L'accroissement permanent du commerce intercontinental et la mondialisation s'accompagnent d'une augmentation de la productivité des ports et des terminaux à conteneurs. Le besoin de compétitivité des exploitants auquel s'additionnent les législations environnementales, poussent les fabricants d'engins de manutention de conteneurs à développer de nouvelles solutions afin de produire des machines plus respectueuses de l'environnement à un coût de possession acceptable. Pour ce faire, l'hybridation des sources d'énergie et l'utilisation de chaînes d'actionnement plus efficaces d'un point de vue énergétique sont les solutions envisagées. En conséquence, les cahiers des charges sont de plus en plus complexes, et les spécifications qu'ils stipulent sont de nature hétérogène. Ce travail de thèse s'intéresse à deux aspects majeurs en lien avec ces problématiques. Il s'articule donc d'une part autour d'un développement méthodologique concernant le dimensionnement de systèmes suractionnés par couplage de problèmes d'inversion et d'optimisation, et d'autre part, autour d'un développement applicatif visant la conception, la commande et la validation expérimentale d'une chaîne d'actionnement hybride d'un engin portuaire. Premièrement, nous proposons une procédure de construction d'un modèle s'appuyant sur le langage bond graph permettant de prendre en compte des spécifications exprimées en termes de critère à minimiser et de fonctions du temps désirées en sortie du système. Ce problème prend alors la forme d'un problème couplé d'inversion-optimisation. Du modèle bond graph obtenu, il est possible de déterminer directement les conditions nécessaires d'optimalité, et donc le système d'équations algébrodifférentielles associé. Nous nous intéressons ensuite à l'extension de la procédure de représentation d'un problème d'optimisation seul, dans le cas où des non linéarités apparaissent au niveau des phénomènes de dissipation d'énergie. Dans un second temps, nous proposons une nouvelle architecture pour un engin de manutention de conteneurs afin d'améliorer son efficacité énergétique. Cette solution de récupération d'énergie à la descente du conteneur est basée sur un transformateur hydraulique. L'énergie est stockée dans un accumulateur hydropneumatique, puis, elle est restituée grâce à un moteur hydraulique complémentaire couplé au moteur diesel. Un redimensionnement de la chaîne d'actionnement hydraulique ainsi qu'une stratégie de commande plus adaptée sont également proposées. Ces modifications offrent la possibilité de réaliser une récupération d'énergie à la décélération du véhicule sans ajout de composant majeur. L'architecture globale obtenue associée à une stratégie de commande adéquate génèrent une réduction de la consommation de carburant de 16% à 18%. Finalement, une validation expérimentale du système de récupération d'énergie potentielle est effectuée et les performances dynamiques et énergétiques sont analysées avec la commande proposée. / The continuously increasing of the intercontinental trade as well as the globalization lead to the need of higher productivity for ports and container terminals. In order to fulfill the need of competitiveness of terminal operators and in the same time respect the environmental legislation, container handling machine manufacturers are developping new solutions. Hybridization of energy sources is an interesting way but using more energy efficient actuation lines is also suitable. As a consequence, specifications are more and more complex, and can in particular have heterogeneous natures. In this thesis, the focus is made on two main topics linked to those problematics. On the one hand, a methodology concerning the sizing of over-actuated systems thanks to a coupling between inverse problems and dynamic optimization is exposed. On the other hand, the design, control strategies and an experimental validation of an hybrid actuation line applied to an container handling machine is presented. First of all, we propose a new procedure based on the bond graph language allowing the designer to take into account simultaneously two types of specifications, namely a cost function to minimize and functions of time specifying desired outputs of the system. This results in a coupled problem of state-space inversion and optimization. The procedure lead to a bond graph from which it is possible to directly derive the analytical system of the problem. The fundamental theory for proving the effectiveness of this procedure is carried out using the port hamiltonian systems. The bond graph representation of an optimal control problem is then extended to systems involving non linearities on dissipative R elements. In a second part, a new actuation architecture is proposed for a container handling machine, in order to improve the fuel efficiency. On the one hand, a transformer based system to recover the potential energy released during container lowering is exposed. This energy is stored into a hydropneumatic accumulator. Then, it is returned thanks to an extra hydraulic motor coupled to the engine shaft. On the other hand, a resizing of the main hydraulic pumps as well as a more suitable control law is proposed in order to make the engine work at better efficiency points. All those evolutions previously mentionned give now the possibility to perform kinetic energy recuperation during vehicle deceleration without adding any major component. The new architecture combined with more effetive control laws lead to a fuel consumption reduction of 16% up to 18%. Finally, the potential energy recovery system is validated on a test rig. The control laws are implemented and the dynamic and energetic performances are then analysed.

