Ces dernières années, la fiabilité et la continuité de service des chaînes de traction sont devenus des défis majeurs afin que les véhicules électriques puissent accéder au marché grand public de l’automobile. En effet, la présence de défauts dans les chaînes de traction peut conduire à des dysfonctionnements dans les véhicules et ainsi réduire ses performances par rapport aux véhicules conventionnels. Dans l’hypothèse où des défauts électriques se produisaient, les chaînes de traction des véhicules électriques à pile à combustible devraient inclure des topologies et/ou contrôles tolérants aux défauts pour les différents convertisseurs DC/DC et DC/AC. Dans le cadre de ce travail de recherche, un focus est fait sur le convertisseur DC/DC associé à la pile à combustible de la chaine de traction. Ce dernier doit répondre aux problématiques majeures des applications véhicule électrique à pile à combustible à savoir : faible masse et petit volume, haute efficacité énergétique, réduction de l’ondulation de courant d’entrée et fiabilité. A la base d’une recherche bibliographique poussée sur les structures non-isolées et isolées appropriées pour des applications PàC, une topologie de convertisseur DC/DC entrelacé a été choisie permettant de respecter les contraintes des véhicules électriques à pile à combustible.Ce travail de thèse a ensuite consisté à dimensionner et contrôler la structure de convertisseur DC/DC tolérante aux défauts choisie pour les véhicules à PàC. Des algorithmes de gestion des modes dégradés de ce convertisseur ont été développés et implémentés expérimentalement. A ce titre, l’interaction PàC-convertisseur DC/DC a été étudiée. Une approche théorique, de simulation et expérimentale a été mise en oeuvre pour mener à bien ce travail. / Over the last years, reliability and continuity of service of powertrains have become major challenge so that the fuel cell electric vehicles (CFEV) can access to the mass automotive market. Indeed, the presence of faults in powertrains can lead up to malfunctions in the vehicle and consequently reduce its performances compared with conventional vehicles. In the case of electrical faults, powertrains of FCEV have to include fault tolerant topology and/or control for the different DC/DC and DC/AC converters. Within the framework of this research work, the study is focused on DC/DC converter combined with a Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC). The DC/DC converter must respond to challenging issues in FCEV applications such as: low weight and small volume, high energy efficiency, fuel cell current ripple reduction and reliability. Basing on a thorough bibliographical study on non-isolated and isolated DC/DC converter topologies, an interleaved DC/DC boost converter has been chosen, meeting the FCEV requirements.The purpose of this thesis has then consisted in sizing and controlling the chosen fault-tolerant DC/DC converter topology for FCEVs. Algorithms for degraded mode management of this converter have been developed and implemented experimentally. As such, the interaction between PEMFC and interleaved DC/DC boost converter has been investigated. A theoretical approach, simulation and experimental results have been carried out to complete this work.

Dans cette thèse nous nous sommes intéressés à la détection, l'isolation et l'identification de défauts pour une classe de systèmes dynamiques continus non linéaires avec entrées affines. Nous avons focalisé notre étude sur les défauts additifs qui apparaissent au niveau des actionneurs et des capteurs. En supposant que nous disposons de l'état du système, des algorithmes de détection, d'isolation et d'identification de défauts basés sur des observateurs adaptatifs ont été développés. Le premier algorithme proposé traite les défauts actionneurs et est constitué de deux banques d'observateurs adaptatifs ayant une structure particulière qui nous permet d'isoler des défauts simples et multiples. La première banque est dédiée à la détection et l'identification du défaut ; ensuite sur la base des valeurs candidates, issues de l'identification, la deuxième banque isole l'actionneur en défaut. Un deuxième algorithme est proposé pour les défauts capteurs. Avant de traiter le problème, nous avons reformulé le modèle avec l'aide d'un filtre, ce qui a permis d'augmenter l'état du système et ainsi transformer les capteurs du système originel en actionneurs du nouveau système augmenté. Ce deuxième algorithme est basé sur la création d'une banque d'observateurs adaptatifs non linéaires, où chaque observateur isole le défaut associé à chaque capteur. Les avantages de la méthode proposée est qu'il ait possible de détecter, d'isoler et d'identifier les défauts simples, multiples et simultanés. La pertinence de ces deux algorithmes est examinée à partir de résultats de simulation obtenus sur un modèle académique de la littérature et sur un modèle d'un procédé de traitement des eaux usées en présence de bruit de mesure.

