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Modélisation et validation expérimentale des convertisseurs multiniveaux à ponts en H cascadés pour les VE et comparaison de l'efficacité avec les onduleurs IGBT et SiC sur des cycles de conduite réalistes
No full textElectric Vehicles (EVs) based on Cascaded H Bridge (CHB) promise reduced consumption and improved modularity, repairability, resilience, and versatility. This study focuses on evaluating the efficiency of CHB inverters utilizing low-voltage Si MOSFETs to improve EV performance and range. Through a comprehensive system-level approach and modeling, a simulation of the CHB-based powertrain is developed and experimentally validated. Electrical and mechanical simulations are conducted separately and finally combined to streamline computation times. Subsequently, CHB-based EV is compared with two-level inverters (2LI) across different driving cycles, considering multiple sources of losses from the battery to the road. Despite increased battery losses, CHB proves reduction of consumption during urban driving cycles, making it a compelling choice for sustainable commuter vehicles.Les véhicules électriques (VE) basés sur les convertisseurs à ponts en H cascadés (CHB) promettent une réduction de la consommation et une amélioration de la modularité, de la réparabilité, de la résilience et de la polyvalence. Cette étude se concentre sur l'évaluation de l'efficacité des onduleurs CHB utilisant des Si MOSFET à basse tension pour améliorer les performances et l'autonomie des VE. Grâce à une approche et une modélisation complètes au niveau du système, une simulation du groupe motopropulseur basé sur un CHB est développée et validée expérimentalement. Les simulations électriques et mécaniques sont menées séparément et finalement combinées pour rationaliser les temps de calcul. Par la suite, l'utilisation d'un CHB est comparée aux onduleurs à deux niveaux (2LI) à travers différents cycles de conduite, en tenant compte des multiples sources de pertes de la batterie à la route. Malgré l'augmentation des pertes dans les batteries, le CHB démontre une réduction la consommation pendant les cycles de conduite urbaine, ce qui en fait un choix convaincant pour les véhicules du quotidien respectueux de l'environnement
A literature review of optimization problems focused on scalability aspects for manufacturing systems
No full textNational audienc
Optimizing Algorithm for Existing Fiber-Optic Displacement Sensor Performance
No full textInternational audienceThis paper describes the optimal design of a miniature fiber-optic linear displacement sensor. It is characterized by its ability to measure displacements along a millimetric range with sub-micrometric resolution. The sensor consists of a triangular reflective grating and two fiber-optic probes. The measurement principle of the sensor is presented. The design of the sensor's triangular grating has been geometrically optimized by considering the step angle of the grating to enhance the sensor's resolution. The optimization method revealed a global optimum at which the highest resolution is obtained
Comparing Metrics for Evaluating 3D Map Quality in Natural Environments
No full textInternational audienceIn this study, we focus on addressing the challenge of measuring the 3D-map quality in natural environments. Specifically, we consider scenarios where the map is built using a robot’s 3D-Lidar point cloud observations, with potential uncertainty in the robot localization. When considering a natural environment, such as a park or a forest, unstructured by nature, another difficulty arises: the data becomes extremely sparse. As a result, measuring the map quality becomes even more challenging. This study aims to compare the effectiveness of various metrics in measuring the 3D-map quality. Firstly, we evaluate these metrics in a controlled experimental setup, where the reconstructed map is created by progressively degrading the reference map using different degradation models. Secondly, we compare their ability to measure 3D-map quality at a local level, across various simulated environments, ranging from structured to unstructured. Finally, we conduct a qualitative comparison to demonstrate the robustness of certain metrics to noise in the robot localization. This qualitative comparison is done both in simulation and in a real world experiment. Ultimately, we synthesize the properties of these metrics and provide practical recommendations for their selection
Reliable and robust integration of SAW strain sensor through reflow soldering
