Ce travail porte sur la conception d’un véhicule hybride qui puisse rouler ou voler si nécessaire. Une révision des prototypes actuels est faite et ensuite il est proposé un nouveau type de véhicule avec des propriétés améliorées. Ce véhicule se constitue d’un quadrirotor avec deux roues passives sans aucun servomécanisme additionnel. Le modèle de ce véhicule a été développé et quelques algorithmes de régulation automatique ont été développés pour chaque mode d’opération : par terre ou dans l’air. Ces algorithmes ont été validés dans un premier temps via des simulations numériques. La dernière section décrit la salle MOCA et le système utilisé pour obtenir la position et l’orientation du véhicule. En outre, on a fait des expériences pour valider les stratégies de commande développées. D’autres expériences ont été fait pour valider le fait que le véhicule peut suivre des trajectoires terrestres et aériennes. Finalement, un observateur a été utilisé pour identifier le moment où le véhicule fait contact avec le sol. Ce fait nous a permis de changer du mode aérien vers le mode terrestre sans besoin d’utiliser des capteurs additionnels. / This works is focused in the conception of a hybrid vehicle with the ability to fly or roll over the ground when necessary. A revision of the present prototypes is made and then a new prototype is proposed with enhanced characteristics. The prototype consists of a quadrotor with two additional passive wheels without any other additional servomechanism. The modeling of each operation mode is exposed and then a model for the hybrid form is proposed. In the next section, some control algorithms have been developed for each operation mode: on ground or in air. These algorithms are validated via numerical simulation in the first instance. The last section describes the MOCA room and the system used for capturing the position and attitude of the vehicle. Also, experimental tests were made in order to validate the developed control strategies. It was also validated that the vehicle can follows aerial and terrestrial trajectories. Finally, an observer is implemented in order to identify the moment when the vehicle touches the ground. This knowledge is used to switch from air mode to ground mode without the need of additional sensors.

De nos jours, l'engouement pour la robotique autonome ne cesse d'augmenter en particulier pour les microdrones. En effet, ces aéronefs de petite taille font l'objet de nombreuses recherches afin de les miniaturiser et de rendre leur navigation plus autonome. Ainsi, cette thèse explore un système de vision parcimonieux dédié à la navigation courte portée au moyen de capteurs visuels auto-adaptatifs innovants composés de seulement 12 pixels aux propriétés optiques inspirées de celles de l'abeille. Deux algorithmes de mesure de flux optique sont ensuite comparés en conditions idéales sur 5 décades d'irradiance et 3 décades de vitesses optiques, puis testés en conditions réelles de vol. L'algorithme le plus robuste et le plus efficace, de par ses très faibles besoins calculatoires, a été embarqué à bord d'un micro quadrirotor pesant environ 400 g et équipé d'un système visuel parcimonieux de 96 pixels stabilisé via une nacelle articulée en roulis et tangage pour compenser les rotations du quadrirotor. Les stratégies de navigation observées chez l'abeille ont ensuite été simulées dans des environnements virtuels (tunnel de longueur 6 m ou 12 m pour une section minimale de 25 ou 50 cm) et la preuve de faisabilité de la détection du flux optique à bord d'un microdrone a été démontrée en conditions réelles de vol en salle expérimentale (vol de 4 m de long à une distance minimale de 50 cm). Couplé à des stratégies de navigation inspirées de l’abeille, ce système visuel innovant dédié à la perception du mouvement permettra dans un futur proche de naviguer dans des environnements encombrés ou exigus. / The interest in autonomous robotics is continually expanding, especially in the domain of micro air vehicles. Indeed, much research focuses on these small-size aircraft in order to miniaturize them and to make their navigation more autonomous. This PhD thesis explores a parsimonious vision system dedicated to short range navigation using innovative self-adaptive visual sensors composed of only 12 pixels with optical properties inspired by those of honeybees. Two optic flow measurement algorithms are first compared under ideal conditions over 5 decades of irradiance and 3 decades of optical velocity, then tested under real flight conditions. The most robust and efficient algorithm, due to its very low computing requirements, was embedded on board a micro quadrotor weighing about 400 g and equipped with a parsimonious visual system of 96 pixels stabilized via an articulated gimbal in roll and pitch to compensate the quadrotor rotations. The navigation strategies observed in honeybees were simulated in virtual environments (6 m or 12 m long tunnel for a minimum section of 25 or 50 cm) and the feasibility of the detection of the optic flow on board a micro quadrotor was demonstrated in real flight conditions in experimental room (flight of 4 m long at a minimum distance of 50 cm). Coupled with navigation strategies inspired by the honeybee, this innovative visual system dedicated to the perception of movement will in the near future allow to navigate in cluttered or cramped environments.