L’objectif principal de ce travail est de développer une stratégie de gestion optimale afin d’améliorer l’efficacité énergétique des véhicules hybrides. Ces travaux comportent une partie analyse expérimentale de la mobilité, une partie modélisation numérique et une partie optimisation de la stratégie de gestion énergétique. L’étude de la mobilité a permis de mettre en avant et de quantifier la prédictibilité des trajets, dus à une forte mobilité contrainte. La modélisation dynamique du véhicule, nécessaire à l’étude de stratégie, a été réalisée par Représentation Energétique Macroscopique (REM) qui est une bonne méthode pour ce type d’étude. La stratégie proposée est basée sur le contrôle prédictif (MPC), résolu par une méthode de Programmation Quadratique, et mis en place en s’appuyant sur la prédiction de cycle issu de l’étude expérimentale. Les perspectives d’améliorations de ces travaux se situent au niveau de la consolidation de la base de données, et du niveau de modélisation de la batterie (impact de la thermique et du vieillissement) et du moteur thermique (prise en compte des polluants). / The main objective of this work is to develop an optimal management strategy to improve energetic efficiency of hybrid electric vehicle. This work is composed by a mobility experimental analysis part, a numerical modelization part and an optimization part of the energy management strategy. The study of mobility allow to highligth and quantify the predictibility of trips, due to a constraint mobility.The dynamic modelling of the vehicle which is necesary to study perfomance of strategies, was realized by Energetic Macroscopic Representation (EMR) which is a good methode in this case. The proposed strategy is based on the predictive control (MPC), solve by a method of Programming Quadratic, and set up resting on the cycle prediction determined from the experimental study. The perspectives of improvements of these work are consolidation of the database, and improvement of the battery modelling (imcluding thermal and ageing effects) and of the thermal engine (taken into account by some pollutants).

Puisqu'il traite des enjeux énergétiques et climatiques globaux comme locaux, ce travail de thèse est un sujet d'actualité. Il a pour objet d'analyser les initiatives énergétiques locales en Pays de la Loire, dans le contexte des négociations climatiques internationales, des orientations énergétiques communautaires et nationales, et de la politique régionale. Ce travail s'articule autour de trois hypothèses principales. La première stipule que les Energies Renouvelables (EnR) se sont développées en Pays de la Loire à la suite de projets nucléaires locaux. La deuxième avance que les potentiels humains sont plus déterminants que les potentiels énergétiques territoriaux, du moins dans cette phase de prise de conscience ligérienne par les politiques publiques. La troisième indique que des pressions locales ont conduit la Région à appuyer le développement des EnR. Notre recherche porte sur une approche qualitative fondée sur de nombreux entretiens, à laquelle nous avons associé une approche quantitative basée sur le traitement statistique et cartographique de banques de données. La première partie, consacrée aux éléments de contexte, montre que, malgré la mobilisation de la communauté scientifique dès les années 1970, la prise de conscience des changements climatiques d'origine anthropique est relativement récente. Elle date des années 1990. L'Europe a joué un rôle important dans les négociations climatiques internationales et elle a adopté des objectifs ambitieux (à l'image du Paquet énergie-climat en 2007). Néanmoins, si certains Etats membres comme l'Allemagne sont volontaires pour diminuer leurs émissions de GES et développer les EnR, d'autres Etats comme la France sont beaucoup moins incitatifs. Les deuxième et troisième parties, qui s'intéressent à la région Pays de la Loire, mettent en évidence que, malgré de réels potentiels physiques, les EnR ne représentent qu'une faible part du bouquet énergétique régional. Nous avons établi qu'il existe une concordance entre les potentialités physiques et le nombre d'équipements en EnR. La politique énergétique régionale est également récente, et plus favorable aux EnR et aux économies d'énergie depuis l'arrivée des Verts dans la majorité régionale, en 2004. La montée des mobilisations associatives a