclure sur leurs influences sur le vieillissement des batteries, et donc les performances de véhiculesThis thesis aims to study the influence of fast charging on the aging of lithium batteries, and its impact on the performances of electric vehicles as part of a postal use. The first part is devoted to the modeling of lithium batteries with an equivalent electric circuit model, whose parameters could be identified using linear characterization tests. The second part is dedicated to the study of aging, and results in an aging estimator using data collected from accelerated aging tests programs. Then the postal usage is studied, and a power profile representative of the actual load on the battery is provided. The latter was used to validate the model of the battery in the field of postal use. Then the postal use is studied, and a current profile representative of the real behavior of the battery is provided. This profile was used to validate the model of the battery in the postal use domain. Then a model of electric vehicles is presented, it integrates the battery model, which can simulates the aging state of the battery using the ageing estimator. Finally, the various possible strategies of recharge are listed and compared, which leads to conclusions about their influences on aging of batteries, and the vehicles performance
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Fernandes, cardoso Juliana. "Démarche de pré-dimensionnement d’une machine électrique pour véhicule électrique : optimisation sur cycle de fonctionnement et avec contraintes de l’entraînement électrique." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. https://thares.univ-grenoble-alpes.fr/2020GRALT046.pdf.
Full textAbstract:
Le problème environnemental est en train de changer la façon dont nous voyons nos besoins. Dans tous les secteurs d’activité humaine, de nouvelles solutions sont cherchées qui puissent permettre la durabilité de notre mode de vie. Dans ce contexte, le secteur du transport routier s’est tourné vers le véhicule électrique. Cette solution pose des défis, du point de vue de la conception du système de la chaîne de traction, liés à la complexité du système même et au cycle de fonctionnement du véhicule.Dans ce travail, nous proposons une méthodologie de préconception par optimisation de l’ensemble « machine électrique et onduleur de tension » prenant en compte le cycle de fonctionnement du système. Pour cela, nous développons un modèle semi-analytique d’une machine synchrone à aimants permanents et présentons un modèle analytique des pertes dans l’onduleur de tension. Nous développons ensuite une méthodologie de traitement des cycles de fonctionnement, afin de représenter un cycle complet par un nombre limité de points de fonctionnement. Finalement, nous utilisons les modèles créés et cette méthode de traitement afin de définir un problème d’optimisation. La solution de ce problème, en utilisant l’algorithme d’optimisation Sequential Quadratic Programming, permet le dimensionnement par optimisation d’une machine de référence pour différents cycles de fonctionnementThe environmental problem is changing the way to see our own needs. In order to make living the way we do sustainable, new solutions are being developed in every aspect of human life. In this context, the transport sector turned to the electrical vehicle. This technology is challenging from a powertrain design viewpoint, due mainly to the system complexity and the vehicle drive cycle.In this work, we propose a pre-design by optimization methodology for the electrical machine and the voltage inverter, considering a target drive cycle. In order to do so, we develop a semi-analytical model of a permanent magnet synchronous machine and present an analytical model of the voltage inverter losses. Then, we develop a method to simplify drive cycles so as to represent a whole cycle by a reduced number of operating points. Finally, we use the developed models and the cycle treatment method in order to create an optimization problem. By using the Sequential Quadratic Programming algorithm to solve this optimization problem, we perform the design by optimization of a reference machine considering different drive cycles
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Picherit, Marie-Lou. "Evaluation environnementale du véhicule électrique : méthodologies et application." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00666955.
Full textAbstract:
Le véhicule électrique est aujourd'hui présenté comme l'une des solutions alternatives sérieuses au véhicule à moteur à combustion interne, visant à limiter la consommation d'énergies fossiles, ainsi que les émissions de polluants locaux et de gaz à effet de serre. L'évaluation des forces et faiblesses de cette technologie au regard de l'environnement est aujourd'hui limitée, compte tenu notamment du peu de retour d'expérience sur ce type de véhicules.L'objectif de ce travail de recherche est de proposer une approche combinant une connaissance fine du véhicule étudié (obtenu notamment par des essais expérimentaux et l'utilisation de modèles de consommation) et de la méthode d'évaluation environnementale Analyse de Cycle de Vie (ACV), pour identifier les paramètres clefs du bilan environnemental, et par différentes analyses de sensibilité, d'en proposer une analyse détaillée. Pour y parvenir, des essais expérimentaux ont été réalisés sur un véhicule électrique à usage essentiellement urbain et son équivalent thermique. Un modèle permet d'estimer les consommations de véhicules selon leurs spécificités (chimie et capacité de batterie, rendement de la chaîne de traction) et leurs conditions d'utilisation (trafic, usages d'auxiliaires). Des hypothèses et scénarios sont également établis sur la durée de vie des batteries qui équipent le véhicule. Les jeux de données obtenus sont mis en œuvre dans l'ACV d'un véhicule électrique, et les résultats obtenus interprétés puis comparés à ceux du véhicule thermique équivalent. Enfin, analyses de sensibilité et test de divers scénarios permettent l'identification des paramètres clefs du bilan environnemental.
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Cazot, Mathilde. "Development of Analytical Techniques for the Investigation of an Organic Redox Flow Battery using a Segmented Cell." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0116.
Full textAbstract:
Les batteries à électrolyte circulant ou redox flow batteries (RFB) représentent une technologie prometteuse pour répondre aux besoins grandissants de stockage d'énergie. Elles seraient particulièrement adaptées aux réseaux électriques qui comptent une part grandissante d'énergie d'origine renouvelable, produite en intermittence. L'objet de ce travail est l'étude d'un nouveau type de RFB, actuellement développé par l'entreprise Kemiwatt. Il repose sur l'utilisation de molécules organiques, qui sont abondantes et recyclables. Le but de cette étude est d'améliorer la compréhension fondamentale de la batterie grâce à l'utilisation d'outils d'analyse précis et innovants. Chaque composant du système a d'abord été analysé via des moyens expérimentaux ex-situ. Les deux électrolytes composant la batterie ont ensuite été étudiés séparément en conditions réelles de circulation dans une cellule symétrique. Couplées à un modèle d'électrode volumique, les données ont été analysées pour identifier les facteurs limitants de chaque solution. La batterie entière a ensuite été étudiée dans un dispositif segmenté, permettant l'accès à la distribution interne du courant. Une étude paramétrique, réalisée avec la cellule segmentée a permis d'observer les effets du courant, du débit et de la température sur le fonctionnement de la cellule, puis d'établir une cartographie des conditions de fonctionnement idéales, suivant la puissance et l'état de charge de la batterie. L'aspect hydrodynamique du système a finalement été abordé en développant un modèle fluidique ainsi qu'une maquette expérimentale de cellule transparente pour visualiser l'écoulementRedox Flow Batteries (RFBs) are a promising solution for large-scale and low-cost energy storage necessary to foster the use of intermittent renewable sources. This work investigates a novel RFB chemistry under development at the company Kemiwatt. Based on abundant organic/organo-metallic compounds, this new technology promises the deployment of sustainable and long-lived systems. The study undertakes the building of a thorough knowledge base of the system by developing innovative reliable analytical tools. The investigation started from the evaluation of the main factors influencing the battery performance, which could be conducted ex-situ on each material composing the cell. The two electrolytes were then examined independently under representative operating conditions, by building a symmetric flow cell. Cycling coupled with EIS measurements were performed in this set-up and then analyzed with a porous electrode model. This combined modeling-experimental approach revealed unlike limiting processes in each electrolyte along with precautions to take in the subsequent steps (such as membrane pretreatment and electrolyte protection from light). A segmented cell was built and validated to extend the study to the full cell system. It provided a mapping of the internal currents, which showed high irregularity during cycling. A thorough parameter study could be conducted with the segmented platform, by varying successively the current density, the flow rate, and the temperature. The outcome of this set of experiments would be the construction of an operational map that guides the flow rate adjustment, depending on the power load and the state of charge of the battery. This strategy of flow rate optimization showed promising outcomes at the lab-cell level. It can be easily adapted to real-size systems. Ultimately, an overview of the hydrodynamic behavior at the industrial-cell level was completed by developing a hydraulic modeling and a clear cell as an efficient diagnostic tool
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Cousseau, Romain. "Contribution à la modélisation et à l’étude du vieillissement des condensateurs électrolytiques aluminium dédiés à des applications à hautes températures." Thesis, Compiègne, 2015. http://www.theses.fr/2015COMP2227/document.
Full textAbstract:
Ce mémoire est consacré à la modélisation des condensateurs électrolytiques aluminium dédiés à des applications à hautes températures ainsi qu’à la compréhension de leur vieillissement lors d’utilisations réalistes. En effet, dans le cas d’onduleur de traction de véhicule électrique, les sollicitations, notamment en température, peuvent être parfois très variables. Or, il se trouve que pour ce type d’applications, ces derniers sont la plupart du temps de type électrolytiques aluminium, technologie étant parmi les plus fragiles. Par conséquent, ce manuscrit propose tout d’abord une nouvelle modélisation électrique s’appuyant des phénomènes de diffusion permettant d’obtenir une représentation très précise de l’impédance de ces condensateurs. Compte-tenu de leur forte dépendance en température, la modélisation thermique couplée au modèle électrique est également traitée. Le but premier est de développer un outil permettant d’estimer précisément les pertes à chaque instant pour permettre au contrôleur d’ajuster la température de ce dernier par une modification de la stratégie MLI. Une méthode d’identification en ligne est alors proposée par l’utilisation de filtres de Kalman conjoints avec de très bons résultats obtenus en simulation. Le dimensionnement ainsi que la création d’un banc de cyclage accéléré est développé et une comparaison du vieillissement obtenu après 12 000 heures entre des composants cyclés thermiquement et d’autres non cyclés est donnée. Les résultats montrent une très bonne tenue dans le temps des condensateurs étudiés que ce soit au niveau de l’impédance ou bien visuellement avec néanmoins un impact du cyclage thermique non négligeableThis thesis is devoted to the modeling of aluminum electrolytic capacitors dedicatedto high temperatures. The purpose is also to understand their ageing while submitted to realistic use. Indeed, in the case of electric vehicle traction inverter, solicitations like temperature can vary a lot. This type of stress has already been studied for active components, but not yet on passive ones such as decoupling capacitors. However, it turns out that for this kind of application, they are most of the time aluminum electrolytic capacitors which is among the weakest technology. Consequently, this manuscript proposes at first a new electric model based on a diffusion phenomena which leads to a very accurate impedance description. It permits also a better understanding of the physical phenomena involved in these components. Because of their important temperature dependence, thermal modeling coupled to the electric model is also discussed. The very first purpose is to develop a tool that is able to estimate losses accurately at every moment. Thanks to it, the controller could so change the PWM strategy in order to act on the temperature. An online identification method is then proposed with the use of joint Kalman filters which led to very good results in simulation. The design and the creation of an accelerated cycling bench is developed and comparisons about the ageing obtained after 12 000 hours between thermally cycled components and others non-cycled are given. Results show a very good stability over time of the studied capacitors (PEG225MF470Q Kemet©) either on the impedance or visually. Nevertheless a significant impact can be observed on the cycled ones
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Léveillé, Étienne. "Microgénérateurs électriques à base d'oscillateurs thermiques." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2013. http://hdl.handle.net/11143/6192.