L'automatique est une discipline qui traite entre autres de la commande et du diagnostic des systèmes industriels. Une première étape à l'obtention de schémas de commande et de diagnostic est d’analyser les propriétés du système considéré. Les principales propriétés analysées sont la commandabilité, l'observabilité, la diagnosticabilité, la stabilité… Des critères, souvent basés sur des approches algébriques ou géométriques, permettent de caractériser ces propriétés. En outre, des travaux publiés dans les années 1970 ont permis d’introduire une nouvelle représentation de systèmes à base de graphes orientés. De ces travaux, il résulte que l'approche graphique fournit des solutions simples et est ainsi très bien adaptée pour analyser des systèmes de grande dimension et/ou incertains. Malheureusement, peu de travaux basés sur des méthodes graphiques traitent des systèmes non linéaires. Par notre travail, nous avons souhaité combler ce manque en étudiant les propriétés d’observabilité et de diagnosticabilité des systèmes bilinéaires structurés à l’aide d’une approche graphique. Des conditions graphiques nécessaires et suffisantes d’observabilité de l’ensemble et d’une partie de l’état d’un système sont formulées. Par la suite le problème de placement de capteurs est abordé afin de recouvrer les propriétés d’observabilité. Enfin, nous nous sommes focalisés sur la propriété de diagnosticabilité. Après avoir donné une condition graphique nécessaire et suffisante de solubilité du problème de détection de défauts, nous avons alors étudié différents cas particuliers de commande afin de donner des conditions de solubilité au problème actif de détection de défauts. / Automation is a discipline which treats inter alia control and diagnosis of industrial systems. A first stage to obtain control and diagnosis schemes is to analyze the properties of the considered system. The main analyzed properties are controllability, observability, diagnosticability, stability… Criteria, often based on algebraic or geometrical approaches, make it possible to characterize these properties. Moreover, some works published in the 70’s introduced a new representation of systems based on directed graphs. From these works, it results that graphical approach provides simple solutions and thus is very well suited to analyze great dimension and/or uncertain systems. Unfortunately, few works based on graphic methods treats nonlinear systems. By our work, we wished to fill this lack by studying observability and diagnosticability properties for structured bilinear systems using a graphical approach. Necessary and sufficient graphic conditions for the observability of the whole and part of the system state are formulated. Thereafter the sensor placement problem is tackled in order to recover the observability property. Lastly, we focused ourselves on the diagnosticability property. After having given a necessary and sufficient graphic condition of fault detection problem solubility, we then studied various particular cases of control in order to give conditions of active fault detection problem solubility.

Diagnostic et tolérance aux défauts sont des enjeux importants pour les systèmes de contrôle, particulièrement dans les systèmes de sécurité fondamentaux. La théorie et l'application des approches classiques de diagnostic et tolérance aux défauts doivent être revisités lorsqu'il s'agit de SCR. L'objectif de cette thèse est de proposer de nouvelles approches de diagnostic pour les systèmes contrôlés en réseau en considérant la perte de paquets et la contrainte de communication. De plus, les algorithmes de l'ordonnancement et de diagnostic proposés sont implémentés dans un mini hélicoptère / Fault diagnosis and fault-tolerant control are important issues for practical control systems, especially in safety-critical systems. The theory and application of classical approaches of fault diagnosis and fault tolerant control should be revised when dealing with NCSs. Objective of this thesis is proposing new approaches to design a fault detection and isolation (FDI) system with considering network-induced effects such as packet dropout and medium access constraints. In addition, proposed algorithms of scheduling and fault diagnosis are implemented in a mini helicopter