également joué un rôle dans la prise en compte des questions énergétiques et climatiques par la Région. Pour organiser notre dernière partie consacrée aux politiques locales, nous avons construit une typologie basée sur de nombreux entretiens. Il en ressort que les potentiels humains, plus que les potentiels physiques, déterminent la mise en place d'une politique énergétique locale. La démarche du Syndicat Départemental d'Energie et d'équipement de la Vendée (SyDEV) fait quelque peu exception puisqu'elle est initialement liée à une volonté de valoriser le potentiel éolien local et de garder la main sur ces ressources. Nous avons mis en évidence que les motifs des politiques énergétiques locales peuvent diverger mais qu'ils s'expliquent généralement par des externalités négatives. Nous avons ainsi montré la concordance entre les mobilisations antinucléaires et la dynamique de la politique énergétique du Pays de Haute Mayenne ; entre les pressions de Nantes, ville centre, et l'originalité de la démarche entreprise par le Pays de Grandlieu Machecoul et Logne ; entre la recherche d'un développement local et la réflexion du PNR Loire Anjou Touraine... Ces initiatives énergétiques locales s'enracinent aussi dans une histoire parfois longue, comme dans le Pays des Mauges. En outre, nos investigations montrent des mobilisations de différentes natures : elles sont individuelles et/ou collectives. Nous avons également étudié l'origine de la sensibilité des pionniers des EnR. Enfin, en nous intéressant aux métropoles ligériennes, nous avons montré la volonté d'exemplarité de Nantes Métropole et l'approche plus opportuniste du Pays du Mans. Par conséquent, derrière l'innovation territoriale, il y a des Hommes, des volontés singulières, liées à un parti politique, à l'héritage de mobilisations environnementales ou sociales, à d'autres types de convictions.

Les variateurs de vitesse modernes sont exclusivement basés sur l'utilisation de moteurs triphasés alimentés par des onduleurs à modulation de largeur d'impulsion (MLI). La plupart des applications modernes de la variation de vitesse, comme les ascenseurs, les grues et les machines-outils sont caractérisées principalement par un rapport élevé entre la puissance crête et la puissance moyenne et une forte demande de freinage à la puissance nominale. Dans les variateurs de vitesse ordinaires, l'énergie de freinage, qui est de l'ordre de 30 à 50% de l'énergie consommée, est dissipé dans une résistance. Outre les problèmes " énergétiques ", les interruptions et dégradations de la tension d'alimentation ainsi que la qualité du courant d'entrée et la fluctuation de la charge, sont d'autres questions à aborder et à résoudre.Le super-condensateur dédié aux applications de conversion de puissance est ainsi proposé. Un variateur de vitesse équipé avec des super-condensateurs est présenté dans la thèse. Les super-condensateurs, interconnectés par un convertisseur DC-DC sont utilisés pour stocker et ré-injecter l'énergie de freinage. De plus, le convertisseur DC-DC contrôle le courant du redresseur et la tension du bus DC. Le THD du courant d'entrée est ramené à 30%. La tension du bus DC est élevée et en permanence contrôlée et lissée indépendamment de la charge et de la variation de la tension réseau. Pour terminer, les pics de puissance peuvent être lissés. La solution présentée est analysée théoriquement et vérifiée par un ensemble de simulations et expérimentations. Les résultats sont présentés et commentés

Les progrès des technologies de la micro-électronique ont permis d'embarquer des circuits numériques dans des objets multiples et divers (téléphones, GPS, automobiles, etc.) dont ils ont enrichi les fonctionnalités et amélioré les performances à moindre coût. Conjointement, l'essor rapide et constant de ces applications a amené des contraintes de conception sans précédent (contraintes de coût, de performance, de consommation, etc.). Dans ce contexte, l'émergence des architectures reconfigurables à grain épais a ouvert la voie à de nouveaux compromis entre performances et flexibilité. À ce jour, la mise en oeuvre des mécanismes de reconfiguration matérielle a principalement concerné les aspects calculatoires de ces architectures. Or, les applications embarquées (multimédia) manipulent des volumes de données croissants, engendrant une sollicitation intensive des ressources de mémorisation. En