Full textAbstract:
Dans un contexte de développement durable et d’automatisation de notre environnement, l’utilisation de capteurs sans-fil distribués est croissante. Hors l’usage et le remplacement de piles s’avère coûteux. La consommation énergétique de plus en plus faible de l’électronique rend l’extraction énergétique de l’énergie ambiante envisageable. La chaleur résiduelle est une source d ’énergie intéressante puisqu’elle est la forme finale de la majeure partie de l’énergie utilisée par l’humain. Cependant, à petite échelle, seuls les éléments thermoélectriques sont disponibles. Les présents travaux s’intéressent donc à explorer et comparer des mécanismes de génération alternatifs. Puisque la majorité des mécanismes de transduction alternatifs sont dynamiques, leur utilisation requiert une transformation de l’énergie thermique continue en oscillations. Les mécanismes étudiés ont donc tous en commun de posséder un oscillateur thermique en plus d’un mécanisme de transduction vers la forme d ’énergie électrique. Parmi les divers mécanismes identifiés, deux sont étudiés en détails pour comprendre leurs comportements ainsi que connaître leur efficacité et leur puissance potentielle. Le premier générateur étudié théoriquement est basé sur le changement de ferromagnétisme d’une masse suspendue par des ressorts au-dessus d’un aimant. Les comportements du modèle développé correspondent aux comportements reportés dans la littérature. Deux paramètres de conception principaux ont été identifiés, perm ettant un contrôle de la fréquence, de la plage de températures d’opération. De plus le mécanisme peut opérer avec de faibles différences de température et des températures proches de l’ambiant, ouvrant la porte à des applications utilisant la chaleur du corps humain. L’utilisation de matériau pyroélectrique comme mécanisme de transduction pourrait offrir des densités de puissance électrique envisageables de l’ordre de 1 m W / c m 3. Le second générateur étudié expérimentalement est basé sur l’évaporation explosive d’un liquide surchauffé en absence de sites de nucléation. Un premier prototype a permis de démontrer, pour la première fois, le fonctionnement d’un tel cycle. Une étude de l’effet de la température de la source de chaleur et de l’effet du débit de liquide montre qu’une zone d’opération idéale est présente. La puissance de sortie maximale mesurée est de l’ordre de 1.6//W. Des améliorations sont proposées pour faire croître cette puissance de deux ordres de grandeur. Finalement, l’utilisation du pompage capillaire pour rendre le système autonome est démontré, mais reste sensible aux variations de conditions. Finalement, l’étude des dispositifs montre que les microgénérateurs à base d’oscillateurs thermiques peuvent présenter un intérêt, par rapport aux éléments thermoélectriques, dans les applications où les températures sont faibles ou incertaines. Cependant, ces mécanismes souffrnt d’une très faible efficacité causée par les multiples transformations énergétiques à faible couplage. [symboles non conforme]
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Cazot, Mathilde. "Development of Analytical Techniques for the Investigation of an Organic Redox Flow Battery using a Segmented Cell." Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0116.
Full textAbstract:
Les batteries à électrolyte circulant ou redox flow batteries (RFB) représentent une technologie prometteuse pour répondre aux besoins grandissants de stockage d'énergie. Elles seraient particulièrement adaptées aux réseaux électriques qui comptent une part grandissante d'énergie d'origine renouvelable, produite en intermittence. L'objet de ce travail est l'étude d'un nouveau type de RFB, actuellement développé par l'entreprise Kemiwatt. Il repose sur l'utilisation de molécules organiques, qui sont abondantes et recyclables. Le but de cette étude est d'améliorer la compréhension fondamentale de la batterie grâce à l'utilisation d'outils d'analyse précis et innovants. Chaque composant du système a d'abord été analysé via des moyens expérimentaux ex-situ. Les deux électrolytes composant la batterie ont ensuite été étudiés séparément en conditions réelles de circulation dans une cellule symétrique. Couplées à un modèle d'électrode volumique, les données ont été analysées pour identifier les facteurs limitants de chaque solution. La batterie entière a ensuite été étudiée dans un dispositif segmenté, permettant l'accès à la distribution interne du courant. Une étude paramétrique, réalisée avec la cellule segmentée a permis d'observer les effets du courant, du débit et de la température sur le fonctionnement de la cellule, puis d'établir une cartographie des conditions de fonctionnement idéales, suivant la puissance et l'état de charge de la batterie. L'aspect hydrodynamique du système a finalement été abordé en développant un modèle fluidique ainsi qu'une maquette expérimentale de cellule transparente pour visualiser l'écoulementRedox Flow Batteries (RFBs) are a promising solution for large-scale and low-cost energy storage necessary to foster the use of intermittent renewable sources. This work investigates a novel RFB chemistry under development at the company Kemiwatt. Based on abundant organic/organo-metallic compounds, this new technology promises the deployment of sustainable and long-lived systems. The study undertakes the building of a thorough knowledge base of the system by developing innovative reliable analytical tools. The investigation started from the evaluation of the main factors influencing the battery performance, which could be conducted ex-situ on each material composing the cell. The two electrolytes were then examined independently under representative operating conditions, by building a symmetric flow cell. Cycling coupled with EIS measurements were performed in this set-up and then analyzed with a porous electrode model. This combined modeling-experimental approach revealed unlike limiting processes in each electrolyte along with precautions to take in the subsequent steps (such as membrane pretreatment and electrolyte protection from light). A segmented cell was built and validated to extend the study to the full cell system. It provided a mapping of the internal currents, which showed high irregularity during cycling. A thorough parameter study could be conducted with the segmented platform, by varying successively the current density, the flow rate, and the temperature. The outcome of this set of experiments would be the construction of an operational map that guides the flow rate adjustment, depending on the power load and the state of charge of the battery. This strategy of flow rate optimization showed promising outcomes at the lab-cell level. It can be easily adapted to real-size systems. Ultimately, an overview of the hydrodynamic behavior at the industrial-cell level was completed by developing a hydraulic modeling and a clear cell as an efficient diagnostic tool
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Jellid, Jihed. "Suivi du cycle de vie d'un composite CFRP hybride par mesure de résistance électrique." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2009. http://www.theses.fr/2009ECDL0014.
Full textAbstract:
Ce travail de Thèse traite de l’utilisation de la technique de la mesure de la résistance électrique dans un composite hybride : polymères renforcés par des fibres de carbone avec un alliage à mémoire de forme (TiNiCu) incorporé. La conductivité électrique du composite unidirectionnel époxy renforcé par des fibres de carbone sera étudiée en s’intéressant à l’influence de plusieurs paramètres : orientation des fibres de carbone par rapport au sens du courant, fraction volumique des fibres, dimensions de l’échantillon… A partir du moment où le facteur le plus important qui contrôle les propriétés de la matrice ainsi que de l’interface fibre-matrice la densité de la réticulation, qui résulte du procédé de mise en oeuvre, nous avons utilisé les fibres de carbone comme un capteur de suivi de réticulation de la matrice époxy. Les résultats seront comparés à des essais classiques sur DMA. Une autre approche consistera à mesurer la variation de la résistance électrique de l’alliage à mémoire de forme comme un moyen de suivi de réticulation. Dans la dernière partie, la possibilité de détecter l’endommagement dans le composite hybride soumis à une flexion trois points et ce en mesurant la résistance électrique et l’émission acoustique sur la face tendue de l’échantillon, ainsi que la possibilité de contrôle de la propagation de cet endommagement en activant l’alliage à mémoire, chauffé par effet joule a été étudiéeThis Thesis investigates the use of the electric resistance measurement technique in hybrid carbon fibre reinforced polymer/shape memory alloy (TiNiCu). The electric conductivity of the unidirectional carbon fibre reinforced epoxy will be treated by studying the effect of some parameters: carbon fibre orientation against current direction, carbon fibre volume fraction, dimensions of the sample… Since the most important factor which controls the properties of the matrix and of the fibre-matrix interface is the cross-linking density resulting from the manufacturing process, carbon fibres are used as sensors for the cure monitoring of the epoxy matrix. The results were compared to classical DMA technique. Another test consists in using the electric resistance variation of the SMA as a sensor for the cure monitoring. In the last part, the research dealt with the possibility to detect damage in the hybrid composite under bending stress by measuring the electric resistance variation and acoustic emission on the stretched side of the sample, and how to slow down the damage propagation by activating the memory alloy, heated by joule effect
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Wang, Wenlu. "Eco-conception des systèmes de transmission de l'énergie électrique." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00627890.
Full textAbstract:
Les demandes pour la préservation de l'environnement ainsi que les préoccupations pour un développement durable, ont augmenté considérablement ces dernières décennies à travers le monde. Ce souci environnemental est également présent dans l'industrie électrique et les approches d'éco-conception sont de plus en plus présentes dans la conception et la réalisation des composants et systèmes de transmission et de distribution (T & D) de l'énergie électrique. Cette étude est menée, dans le but d'analyser les impacts des systèmes de transmission de l'énergie électrique sur l'environnement, de localiser les principales sources de pollution environnementale. Les impacts environnementaux d'un cas réel du système de transmission à 765 kV AC du Venezuela sont étudies, à l'aide de l'Analyse du Cycle de Vie (ACV). Les principales sources de pollution de l'environnement du système de transmission sont localisées, qui sont les pertes d'énergie dans les lignes de transmission et les transformateurs de puissance ainsi que les émissions de SF6 des disjoncteurs. En outre, l'analyse des impacts environnementaux de l'Ultra Haute Tension (UHV) et Très Haute Tension (THT) de lignes de transmission est menée, concernant l'efficacité énergétique d'une série de lignes de transmission (500 kV AC, 765 kV AC, 1200 kV AC, ± 500 kV DC et ± 800 kV DC) et les émissions de CO2-équivalent en raison des pertes d'énergie dans les lignes de transmission ; et l'ACV d'une ligne de transmission à 1000 kV AC nouvellement construite en Chine.
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Berkani, Mohamed Said. "Conception par optimisation des machines électriques de traction ferroviaire sur cycles de fonctionnement ferroviaire." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2024.
Full textAbstract:
Le moteur de traction ferroviaire est destiné à fonctionner dans de larges gammes de couple/vitesse. L'objectif principal de cette thèse est de développer des méthodes de conception par optimisation de machines électriques pour la traction ferroviaire avec la prise en compte des cycles (missions). Puis, d'incorporer ces méthodes dans un outil informatique. Après une prise en main des modèles électromagnétiques existants et leur transfert dans le langage Matlab, des modèles thermiques transitoires ont été établis et validés par rapport aux mesures expérimentales. À partir de là, la problématique des temps de simulations prohibitifs sur cycles a été mise en évidence et des solutions de réduction de cycles ont été proposées et validées sur les différents types de cycle. Enfin, une approche de conception par optimisation en deux niveaux a été développée. Le premier niveau concerne les variables continues et le second gère les variables discrètesThe rail traction motor is designed to operate in wide range of torque/speed performance. The main aims of this thesis is to develop methods of designing by optimization electric machines over railway driving cycle. Then, to implement these methods in a usable software. Firstly, existing electromagnetic models were transferred to Matlab and two thermal models were developed and validated by experimental measurements. The use of accurate models for the optimization over à driving cycle is highly time consuming so, after identification of this constraint, some solutions to reduce this time without losing the accuracy were proposed and validated. Finally, multi-level optimization approach has been developed for electric machine design to solve mixed integer problem. This approach takes into account the driving cycle by using the methods of cycle reduction developed during this thesis
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Bouarroudj-Berkani, Mounira. "Etude de la fatigue thermo-mécanique de modules électroniques de puissance en ambiance de températures élevées pour des applications de traction de véhicules électriques et hybrides." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00346572.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l'étude de la fatigue thermomécanique de modules IGBT onduleurs intégrés de puissance 600V-200A destinés à des applications de traction automobile électrique et hybride. Nous avons cherché à évaluer la tenue de ces modules aux contraintes de cyclages (actif et passif) sous températures ambiantes élevées. Ainsi, la première partie de cette thèse présente les tests expérimentaux réalisés en cyclage actif durant lesquels nous avons cherché à évaluer la tenue des modules IGBT (600V-200A) fonctionnant à différentes températures ambiantes (température de semelle) et différentes températures de jonction (température des puces). Afin de chercher à comprendre les mécanismes physiques mis en jeu dans la dégradation de l'assemblage, les essais ont été arrêtés rapidement dès lors qu'un indicateur de défaillance laissait supposer une initiation de processus de dégradation.
