Soutenance de thèse : Giulia LOMBARDI

Unified nonlinear electrical interfaces for hybrid piezoelectric- electromagnetic small-scale harvesting systems

Doctorante : Giulia LOMBARDI

Laboratoire INSA :  LGEF
Ecole doctorale : ED160 Électronique, Électrotechnique, Automatique (E.E.A)

Ce travail de recherche présente des interfaces électroniques non-linéaires pour des systèmes hybrides de récupération d'énergie combinant des transducteurs piézoélectriques et électromagnétiques. Ces systèmes ont reçu un grand intérêt en raison de leur capacité à convertir les vibrations mécaniques en énergie électrique suffisante pour alimenter des capteurs à faible puissance. Afin d'alimenter ces appareils microélectroniques, une fois l'énergie convertie, une extraction efficace et intelligente doit être mise en place avec une unité dédiée. Les interfaces hybrides non-linéaires proposées dans ce travail, visant à inclure autant de parties électroactives que possible dans le même circuit, permettent une augmentation de la puissance de sortie finale des microgénérateurs concernés, ainsi qu'une solution pour obtenir une valeur commune de charge optimale, même si chacun des éléments traités présentent des principes de fonctionnement et des valeurs de charge optimale différents. Une première solution est dérivée du SSHI (Synchronized Switch Harvesting on Inductor) et se base sur la technique de commutation synchronisée. Cette méthode vise à remplacer l'inductance passive dans l'interface SSHI par un système électromagnétique actif, conduisant à une interface de microgénérateurs entièrement actifs et augmentant la puissance de sortie finale. Une deuxième solution est issue de la combinaison des techniques SECE (Synchronous Electric Charge Extraction) et SMFE (Synchronous Magnetic Flux Extraction), respectivement développées pour les systèmes piézoélectriques et électromagnétiques. Son principe de base consiste à transférer l'énergie de l’élément piézoélectrique vers le transducteur électromagnétique, et ensuite à extraire l'énergie du système électromagnétique, préalablement amplifiée par le transfert de charges issues du dispositif piézoélectrique. La stratégie consistant à inclure autant de parties électroactives que possible dans la même interface électrique ouvre de nouvelles possibilités de combiner plusieurs systèmes électroactifs, constituant des récupérateurs d'énergie hybride, sans inclure des étages supplémentaires dans les circuits, ce qui permet de maintenir une relative simplicité sans perte de puissance significative.