outre, l'hétérogénéité et l'évolutivité des traitements induits ne permet plus d'envisager l'élaboration de solutions de stockage dédiées dans un objectif de performance et de maîtrise de la consommation. Aussi, dans le cadre de cette thèse, nous avons développé le modèle RTL, valide et fonctionnel, d'une architecture reconfigurable que nous avons nommé MOREA (acronyme de Memory-Oriented Reconfigurable Embedded Architecture) et dont la structure mémoire est flexible. Celle-ci est organisée en un pavage de tuiles de traitement et de stockage qui supportent les processus d'une application. Au sein d'une tuile, les tâches du processus sont exécutées par quatre clusters qui intègrent des ressources mémoire et de calcul. Ces clusters communiquent entre eux et avec une mémoire de tuile, contenant les données partagées par les tâches du processus, grâce à une interconnexion flexible de type crossbar. Dès lors, cette structure permet de minimiser les mouvements de données au sein de MOREA et notamment le nombre d'accès mémoire et donc d'en atténuer l'impact sur la puissance de calcul et la dissipation énergétique du système. De plus, les gains obtenus sont maximisés grâce à une unité de génération d'adresses programmable dont l'architecture a été définie en fonction des caractéristiques des applications de traitement du signal et de l'image. Celle-ci intègre notamment un accélérateur matériel pour la génération de séquences d'adresses régulières. Cette architecture permet dès lors, comparativement à une solution programmable classique, d'améliorer significativement les performances de l'unité de génération d'adresses, d'un facteur 6 en terme de Millions d'Adresses générées Par Seconde (MAPS), tout en réduisant drastiquement sa consommation d'énergie de 96%.

Cette recherche multidisciplinaire présente un questionnement théorique sur la présence d'une dichotomie entre le citoyen et le consommateur dans les communications environnementales. L'analyse permet d'appliquer cette perspective au terrain de l'efficacité énergétique au Québec, dans un contexte lié à la modernisation écologique et à la primauté du concept de développement durable. La création d'un modèle d'analyse reliant à la fois la dichotomie citoyen-consommateur et les cadres forts et faibles de la modernisation écologique permet d'opérationnaliser les différents concepts. Ce modèle pourra être appliqué à d'autres analyses. En ayant recourt à l'analyse critique des discours contenus dans l'historique des enjeux énergétiques depuis la nationalisation (1963), l'analyse démontre la haute teneur politique des campagnes environnementales et d'efficacité énergétique d'Hydro-Québec. La politisation des enjeux énergétiques s'est articulée de manière parallèle à l'introduction de modifications discursives au sein de l'entreprise et du gouvernement ayant sensiblement modifié le rôle d'Hydro-Québec, par exemple avec l'introduction des concepts d'inter-financement et de division déficitaire. L'analyse se penche en outre sur les composants consuméristes et citoyens des deux récentes campagnes publicitaires de l'entreprise (2003-2009) tout en situant ces dernières dans le contexte sociopolitique de la dernière décennie. Le principal apport de cette recherche est de souligner le fait que le lien qui a longtemps uni les Québécois à Hydro-Québec s'effrite sous les modifications qu'a subies l'entreprise sous l'effet de l'idéologie néolibérale, telle que soutenue dans les politiques du gouvernement Bouchard jusqu'au gouvernement Charest. Alors que l'entreprise délaisse de plus en plus le citoyen-actionnaire pour orienter ses activités et sa rhétorique envers le consommateur, lieu est de constater que cette dynamique entraîne ce que nous appelons un processus de rupture/réconciliation. L'opposition grandissante face aux projets énergétiques résulterait ainsi de cette rupture avec le pacte social à la base de la création d'Hydro-Québec, ce qui mériterait une attention ultérieure dans un projet de recherche. Finalement, il semble à propos de réarticuler des orientations énergétiques en fonction non plus uniquement de décisions à caractère politique, mais surtout en se saisissant d'un propos - et d'un projet - écocitoyen. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : énergie, Hydro-Québec, rhétorique, modernisation écologique, analyse critique de discours, dichotomie citoyen/consommateur.

