Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Défis technologiques >> Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels
7 proposition(s).

Toutes les offres [+]

Convertisseur DC/DC sans inductance

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Electronique Energie et Puissance

Ingénieur, BAC+5, Electronique, Electrotechnique, Automatique

01-10-2020

SL-DRT-21-0277

ghislain.despesse@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

La réduction des dimensions des convertisseurs de puissance actuels est essentiellement liée à la montée en fréquence de fonctionnement. Cependant, aujourd'hui, nous atteignons plusieurs limites dont celles relevant des composants magnétiques. Pour cause, l'énergie, qui peut être stockée par cycle dans une inductance, diminue drastiquement avec l'augmentation de la fréquence. Pour remédier à cette limitation, nous avons étudié une alternative au stockage magnétique : le stockage transitoire d'énergie sous forme mécanique par la mise en mouvement d'un résonateur piézoélectrique. Nos premiers travaux, qui sont des premières mondiales, nous ont permis de valider le principe pour des puissances allant de 1 à 100W. L'objectif de la thèse sera d'étendre le principe de conversion à d'autres variantes topologiques et notamment à une version isolée galvaniquement. Une grande partie du travail vise la mise au point du cycle électrique de commande qui doit permettre à la fois d'entretenir la résonance de la structure mécanique et d'effectuer des transferts de puissance électrique sans pertes. La mise en ?uvre de ce cycle nécessitera, en outre, la mise au point d'une électronique très basse consommation qui intègrera plusieurs mécanismes de synchronisation et de régulation pour assurer des commutations à zéro de tension, assurer l'entretien des oscillations et réguler la tension de sortie. Le candidat pourra s'appuyer sur l'expertise du laboratoire d'accueil dans le domaine de la conversion et de la piézoélectricité. La thèse se déroulera au CEA/LETI situé à Grenoble (laboratoire orienté microélectronique et microsystème), elle sera dirigée par Mr Ghislain DESPESSE du CEA et par Mr François COSTA du SATIE (laboratoire de physique appliqué et génie électrique rattaché à l'ENS Paris-Saclay).

Télécharger l'offre (.zip)

Hub de puissance à haute efficacité pour la transition énergétique

Département de l'Electricité et de l'Hydrogène pour les Transports (LITEN)

Laboratoire Electronique avancée, Energie et Puissance

Bac +5 electronique, simulation

01-10-2021

SL-DRT-21-0403

xavier.maynard@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

Ce sujet de thèse adresse les développements scientifiques nécessaires pour concevoir un hub énergétique domestique permettant en un seul équipement d'électronique de puissance, de gérer l'ensemble des flux énergétique d'une habitation voir d'un petit collectif : production photovoltaïque (?), stockage y compris via son véhicule électrique (V2G), échange avec le réseau (smart grid), etc. Des travaux sur des topologies avancées de convertisseur haute fréquence à très fort rendement ont déjà fait l'objet de travaux au CEA mettant en ?uvre des composants GaN notamment. Le CEA propose donc d'aller plus loin en étudiant la possibilité de couplage de sources d'énergie ou récepteurs divers par un seul et même convertisseur. La conception du convertisseur devra prendre en compte l'ensemble des composants parasites, et dans la mesure du possible les minimiser. Cette approche repose sur des outils de simulation (LTspice et/ou Ansys Q3D) et de test permettant le développement d'un système avec une haute efficacité. La finalité de l'étude sera la réalisation du système complet intégrant dans la mesure du possible avec un filtre actif pour la CEM.