Dans la deuxième partie, nous nous sommes focalisés sur la tenue des brasures substrat/semelle dans des conditions de cycles thermiques passifs. Sachant qu'habituellement le facteur d'accélération retenu pour le vieillissement de ces brasures est l'amplitude des cycles thermiques, nous avons cherché dans cette partie à évaluer non seulement l'effet de l'amplitude des cycles thermiques mais aussi les niveaux des paliers haut et bas sur l'initiation des fissures dans ces brasures et leurs propagation au cours du cyclage.
Enfin, pour comprendre et analyser le comportement de la brasure et de l'assemblage sous les contraintes de cycles thermiques, une étude par simulation numérique est présentée dans la dernière partie. Une étude numérique effectuée sous des conditions de température similaires à celles imposées dans la partie expérimentale a permis de localiser et d'évaluer les contraintes thermomécaniques que subissent les éléments de l'assemblage. Surtout, nous donnons des éléments de réponse permettant d'établir un lien entre les paramètres thermiques du cyclage passif et les grandeurs physiques qui sont influent sur la durée de vie des brasures. Enfin, cette partie se termine sur une étude numérique dans laquelle nous avons cherché à simuler l'effet combiné des cyclages actifs et passifs sur les contraintes mécaniques au sein des modules IGBT afin de rendre compte des contraintes imposées aux modules dans une application réelle.
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Royer, Kevin. "Vers un entrepôt de données et des processus : le cas de la mobilité électrique chez EDF." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015ESMA0001/document.
Full textAbstract:
Le marché du véhicule électrique (VE) est aujourd’hui en plein essor et il s’agit d’un marché quireprésente un intérêt pour des industriels comme EDF. Pour réaliser ses objectifs (optimisation de laconsommation, tarification...) EDF doit d’abord extraire des données hétérogènes (issues des VE etdes bornes de recharge) puis les analyser. Pour cela nous nous sommes orientés vers un entrepôt dedonnées (ED) qui est ensuite exploité par les processus métiers (PM). Afin d’éviter le phénomèneGarbage In/Garbage Out, les données doivent être traitées. Nous avons choisi d’utiliser une ontologiepour réduire l’hétérogénéité des sources de données. La construction d’une ontologie étant lente, nousavons proposé une solution incrémentale à base briques ontologiques modulaires liées entre elles. Laconstruction de l’ED, basé sur l’ontologie, est alors incrémentale. Afin de charger des données dansl’ED, nous avons défini les processus ETL (Extract, Transform & Load) au niveau sémantique. Ensuitenous avons modélisé les PM répétitifs selon les spécifications BPMN (Business Process Modelisation& Notation) pour extraire les connaissances requises par EDF de l’ED. L’ED constitué possède lesdonnées et des PM, le tout dans un cadre sémantique. Nous avons implémenté cela sur la plateformeOntoDB développée au Laboratoire d’Informatique et d’Automatique pour les Systèmes de l’ISAEENSMA.Elle nous a permis de manipuler l’ontologie, les données et les PM d’une manière homogènegrâce au langage OntoQL. De plus, nous lui avons fourni la capacité d’exécuter automatiquement lesPM. Cela nous a permis de fournir à EDF une plate-forme adaptée à leurs besoins à base d’élémentsdéclaratifsNowadays, the electrical vehicles (EV) market is undergoing a rapid expansion and has become ofgreat importance for utility companies such as EDF. In order to fulfill its objectives (demand optimization,pricing, etc.), EDF has to extract and analyze heterogeneous data from EV and charging spots. Inorder to tackle this, we used data warehousing (DW) technology serving as a basis for business process(BP). To avoid the garbage in/garbage out phenomena, data had to be formatted and standardized.We have chosen to rely on an ontology in order to deal with data sources heterogeneity. Because theconstruction of an ontology can be a slow process, we proposed an modular and incremental constructionof the ontology based on bricks. We based our DW on the ontology which makes its construction alsoan incremental process. To upload data to this particular DW, we defined the ETL (Extract, Trasform& Load) process at the semantic level. We then designed recurrent BP with BPMN (Business ProcessModelization & Notation) specifications to extract EDF required knowledge. The assembled DWpossesses data and BP that are both described in a semantic context. We implemented our solutionon the OntoDB platform, developed at the ISAE-ENSMA Laboratory of Computer Science and AutomaticControl for Systems. The solution has allowed us to homogeneously manipulate the ontology, thedata and the BP through the OntoQL language. Furthermore, we added to the proposed platform thecapacity to automatically execute any BP described with BPMN. Ultimately, we were able to provideEDF with a tailor made platform based on declarative elements adapted to their needs
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Rakotoson, Vanessa. "Intégration de l'analyse de cycle de vie dans l'étude de la production électrique en milieux insulaires." Thesis, La Réunion, 2018. http://www.theses.fr/2018LARE0035/document.
Full textAbstract:
La croissance démographique, l'amélioration de la qualité de vie, et l'intensification des activités énergivores influent fortement sur la demande en énergie au travers de la consommation d'électricité sur un territoire. Le recours aux énergies fossiles constitue la solution la plus adoptée dans les milieux insulaires pour satisfaire cette demande. L'envers de cette méthode réside dans la quantité d'émissions de gaz à effet de serre générée au cours de la production d'énergie et la vulnérabilité de ces territoires. Les politiques actuelles ambitionnent l'atteinte de l'autonomie énergétique dans les milieux insulaires à moyen terme, et favorisent l'utilisation des énergies renouvelables pour restreindre les émissions de gaz à effet de serre. Ces travaux ont pour objet de quantifier les impacts environnementaux liés à la production d'électricité de La Réunion afin d'établir un diagnostic territorial. À partir de l'Analyse de cycle de vie et suivant les normes ISO 14044, les centrales de production d'électricité du territoire sont évaluées sous différents impacts environnementaux. La démarche adoptée a été de mettre en place un outil d'évaluation adapté à tout territoire, permettant d'identifier les étapes et les processus fortement contributeurs pour la production de 1 kWh électrique. Les résultats de ce diagnostic servent de points de repère pour élaborer les scénarios de production, établis dans une démarche de modélisation prospective. Huit scénarios proposés ont été développés pour répondre aux contraintes environnementales, techniques, sociales et économiquesPopulation growth, the raising of the standard of living and quality of life, and energy-intensive activities are key parameters affecting the territory energy demand, through electricity consumption. To meet this demand, reliance on fossil fuels is the main adopted solution, particularly in insular context. The downside of this method is the large amount of greenhouse gas emissions (GHG) emitted, and vulnerability of the territories. Current policies are now in favor of the energy self-sufficiency as a medium-term objective, and put in place measures to support the use of sustainable energy sources to mitigate GHG emissions. This work aims to assess environmental impact of electricity production in Reunion island, to establish a territorial diagnosis. Based on a life cycle assessment approach, according to ISO 14044 standards, varying environmental impacts have been evaluated from existing power plants. An evaluating tool has been developed to identify the most emissive life cycle stage from 1 kWh electricity produced. The obtained results serve as a reference point to develop prospective scenarios. Eight scenarios have been presented and aim to satisfy environmental, technical, social and economic constraints
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El, Bouchtioui Lamia. "Le cadre réglementaire des déchets d'équipements électriques et électroniques : de la conception à la fin de vie des équipements électriques et électroniques." Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2023. http://www.theses.fr/2023BORD0491.
Full textAbstract:
Les déchets d’équipements électriques et électroniques (D.E.E.E.) sont un défi pour l’ensemble de la société dans la mesure où leur gestion est devenue très rapidement un enjeu à la fois économique, politique, social, environnemental et sanitaire. Ainsi, ils représentent un poids dont cherchent à se débarrasser à moindre coût les pays développés. Un trafic international a vu le jour autour de leur exportation vers des pays en développement ou émergents principalement marqués par des faiblesses juridiques en matière environnementale. Plusieurs textes internationaux et régionaux viennent limiter les mouvements transfrontaliers des déchets afin d’empêcher les méthodes économiquement profitables d’envoi de déchets dangereux. Au sein de l’Union européenne, une règlementation spécifique vise à encadrer la thématique des D.E.E.E. Elle préconise une gestion durable des D.E.E.E. afin de protéger et d’améliorer la qualité de l’environnement. Elle prévoit de contribuer à une production et consommation durable, en priorité, par la prévention des D.E.E.E. et, en outre, par le réemploi et le recyclage des matières de manière à réduire la quantité de déchets à éliminer. Les modifications récentes en droit européen mettent en exergue la volonté d’une transition vers une économie circulaire. Néanmoins, il apparaît encore quelques difficultés dans l’atteinte des objectifs fixés. Ces travaux se proposent d’aborder la manière dont le droit en vigueur aujourd’hui intègre une approche globale du sujet en tenant compte de l’ensemble du cycle de vie des D.E.E.E. conciliant les objectifs environnementaux et économiques. Cette étude permet de mettre en avant les avancées mais aussi les difficultés persistantes que la société doit confronterWaste electrical and electronic equipment (W.E.E.E.) is a challenge for society as a whole, as their management has quickly become an issue that is at once economic, political, social, environmental and health. Thus, they represent a burden that developed countries seek to get rid of at a lower cost. International traffic has emerged around their export to developing or emerging countries mainly marked by legal weaknesses in environmental matters. Several international and regional texts limit the transboundary movement of waste in order to prevent economically efficient methods of sending hazardous waste. Within the European Union, a specific regulation aims to frame the theme of W.E.E.E. It advocates sustainable management of W.E.E.E. to protect and improve the quality of the environment. It aims to contribute to sustainable production and consumption, as a priority, through the prevention of W.E.E.E. and, in addition, through the reuse and recycling of materials in order to reduce the amount of waste to be disposed of. Recent changes in European law highlight the desire for a transition to a circular economy. Nevertheless, there are still some difficulties in achieving the objectives set. This work aims to address the way in which the law in force today incorporates a global approach to the subject taking into account the entire life cycle of the W.E.E.E. reconciling environmental and economic objectives. This study highlights the advances but also the persistent difficulties that society must confront
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Dang, Thanh Thuy Van. "Méthodes pour l'analyse de cycle de vie des batteries lithium-ion des véhicules électriques." Paris, ENMP, 2011. http://www.theses.fr/2011ENMP0051.