On introduit une nouvelle modélisation du décollement de membrane soumise à une force croissante par rapport au temps, basée sur une évolution quasi-statique, s'appuyant sur la notion de mouvement général minimisant introduit par De Giorgi. Notre modèle utilise les quasi-ouverts et/ou les mesures capacitaires pour représenter l'état de la membrane à un instant t. Dans notre cas, l'évolution de la membrane est régie par un principe énergétique développé par Mielke, qui a été aussi utilisé dans la propagation des fissures introduite Francfort et Marigo. On obtient ainsi une évolution quasi-statique de la membrane représentée comme mesure capacitaire qui, sans être en contradiction avec le modèle mécanique de Andrews et Shillor, met en valeur les phénomènes de relaxation. On effectue ensuite des simulations numériques sur ce modèle, faites à la fois sur la représentation du décollement de membrane par des quasi-ouverts mais aussi par des mesures, et à chaque fois, un algorithme de descente local compatible avec le point de vue des mécaniciens, et un algorithme plus global à stratégie évolutionnaire sont implémentés. Ces simulations mettent en valeur les phénomènes de relaxation aperçus dans l'étude théorique. Enfin, la dernière partie s'intéresse aux résultats d'identification de multi-fissures de G. Alessandrini et A. Diaz Valenzuela et aux points conductifs introduits par Z. Belhachmi et D. Bucur. Le but est d'étendre et d'étudier ce concept sur un matériau non homogène, pour un défaut ayant un nombre infini de composantes connexes de diamètre minoré / This thesis introduces a new model for debonding membranes, subject to a debonding force depending on time. We deal with a quasi-static evolution in the framework of the minimizing movement theory introduced by De Giorgi. This new tool is based on the analysis of the evolution of capacitary measures and shapes. In our case, the evolution process is governed by an energy principle developped by Mielke also used in the crack propagation model of Francfort and Marigo. The membrane, represented by a capacitary measure, is subject to a natural relaxation phenomenon during the evolution, being in accordance with the mechanical model of Andrews and Shillor. The second chapter consists on the numerical analysis of this model, from two points of view : representation of the debonding membranes by quasi-open sets and by capacitary measures, respectively. In each case, local algorithms in agreement with mechanical point of view and evolutionary strategy algorithms which allow to escape from local minimizers are implemented. These computations emphasize the relaxation phenomenon in agreement with the theory. The last part deals with the identification of multi-cracks by electrostatic boundary measurements. We extend uniqueness results of G. Alessandrini and A. Diaz Valenzuela relying on the analysis of the conductive points introduced by Z. Belhachmi and D. Bucur. The goal is to deal with a non homogeneous material and to prove uniqueness (for two boundary measurement of defects detection having an infinite number of connected components of minorated diameter

Dans ce mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches sont présentées les études menées par Jean-Paul Crocombette entre 1996 et 2005 au Service de Recherches de Métallurgie Physique de la Direction de l'Energie Nucléaire à Saclay. <br />Le travail se place dans le cadre général des recherches en sciences des matériaux sur le vieillissement des oxydes d'intérêt pour le nucléaire, en particulier sous irradiation. Dans ce contexte, on a mené des études de modélisation à l'échelle atomique en abordant deux ingrédients élémentaires du vieillissement sous irradiation : les défauts ponctuels et les cascades de déplacements à l'aide de deux techniques de simulation complémentaires : les calculs de structure électronique dits ab initio et la dynamique moléculaire en potentiels empiriques.<br />La première partie du mémoire est consacrée aux études de défauts ponctuels : auto-défauts (lacune, interstitiel) ou dopants hétéro-atomiques. Après avoir rapidement rappelé l'énergétique des défauts ponctuels dans les oxydes, les particularités des calculs de défauts et la précision que l'on peut attendre de ce type de calcul, on présente les résultats obtenus sur le dioxyde d'uranium, l'oxygène dans l'argent et la silice amorphe.<br />La deuxième partie du mémoire s'intéresse aux cascades de déplacements atomiques créées par les noyaux de recul des désintégrations Α dans diverses matrices cristallines de stockage des actinides radioactifs. Les calculs de cascade donnent des éléments pour comprendre les mécanismes d'amorphisation sous irradiation de ces oxydes. On a ainsi prédit que l'amorphisation dans le zircon a lieu dans le coeur de chaque trace alors que dans le zirconate de lanthane, l'amorphisation se produit par accumulation de défauts ponctuels.<br />En fin de mémoire, on présente les perspectives ouvertes par ces études et les travaux en cours.

