Thèse : Commande avancée d’une source d’énergie hybride pile à combustible/batterie/supercondensateur pour un drone de longue endurance

Sa thèse, intitulée "Commande avancée d’une source d’énergie hybride pile à combustible/batterie/supercondensateur pour un drone de longue endurance" et cofinancée par la Région Grand Est et l’INSA Strasbourg, a été menée au sein du laboratoire ICube, en collaboration avec les équipes electronique, microélectronique et modélisation pour les systèmes multidomaines (EM3, ex-SMH), instrumentation et procédés photoniques (IPP), et robotics, data science and healthcare technologies (RDH). Ce travail s’inscrit dans les recherches sur les systèmes énergétiques hybrides pour la mobilité aérienne durable, avec pour objectif principal de développer une commande avancée pour une source combinant pile à combustible, batteries et supercondensateurs, afin d’améliorer l’autonomie et les performances des drones de longue endurance.

La soutenance aura lieu le Mercredi 18 décembre 2024 à 9h00 en Amphithéâtre De Dietrich à l’INSA Strasbourg.

Le jury sera composé de :

• Rapporteurs:
  • Mme Delphine Riu, Professeur, INP Grenoble
  • M. Rochdi Trigui, Directeur de recherche, Université Gustave Eiffel, Lyon
• Directeur de thèse:
  • M. Édouard Laroche, Professeur, Université de Strasbourg
• Co-encadrants:
  • M. Renaud Kiefer, Maître de conférences, INSA Strasbourg
  • M. Tedjani Mesbahi, Maître de conférences HDR, INSA Strasbourg
• Examinateurs:
  • M. Alain Bouscayrol, Professeur, Université de Lille
  • M. Sylvain Durand, Maître de conférences HDR, INSA Strasbourg
  • M. Fei Gao, Professeur, UTBM Belfort

Résumé de la thèse :

Cette thèse traite de la gestion d’énergie (EMS) pour une source hybride composée d’une pile à combustible (PaC), d’un supercondensateur (SC) et d’une batterie, destinée à un drone de grande endurance. L’objectif principal est de limiter les variations de courant demandées à la PaC. Après avoir analysé les enjeux énergétiques dans l’aéronautique et les technologies d’hybridation, l’étude explore différentes architectures et modèles énergétiques afin d’optimiser la durée de vie des sources, notamment de la PaC.

Trois stratégies EMS ont été examinées. La première est la stratégie fréquentielle fixe, qui utilise une fréquence de coupure constante pour séparer les basses et hautes fréquences. La deuxième stratégie, dite adaptative, fait varier la fréquence de coupure en fonction de l’état de charge du SC, permettant une meilleure gestion des variations de courant de la charge. Enfin, la stratégie de commande H-infini ajuste la répartition énergétique entre les sources selon des contraintes de performance spécifiques.

Les résultats montrent que la stratégie fréquentielle adaptative permet de réduire significativement les variations de courant demandées à la PaC, avec une diminution allant jusqu’à 45 % sur certains cycles, ce qui peut prolonger sa durée de vie. En revanche, Les premiers essais de réglage avec la méthode H-infini n’ont pas permis d’améliorer davantage les résultats. Les tests en simulation et sur banc confirment les résultats, mais une étude plus approfondie sur le vieillissement des PaC serait nécessaire pour estimer précisément les gains en termes de durée de vie.

La soutenance sera suivie d’un moment convivial pour échanger autour de ce travail de recherche et des perspectives qu’il ouvre dans le domaine des systèmes énergétiques avancés.

Nous vous invitons à venir nombreux pour découvrir ces avancées prometteuses et soutenir Thomas Pavot lors de cette étape marquante de son parcours académique.