Full textAbstract:
Le présent mémoire a permis la construction d'un cadre permettant d'appliquer l'approche d'Analyse de Cycle de Vie (ACV) aux différentes technologies de batteries Li-ion des véhicules électriques (VE), en prenant en compte tout leur cycle de vie (production – utilisation – fin de vie). Concrètement, il permet d'établir une base de données dédiée à la batterie, de la modéliser et de la paramétrer. D'autres difficultés méthodologiques ont été résolues : choix de l'unité fonctionnelle, modularité du produit, incertitudes sur son usage et sur sa durée de vie, règles d'allocation pour la fin de vie… L'analyse de sensibilité menée montre que les résultats sont étroitement liés aux données et aux scénarios choisis. Pour le scénario de référence, les principales conclusions sont : - Potentiel de réchauffement climatique de l'ordre de 12kg CO2/ kg de batterie (production et fin de vie). D'autres impacts environnementaux ont été également examinés. - Importance du choix des matières de la batterie, de leurs procédés d'élaboration et de la localisation des usines vis-à-vis de sa performance écologique (ex : les matières actives de la cathode). - Gain sur certains impacts du bilan ACV grâce à des matières valorisées lors du recyclage des batteries. Ce gain varie en fonction des procédés de recyclage envisagés (pyrométallurgie et/ou hydrométallurgie) et des matières récupérées. - Bénéfice écologique pour le parc VE si l'on met en place un système de gestion des batteries (ex : cas de la location des batteries) Afin de favoriser l'éco-conception des batteries, un modèle d'ACV simplifié est proposé, permettant un gain en termes de temps et de coût tout en visant la même qualité de prestation qu'une ACV détailléeA framework enabling an application of Life Cycle Assessment approach to various technologies of Lithium-ion Electric Vehicles batteries is created. It encompasses all the life cycle of the product (Manufacturing – Use – End of Life). More precisely, a specific LCA database for Li-ion batteries is constructed and batteries life cycle is successfully modeled. Others difficulties are discussed and solved during this works, such as the choice of batteries functional unit, system modularity, uncertainties of the Use phase and of batteries' lifetime, allocation rules for batteries End of Life… A sensibility analysis is carried out and shows that LCA results strongly depend on chosen data and scenarios. Main conclusions obtained from the base case of our studies are: - Climate change potential of a battery is about 10 - 15 kg CO2 éq/kg of batteries. This amount takes into account the manufacturing and the end of life. Others environmental impacts are also quantified (regional impacts such as acidification, eutrophisation; human toxicity and ecotoxicity…). - Batteries LCA results are sensitive regarding to the choice of its materials, of the manufacturing processes and of the geographic parameters. - Materials recovery during the End of Life phase leads to environmental benefit for the global impacts of the batteries. However, it depends on the recycling process (pyrometallurgical and/or hydrometallurgical), as well as on the nature of recovered materials. - Batteries leasing scenario can help minimizing environmental impacts of Electric Vehicles park. In order to facilitate eco-conception of Li-ion batteries, a simplified LCA model is created, which reduces times and costs of future LCA studies while ensuring the same accuracy
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Boudot, Cécile. "Transitions de phase sous champ électrique dans la thiourée." Nancy 1, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10087.
Full textAbstract:
Étude des propriétés diélectriques de la thiourée hydrogénée par mesure de la constante diélectrique, de la polarisation, de la réponse pyroélectrique et du cycle d'hystérésis. Établissement du diagramme de phases dans le plan (E,T). Analyse théorique à partir d'une fonctionnelle d'énergie dérivée du modèle phénoménologique de Landau
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Chandoul, Mohamed. "Contribution à l'étude du cycle de Lenoir pressurisé (sans combustion)." Valenciennes, 1985. http://www.theses.fr/1985VALE0002.
Full text
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Boughanmi, Walid. "Eco-conception des motorisations électriques : Application à la machine asynchrone." Thesis, Artois, 2012. http://www.theses.fr/2012ARTO0207/document.
Full textAbstract:
Environ 300 millions de moteurs électriques, de puissance moyenne comprise entre 0,75 kW et 300 kW, sont utilisés dans l’industrie, l’infrastructure et les grands bâtiments. En plus, 30 millions sont renouvelés chaque année. En France, l’énergie électrique consommée par ces moteurs représente environ deux-tiers l’énergie électrique consommée dans l’industrie. Une amélioration, même faible, des performances environnementales de chaque unité apporte donc des gains environnementaux conséquents. La démarche d’éco-conception d’une machine électrique permet d’introduire, contrairement aux autres démarches classiques, les aspects environnementaux lors de la conception de la machine en tenant compte de toutes les phases du cycle de vie, depuis l’extraction des matières premières nécessaires à la fabrication des pièces de la machine jusqu’à son démantèlement et son recyclage. Cette démarche permet de concevoir une machine électrique avec un meilleur écobilan global. Dans ce travail, un outil performant destiné à l’Analyse du Cycle de Vie (ACV), prenant en compte plusieurs critères d’impacts afin d’éviter le transfert de pollution d’un critère à l’autre, a été utilisé pour améliorer significativement les performances éco-énergétiques des moteurs électriques. Un premier prototype de moteur « vert » réalisé avec de nouveaux concepts a été fabriqué et comparé à une machine de référence. Sa réalisation a été dictée par le souci de réduire au maximum son empreinte environnementale en utilisant des matériaux plus respectueux de l’environnement, mais aussi en augmentant son efficacité énergétique. Le prototype est ainsi fabriqué à base de tôle à grains orientés, de fil émaillé UV sans solvant, de plastique d’origine végétale et de roulements éco-énergétiques. Ce moteur prototype possède une haute éco-efficacité énergétique puisque son rendement est augmenté de l’ordre de trois points par rapport au moteur standard, sans augmenter sa masse, de plus il comporte un système d’isolation qui n’utilise pas de solvant et des plastiques biosourcésApproximately 300 million of electric motors, with average power range from 0.75 kW to 300 kW, are used in industry, infrastructure and large buildings. In addition, 30 millions are renewed each year. In France, the electrical power consumed by these motors is about two-third of the electrical energy consumed in the industry. Thus, an improvement, even small, of the environmental performance of each motor would provide substantial environmental benefits. Contrary to the conventional approaches, the eco-design of an electrical machine can introduce environmental aspects during the design of the machine, taking into account all phases of the life cycle from the extraction of raw materials to the decommissioning and the recycling. This approach has been applied in this study to design an electrical motor, which has a better global energetic eco-balance. Therefore, a Life Cycle Analysis (LCA) tool is used; it takes into account several impact criteria to avoid pollution transfers from one criterion to another. A first "Green" prototype motor made with a high energetic eco-efficiency was fabricated and tested. The study was dictated by the need to minimize its global environmental impact by using materials more environmentally friendly, but also in order to increase its energy efficiency. The prototype is made with a grain oriented steel sheets, an enameled wire polymerized by UV and without solvents, some plastic based on biopolymers and with eco-energetic bearings. The eco-designed motor has a high energetic eco-efficiency; its performance is increased by about 3 % compared to the standard motor and without increasing its mass
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Herbert, Anne-Sophie. "Analyse de mix électriques pour la détermination d'inventaires électricité pour ACV conséquentielle." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://oatao.univ-toulouse.fr/19906/7/Herbert_AnneSophie.pdf.
Full textAbstract:
La lutte contre le changement climatique implique de modifier les modes de production et de consommation actuels pour réduire de façon drastique les émissions de gaz à effet de serre dont la grande majorité est liée à la combustion d’énergies fossiles. Face à ces enjeux, de nombreux pays se sont engagés dans une transition énergétique pour faire évoluer leur système énergétique, notamment électrique de façon à répondre en partie aux exigences d’une économie bas carbone. Pour guider les acteurs dans leurs choix stratégiques, des outils d’aide à la décision s’avèrent efficaces pour identifier les leviers potentiels de réduction des impacts environnementaux, notamment par la méthode d’Analyse du Cycle de Vie (ACV) qui évalue les impacts d’un produit sur tout son cycle de vie. L’un de ses développements, l’ACV conséquentielle, vise à analyser les impacts d’un changement, et prend donc en compte ses effets directs et indirects sur l’environnement. Cette méthode reste encore peu utilisée par les praticiens en raison du manque d’inventaires génériques pour ACV conséquentielle. Ce constat est d’autant plus marquant pour l’électricité, largement utilisée dans la technosphère, dont la production évolue significativement pour s’engager dans la transition énergétique. Les travaux présentés ici visent à proposer une méthode d’élaboration d’inventaires électricité génériques pour ACV conséquentielle, qui intègrent les spécificités techniques du produit électricité, à travers le bouquet énergétique ou mix qui combine les différents moyens de production, variables selon le pays considéré. Afin de parvenir à simplifier les mix de production d’électricité, une typologie est établie à partir de l’étude des émissions de Gaz à Effet de Serre (GES), des mix et de leur décomposition en moyens de production. Elle identifie 4 groupes de pays, classés par émissions GES croissantes, i.e., 0-37 gCO2eq/kWh, 37-300 gCO2eq/kWh, 300-600 gCO2eq/kWh et >600gCO2eq/kWh, et qui possèdent des caractéristiques de composition spécifiques. Afin de se positionner dans une perspective conséquentielle, l’évolution de douze mix électriques de 1960 à 2010 est analysée. L’analyse historique des phénomènes de transition, c’est-à-dire le passage d’un groupe à un autre de la typologie, est ensuite proposée. Un modèle basé sur une optimisation mono-objectif impliquant, dans un premier temps, un critère de minimisation des émissions GES, et puis dans un second temps, un critère de maximisation de la production d’origine renouvelable est développé. Les résultats sont discutés sur la base des données historiques. La méthode développée reste cependant suffisamment générique pour s’appliquer à des évolutions futures de mix. Enfin, une méthode d’élaboration des inventaires génériques est proposée. Prenant en compte les différentes situations auxquelles le praticien pourrait être confronté lors de la réalisation d’une ACV conséquentielle d’un produit, elle rend possible l’élaboration des inventaires électricité génériques pour ACV conséquentielle. L’établissement de données génériques quantifiées nécessiterait l’intégration d’un critère qualitatif d’inertie au changement et la validation de plusieurs cas d’étude à travers une étude statistique pour consolider les résultats
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Li, Guangjin. "Contribution à la conception des machines électriques à rotor passif pour des applications critiques : modélisations électromagnétiques et thermiques sur cycle de fonctionnement, étude du fonctionnement en mode dégradé." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00618236.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, une comparaison entre différentes topologies des machines a été tout d'abord réalisée. Deux machines électriques: Machine à Réluctance Variable (MRV) et Machine à Commutation de Flux (MCF) sont ensuite choisies pour les études suivantes. Un modèle électromagnétique-thermiquement couplé est effectué pour ces deux structures. Ce modèle est basé sur une caractérisation préalable par la méthode des éléments finis (EF) 2D via le calcul du couple instantané, des deux composantes de l'induction magnétique (Br et Bθ-) de chaque élément du maillage du rotor ainsi que du stator pour différentes densités des courantes efficaces et différentes positions du rotor. Ces résultats sont ensuite utilisés dans les modèles analytiques de pertes Joule et de pertes fer permettant de calculer les pertes Joule et les pertes fer sur un cycle de fonctionnement. Des modèles thermiques transitoires tels que le réseau de résistances thermiques et l'EF 2D sont effectués, dans lesquels les pertes instantanées obtenues précédemment sont utilisées comme sources de chaleur pour le calcul des variations des températures dans différents composants d'une machine électrique sur cycle de fonctionnement. Un modèle défaut-thermique d'une MCF triphasée est aussi mis en ouvre. Les défauts étudiés dans cette thèse sont principalement dus au court-circuit: le court-circuit entre-spires d'une phase, le court-circuit entre-spires et entre-phase dans une MCF sans redondance, le court-circuit d'une phase ou de trois phases dans une MCF avec redondance. A l'aide de MATLAB/Simulink, les courants sains et les courants de court-circuit sont obtenus, et les pertes instantanées peuvent être calculées en utilisant la méthode mentionnée précédemment. Par conséquent, le comportement thermique en cas de défauts peut être prévu. Enfin, des études de défauts pour une MCF hexa-phasée sans redondance sont effectuées, et un convertisseur du type pont complet est utilisé pour alimenter la machine. Cela nous permet de contrôler indépendamment chaque phase en cas de défauts. Les défauts sont entre autres le circuit ouvert ou le court-circuit dans une ou plusieurs phases (jusqu'à trois). Certaines méthodes de correction telles que: l'augmentation de l'amplitude du courant dans les phases saines et / ou modifier leurs phases, sont proposées pour maintenir le couple électromagnétique tout en minimisant l'ondulation de couple. Les résultats analytiques et numériques ont montré la bonne efficacité des méthodes proposées tant en cas de l'ouverture des phases qu'en cas du court-circuit des phases.
