Thèse Etude de la Qualité de l'Énergie Fournie par une Batterie Modulaire H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering Laboratoire de recherche : Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie Direction de la thèse : Denis LABROUSSE ORCID 0000000172086980 Début de la thèse : 2026-09-01 Date limite de candidature : 2026-07-16T23:59:59 Cette thèse, réalisée au laboratoire SATIE en collaboration avec le CNAM et l'ENS Paris-Saclay, porte sur l'étude de la qualité de l'énergie et de la compatibilité électromagnétique d'une batterie modulaire couplée à un onduleur multiniveau dans le cadre des véhicules électriques. [Thèse PDF]Le projet s'inscrit dans le concept innovant IBIS, qui consiste à intégrer l'électronique de conversion directement dans la batterie afin de supprimer certains dispositifs traditionnels comme l'onduleur de traction et le chargeur embarqué. Cette architecture vise à améliorer l'efficacité énergétique, la fiabilité globale du système ainsi que la réutilisation des batteries. [Thèse PDF]L'enjeu principal, encore peu exploré, concerne la qualité des formes d'onde de tension et de courant générées par ce système, en particulier leur contenu harmonique et leur conformité aux normes lors de la recharge sur le réseau. La thèse a pour objectif d'analyser ces phénomènes en étudiant l'influence des paramètres de conception et des lois de commande, afin de proposer des compromis optimisant à la fois performance énergétique et respect des normes. [Thèse PDF]Le travail comprend également le développement de modèles de compatibilité électromagnétique, incluant les effets haute fréquence et les courants de mode commun, ainsi que la proposition de solutions de filtrage adaptées. Ces solutions seront validées par simulation et expérimentation. [Thèse PDF] Le SATIE, laboratoire de recherche en génie électrique, propose une thèse de recherche sous la direction de Denis Labrousse, (enseignant-chercheur au CNAM-Paris), et co-supervisée par Anatole Desreveaux (enseignant-chercheur au CNAM-Paris) et par Pierre-Etienne Lévy (enseignant-chercheur à l'ENS-Paris-Saclay). Le projet vise à étudier la qualité d'énergie et la Compatibilité Electromagnétique (CEM) d'une batterie fractionnée pour une application véhicule. L'objectif de cette thèse est d'étudier la qualité d'énergie et le respect des normes dans les différents composants d'un véhicule utilisant une batterie fractionnée connectée à un onduleur multiniveau. La particularité de cette application est le grand nombre de degrés de liberté à la fois dans la conception et dans l'utilisation de cette architecture. Cette thèse permettra ainsi de donner des indications sur l'influence de différents paramètres (nombres de modules de batterie, etc.) et celle de la commande sur la qualité des formes d'ondes de tensions et de courants engendrés par l'utilisation de cette technologie pour propulser un véhicule électrique ou le recharger. Dans le cadre du projet IBIS, cela permettra d'informer les industriels (SAFT et Stellantis) sur les choix d'architecture pour leurs applications. La première partie du travail consistera à s'approprier les travaux déjà effectués dans le cadre du projet IBIS afin de bien comprendre le fonctionnement de l'architecture du véhicule proposée. Il faudra ensuite approfondir les outils de simulation développés afin de pouvoir étudier la qualité de l'énergie du système. La deuxième consistera à évaluer l'influence de différents paramètres et lois de commande sur la qualité de l'énergie et de proposer des compromis permettant de maximiser celle-ci au regard des performances énergétiques du véhicule. La troisième partie de la thèse s'intéressera à la compatibilité électromagnétique dans l'onduleur multiniveau. Le modèle déjà développé au SATIE devra être étendu pour proposer un modèle haute fréquence mais également un modèle en mode commun (pour les problématiques de courant de toucher ou d'aveuglement des disjoncteurs différentiels). Des solutions de filtrage actif externe ou bien en utilisant des modules non sollicités durant certaines phases de fonctionnement devront être proposées. Des expérimentations seront nécessaires pour évaluer les solutions proposées.

Les candidats doivent être titulaires d'un diplôme de niveau Bac +5 (M2 ou ingénieur) en génie électrique et s'intéresser à la corrélation entre l'évaluation expérimentale et l'évaluation numérique. Une expérience préalable en électronique de puissance et/ou CEM et en caractérisation expérimentale est souhaitée.