Télécharger l'offre (.zip)

Hub de puissance à haut rendement pour la transition énergétique

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Electronique Energie et Puissance

Ecole d'ingénieur électronique de puissance, automatique, mathématiques appliquées

01-10-2021

SL-DRT-21-0609

sebastien.carcouet@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

Ce sujet de thèse adresse les développements scientifiques nécessaires pour concevoir un hub énergétique domestique permettant en un seul équipement d'électronique de puissance, de gérer l'ensemble des flux énergétique d'une habitation voir d'un petit collectif : production photovoltaïque (?), stockage y compris via son véhicule électrique (V2G), échange avec le réseau (smart grid), etc. Des travaux sur des topologies avancées de convertisseur haute fréquence à très fort rendement ont déjà fait l'objet de travaux au CEA mettant en ?uvre des composants GaN notamment. Le CEA propose donc d'aller plus loin étudiant la possibilité de couplage de sources d'énergie ou récepteurs divers par un seul et même convertisseur. La conception du convertisseur sera réalisée avec une approche de type « model based design ». Cette approche repose sur des outils de simulation et de test permettant un développement système efficace. La finalité de l'étude sera l'implémentation des lois de commande sur un prototype développé au laboratoire.

Télécharger l'offre (.zip)

Modèle cristallin de diffusion anisotrope des Terres rares lourdes dans les aimants permanents NdFeB

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire des Matériaux et Composants Magnétiques

Ingénieur ou Master 2 Sciences des Matériaux, Physique

01-10-2021

SL-DRT-21-0673

cyril.rado@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

Les aimants permanents néodyme-fer-bore (Nd-Fe-B) sont aujourd'hui les plus performants. Ils représentent un enjeu stratégique pour le développement de moteurs et de générateurs plus efficaces (véhicules hybrides, éoliennes). Le problème majeur réside dans la disponibilité d'aimants permanents stables en température dans un contexte de limitation des ressources en Terres Rares Lourdes (Dy, Tb). Ce sont en effet ces TRL auxquelles ont recours aujourd'hui les fabricants pour garantir la coercitivité des aimants, c'est-à-dire leur capacité à maintenir leur aimantation initiale dans le champ démagnétisant imposé par l'application. L'accroissement de la demande en aimants NdFeB nécessite de réduire fortement la teneur en TR lourdes tout en conservant la coercitivité élevée de ces aimants. Le développement des nouveaux aimants doit donc viser à localiser ces éléments en périphérie des grains de la phase magnétique, là où il est nécessaire de renforcer la tenue à la désaimantation. Le but de la thèse est donc de maitriser la diffusion des terres rares lourdes en périphérie de la phase magnétique. Le travail de doctorat associera une approche expérimentale poussée (élaboration de monocristaux, caractérisations des profils de diffusion, fabrication d'aimants) à une modélisation des cinétiques de diffusion, pour comprendre et définir les conditions optimales de localisation en périphérie des grains de la phase magnétique.

Télécharger l'offre (.zip)

Etude expérimentale et numérique d'un stockage thermique par matériau à changement de phase avec deux circuits caloporteurs

Département Thermique Conversion et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire des composants et systèmes thermiques

énergétique

01-10-2021

SL-DRT-21-0684

jerome.pouvreau@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

Le stockage thermique est un composant technologique clé pour décorréler la production de chaleur de son utilisation. Pour la vapeur, la technologie de stockage avec matériau à changement de phase (MCP) est particulièrement pertinente pour de nombreuses applications et bénéficient d'importants travaux de recherche. Toutefois, pour rendre effective la transition énergétique bas carbone, deux nouveaux besoins émergent, notamment pour la production d'hydrogène par électrolyse à haute température (EHT) et pour les « batteries de Carnot » : utiliser deux fluides différents pour l'apport d'énergie et sa restitution ; charger et de décharger simultanément le stockage. Les enjeux scientifiques de la thèse sont d'étudier expérimentalement un stockage MCP à deux fluides caloporteurs de taille laboratoire. Les essais visent à comprendre et déterminer le comportement dynamique et thermique de ce type de stockage, rendu nettement plus complexe par la présence des deux circuits caloporteurs. De plus, le pilotage d'un tel stockage devra être repensé par rapport aux stratégies de pilotage de stockage MCP à un seul caloporteur. Un volet modélisation viendra compléter le volet expérimental. Il s'agira de définir un premier niveau de modélisation macroscopique du stockage, en s'appuyant sur les résultats expérimentaux.

