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Les systèmes énergétiques désignent une classe de systèmes dont les spécificités structurelles et fonctionnelles posent la question de la distribution de l’énergie, en temps réel, pour satisfaire des services. Cette problématique multi-objectifs, nommée énergétique, a pour solution une stratégie de gestion,dont la conception représente un problème ouvert. Les verrous étudiés dans cette thèse s’inscrivent dans le cadre d’un partenariat industriel et en particulier celui des démarches de conception systémique. Trois contributions sont apportées. La première est une méthodologie de conception modulaire et générique de la stratégie énergétique, pour les systèmes multi-clients et multi-sources. Elle définit deux types d’éléments fonctionnels : les clients et les sources, interagissant par le biais d’un nœud, porteur de la stratégie. La seconde traite la simplification de la stratégie par une décomposition selon deux problématiques déjà connues de la littérature : l’hybridation de sources et la concurrence de clients. La troisième porte sur la sélection d’algorithmes novateurs ou existants, compatibles avec une cible temps réel, pour exécuter la stratégie. Enfin, la stratégie énergétique d’un camion frigorifique disposant d’une architecture énergétique hybride série est conçue par notre approche modulaire, et la faisabilité algorithmique est validée en simulation. / The energy systems describe a class of systems whose from structural and functional characteristics raise the problem of the energy distribution to satisfy the services in real time. The solution of this multi-objectives problem, namely energetic, is the energy management strategy, whose design is still an open problem. The solutions studied in this thesis are incorporated in the framework of an industrial partnership and particularly in those systemic design approaches. The first contribution is a methodology of modular and generic design of the energy management strategy, for the multi- clients and multi-sources systems. It defines two types of functional elements: the clients and the sources, interacting through a node, which is the carrier of thestrategy. The second contribution deals with thegeneric formulation of the strategy and itssimplification by means of decomposition in accordance with two problems: the hybridization of sources and the competition of clients, which a real ready known in the literature. The third contribution is partial to the selection of innovative or existing algorithms, which are compatible with a real-time target to execute the strategy. Finally, the energy strategy of a refrigerated truck with a hybrid energy architecture is designed by the proposed modular approach, and the algorithm feasibility is validated by the simulation.

Dans le domaine de la conception d’Interfaces Homme-Système (IHS), un des concepts clés est celui de la Conception Centrée Utilisateurs (CCU), qui place les utilisateurs au centre de la démarche. Bien que cette démarche constitue une avancée considérable pour proposer des solutions qui répondent aux besoins et aux attentes des utilisateurs finaux, elle n’est pas totalement adaptée lorsque ces derniers présentent des déficiences multiples. Egalement, malgré les bénéfices de la CCU, il est constaté que les concepteurs demeurent peu nombreux à appliquer cette démarche, l’utilisation d’approches plus classiques restant encore dominante. Les concepteurs sont peu sensibilisés à la prise en compte des utilisateurs finaux, encore moins lorsque ceux-ci présentent des déficiences.Face à ces constats, notre travail s’est articulé selon deux axes réalisés en parallèle. Nous avons élaboré et formalisé une méthode de conception systémique d’IHS : AMICAS (Approche Méthodologique Innovante de Conception Adaptée Systémique), afin de permettre la conception d’outils et services adaptés aux utilisateurs finaux, quelles que soient leurs spécificités. Cette méthode a été testée auprès d’enfants en situation de multihandicap dans un contexte scolaire et de personnes âgées en institution. En parallèle, nous avons élaboré un système d’aide à la décision, à destination des concepteurs d’IHS, afin de les sensibiliser à la prise en compte des utilisateurs finaux et de leurs déficiences dans les démarches de conception. Au regard des résultats obtenus, nous proposons en synthèse une version améliorée de la méthode de conception AMICAS et une mise en ligne de notre système d’aide. / In the field of Human-System Interface (HSI) design, one key concept is the User-Centred Design (UCD), an approach that considers the user as the centre of the design process. Although this approach is a significant advance to provide solutions that meets the needs and expectations of end-users, it is not totally suitable for end-users with multiple disabilities. Moreover, despite the benefits of the UCD, only few designers apply this approach. The use of standard approaches remains dominant. There is a general lack of awareness among designers on how take account of end-users, even less when the end-users have multiples disabilities.In view of these observations, our work has been structured to two main axes, conducted in parallel. We have elaborated and formalized design method of HSI, named AMICAS (Innovative Methodological Approach of Adapted Systemic Design), in order to design tools or services adapted for users, whatever their disabilities are. This method has been tested to children with multiple disabilities in educational context and with elderly in care homes. Also, we have developed a decision support tool. The purpose of this tool is to help designers to take into account end-users and their disabilities into the design stage. Based on the results, we suggest in synthesizing an improved version of AMICAS and we have published the decision support tool online.