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Perrin, Marion. "Contribution à l'amélioration des batteries au plomb fermées pour l'application au véhicule électrique." Nancy 1, 2001. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2001_0185_PERRIN.pdf.
Full textAbstract:
La durée de vie et les performances de batteries fermées au plomb pour l'application au véhicule électrique ont été améliorées grâce à l'application par le biais d'un nouveau séparateur (AJS) d'une pression mécanique sur les blocs d'électrodes. AJS peut soutenir une pression élevée pendant toute la vie de la cellule. Ainsi, l'espace libre pour l'expansion des matériaux actifs est limité. La matière active négative est alors compactée mais l'électrode positive développe une structure avec un squelette robuste face à la décharge et de larges pores qui permettent une utilisation homogène de la matière active sur toute son épaisseur. Sur la grille positive, la corrosion diminue ainsi que les effets associés à sa croissance car AJS stabilise mécaniquement le bloc d'électrodes. L'utilisation d'acide phosphorique augmente les performances des cellules à fort courant de décharge si elles sont chargées avec le régime adéquat. Cet effet disparaît au cours du cyclage. La recombinaison de l'oxygène est lente dans les cellules avec AJS mais suffit pour une vie supérieure à 1000 cycles profonds. L'oxygène passe de l'électrode positive à la négative par l'espace libre autour des électrodes et par des canaux dans le séparateur libérés de leur électrolyte par une surpression d'oxygène.
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Sabbah, Wissam. "Contribution à l’étude des assemblages et connexions nécessaires à la réalisation d’un module de puissance haute température à base de jfet en carbure de silicium (SiC)." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR12013/document.
Full textAbstract:
Le développement de composants de puissance à base de carbure de silicium (SiC) permet la réalisation d’interrupteurs pouvant fonctionner au-delà de 200°C. Le silicium présente plus de limitations au niveau physique du matériau qu’au niveau des technologies d’assemblages. Le SiC est un matériau semi-conducteur grand gap ce qui permet d’obtenir des courants de fuite inverse qui restent faibles à haute température ; d’où un fort intérêt pour des applications haute température. Mise à part son utilisation à des températures pouvant dépasser les 300°C, c’est un matériau qui permet aussi d’augmenter les fréquences de commutation ainsi que la densité de puissance par rapport à des composants à technologie silicium. Ceci en fait un candidat idéal pour des applications forte puissance dans le domaine de la traction, des protections de réseaux électriques ou de la transmission et de la distribution d’énergie. L’utilisation du SiC pour une application haute température pose le problème de son packaging, des choix de matériaux et de sa configuration. Cette thèse a pour but d’effectuer une étude de fiabilité et de durée de vie des briques technologiques d’assemblage et de connexions nécessaires à la réalisation d’un cœur de puissance haute température à base de JFET SiC. Une étude des différentes technologies d’assemblages de convertisseurs de puissance haute température est effectuée afin de définir différentes briques technologiques constitutives de ces systèmes. Cette première étude nous permet de procéder à une sélection de certaines technologies d’assemblages comme le frittage de pâtes d’argent pour la technologie de report de puces. Ces briques technologiques feront l’objet d’études plus approfondies allant de la réalisation de véhicules tests jusqu’à la mise au point des essais de cyclages associés aux techniques d’analyse nécessaires à l’étude de leur défaillance.Les études expérimentales concernent des essais de cyclage passif et de stockage thermique, l’apparition de délaminages en cours de cyclage thermique (scan acoustique, RX), le report par frittage de pâtes d’argent nano et microscopiques et la caractérisation électrique et thermique (Rth, I[V])The development of power components based on silicon carbide (SiC) allows for the design of power converter operating at high temperature (above 200 or 300°C). SiC is a semiconductor material with a large band gap that not only can operate in temperatures exceeding 300°C but also offers fast switching speed, high voltage blocking capability and higher thermal conductivity compared to silicon technology components. The classical die attach technology uses high temperature solder alloys which melt at around 300°C. However, even a soldered die attach with such high melting point can only operate up to a much lower temperature. Alternative die attach solutions have recently been proposed: Transient Liquid Phase Bonding, soldering with higher melting point alloys such as ZnSn, or silver sintering.Silver sintering is a very interesting technology, as silver offers very good thermal conductivity (429W/m.K, better than copper), relatively inexpensive (compared to alternative solutions which often use gold), and has a very high melting point (961°C).The implementation of two silver-sintering processes is made: one based on micrometer-scale silver particles, and one on nano-meter-scale particles. Two substrate technologies are investigated: Al2O3 DBC and Si3N4 AMB. After the process optimization, tests vehicles are assembled using nano and micro silver particles paste and a more classical high-temperature die attach technology: AuGe soldering. Multiple analyses are performed, such as thermal resistance measurement, shear tests and micro-sections to follow the evolution of the joint during thermal cycling and high-temperature storage ageing
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Boughanmi, Walid. "Eco-conception des motorisations électriques : Application à la machine asynchrone." Electronic Thesis or Diss., Artois, 2012. http://www.theses.fr/2012ARTO0207.
Full textAbstract:
Environ 300 millions de moteurs électriques, de puissance moyenne comprise entre 0,75 kW et 300 kW, sont utilisés dans l’industrie, l’infrastructure et les grands bâtiments. En plus, 30 millions sont renouvelés chaque année. En France, l’énergie électrique consommée par ces moteurs représente environ deux-tiers l’énergie électrique consommée dans l’industrie. Une amélioration, même faible, des performances environnementales de chaque unité apporte donc des gains environnementaux conséquents. La démarche d’éco-conception d’une machine électrique permet d’introduire, contrairement aux autres démarches classiques, les aspects environnementaux lors de la conception de la machine en tenant compte de toutes les phases du cycle de vie, depuis l’extraction des matières premières nécessaires à la fabrication des pièces de la machine jusqu’à son démantèlement et son recyclage. Cette démarche permet de concevoir une machine électrique avec un meilleur écobilan global. Dans ce travail, un outil performant destiné à l’Analyse du Cycle de Vie (ACV), prenant en compte plusieurs critères d’impacts afin d’éviter le transfert de pollution d’un critère à l’autre, a été utilisé pour améliorer significativement les performances éco-énergétiques des moteurs électriques. Un premier prototype de moteur « vert » réalisé avec de nouveaux concepts a été fabriqué et comparé à une machine de référence. Sa réalisation a été dictée par le souci de réduire au maximum son empreinte environnementale en utilisant des matériaux plus respectueux de l’environnement, mais aussi en augmentant son efficacité énergétique. Le prototype est ainsi fabriqué à base de tôle à grains orientés, de fil émaillé UV sans solvant, de plastique d’origine végétale et de roulements éco-énergétiques. Ce moteur prototype possède une haute éco-efficacité énergétique puisque son rendement est augmenté de l’ordre de trois points par rapport au moteur standard, sans augmenter sa masse, de plus il comporte un système d’isolation qui n’utilise pas de solvant et des plastiques biosourcésApproximately 300 million of electric motors, with average power range from 0.75 kW to 300 kW, are used in industry, infrastructure and large buildings. In addition, 30 millions are renewed each year. In France, the electrical power consumed by these motors is about two-third of the electrical energy consumed in the industry. Thus, an improvement, even small, of the environmental performance of each motor would provide substantial environmental benefits. Contrary to the conventional approaches, the eco-design of an electrical machine can introduce environmental aspects during the design of the machine, taking into account all phases of the life cycle from the extraction of raw materials to the decommissioning and the recycling. This approach has been applied in this study to design an electrical motor, which has a better global energetic eco-balance. Therefore, a Life Cycle Analysis (LCA) tool is used; it takes into account several impact criteria to avoid pollution transfers from one criterion to another. A first "Green" prototype motor made with a high energetic eco-efficiency was fabricated and tested. The study was dictated by the need to minimize its global environmental impact by using materials more environmentally friendly, but also in order to increase its energy efficiency. The prototype is made with a grain oriented steel sheets, an enameled wire polymerized by UV and without solvents, some plastic based on biopolymers and with eco-energetic bearings. The eco-designed motor has a high energetic eco-efficiency; its performance is increased by about 3 % compared to the standard motor and without increasing its mass
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Kremer, François. "Amélioration de l’opérabilité des centrales électriques par l’intégration d’un système de stockage d’énergie." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0051.
Full textAbstract:
Le stockage de l'énergie électrique est aujourd'hui en plein essor car il semble être l'une des conditions nécessaires pour soutenir le développement des énergies renouvelables intermittentes dans les réseaux électriques. Il est en concurrence, entre autres, avec des sources de flexibilité historiques telles que les stations de pompage ou les centrales électriques à gaz. Les travaux de cette thèse consistent en l'hybridation de deux sources, à savoir le stockage de l'énergie sous forme électrique (batterie lithium-ion) et un cycle combiné (centrale de cogénération gaz-vapeur), afin d'améliorer la stabilité des réseaux et l'exploitabilité de la centrale. Les principaux objectifs sont de préciser les spécifications du système (fonctions, technologie de stockage, pré-dimensionnement), de créer un modèle de batterie lithium-ion configurable à partir des données du fabricant et de définir la stratégie de contrôle de l'hybride. La méthodologie de pré-dimensionnement s'inspire à la fois des travaux similaires réalisés par Gauthier Delille, et de l'expérience de General Electric, constructeur de cycles combinés, pour orienter ces systèmes vers des solutions adaptées. Au cours de la phase de dimensionnement détaillé, les travaux ont abouti à la création d'un modèle de batterie lithium-ion orienté "système" qui peut être mis en œuvre dans le logiciel temps réel de GE. Ce modèle, validé par des tests dans le laboratoire GREEN, obtient une précision correcte d'environ 95% (sur la tension et l'énergie des cellules). Enfin, la gestion de l'énergie de ce système hybride est réalisée en intégrant un nouveau contrôleur dans la centrale électrique qui fournit les instructions aux systèmes de stockage en traitant à la fois les données internes de la centrale et celles mesurées aux bornes du stockage. Le choix a été orienté vers des commandes simples (statisme, PI, etc.) couplées à un algorithme de logique floue. Celui-ci a été configuré en utilisant l'optimisation génétique sur des données provenant d'une centrale électrique existante. Malgré plusieurs contacts encourageants avec des clients potentiels qui se sont montrés intéressés par un tel système, aucun prototype n'a pu être construitThe storage of electrical energy is now booming as it seems to be one of the necessary conditions to support the development of intermittent renewable energies in electrical networks. It competes, among other things, with historical sources of flexibility such as pumping stations or gas-fired power plants. The work of this thesis consists in the hybridization of two sources, namely the storage of energy in electrical form (lithium-ion battery) and a combined cycle (gas-steam cogeneration plant), in order to improve the stability of the networks and the operability of the plant. The main objectives are to specify the system specifications (functions, storage technology, pre-sizing), to create a configurable lithium-ion battery model based on the manufacturer's data and to define the control strategy for the hybrid. The pre-sizing methodology draws on both the similar work done by Gauthier Delille and the experience of General Electric, a manufacturer of combined cycles, to guide these systems towards suitable solutions. During the detailed dimensioning phase, the work led to the creation of a "system-oriented" lithium-ion battery model that can be implemented in GE's real-time software. This model, validated by tests in the GREEN laboratory, achieves a correct accuracy of about 95% (on cell voltage and energy). Finally, the energy management of this hybrid system is achieved by integrating a new controller in the power plant that provides instructions to the storage systems by processing both the internal data of the power plant and the data measured at the storage terminals. The choice was oriented towards simple commands (droop, PI, etc.) coupled with a fuzzy logic algorithm. This was configured using genetic optimization on data from an existing power plant. Despite several encouraging contacts with potential customers who showed interest in such a system, no prototype could be built
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Kaloun, Adham. "Conception de chaînes de traction hybrides et électriques par optimisation sur cycles routiers." Thesis, Centrale Lille Institut, 2020. http://www.theses.fr/2020CLIL0019.