Ces dernières années, la pile à combustible à membrane échangeuse de proton (PEMFC) a fait l’objet d’un intérêt particulier pour des applications liées au transport. De par le fait qu’elle fonctionne à une température de fonctionnement relativement basse (50-100°C) combiné à une membrane polymère solide empêchant tout risque de fuite. Dans ce travail, des expérimentations ont été effectuées pour démontrer que la distribution de température à une influence significative sur les performances de la PEMFC. Par ailleurs, ce travail comporte une analyse ayant pour but de d’indiquer une amélioration de la résistivité ionique de la membrane, de la vitesse de réaction et de la diffusion des gaz en fonction de la température. Des expérimentations sur une cellule puis sur un stack complet ont permis d’évaluer l’impact de la température à l’aide d’un modèle 3D développé simulant les performances de la pile en relation avec la distribution de température. Dans cette thèse, deux piles à combustible ont permis de valider le comportement et d’en déduire une relation entre la tension de sortie et la distribution de température dans différentes conditions de fonctionnement. Une étude expérimentale prenant en compte la tension et la température a été effectuée sur une cellule en mesurant la température et le voltage en douze points à l’aide de thermocouples et de sonde de tension. Le modèle 3D proposé permet ainsi d’améliorer la durée de vie d’une pile ainsi que sa fiabilité, il permet aussi d’effectuer un diagnostic et de détecter en ligne un défaut. Ceci est effectué en calculant la densité de courant localement à différentes conditions de fonctionnement en utilisant la méthode de Newton Raphson. De par le développement de ce modèle sensible à un défaut, un algorithme de détection de défaut ainsi que la stratégie de diagnostic ont été développé en utilisant des réseaux de neurones artificiels (RNN). Ces derniers ont été utilisés pour la classification supervisée de défaut permettant ainsi le diagnostic. / In recent years, according to the upcoming challenge of pollution, fuel saving, to use on FCEV is increasing. It can be that fuel cell power train divided in the PEMFC, Batteries, DC/DC converters, DC/AC inverters and electrical motors. The Proton Exchange Membrane Fuel cells (PEMFC) have consistently been considered for transportation application. Characteristic features of PEMFC include lower temperature (50 to 100 °C) and solid polymer electrolyte membrane. In this work, experiments have shown that the temperature distributions can significant influence on the performance of the PEMFC. Also analytical studies have indicated improvement of ionic resistivity of the electrolyte membrane, kinetics of electrochemical reaction and gas diffusion electrodes have directly related to temperature. This work evaluated the effectiveness of temperature on a single and stack fuel cell. In addition, a 3D model is developed by effective of temperature on performance on the fuel cell. In this thesis, two PEM fuel cells have been considered to find out the relationship and analyze the behaviors of the cell voltage and temperature distributions under various operating conditions. An experimental study for voltage and temperature has been executed, using one cell, 12 thermocouples and 12 voltage sensors have been installed at different points of the cell. In this work a new model was proposed to improve the lifetime and reliability of the power train and to detect online faults. Besides, current distributions in different points of the cell based on varying operating conditions are calculated by the Newton Raphson method. On the basis of the developed fault sensitive models above, an ANN based fault detection; diagnosis strategy and the related algorithm have been developed. The identified patterns ANN have been used in the supervision and the diagnosis of the PEMFC drivetrain. The ANN advantages of the ability to include a lot of data made possible to classify the faults in terms of their type.

L'objectif principal de cette thèse est le développement et l'implantation d'une assistance active pour l'évitement des sorties involontaires de la voie de circulation. Les caractéristiques de cette assistance se déclinent ainsi : - intervention dans les moments d'inactivité du conducteur alors que la sortie de voie devient imminente et rétablissement de la situation de maintien de voie, - action partagée avec le conducteur sur la direction du véhicule, - fonctionnement sur des routes à faible et à forte courbure, - efficacité quelle que soit la qualité de la route, à forte ou à faible adhérence.