Cette étude s’intéresse à la conception systémique intégrant simultanément les questions de dimensionnement et de gestion optimale de l'énergie. Le système étudié concerne un procédé de pompage intégrant un processus de dessalement d’eaux saumâtres alimenté par des sources de puissance hybrides renouvelable incluant un minimum de stockage électrochimique. Ce cas d’étude appartient à une classe typique de systèmes autonomes alimentés par des sources intermittentes dont profil de puissance a une forme "donnée" : « selon les conditions climatiques (ensoleillement, vent), avec un minimum de stockage d’électricité, la puissance offerte doit être convertie ou stockée hydrauliquement sous peine d’être gaspillée ». L'influence des conditions d'environnement et la robustesse du processus d’optimisation est enfin aussi discutée dans cette thèse. Deux types de modèles mathématiques, dynamiques et quasi-statiques, sont mis en œuvre pour décrire l'ensemble du dispositif. Le système est tout d’abord modélisé dynamiquement par Bond Graphs. Pour une simulation plus rapide, plus adaptée à l’optimisation globale du système, un modèle quasi-statique est créé pour être simulé dans l'environnement Matlab. Pour de tels dispositifs, étant donné une certaine puissance offerte au fil du vent et du soleil, trouver le point optimal de fonctionnement à chaque période consiste en un partage de puissance entre les sous systèmes de pompage et de traitement de l’eau : ce processus est plutôt complexe compte tenu des non linéarités (courbes rendement – puissance) et de la présence de nombreuses contraintes relatives aux limitations de puissance des pompes, aux conditions de niveau des réservoirs, ainsi qu’aux limitations de pression et de débit dans les processus hydrauliques (pompes osmoseur). Nous montrerons qu’il n’est pas si trivial de choisir une fonction objectif qui assure simultanément la performance et la robuste du système vis-à-vis des conditions d’environnement : une fonction objectif robuste quel que soit le profil de puissance des sources est ainsi proposée pour mettre en œuvre une gestion optimale de l’énergie. Le problème d’optimisation étant posé sous forme standard, consistant en la maximisation d’une fonction objectif sous contraintes, des approches d’optimisation efficaces par programmation non linéaire sont employées. La question du dimensionnement et son couplage à la gestion énergétique est finalement étudiée. En particulier, l’intérêt de la modularité des systèmes, considérant plusieurs pompes connectées en parallèle pour la même fonction, est investigué. / This study focuses on systemic design, integrating simultaneously issues of sizing and optimal energy management. The system under study consists of a pumping process including a brackish water desalination system fed by hybrid renewable power sources with minimum electrochemical storage. Such a device belongs to the class of “autonomous systems” supplied by intermittent sources whose power profile has a “given” waveform: “with minimum electrical storage, power has to be converted, stored in water tanks, or wasted following climatic (sun, wind) conditions”. Influence of environment conditions and robustness of the optimization process is then also discussed in this thesis. Both dynamic and quasi static models are implemented for representing the whole system. The device is firstly modeled dynamically by Bond Graph methodology. For faster simulations, which are more suitable for system optimization, a quasi static model is created to be simulated in the Matlab environment. For such systems, given a certain source power, finding optimal operation point at each period consists of a power sharing between all pumping devices: it is a complex process with huge nonlinearities (efficiency vs power curves) and with many constraints as for the limitation of pump powers, tank level conditions, or pressure and flow limitations in hydraulic network and pumping devices. It is not so trivial to define an objective function which ensures system performance and robustness versus environment conditions: a convenient objective function, whatever the input power profile, is then proposed to implement the optimal management. The optimization problem being mathematically expressed, consisting of objective function maximization under constraints, efficient optimization methods by non linear programming are implemented. The issue of sizing and its coupling with system management efficiency is finally studied. In particular, the interest of modular operation with several pumps connected in parallel is also concerned in this research.