No full textInternational audienceSurface Acoustic Wave (SAW) sensors represent a prominent technological avenue for quantifying mechanical stress-induced deformations. Nonetheless, the integration of these Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) sensors remains an complex challenge. Consequently, a common approach within a multitude of research involves the utilization of a adhesive formulation. However, this mode of integration continues to exhibit deficiencies in terms of measurement repeatability, particularly when confronted with harsh environments characterized by pronounced mechanical and thermal stresses. In this context, the utilization of backside reflow soldering for SAW sensor integration stands as a notably dependable alternative to epoxy bonding. In this article, we present the results of our feasibility study concerning the reflow soldering of a SAW sensor onto a binocular copper load cell to measure static strains and a ferromagnetic steel sheet to measure dynamic strains resulting from magnetostriction. To use reflow soldering, a nickel/copper electrodeposition on the ferromagnetic steel sheet was carried out, demonstrating the potential to apply this technique to various materials. The results have indicated that reflow soldering enhances the transmission of static and dynamic mechanical stresses to the SAW sensor, exhibiting a coefficient threefold greater than that achieved through simple adhesive bonding. Furthermore, this integration technique demonstrated a long-term stability of the measurement
Impact du vieillissement physique de mélanges PLA/PHBV sur leurs propriétés mécaniques et de biodégradation
No full textInternational audienceLe polylactide (PLA) est le polymère biosourcé et compostable le plus produit actuellement. Son spectre d’applications inclut des objets de courte durée de vie, comme des emballages ou pièces prototypes réalisés par fabrication additive, comme des applications de plus longe durée de vie, comme des châssis pour objets électroniques. Le PLA est un polyester vitreux à température ambiante avec une ductilité faible. Pour augmenter les possibilités d’application vers des objets flexibles, la formulation avec plastifiants est généralement utilisée. La connaissance de l’évolution des propriétés dans le temps est nécessaire pour prédire la performance du matériau. Les propriétés physiques du poly(D,L-lactide) amorphe (PLA) ainsi que des mélanges incorporant du poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalérate) (PHBV) et/ou du condensat de désodorisation de l'huile de palme (PODC), un agent plastifiant, ont été examinées au cours d'une étude de vieillissement à courte et long terme. L’évolution de la recouvrance enthalpique des échantillons au moment de la transition vitreuse a été évalué pour des temps de vieillissement à court terme en conditions contrôlés. Cette évolution a été modélisée et comparée à une analyse des matériaux au bout d’un vieillissement long de 9 ans. La modélisation s’est avérée prédictive, bien que des caractéristiques de la formulation des matériaux aient changé. Les paramètres cinétiques ont été déterminés : le PODC semble retarder la relaxation du PLA tandis que le PHBV n'a pas d'impact significatif. Les essais de traction ont révélé une perte de ductilité et une augmentation de la rigidité du PLA et des mélanges avec le temps de vieillissement. Après environ 48 heures à température ambiante, alors que l’allongement à la rupture du PLA pur s’est établie à environ 5 %, le mélange PLA/PHBV a conservé un allongement à la rupture acceptable d'environ 25 %, tandis qu'une ductilité importante et stable d'environ 130 % a été observée pour le PLA/PODC/PHBV. Les changements aux temps longs ont engendré une forte fragilisation des matériaux formulés, leurs propriétés mécaniques sont devenues non mesurables. Cette fragilisation a entrainé une fragmentation des matériaux en petits pièces. La biodégradation des matériaux a été évaluée pour connaitre l’impact des vieillissements longs du PLA sur ce paramètre
One-pot radiolytically synthesized reduced graphene oxide-gold nanoparticles composites and exploration in energy storage