Les infrastructures de calcul très haute performance ont connu une croissance rapide en particulier ces dernières années. Cette croissance a toujours été motivée par les besoins accrus en puissance de calcul qu'expriment les scientifiques dans divers domaines. Cependant, ces systèmes devenus de plus en plus larges constituent de gros consommateurs d'électricité et consomment déjà plusieurs mégawatts. Afin de consommer ''moins'' et ''mieux'', nous avons proposé un environnement logiciel qui d'une part, permet de choisir avant de pré-exécuter l'application, les versions de services applicatifs consommant le moins d'énergie, et qui d'autre part, repose sur une grille électrique intelligente pour planifier les réservations des ressources de calcul de ces infrastructures. Cet environnement, appelé SESAMES, a été adapté à deux services applicatifs indispensables au calcul très haute performance : la tolérance aux pannes et la diffusion de données. Des validations expérimentales ont montré que l'on peut réduire la consommation énergétique de chacun des deux services étudiés en s'appuyant sur les estimations énergétiques précises fournies par SESAMES pour n'importe quel contexte d'exécution et pour n'importe quelle plate-forme dotée de wattmètres. Notre méthodologie d'estimation repose sur une description du contexte d'exécution et sur une calibration de la plate-forme d'exécution basée sur la collecte de mesures énergétiques. Des simulations ont démontré que l'ordonnanceur multi-critères des réservations de ressources proposé dans SESAMES, permet de réduire à la fois la consommation énergétique, le coût financier et l'impact environnemental de ces réservations, tout en respectant les contraintes imposées par l'utilisateur et le fournisseur d'énergie.

Dans cette thèse, nous étudions des réseaux sans fil dans lesquels les terminaux mobiles sont autonomes dans le choix de leurs configurations de communication. Cette autonomie de décision peut notamment concerner le choix de la technologie d'accès au réseau, le choix du point d'accès, la modulation du signal, les bandes de fréquences occupées, la puissance du signal émis, etc. Typiquement, ces choix de configuration sont réalisés dans le but de maximiser des métriques de performances propres à chaque terminal. Sous l'hypothèse que les terminaux prennent leurs décisions de manière rationnelle afin de maximiser leurs performances, la théorie des jeux s'applique naturellement pour modéliser les interactions entre les décisions des différents terminaux. Plus précisément, l'objectif principal de cette thèse est d'étudier des stratégies d'équilibre de contrôle de puissance d'émission afin de satisfaire des considérations d'efficacité énergétique. Le cadre des jeux stochastiques est particulièrement adapté à ce problème et nous permet notamment de caractériser la région de performance atteignable pour toutes les stratégies de contrôle de puissance qui mènent à un état d'équilibre. Lorsque le nombre de terminaux en jeu est grand, nous faisons appel à la théorie des jeux à champ moyen pour simplifier l'étude du système. Cette théorie nous permet d'étudier non pas les interactions individuelles entre les terminaux, mais l'interaction de chaque terminal avec un champ moyen qui représente l'état global des autres terminaux. Des stratégies de contrôle de puissance optimales du jeu à champ moyen sont étudiées. Une autre partie de la thèse a été consacrée à des problématiques d'apprentissage de points d'équilibre dans les réseaux distribués. En particulier, après avoir caractérisé les positions d'équilibre d'un jeu de positionnement de points d'accès, nous montrons comment des dynamiques de meilleures réponses et d'apprentissage permettent de converger vers un équilibre. Enfin, pour un jeu de contrôle de puissance, la convergence des dynamiques de meilleures réponses vers des points d'équilibre a été étudiée. Il est notamment proposé un algorithme d'adaptation de puissance convergeant vers un équilibre avec une faible connaissance du réseau.