Full textAbstract:
La conception des chaînes de traction hybrides est une tâche complexe, qui fait appel à des experts de différents domaines s'appuyant sur des compétences et des outils distincts. En plus de cela, la recherche d'une solution optimale nécessite un retour système. Cela peut être, selon la granularité des modèles de composants, très coûteux en temps de calcul. Ceci est d'autant plus vrai lorsque la performance du système est déterminée par sa commande, comme c'est le cas du véhicule hybride. En fait, différentes possibilités peuvent être sélectionnées pour fournir le couple requis aux roues pendant le cycle de conduite. Ainsi, le principal obstacle est d'atteindre l'optimalité tout en conservant une méthodologie rapide et robuste. Dans ces travaux de thèse, de nouvelles approches visant à exploiter le potentiel complet de l'hybridation sont proposées et comparées. La première stratégie est une approche bi-niveaux composée de deux blocs d'optimisation imbriqués: un processus d'optimisation des paramètres de design externe qui calcule la meilleure valeur de consommation de carburant à chaque itération en se basant sur une version améliorée de la programmation dynamique pour l'optimisation de la commande. Deux stratégies de conception systémique différentes basées sur le schéma itératif sont également proposées. La première approche est basée sur la réduction de modèle tandis que la seconde se repose sur des techniques précises de réduction de cycle. Cette dernière permet l'utilisation de modèles de haute précision sans pénaliser le temps de calcul. Une approche simultanée est ensuite mise en œuvre, qui optimise à la fois les variables de conception et les paramètres d'une nouvelle stratégie efficace à base de règles. Cette dernière permettra une optimisation plus rapide par rapport à l'optimisation directe de toutes les variables de décision. Enfin, une technique basée sur l'utilisation des méta-modèles est exploréeDesigning hybrid powertrains is a complex task, which calls for experts from various fields. In addition to this, finding the optimal solution requires a system overview. This can be, depending on the granularity of the models at the component level, highly time-consuming. This is even more true when the system’s performance is determined by its control, as it is the case of the hybrid powertrain. In fact, various possibilities can be selected to deliver the required torque to the wheels during the driving cycle. Hence, the main obstacle is to achieve optimality while keeping the methodology fast and robust. In this work, novel approaches to exploit the full potential of hybridization are proposed and compared. The first strategy is a bi-level approach consisting of two nested optimization blocks: an external design optimization process that calculates the best fuel consumption value at each iteration, found through control optimization using an improved version of dynamic programming. Two different systemic design strategies based on the iterative scheme are proposed as well. The first approach is based on model reduction while the second approach relies on precise cycle reduction techniques. The latter enables the use of high precision models without penalizing the calculation time. A co-optimization approach is implemented afterwards which adjusts both the design variables and parameters of a new efficient rule-based strategy. This allows for faster optimization as opposed to an all-at-once approach. Finally, a meta-model based technique is explored
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Balestrière, Pierrick. "Dynamique de l'aimantation assistée par un champ électrique dans des dispositifs à base de (Ga,Mn)As." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00568896.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a été consacré à l'étude à la fois théorique et expérimentale de la dynamique de l'aimantation assistée par un champ électrique dans un dispositif à base de (Ga,Mn)As. Une couche de (Ga,Mn)As, dont l'anisotropie magnétique est complexe, est un matériau de choix pour la manipulation de l'aimantation par un champ électrique.J'ai présenté une stratégie de retournement précessionnel de l'aimantation qui tire partie de la réduction transitoire de l'anisotropie cubique provoquée par une courte impulsion de champ électrique. A l'aide d'un modèle macrospin, j'ai démontré notamment qu'une impulsion de champ électrique de quelques ns de durée est suffisante pour basculer l'aimantation entre deux positions d'équilibres.L'aspect expérimental est basé sur l'utilisation d'une jonction p-n tout semi-conducteur dont la région dopée p est formée par une couche mince de (Ga,Mn)As. La déplétion des porteurs de charge dans le canal semi-conducteur provoquée par l'application d'un train d'impulsions de tension de courte durée induit une forte diminution du champ d'anisotropie cubique. L'étude expérimentale du renversement de l'aimantation en champ magnétique a conduit à la mise en évidence d'un retournement de l'aimantation via la nucléation et la propagation de parois et d'une distribution large des champs de piégeage. L'inhomogénéité magnétique au sein de la couche de (Ga,Mn)As a empêché l'observation d'une résonance ferromagnétique induite par un champ électrique. Néanmoins, des mesures de retournement avec une ou plusieurs impulsions de tension de grille ont permis de proposer un processus de renversement de l'aimantation induit par un champ électrique.
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Liu, Chao. "Dimensionnements et comparaisons de convertisseurs électromécaniques à bas coût et à grande disponibilité pour véhicules électriques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC049/document.
Full textAbstract:
Aujourd'hui, l'électrification des véhicules constitue une des solutions mises en œuvre par les constructeurs automobiles dans la lutte contre les émissions de gaz polluants et pour la réduction des consommations. Comme le prix des aimants terres rares a fortement augmenté ces dernières années, les moteurs électriques sans aimants permanents sont attractifs, comme les moteurs asynchrones, synchrones à rotor bobiné, à réluctance variable (double saillance ou synchrone). Dans cette thèse, les machines asynchrones et synchrones à réluctance variable sont étudiées et comparées pour des véhicules électriques. Ces deux machines ont un coût faible et possèdent des structures de puissance et de contrôles similaires.Des modèles analytiques non linéaires de machines asynchrones et synchrones à réluctance variable sont établis et validés. En outre, leurs modèles économiques et mécaniques sont également mis en œuvre. Sur la base des modèles analytiques établis, la géométrie et les paramètres de commande des machines étudiées sont dimensionnés afin de réduire les pertes énergétiques durant des cycles de conduite. Une optimisation bi-objective est proposée afin de minimiser en même temps les pertes énergétiques et le coût du moteur. Enfin, les machines optimisées sont comparées, à l’aide de Fronts de Pareto, pour évaluer leurs performances électriques, énergétiques et économiquesToday, the concerns of the energy crisis and the reduction of gas emissions stimulate the research in several electric vehicle domains. As the cost of rare earth magnetic materials has increased significantly in recent years, electrical motors without permanent magnets draw more attention, such as induction motors, wound-synchronous motors, switched reluctance motors, and synchronous reluctant motors. In this thesis, induction and synchronous reluctant machines are chosen to be studied for the electric vehicle traction application since they are low costly and fed up with similar power electronics and control strategies.Nonlinear analytical models of induction and synchronous reluctant machines are established and validated. Besides, economical and mechanical models are developed as well. Based on established analytical models, the geometry and the control parameters of these studied machines are calculated to define the total energy losses during the driving cycle. A bi-objective optimization is carried out to minimize total energy losses and motor costs. At last, the optimized machines are compared from their electric, energetic and economic performances, with the help of the Pareto Fronts obtained
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Kocik, Rémy. "Optimisation des systèmes distribués temps réel embarqués : application au prototypage rapide d'un véhicule électrique autonome." Rouen, 2000. http://www.theses.fr/2000ROUES021.
Full textAbstract:
La méthodologie AAA (Adequation Algorithme Architecture) a été développée pour résoudre les problèmes de conception/réalisation optimisée d'applications complexes temps réel embarquées. Son but est d'implanter les algorithmes de contrôle-commande sur des architectures matérielles, qui, pour satisfaire de fortes contraintes de coût sont généralement distribuées et hétérogènes. Dans cette thèse, nous cherchons à valider et à améliorer cette méthodologie. Nous présentons dans la première partie les étapes qui, lors de la conception, permettent de transformer le modèle mathématique défini par l'automaticien en une spécification informatique permettant d'aboutir à la réalisation de l'application. Nous étudions les liens qui existent entre ces deux modèles afin de supprimer la rupture entre les phases de conception et de réalisation en vue de réduire le cycle de développement. Dans la deuxième partie nous cherchons à améliorer l'expressivité de la spécification, d'une part en fournissant la possibilité de décrire séparément les aspects contrôle (changement de modes) et les aspects commande (lois de commande, traitement du signal et des images) de l'application, et d'autre part en ajoutant la possibilité de décrire finement des contraintes temporelles multiples. La troisième partie traite de l'implantation optimisée d'une spécification comportant des contraintes temporelles multiples, alors que la méthodologie AAA ne prenait en compte qu'une seule contrainte auparavant. Dans la dernière partie, nous validons l'intérêt de la méthodologie AAA pour le prototypage rapide optimisé d'applications complexes à travers la réalisation d'un prototype de véhicule électrique autonome.
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Patino, Diego. "Pilotage des cycles limites dans les systèmes dynamiques hybrides : application aux alimentations électriques statiques." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00381971.
Full textAbstract:
Cette thèse s'intéresse au pilotage des cycles limites pour une classe particulière de systèmes hybrides (SDH) : les systèmes commutés cycliques. La thématique des SDH est née du constat d'insuffisance des modèles dynamiques classiques pour décrire les comportements lorsque des aspects évènementiels interviennent. Une classe particulièrement importante de SDH est formée par celle qui présente un régime permanent cyclique. Ces systèmes ont des points de fonctionnement non auto-maintenables : il n'existe pas de commande qui maintienne le système sur ce point. Le maintien n'est assuré qu'en valeur moyenne, en effectuant un cycle dans un voisinage du point par commutation des sous systèmes. L'établissement d'une loi de commutation pour cette classe de systèmes doit répondre aux objectifs de stabilité et de performance dynamique, mais doit également garantir la satisfaction de critères liés à la forme d'onde. A l'heure actuelle, peu de méthodes de commande prennent en compte le caractère cyclique du système. Les travaux de cette thèse ont pour objectif de développer des méthodes génériques et robustes pour piloter cette classe de systèmes. Les algorithmes proposés doivent également pouvoir être implémenté en temps réels. On modélise le système comme un système non - linéaire affine en la commande dont la loi de commande apparait dans le modèle. Ce type de modélisation permet d'envisager deux types de synthèse : l'une à base de commande prédictive et l'autre à base de commande optimale. Ce travail est validé par une partie applicative sur des manipulations dans le CRAN et dans des laboratoires du réseau d'excellence européenne HYCON dans le cadre duquel s'est déroulé cette étude.
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Kone, Joël-Louis. "Modélisation et suivi du vieillissement d’accumulateurs Li-ions par couplage avec modèle Dual-tank." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2021. http://www.theses.fr/2021GRALI003.