No full textInternational audienceGraphene and its composites are of primary importance, particularly in the field of energy storage. Numerous bottom-up and top-down methods have been proposed in the literature to produce these materials with enhanced physicochemical properties. Recently, an innovative and green methodology was developed based on ionizing radiation, allowing the quantitative synthesis of graphene oxide-based materials. With the aim to extend this strategy for the preparation of hybrid nanomaterials, the objective of this work was the one-pot synthesis of nanocomposites composed of reduced graphene oxide – gold nanoparticles (rGO-AuNPs) via gamma ray-induced radiolytic reduction. UV–Vis Absorption Spectroscopy, Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Raman Spectroscopy and X-ray Photoemission Spectroscopy were utilized to comprehensively evaluate the reduction degree of graphene oxide and the formation of gold nanoparticles. Atomic Force Microscopy and Scanning Electron Microscopy were employed to obtain the morphological and topographical information on synthesized nanocomposites. Thermal properties were investigated by Thermogravimetric Analysis and electrical properties were investigated using Cyclic Voltammetry and Potentiostatic Charge and Discharge method. The results demonstrated the successful reduction of graphene oxide and gold ions through the drastic transformation of oxygen-containing functional groups and the formation of gold nanoparticles. Electrical characterization results highlighted the excellent electrical properties of radiosynthesized rGO-AuNPs composites and their great potential for supercapacitance application
Développement d’un modèle hybride pour l’inspection in-situ de singularités lors de drapage automatisé de composites à matrice organique
No full textThe initial objective of the thesis was to develop a set of tools to build the digital twin of an AFP cell. This thesis work focused on the inspection of the draping quality by analyzing the data measured on the system. Initially, data collection, processing and fusion work enabled to build an experimental database. The placement quality is estimated by in-situ inspection methods using infrared imaging and laser triangulation. A hybrid model approach combining a physical model and machine learning was selected to predict placement quality. Finite element method was used to reproduce the AFP process and the associated singularities. Finally, the hybrid models were built by calculating the ignorance of the physical model validates the expected performance in a simple demonstrator case but appears to be perfectible to predicting the quality of automated draping. This thesis provides a complete chain of information from data collection to draping quality estimation.L’objectif initial de la thèse est de développer un ensemble d’outils permettant la construction du jumeau numérique d’une cellule de drapage AFP. Ces travaux de thèse se sont focalisés sur l’inspection de la qualité de drapage en analysant les données mesurées sur le système. Un premier travail de collecte, de traitement et de fusion a permis de construire une base de données expérimentale. La qualité du drapage est estimée par des méthodes d’inspection in-situ par imagerie infrarouge et par laser. Une approche par des modèles hybrides couplant un modèle physique et l’apprentissage machine est sélectionnée pour prédire la qualité du drapage. Des simulations par la méthode des éléments finis permis de reproduire le procédé de drapage et les singularités associées. Finalement, la construction des modèles hybrides par le calcul de l’ignorance du modèle physique valide les performances attendues dans un cas démonstrateur simple, mais semble perfectible pour la prédiction de la qualité de drapage automatisé. Ces travaux de thèse proposent une chaîne complète d’information allant de la collecte des données jusqu’à l’estimation de la qualité du drapage
Contrôle en boucle fermée de perturbations d’amplitude finie : application à des bifurcations sous et super-critiques d'écoulements fluides
No full textCurrent control optimisation methods struggle to stabilize a base flow in the case of finite amplitude perturbations. A boundary called edge of chaos separates into two regions the phase space of a flow which transitions subcritically to turbulence. The turbulent basin of attraction incorporates the perturbations whose energy is sufficient to trigger transition to turbulence, the laminar basin of attraction is the set of initial perturbations which are relaminarized. Such situation with two coexisting local attractors can also be encountered in flow cases outside the scope of transition to turbulence. A cylinder flow at Re = 100 exhibits a globally unstable base flow and a stable limit-cycle. Two basins of attraction emerge from the local stabilization of the base flow by a linear controller optimized on the linearized Navier-Stokes equations. We seek in this study to increase the basin of attraction of the