La métrologie du trafic et des trajectoires des véhicules évolue fortement depuis dix ans. Cette croissance est principalement Liée aux demandes de services de plus en plus nombreuses des usagers et à un bilan d'accidents corporels toujours très insatisfaisant ( 4 838 tués, 106 709 blessés dont 39 754 blessés hospitalisés en 2007). L'objectif des travaux de cette thèse était de proposer un système de mesure pour mieux comprendre les relations entre l'accidentologie et les caractéristiques de l'infrastructure. Un système de cette nature permettrait d'apporter des réponses pertinentes à de nombreuses questions encore en suspend, telles que : - la route est-elle bien utilisée par les conducteurs, - les informations proposées par la signalisation et le tracé sont-elles bien comprises, - le site induit-il des comportements dangereux : si oui, pourquoi, - quels sont les mécanismes d'accidents ou de presqu'accidents . . . Un cahier des charges a donc été établi, en accord avec des experts en sécurité routière, pour répondre à ce besoin. Après un état de l'art des systèmes "bord de voie" et des méthodes existantes, il s'est avéré que de nombreux systèmes sont commercialisés pour la mesure de trafic. Quelques systèmes optiques permettent aussi la mesure de trajectoires, avec l'objectif d'une part de détecter les incidents et d'autre part d'améliorer la fiabilité de mesure par l'étude d'une zone (moyenne) plutôt que d'un seul point. Toutefois, aucun de ces dispositifs ne répond au cahier des charges, notamment en terme de précision de mesure. Il a donc été décidé de réaliser intégralement (matériel et logiciel) un nouvel outil de mesure, appelé Observatoire De Trajectoire (ODT), combinant les deux capteurs du marché qui permettent une mesure en "champ large" : la caméra et le laser. Le domaine scientifique le plus exploré étant le suivi d'objets, une bibliographie a donc été effectuée pour identifier les méthodes les plus appropriées pour notre problématique. Le choix s'est positionné sur les méthodes probabilistes et particulièrement sur deux techniques bien connues que sont le filtre à particules et le "Markov Chain Monte Carlo" (MCMC). La contribution principale de la thèse porte sur le développement de deux méthodes opérationnelles pour l'estimation précise des trajectoires de véhicules à partir d'une combinaison d'images vidéo et de mesures télémétriques. Ces méthodes de suivi s'appuient sur une nouvelle méthode de soustraction fond/forme, sur la combinaison d'un modèle cinématique et d'un modèle d'observations et enfin sur une technique originale de fusion de capteurs, utilisant un processus de ré-échantillonnage de filtre à particules. L'avantage de la première méthode, dite "séquentielle", est de pouvoir estimer toutes les trajectoires des véhicules légers. Elle permet donc de récupérer une grande quantité d'informations (5 paramètres par point mesuré), proportionnelle au temps passé pour son analyse. La seconde méthode, dite "globale", permet une plus grande réactivité et une analyse plus fine, grâce à une réduction considérablement des paramètres de suivi. Néanmoins, elle a l'inconvénient de ne pas pouvoir suivre les trajectoires "atypiques". Cette caractéristique peut, en revanche, être utilisée comme critère de classification de trajectoires. Enfin, les différentes étapes de ces méthodes ont été validées à l'aide de nombreuses trajectoires étalons. Ces trajectoires étalons étant suivies et mesurées par un véhicule équipé d'un GPS précis au cm près, à différentes vitesses. Les deux méthodes ont ensuite été comparées entre elles et avec ces mêmes vérités terrains.

Le travail présenté dans cette thèse est une contribution à la commande de la Machine Synchrone à Double Excitation (MSDE) pour des applications embarquées. La MSDE allie les avantages de la machine synchrone à aimants permanents et la machine synchrone à rotor bobiné. Le flux d'excitation dans cette machine est généré par deux sources : les aimants permanents et un enroulement qui est placé au stator afin d'éviter les contacts glissants. Cette dernière source permet de régler le flux dans l'entrefer. Le modèle de la machine est basé sur un modèle de Park et prend en considération les pertes fer et la saturation des circuits magnétiques. Les paramètres du prototype existant au laboratoire ont été identifiés. La commande de la MSDE est effectuée en deux modes : générateur et moteur. En génératrice, l'application visée est la génération électrique en avionique. Deux réseaux de distribution sont traités : Réseau à haute tension et à fréquence variable et réseau haute tension DC. Dans ce dernier cas, la MSDE est associée à un pont redresseur à diodes. Dans les deux cas, la commande est élaborée dans le but de maintenir l'amplitude de la tension constante via le control du courant d'excitation uniquement. Le control est scalaire. L'approche est validée par simulation avec Matlab/Simulink et par expérimentation. Pour le mode moteur, l'application visée est la propulsion dans un véhicule électrique. Une commande optimale des courants est étudiée en vue de minimiser les pertes. Les pertes joules sont considérées premièrement. Ensuite, les pertes fer sont ajoutées. Finalement, le problème de minimisation est étendu pour inclure les pertes dues à l'onduleur et au hacheur. L'optimisation par la méthode des multiplicateurs de Lagrange (Kuhn-Tucker conditions) est utilisée pour trouver des expressions analytiques des courants statoriques et inducteur optimaux. Des simulations avec Matlab/Simulink prouvent que la solution obtenue est celle qui assure les pertes minimales tout au long du nouveau cycle de conduite européen.