Full textAbstract:
Les modèles de batterie utilisés dans les études systèmes sont généralement basés sur des modèles électriques à un seul réservoir (« one tank »), auxquels sont couplés des modèles de vieillissement semi-empiriques prédisant l’évolution de la capacité de ce réservoir.Dans ces modèles, l’état de santé d’une cellule est donc représenté par une seule valeur, ce qui est trop limitant. Par ailleurs, ces approches permettent difficilement d’appréhender les phénomènes de ruptures de pentes observés expérimentalement.Dans cette thèse, des modèles de vieillissement empiriques ou inspirés de la physique sont couplés à un modèle électrique à deux électrodes. La première approche empirique vise à prédire directement l’évolution de l’état de chaque électrode et du décalage entre électrodes. La deuxième, inspirée de la physique, introduit la notion de courant parasite à l’origine de la perte de lithium cyclable.Ces différentes approches sont mises en œuvre avec la base de résultats expérimentaux calendaires du projet MOBICUSThe battery models used in system studies are generally based on electrical models with a single tank ("one tank model"), to which are coupled semi-empirical aging models predicting the evolution of the capacity of this one tank model.In these models, the state-of-health of a cell is therefore represented by a single value, which is too limiting. Moreover, these approaches make it difficult to understand the phenomena of capacity slope failures observed experimentally.In this thesis, empirical or physics-based aging models are coupled to a dual tank model. The first empirical approach aims to directly predict the evolution of the capacity of each electrode and the offset between electrode potential signals. The second, inspired by the physical phenoma that can occur within the battery, introduces the notion of parasitic current at the origin of the loss of cycling lithium.These different approaches are implemented using experimental calendar results from the MOBICUS project
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Schayes, Claire. "Low cycle fatigue of the Fe-3Si steel : damage mechanisms and strain localisation by EBSD." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10002/document.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier le comportement en fatigue oligocyclique de l’acier Fe-3Si utilisé pour les rotors des nouveaux alterno-démarreurs développés par Valeo. L’étude pris en compte la relation entre la réponse mécanique et la microstructure, les mécanismes de fatigue, l’évaluation de la déformation à une échelle mésoscopique et une optimisation du dimensionnement du rotor. Les essais de fatigue, menés sur des éprouvettes d’épaisseur 350μm, ont montré un durcissement cyclique du matériau et le mode de propagation de la fissure, fragile, souligne sa faible ténacité. La formation de structure de dislocations observées par Microscopie Electronique en Transmission (TEM) et par cECCI (Controlled Electron Channelling Contrast Imaging) est dépendante de la déformation et la variation de déformation totale Δεt=0.7% apparaît comme une valeur de transition. En-dessous de Δεt =0.7%, des arrangements homogènes de dislocations et un amorçage de la fissure transgranulaire sont observés. Au-dessus de Δεt =0.7%, des structures veines-canaux et murs-canaux sont observés et l'amorçage de fissure est intergranulaire. Une étude EBSD (Electron Back-Scattered Diffraction) basée sur les paramètres KAM, GROD et GOS menée sur les éprouvettes fatiguées montre un gradient de déformation dans les grains et une localisation de la déformation aux joints de grain au-dessus de Δεt =0.7%. Enfin, en prenant en compte les propriétés en fatigue de l’acier Fe-3Si dans la base de données matériaux de la modélisation par éléments finis, des légères modifications de la géométrie du rotor ont été effectuées ce qui améliore les performances électromagnétiques de la machineThe objective of the PhD work was to investigate the low cycle fatigue (LCF) behaviour of Fe-3Si steel employed for rotors of new starter-alternators developed by Valeo. The study took into account the relation between mechanical response and microstructure, the fatigue mechanisms, the assessment of strain at a mesoscopic scale and an optimisation of the rotor design. Low cycle fatigue tests performed on 350μm thick specimen pointed out a cyclic hardening of the material. The brittle crack propagation mode underlined the low toughness of the material. The formation of dislocations structures observed by Transmission Electron Microscopy (TEM) and controlled Electron Channelling Contrast Imaging (cECCI) was strain dependant. The total strain variation Δεt =0.7% appeared as a transition value. Below Δεt =0.7%, homogeneous arrangement of dislocations and transgranular crack initiation are observed. Above Δεt =0.7%, a mixture of veins-channels and wall-channels were observed inside the grains and cracking became intergranular. An Electron Back-Scattered Diffraction (EBSD) study was then performed on the specimen fatigued above Δεt=0.7% and approached with KAM, GROD and GOS parameters. It pointed out the strain gradient within grain and highlighted the strain localisation at grain boundaries. Finally, by taking into account LCF properties of the Fe-3Si steel in the material database of the finite element modelling, slight modifications of the rotor geometry have been performed which improves the electromagnetic performances of the machine
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Patiño, Diego. "Pilotage des cycles limites dans les systèmes dynamiques hybrides : application aux alimentations électriques statiques." Electronic Thesis or Diss., Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL013N.
Full textAbstract:
Cette thèse s'intéresse au pilotage des cycles limites pour une classe particulière de systèmes hybrides (SDH): les systèmes commutés cycliques. La thématique des SDH est née du constat d'insuffisance des modèles dynamiques classiques pour décrire les comportements lorsque des aspects évènementiels interviennent. Une classe particulièrement importante de SDH est formée par celle qui présente un régime permanent cyclique. Ces systèmes ont des points de fonctionnement non auto-maintenables: il n'existe pas de commande qui maintienne le système sur ce point. Le maintien n'est assuré qu'en valeur moyenne, en effectuant un cycle dans un voisinage du point par commutation des sous systèmes. L'établissement d'une loi de commutation pour cette classe de systèmes doit répondre aux objectifs de stabilité et de performance dynamique, mais doit également garantir la satisfaction de critères liés à la forme d'onde. A l'heure actuelle, peu de méthodes de commande prennent en compte le caractère cyclique du système. Les travaux de cette thèse ont pour objectif de développer des méthodes génériques et robustes pour piloter cette classe de systèmes. Les algorithmes proposés doivent également pouvoir être implémenté en temps réels. On modélise le système comme un système non - linéaire affine en la commande dont la loi de commande apparait dans le modèle. Ce type de modélisation permet d'envisager deux types de synthèse: l'une à base de commande prédictive et l'autre à base de commande optimale. Ce travail est validé par une partie applicative sur des manipulations dans le CRAN et dans des laboratoires du réseau d'excellence européenne HYCON dans le cadre duquel s'est déroulé cette étudeThis work deals with limit cycle control for one particular class of hybrid dynamical systems (HDS): The cyclic switched systems. The HDS were born because the traditional dynamical models were not able to describe complex behaviors and most of all, behaviors with discontinuities. From an application point of view, one important class of HDS depicts a cyclic behavior in steady state. The main characteristic of these systems is that the operation point cannot be maintained: It does not exist a control that maintains the system on a desired operation point. However, this point can be obtained in average by turning into its neighborhood. Thus, a cycle is produced by switching among the system modes. A switched control law must satisfy stability and dynamic performance. Moreover, criteria related to the waveform must be verified. Nowadays, few methods take into account the cyclic behavior of the system. In this research, some generic methods are studied. They show good performance for controlling the cyclic switched systems. The proposed algorithms can be implemented in real-time. The approaches are based on an affine non-linear model of the system whose control explicitly appears. Two control methods are considered: i) A predictive control, ii) An optimal control. Since the predictive control is a good choice for tracking, it will be able to maintain the system in a cycle. The optimal control yields solutions that can be applied to the transients. Some experiments with both control methods applied to the power converters are shown. These tests were carried out not only in our laboratory (CRAN), but also in other laboratories as part of the HYCON excellence network
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Butterbach, Stéphane. "Stockage d’énergie électrique par association de supercondensateurs et de batteries au plomb pour véhicule lourd." Compiègne, 2012. http://www.theses.fr/2012COMP2017.
Full textAbstract:
Ce travail propose une étude sur l’analyse et le dimensionnement d’un sous-système de stockage d'énergie électrique, par l'association des batteries au plomb et supercondensateurs, avec application à un véhicule urbain de type benne à ordure ménagère (véhicules électriques - poids lourds). Ces travaux rentrent donc dans la problématique très actuelle de réduction de consommation et de pollution des véhicules terrestres. La modélisation de la benne à ordures ménagères a pris en compte le profil de mission journalière (dérivé d'ARTEMIS 400), une loi de gestion d’énergie embarquée ainsi que le dimensionnement du stockage mixte. Ces trois éléments interagissent, sont indissociables et sont indispensables à une étude du système. Pour la mission journalière donnée nous avons constaté une diminution de la quantité d'énergie consommée d'environ 20%, grâce à une meilleure récupération de l'énergie du freinage. La loi de partage de l'énergie entre les supercondensateurs et la batterie apporte un autre avantage, l'écrêtage du courant dans la batterie - avec des conséquences bénéfiques sur les pertes et la durée de vie de la batterie. Le cyclage de la batterie au plomb mis au point au laboratoire confirme cette dernière affirmation. Le deuxième axe important a été la modélisation fine d’une batterie au plomb pour la simulation. Cette modélisation est basée sur un modèle de Randles et des méthodes connues d’identification des paramètres, telles que la spectroscopie d’impédance et la chronoampérométrie. Le modèle tient compte de l’état de charge de la batterie et de la valeur du courant circulant dans la batterie. Le modèle de la batterie ainsi obtenu tient compte des principales non-linéarités physico-chimiques. La recharge n’a pas été occultée car elle est très importante dans la capacité du véhicule à stocker et à réutiliser l’énergie issue du freinage récupératif. Les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse sont encourageants et ouvrent de nombreuses perspectivesThis thesis presents a hybrid energy storage made of lead-acid batteries and supercapacitors for an urban waste collection electrical vehicle. The simulation of the waste collection vehicle takes into account a real-world driving cycle (daily cycle based on Artemis 400), a specific energy management and the sizing of the hybrid storage. Simulations show a 20% reduction of the consumed daily energy thanks to the brake recovered energy. The battery current clipping allows the reduction of battery losses with consequences on the battery lifetime. The battery cycling test bench developed in the laboratory confirmed the increase of the battery lifespan. An important part of the document was dedicated of the lead-acid battery model. This model is based on Randles equivalent circuit and takes into account the non linear relationship of the model parameters and the battery state of charge and the current. The charge acceptance was also modeled. The parameters identification is based on chronoamperometry and electrical impedance spectroscopy
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Konieczny, Philippe. "Contrôle de stries pariétales par ondulation de surface au moyen d'actionneurs piézo-électriques." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30259.