Dans ce manuscrit de thèse, l'objectif principal est d'étudier les réseaux sans fil dans lesquels les nœuds terminaux sont équipés de plusieurs antennes. Plusieurs thèmes d'actualité, tels que les réseaux intelligents auto-optimisants, les communications dites green ou vertes et algorithmes distribués sont abordés. Dans ce but, nous utilisons une gamme diversifiée d'outils de la théorie des jeux, théorie de l'information, théorie des matrices aléatoires et théorie de l'apprentissage. Nous commençons notre analyse par l'étude du problème d'allocation de puissance dans les réseaux MIMO distribués. Les émetteurs sont censés être autonomes et capables de gérer leurs puissances afin d'optimiser leur taux de Shannon atteignables. Le cadre des jeux non-coopératifs est utilisé pour étudier la solution de ce problème. Des algorithmes itératifs qui convergent vers la solution optimale donnée par l'équilibre de Nash sont proposés. Deux approches différentes sont appliquées: des algorithmes basés sur les meilleures réponses et des algorithmes d'apprentissage par renforcement. Un autre problème majeur dans les réseaux sans fil est lié à la question de l'efficacité énergétique. Afin d'atteindre des débits de transmission élevés, la consommation d'énergie est également élevée. Dans les réseaux où la consommation d'énergie est une question critique, le débit de Shannon atteignable n'est plus une métrique de performance adaptée. C'est pourquoi nous abordons également le problème de l'optimisation d'une fonction d'efficacité énergétique.

Au cours de la dernière décennie, la conception des systèmes embarqués a évolué dans l'optique d'augmenter la puissance de calcul tout en conservant une faible consommation d'énergie. À titre d'exemple, les véhicules autonomes tels que les drones sont un domaine d'application représentatif qui combine de la vision, des communications sans fil avec d'autres noyaux de calculs intensifs, le tout avec un budget énergétique limité. Avec l'avènement des systèmes multicœurs sur puce (MpSoC), la simplification des processeurs a diminué la consommation d'énergie par opération, alors que leur multiplication a amélioré les performances. Cependant, l'apparition du phénomène de ''dark silicon'' a conduit à l'intégration d'accélérateurs matériels spécialisés au sein des systèmes multicœurs. C'est ainsi que sont nées les architectures massivement multicœurs hétérogènes (HMpSoC) combinant des processeurs généralistes (SW) et des accélérateurs matériels (HW). Pour ces architectures hétérogènes, les performances et la consommation d'énergie dépendent d'un large ensemble de paramètres tels que le partitionnement HW/SW, le type d'implémentation HW et le coût de communication entre les organes de calcul HW et SW conduisant ainsi à un immense espace de conception. Dans cette thèse, nous étudions des méthodes permettant la réduction de la complexité de développement et de mise en oeuvre d'applications efficaces en énergie sur HMpSoC. De nombreuses contributions sont proposées pour améliorer les outils d'exploration de l'espace de conception (DSE) avec des objectifs énergétiques. Tout d'abord, une définition formelle de la structure HMpSoC est introduite ainsi qu'une méthode de représentation générique axée sur la hiérarchie mémoire. Ensuite, un outil de modélisation rapide de l'énergie est proposé et validé sur plusieurs applications. Ce modèle énergétique sépare les sources d'énergie en trois catégories (calcul statique, dynamique et communications) et calcule leurs contributions sur la consommation globale de manière indépendante. Basée sur une étude précise des communications, cette approche calcule rapidement la consommation d'énergie pour une répartition donnée d'application sur un HMpSoC. Dans un deuxième temps, nous proposons une méthodologie permettant l'exploration énergétique d'accélérateurs sur HmpSoC. Cette méthode s'appuie sur le modèle de consommation précédent couplé à une formulation de programmation linéaire en nombre entier mixte (MILP). Cela permet de sélectionner efficacement les accélérateurs HW et le partitionnement HW/SW et ainsi d'obtenir une implémentation efficace en énergie pour une application tuilée. Les