La Commission européenne a fait le choix de réguler le secteur de la distribution automobile par un règlement d'exemption par catégorie, considéré comme un instrument de concurrence favorisant la sécurité juridique. L'objectif poursuivi était le suivant : combattre les effets anticoncurrentiels des accords verticaux du secteur par une intervention directe sur le contrat de distribution. La réforme opérée en 2010 a rompu cet équilibre, la Commission a abandonné son approche sectorielle au profit d'une politique concurrentielle davantage globale et économique. En ce qui concerne le secteur de la vente, le règlement n°1400/2002 perdurera jusqu'au 31 mai 2013, le secteur sera alors soumis au règlement général n°330/2010, au règlement n°461/2010 et à leurs lignes directrices. Les services de l'après-vente sont immédiatement concernés par le nouveau règlement automobile n°461/2010 et par le règlement général n°330/2010 ainsi qu'à leurs lignes directrices respectives. La première règle emportant alignement du secteur automobile sur le règlement général est la généralisation du seuil de 30 % en deçà duquel doivent se situer les parts de marché du constructeur et du distributeur réunies. La Commission abandonne la promotion du multimarquisme dès lors que le constructeur sera en droit d'exiger de son distributeur une obligation d'approvisionnement à hauteur de 80 %. Le point de réforme important reste celui lié à l'abandon des règles relatives à la durée des accords, aux délais de préavis, aux conditions de rupture et au règlement non juridictionnel des litiges. En matière d'après-vente, des règles spécifiques plus strictes que celles prévues par le règlement général, notamment en ce qui concerne l'information technique, les pièces détachées, le refus d'honorer la garantie et l'accès aux réseaux de réparateurs agréés, ont été conservées. / The european Commission has taken the choice to regulate the car sector by an exemption regulation, considered as an effective antitrust tool in order to provide a juridic security. The objective pursued was to fight the anticompetitive effects of vertical agreements by a direct intervention in the contract of distribution. The reform maked in 2010 has upset this balance, the Commission has given up her sectonial approach for a competition policy more than a global and economic one. Concerning the vehicle distribution, the exemption regulation 1400/2002 will come into force until 31 may 2013, then the sector will be submited to the exemption regulation 330/2010, the exemption regulation 461/2010 and their guidelines. The after sales services will be immediately submited to the new exemption regulation 461/2010 and by the exemption regulation 330/2010 and also their guidelines. The first rule who will permit to treat the car distribution like an y other market is the generalization of the uniform market share threshold of 30 % for the motor vehicle supplier and his distributor. The Commission gives up the objective of multi-brand distribution as far as the vehicle supplier can require from his distributor a buying obligation for 80 %. The key of the reform remain the giving up of the rules concerning the terme of the contract, the minimum period of notice, the rupture of contract and the right to refer disputes concerning the fulfilment of their contractual obligations to an independent expert or arbitrator. Concerning after sales services, specific rules more strict than those provided by the general exemption, particularly concerning the technical informations, spared parts, the refuse to honour warranties on motor vehicles and the access to the networks remains of sales services, have been kept.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Dans le cadre du développement du véhicule électrique hybride, les machines électriques pour la traction sont l’objet d’un effort toujours plus important de recherche et de développement. En particulier, les contraintes d’encombrement allouées à ces machines sont toujours plus sévères et la recherche se porte vers des structures de machines compactes. C’est dans ce contexte que nos travaux se sont portés sur l’étude et le dimensionnement de machine à flux axial pour une application hybridation douce (Mild Hybrid) d’alterno-démarreur monté sur vilebrequin de puissance 50 kW et de couple 205 Nm en régime transitoire. Un état de l’art des machines à flux axial est présenté. Une analyse des configurations de bobinage avec la méthode de l’étoile des encoches est détaillée. Un début d’analyse de la machine à commutation de flux est proposé. La méthodologie de dimensionnement est étayée. Elle repose sur des études de sensibilité, un dimensionnement paramétrique, mais aussi une optimisation de la machine. Les modèles utilisés sont de type éléments finis et surface de réponse par plan d’expériences. Enfin, une étude thermique de la machine est effectuée et des pistes sont données pour l’amélioration de l’échange thermique par refroidissement diphasique. / In the context of development of the hybrid electric vehicle, electric machines for traction are under extensive investigation. In particular, volume constraints are more and more severe and research is carried out towards compact structures. This work is focused on the study and the design of axial flux machine for a mild-hybrid application of an integrated starter generator mounted on the crankshaft. Its ratings in transient mode are 50 kW and 205 Nm. A literature review of axial flux machines is presented. A analysis of winding configurations with star of slots method is detailed. A beginning of analysis of switching-flux machine is proposed. The methodology of design is detailed. It is based on sensitivity analysis, parametric design and optimization of the machine. Utilized models are finite element model and response surface by design of experiments. Finally, a thermal study of the machine is carried out and some ideas are given to improve the thermal exchange by diphase cooling.