base flow. The novelty of this work lies in the choice of the functional to be optimised with control. Indeed, the optimisation targets the energy of a perturbation located on the boundary of the two basins of attraction. We consider subcritical transition to turbulence using the well-known SSP model of Waleffe, a reduced-order model of the Navier-Stokes equations with only four degrees of freedom. The control methods elaboratored in this work are effective to induce a growth of the ”laminar” basin of attraction. In the cylinder flow, the robustness of an initial controller to finite amplitude perturbations is increased in a chosen direction of the phase space.Les méthodes de contrôle actuelles rencontrent des difficultés pour stabiliser un champ de base soumis à des perturbations d’amplitude finie. Une frontière appelée ”edge of chaos” sépare en deux zones distinctes le portrait de phase d’un écoulement qui transitionne de façon sous-critique à la turbulence. Le bassin d’attraction turbulent rassemble les perturbations capables de faire transitionner l’écoulement, le bassin d’attraction laminaire est l’ensemble des perturbations qui sont relaminarisées. La situation précédente caractérisée par deux attracteurs locaux qui coexistent peut être rencontrée en dehors du cadre de la transition à la turbulence. Un écoulement de type cylindre à Re = 100 possède un champ de base globalement instable ainsi qu’un cycle limite stable. Deux bassins d’attraction émergent lors de la stabilisation du champ de base par un contrôleur linéaire optimisé sur les équations de Navier-Stokes linéarisées. Nous cherchons dans cette étude à augmenter la taille du bassin d’attraction du champ de base. La nouveauté de ce travail réside dans le choix de la fonctionnelle qui est optimisée avec contrôle. En effet, l’optimisation vise l’énergie d’une perturbation située sur la frontière des deux bassins d’attraction. La transition sous-critique à la turbulence est étudiée par le biais du modèle SSP de Waleffe, un modèle d’ordre réduit des équations de Navier-Stokes avec seulement quatre degrés de liberté. Les méthodes de contrôle élaborées dans ce travail sont efficaces pour induire une croissance du bassin d’attraction ”laminaire”. Dans l’écoulement de type cylindre, la robustesse d’un contrôleur initial à des perturbations d’amplitude finie est augmentée avec succès dans une direction du portrait de phase
Caractérisation, impacts, et gestion de la variabilité climatique sur l'activité des entreprises européennes
No full textIn the context of tightening regulations, European companies are facing increasing challenges in managing physical climate risks. The CSRD directive now requires businesses to assess the impact of these risks on their operations, making precise and actionable solutions essential. This thesis aims to address these requirements by developing a Climate Vulnerability Assessment (DVC), designed to evaluate and quantify physical climate risks for each geolocated asset of a company. The methodology is based on the analysis of climate data and the calculation of climate indicators using the latest reanalysis models and climate projections. These indicators enable the development of specific metrics, such as climate anomalies and accelerations, to more accurately assess the impact of physical climate risks. The DVC thus serves as a key tool for designing adaptation strategies to climate risks, with a particular focus on flood risks.Dans un contexte de durcissement des réglementations, les entreprises européennes sont confrontées à des défis croissants concernant la gestion des risques climatiques physiques. La directive CSRD exige désormais des entreprises qu’elles évaluent l'impact de ces risques sur leurs activités, rendant indispensables des solutions précises et exploitables. Cette thèse propose de répondre à ces exigences en développant un Diagnostic de Vulnérabilité Climatique (DVC), destiné à évaluer et quantifier les risques climatiques physiques pour chaque actif géolocalisé d'une entreprise. La méthodologie s'appuie sur l'analyse de données climatiques et le calcul d'indicateurs climatiques en utilisant les modèles de réanalyses et de projections climatiques les plus récents. Ces indicateurs permettent d'élaborer des métriques spécifiques, telles que les anomalies et les accélérations climatiques, afin d’évaluer plus précisément l'impact des risques climatiques physiques. Le DVC constitue ainsi un outil clé pour la conception de stratégies d'adaptation aux risques climatiques, avec une attention particulière portée aux risques d'inondation