expériences réalisées ont montré la complexité du processus de validation d'outils/algorithmes de DSE sur une large gamme d'applications et d'architectures. Afin de résoudre ce problème, nous proposons un simulateur d'architectures HMpSoC intégrant un modèle de consommation permettant d'observer l'exécution d'applications. La structure de l'architecture cible est décrite à l'aide d'un fichier de configuration basé sur le modèle de représentation générique précédent. Ce fichier est chargé dynamiquement lors du démarrage du simulateur. De plus, ce simulateur est associé à un générateur d'applications permettant la création d'un large ensemble d'applications représentatives du domaine. Ce générateur se base sur un ensemble de schémas de calcul et de communication élémentaire qu'il combine pour obtenir une application complète. Les applications ainsi obtenues peuvent être enrichies par des informations de placement et automatiquement exécutées sur le simulateur. Cet ensemble d'outils a pour objectif de faciliter la validation de nouveaux algorithmes ciblant le placement efficace en énergie d'application sur une large gamme d'architectures HMpSoC. / During the last decade, the design of embedded systems was pushed to increase computational power while maintaining low energy consumption. As an example, autonomous vehicles such as drones are a representative application domain which combines vision, wireless communications and other computation intensive kernels constrained with a limited energy budget. With the advent of Multiprocessor System-on-Chip (MpSoC) architectures, simplification of processor cores decreased power consumption per operation, while the multiplication of cores brought performance improvement. However, the ''dark silicon'' issue led to the benefit of augmenting programmable processors with specialized hardware accelerators and to the rise of Heterogeneous MpSoC (HMpSoC) combining both software (SW) and hardware (HW) computational resources. For these heterogeneous architectures, performance and energy consumption depend on a large set of parameters such as the HW/SW partitioning, the type of HW implementation or the communication cost between HW and SW cores therefore leading to a huge design space. In this thesis, we study how to reduce the development and implementation complexity of energy-efficient applications on HMpSoC. Multiple contributions are proposed to enhance Design Space Exploration (DSE) tools with energy objectives. First, a formal definition of HMpSoC structure is introduced alongside with a generic representation focused on the memory hierarchy. Then, a fast power modelling tool is proposed and validated on several applications. This power model separates the power sources in three families (static, dynamic computation and dynamic communication) and computes their contributions on global consumption independently. With a fine grain communications study, this approach rapidly computes energy consumption for a given application mapping on a HMpSoC. In a second time, we propose a methodology for energy-driven accelerator exploration on HMpSoC. This method builds upon the previous power model coupled with an Mixed Integer Linear Programming (MILP) formulation and enables to efficiently select HW accelerators and HW/SW partitioning which achieve energy efficient-mapping of a tiled application. The experiments involved in these contributions show the complexity of DSE validation process on a wide range of applications and architectures. To address these issues, we introduce a HMpSoC simulator embedding a power model to monitor application execution. Properties of targeted architectures are described, at run-time with the previous generic representation model. Furthermore, this simulator is coupled with an application generator framework that could build an infinite set of representative applications following predefined computation models. The obtained applications could then be enriched with mapping directive and executed on the simulator. This combination enables to ease the research and validation of new DSE algorithms targeting energy-aware application mapping on a wide range of HMpSoC architectures.