Télécharger l'offre (.zip)

Ecoconception appliquée aux systèmes batteries

Département de l'Electricité et de l'Hydrogène pour les Transports (LITEN)

Laboratoire Prototypage et Procédés Système

Sciences des materiaux, energétique, electrochimie

01-10-2021

SL-DRT-21-0772

remy.panariello@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

Lorsqu'un véhicule électrique est utilisé en France, son impact environnemental est dominé - en terme d'émissions de CO2 - par la production des batteries qui le composent. En attendant l'essor de chimies plus vertueuses, on s'interroge sur la possibilité de réduire de manière substantielle l'impact environnemental d'un pack batterie, en travaillant exclusivement sur les pièces et sous-systèmes situés autour des cellules: structure mécanique, système de gestion thermique, électronique embarquée etc... L'environnement des cellules peut-il significativement contribuer à réduire l'impact environnemental d'un véhicule électrique? Dans ce travail de thèse, nous nous proposons d'identifier et d'évaluer différentes pistes de conception permettant de réduire l'impact environnemental de packs batterie automobiles, en se focalisant ? au moins dans un premier temps ? sur les critères « changement climatique » et « consommation de matières minérales ». Nous nous appuierons sur l'approche et les méthodes d'écoconception et d'ACV pour évaluer l'impact de packs batterie actuels, et identifier des voies et solutions techniques prometteuses: stratégies de gestion thermique et électrique, conception mécanique alternative, sélection ou formulation de matériaux... L'évaluation des impacts et la recherche de compromis pourra se faire par simulation dans un premier temps. Nous chercherons ensuite à démontrer la viabilité de certaines de ces pistes par la réalisation de maquette(s) de module(s), s'appuyant notamment sur les technologies de fabrication additive. La thèse sera menée sur le site de Grenoble, en étroite collaboration entre le département de l'énergie pour les transports (DEHT), le département des nouveaux matériaux (DTNM), et le laboratoire G-SCOP spécialisé dans les méthodes d'analyse de cycle de vie. Elle couvrira des domaines scientifiques aussi variés que: ACV, simulation numérique, sciences des matériaux, conception, ou encore procédés de fabrication.

Télécharger l'offre (.zip)

Transmission de puissance sans fil par couplage inductif très haute fréquence à base de GaN

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Autonomie et Intégration des Capteurs

Ecoles d'ingénieurs ou M2 avec des composantes en électrotechnique, électronique de puissance et électromagnétisme.

01-10-2021

SL-DRT-21-0862

nicolas.garraud@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

Les technologies de transmission de puissance sans fil (TPSF) sont en plein essor avec des applications dans les domaines du spatial, de l'électronique grand public, du médical, de l'automobile ou encore de la défense. L'objectif de ces technologies est de transmettre de l'énergie électrique entre deux éléments sans utiliser de support matériel avec le maximum de rendement possible. La technologie de transmission de puissance par couplage inductif résonant semble la plus prometteuse en terme d'efficacité en champ proche. Cette thèse s'inscrit dans le développement des thématiques transmission de puissance sans fil et puissance du CEA-LETI à Grenoble. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse est d'étudier, développer et tester les performances de cette technologie sur une plage de fréquence VHF (30-300 MHz) inexploitée dans la littérature, en intégrant une électronique de pilotage à base de transistors GaN. Le candidat sera amené à développer des modèles analytiques et numériques pour optimiser le coupleur électromagnétique, à comparer les performances des systèmes existants de la littérature, ainsi que proposer, développer et tester les performances de topologies innovantes à base de GaN. Le but final de la thèse est l'analyse et la compréhension des avantages et des limites de cette technologie par rapport aux plus basses fréquences traditionnellement utilisées. Un profil pluridisciplinaire orienté physique et électronique de puissance est recherché pour cette thèse. En plus de solides bases théoriques, le doctorant devra posséder des capacités à travailler en équipe et une aptitude à l'expérimentation. Le doctorant sera intégré au Département Systèmes du CEA-Leti, au sein d'équipes de chercheurs possédant de fortes compétences sur le développement et l'optimisation de systèmes de puissance et de transmission de puissance sans fil.

Télécharger l'offre (.zip)

Voir toutes nos offres