Full textAbstract:
La capacité à contrôler la turbulence de paroi peut engendrer des gains importants en matière de réduction de la traînée de frottement, de retardement de la transition ou des points de décollement, pouvant s'adjoindre dans de multiples applications industrielles. Ce travail contribue à promouvoir de nouveaux moyens efficaces destinés à réduire le frottement. La dynamique des structures cohérentes de proche paroi s'opère sous la forme d'un cycle auto-entretenu, qui gouverne la production de la turbulence. Les stries de hautes et basses vitesses sont propices à la manifestation d'instabilités secondaires. Plusieurs travaux récents dont les simulations numériques de Du, Symeonidis & Karniadakis (JFM 2002) ont montré que l'application d'un forçage transversal affectant directement le cycle de paroi par une force volumique pouvait produire des gains significatifs, conjointement avec une diminution de l'intensité des stries. L'étude actuelle se destine à reproduire ces effets expérimentalement, en substituant la force de volume par une paroi mouvante " intelligente " générant une onde transversale. L'ondulation est produite par des actionneurs piézo-électriques arasant à la paroi disposés en rangée, dont la déflexion, procure la déformation souhaitée. Le module de contrôle a été réalisé et testé au LEEI (ENSEEIHT, INPT). Les structures clés de la turbulence pariétale ont été reproduites artificiellement en générant à grande échelle des stries sur une couche limite laminaire. Le premier intérêt a été de quantifier l'effet produit par l'ondulation de la paroi. La réceptivité de l'écoulement strié a révélé la sensibilité majeure aux instabilités secondaires. Certains effets observés corroborent les tendances souhaitées: l'onde progressive modifie l'écoulement de base. En conditions turbulentes les effets engendrés sont moins évidents. Des voies de développement futur sont indiquéesThe ability to control wall turbulence could be important for reducing skin friction, delaying transition and separation points. The use of new techniques could be potentially beneficial in many applications. This work aims at finding efficient means to reduce skin friction drag in a turbulent boundary layer. The central elements of the self-sustaining cycle which exists in turbulent boundary layers are the near-wall coherent structures whose dynamics control the turbulence production. Quasi-streamwise vortices and streaks of low and high-speed evolve through a secondary instability mechanism. Time and length scales of these structures have been known for quite some time. Recent results have shown that a spanwise forcing could lead to a conclusive control effect [Du, Symeonidis & Karniadakis, JFM 2002], results obtained by direct numerical simulations of a turbulent channel flow, with a body force (the control) which weakens the streaks and reduces the frequency of ejections. The present study aims at reproducing these effects experimentally, by replacing the body force with a "smart" moving wall generating the spanwise wave. The wall movement is achieved through piezo-electric actuators placed underneath the wall, producing a sizable deflection via an array of cantilever beams, yielding the desired wall movement. The control module has been built and tested at the LEEI (ENSEEIHT, INPT). Key elements of wall turbulence are first reproduced by embedding large scale streaks within a laminar boundary layer. Measurements have first been focused on quantifying the effect of the actuators. In the presence of organized streaks the results have shown that the control module generally excites the instability of the streaks; some of these effects corroborate the numerical findings: the travelling wave affects the mean flow. In the turbulent case the effect produced is less remarkable. Further developments for an amelioration of the technique are discussed
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Ahmed, Mariam. "Optimisation de Contrôle Commande des Systèmes de Génération d'Electricité à Cycle de Relaxation." Phd thesis, Université de Grenoble, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01071779.
Full textAbstract:
Le besoin de décarboniser le réseau électrique met l'accent sur la recherche de nouvelles ressources énergétiques renouvelables. Les systèmes de génération d'électricité à cycle de relaxation représentent notamment une classe intéressante de celles-ci. Un tel système doit retrouver périodiquement un état qui permet la production d'énergie, ce qui entraîne un cycle à deux phases : une phase de génération et une phase de récupération qui consomme l'énergie. Un de ces systèmes est celui de traction à base de cerf-volant, appelé le Kite Generator System (KGS). Il s'agit d'une solution proposée pour extraire l'énergie du vent stable et forte dans les hautes altitudes. Son principe de fonctionnement est d'entraîner mécaniquement un générateur électrique au sol en utilisant un ou plusieurs cerfs-volants captifs. Cette thèse porte sur l'optimisation et le contrôle du cycle de relaxation afin de maximiser la puissance moyenne produite par le système. Ainsi que l'Intégration du système sur le réseau électrique ou l'employer pour alimenter une charge isolée.
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Islas, Sampério Jorge Marcial. "De la turbine à vapeur à la turbine à gaz électrique : compétition technologique et formation d'un nouveau paradigme." Grenoble 2, 1995. http://www.theses.fr/1995GRE21009.
Full textAbstract:
Cette these en economie appliquee montre en adoptant une approche evolutionniste du changement technologique que l'essor actuel des turbines a gaz et le declin de la turbine a vapeur, resultent de l'etablissement d'un noveau paradigme technologique dans l'evolution des systemes de production electrique. La premiere partie analyse la transformation du principe technique de la turbine a gaz en technologie de production. La turbine a gaz est presentee comme relevant de la formation d'un nouveau potentiel de developpement technologique dans le systeme economique. Sont ainsi successivement presentes : la genese et le principe technique de la turbine a gaz , sa co-evolution avec la technique conventionnelle, la formation d'une nouvelle base de connaissances scientifique et techniques, les problemes associes a son industrialisation et sa mise en coherence avec le systeme technique. Dans la seconde partie on mobilise notamment la notion de trajectoire technologique pour comprendre la competition entre la turbine a gaz et la turbine a vapeur dans la production d'electricite. La these montre notamment comment la stagnati on technico-economique de la turbine a vapeur, les contraintes environnementales et economiques, et le role catalyseur d es changements organisationnels favorisent la diffusion des turbines a gaz performantes. Enfin la these verifier les effets restructurantes dans les systemes de production electrique, dans l'insdustrie electromecanique et dans l'industri e gaziere, induits par l'essor de la turbine a gazBy adopting an evolutionnary approach of technological change, this study in the domaine of applied economics shows that the present dynamism of gas turbines and the decline of steam turbines result in setting yp of a new technological paradigm in the evolution of the electricity production system. The first part analyses the transformation of the technical principle of the gas turbine in production technology. Gas turbine is presented here as proceeding from the formation of a new potential of technological development in an economi c system. Thus, the exposition is made in the following order : the genesis and the technical principle of gas turbine its co-evolution with the conventional technology, the forrmation of a new base of scientific and technical knowledge, the problems associated with its industrial development, and, the foundation of a new technical system in power production. In the second part, technological trajectory concept is used in understanding the competition between the gas turbine and steam turbine in electricity production. The study shows how the combined effects of technico-economic stagnation of steam turbine, economic and environmental constraints, and organizational changes favor the diffusion of efficient gas turbines. Finally, the study verifies the restructuring effects in electricity production systemes, electro-mechanic industry and gas industries; induced by the expansion of the gas turbine
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Matz, Frédéric. "Développement d'un module de rendu graphique et d'un cycle de développement de scénarios pour le Framework Apia." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24475/24475.pdf.
Full text
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Sadou, Ryad. "Dimensionnement sur cycle de chsînes de conversion optimales à motorisation synchrone pour des applications de drones autonomes à ailes fixes." Thesis, Nantes Université, 2022. http://www.theses.fr/2022NANU4020.
Full textAbstract:
Dans le cadre du développement d’un drone autonome à ailes fixes, la présente étude porte sur le dimensionnement optimal de la chaîne de propulsion électrique du drone incluant l’hélice, le moteur électrique et son convertisseur d’alimentation. Cette chaîne de puissance par laquelle transite jusqu’à 90 % de l’énergie consommée par le drone, a un fort potentiel en terme de gain de rendement énergétique et donc d’autonomie du drone. La prise en compte de l’intégralité du cycle de fonctionnement du drone requiert le développement d’une méthode de dimensionnement particulière, qui permet l’optimisation simultanée de la géométrie et de la commande de la machine tout en conservant un temps de calcul réduit. Cette méthode, basée sur l’utilisation de modèles analytiques, permet la prise en compte du transitoire thermique afin d’éviter un sur-dimensionnement de la machine, particulièrement avec ce type d’applications où le régime permanent thermique est rarement atteint. Dans cette étude, il a été démontré comment il était possible de prendre en compte le convertisseur d’alimentation et sa commande dès la phase de prédimensionnement de la machine, avec l’objectif de réduire la masse de la MSAP et l’ensemble des pertes {convertisseur - machine}As part of the development of an autonomous fixed-wing UAV, the present sizing of the electric propulsion chain of the drone including the propeller, the electric motor and its power converter. This power chain, through which up to 90 % of the energy consumed by the UAV passes, represents a strong potential gain in term of energy efficiency and therefore in term of the autonomy of the UAV. Taking into account the entire operating cycle of the UAV requires the development of a particular sizing method that allows the simultaneous optimization of the geometry and the control strategy of the machine, while maintaining a reduced calculation time. This method, based on analytical models, allows the consideration of the thermal transient in order to avoid oversizing the machine, particularly with this type of application where the thermal steady state is rarely reached. In this study, it was demonstrated how it was possible to take into account the power converter and its control from the pre-sizing step of the machine, with the objective of reducing the mass of the PMSM and the losses of the {converter - machine} system
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Nguyen, Phi-Hung. "Impacts des modèles de pertes sur l’optimisation sur cycle d’un ensemble convertisseur – machine synchrone : applications aux véhicules hybrides." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2011. http://www.theses.fr/2011DENS0049/document.
Full textAbstract:
La quasi-totalité des études de machines synchrones à aimants permanents (MSAP) pour les applications aux véhicules hybrides concernent les performances uniquement sur quelques points particuliers d’un cycle de fonctionnement du véhicule (le point de base, le point à grande vitesse ou le point le plus sollicité). Cependant, ces machines électriques fonctionnent souvent à différents couples et à différentes vitesses. Cette thèse s’intéresse donc à l’étude des performances de MSAP sur l’ensemble d’un cycle de fonctionnement en vue de les optimiser sur cycle. Durant cette thèse, l’auteur a contribué à développer les modèles de couple, de défluxage, de pertes cuivre et de pertes magnétiques et les méthodes de calcul de ces pertes à vide et en charge pour les quatre MSAP dont trois machines à concentration de flux et une machine à aimants en surface du rotor et pour trois cycles de fonctionnement : NEDC, Artemis-Urbain et Artemis-Routier. Une validation expérimentale de ces modèles a été effectuée sur un banc d’essai moteur avec deux prototypes de MSAP. Ensuite, les MSAP ont été dimensionnées en vue d’une minimisation des pertes sur cycle et du courant efficace du point de base. Cette combinaison a pour but d’augmenter le rendement de la machine électrique et de minimiser la dimension de l’onduleur de tension associée. Ce problème d’optimisation multi-objectif a été réalisé en utilisant l'algorithme génétique, Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II). Ainsi, un Front de Pareto des solutions optimales peut être déduit. Les impacts des modèles de pertes (à vide et en charge) sur l’optimisation sur cycle des machines sont étudiés et l’intérêt de chaque modèle est présenté. Les modèles et méthodes de calcul proposés peuvent être appliqués à tous les cycles de fonctionnement, à différentes MSAP et à différentes applicationsAlmost all studies of permanent magnet synchronous machines (PMSM) for for hybrid vehicle applications relate to their performances on a specific point of a driving cycle of the vehicle (the base point, the point at high speed or the most used point). However, these machines often operate at different torques and at different speeds. This thesis studies therefore PMSM performances in order to optimize during an entire driving cycle. In this thesis, the author contributed to develop models of torque, field weakening, copper losses and iron losses and methods of calculating these losses at no-load and at load for four MSAP (three concentrated flux machine and a surface mounted PMSM) and for three driving cycles (New Eurepean Driving Cycle, Artemis-Urban and Artemis-Road). An experimental validation of these models was realized on a test bench with two prototypes of MSAP. Then, the MSAP were sized for a minimization of average power losses during the cycle and of the RMS current at the base point. This combination is designed to increase the efficiency of the electrical machine and minimize the size of the associated voltage inverter. This problem of multi-objective optimization was performed using the genetic algorithm, Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II). Thus, a Pareto front of optimal solutions can be derived. The impacts of loss models (at no-load and at load) on the PMSM optimization during the cycle are studied and the interest of each model is presented. Models and calculation methods proposed in this thesis can be applied to all cycles, at different MSAP and for other applications
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Bouhouch, Lahoussine. "Élaboration des couches d'alliages NI-FE par voie électrolytique : Études électrique, magnétique et structurale." Nancy 1, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10089.
Full textAbstract:
Mécanismes, caractéristiques et facteurs influant le dépôt électrolytique. Techniques d'élaboration et de dosage du fer dans les alliages NI-FE déposés. Influence des conditions opératoires sur la nature et composition des alliages élaborés. Étude des propriétés électriques magnétiques et de l'influence des traitements thermiques sur la structure des alliages