Etude de dispositifs piézoélectriques et de leurs interfaces pour la récupération d'énergie
Auteur / Autrice : | Ya Shan Shih |
Direction : | Dejan Vasic, Wen‐Jong Wu |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie électrique |
Date : | Soutenance le 12/01/2018 |
Etablissement(s) : | Université Paris-Saclay (ComUE) en cotutelle avec National Taiwan University (Taipei) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....) |
Partenaire(s) de recherche : | établissement opérateur d'inscription : École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1912-....) |
Laboratoire : Systèmes et applications des technologies de l'information et de l'énergie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2002-....) | |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Dejan Vasic, Wen‐Jong Wu, Chih-kung Lee, Mickaël Lallart, François Costa, Yi Chung Su |
Rapporteurs / Rapporteuses : Liao Wei-Hsin, Adrien Badel |
Mots clés
Résumé
La récupération d'énergie ambiante permet d’alimenter de manière autonome des systèmes de petite taille tels que des neouds de capteurs ou des objets connectés à internet (IoT) en remplacement des batteries. Les sources d’énergie ambiante sont par exemple, l’énergie solaire, le gradient thermique, les forces mécaniques, le rayonnement électromagnétique et la pile microbienne. Les matériaux piézoélectriques permettent de valoriser électriquement l’énergie mécanique de vibration en la convertissant directement en énergie électrique. Les niveaux de puissance assez faible (de quelques μW au mW) ont amené à développer des interfaces électriques de récupération afin d’extraire le maximum d'énergie en améliorant le couplage électromécanique. Dans ce travail, nous nous intéressons à l’amélioration de dispositif de récupération d’énergie. Deux aspects sont abordés : dans un premier temps l’étude d’un commutateur hybride synchrone électrique-mécanique est faite pour remplacer le transistor MOSFET couramment utilisé, afin de réduire sa consommation d’énergie ; dans un deuxième temps, un travail est mené sur une nouvelle structure mécanique à base de poutres reliées entre elle par des forces de répulsion magnétique. La structure obtenue par cet ensemble de poutres et de type non-linéaire à plusieurs degrés de liberté (MDOF) ce qui permet augmenter la bande passante.