Le système de surveillance (HUMS) installé dans les hélicoptères permet d'anticiper les anomalies et de donner la possibilité d'effectuer des tâches de maintenance prédictive avant l'apparition de défauts critiques. Par ailleurs, HUMS est également destiné à détecter la propagation de défauts émergents. Ceci consiste à comparer les caractéristiques vibratoires en vol de l'hélicoptère aux caractéristiques d'un état normal prédéfini. L'inconvénient majeur de cette approche est que les caractéristiques de l'état normal sont relatives au type de l'hélicoptère et changent après les tâches de révision et de maintenance, ce qui nécessite un réapprentissage de ces caractéristiques. Cette étude présente des méthodes d'évaluation de la progression temporelle des signatures vibratoires. L'étude de l'évolution de la signature vibratoire dans le temps permet de détecter des événements comme des interventions de maintenance ou des propagations de défauts sans avoir à définir un modèle de l'état de bon fonctionnement de l'appareil. Des méthodes fondées sur des modèles paramétriques et des bancs de filtres d'analyse vibratoire ont été testées et validées. Finalement, une méthode de détection de défauts a été mise en oeuvre et a donné de meilleurs résultats que les méthodes traditionnelles utilisées.

L'objectif de cette thèse est d'observer la modification du comportement rhéologique dedifférents polyéthylènes branchés, suite à un traitement de cisaillement. Après avoir décrit lesmatériaux et les moyens utilisés, nous avons caractérisé le plus complètement possible lecomportement rhéologique des différents matériaux, aussi bien en cisaillement qu'en élongation.Nous avons également déterminé des données calorimétriques et des informations sur lescaractéristiques moléculaires, permettant entre autres de définir la masse entre enchevêtrements.Nous avons ensuite mesuré l'évolution de la viscosité dans différentes conditions de pré‐cisaillement,en faisant varier le temps et le taux de cisaillement dans un rhéomètre cône‐plan et dans unegéométrie de Couette montée en amont d'un rhéomètre capillaire. Nous avons montré que lesmécanismes de désenchevêtrement sont complexes et qu'ils ne sont pas directement explicables parun seul paramètre, comme la masse entre enchevêtrements. Enfin, l'observation des extrudats à lasortie de la filière nous a permis de mettre en évidence la modification des défauts d'extrusion sousl'effet d'un pré‐cisaillement.

Pas de résumé

La technologie Flash représente aujourd’hui la mémoire non-volatile de référence dans plusieurs applications électroniques. Néanmoins, le « scaling » des cellules Flash conventionnelles fait aujourd’hui face à plusieurs limitations et un effort d’optimisation accru est nécessaire pour atteindre de meilleures performances, notamment en terme de fiabilité (rétention de données et tenue en endurance). La rétention de l’information stockée a ainsi fait l’objet de nombreuses études dans la littérature, aboutissant à une bonne compréhension et une modélisation précise des phénomènes de Stress Induced Leakage Current (SILC). En revanche, une description précise et microscopique des mécanismes de dégradation de cellules Flash en cours d’endurance Programmation/Effacement (P/E) reste manquante. Notamment dans le cas des technologies Flash de type NOR, dont la nature 2D des mécanismes de dégradation complexifie l’analyse, la compréhension et la modélisation de la perte de performances en cours d’endurance.Cette thèse se propose d’investiguer le vieillissement en endurance de la technologie embarquée NOR Flash 40nm produite à STMicroelectronics. Grâce à un ensemble de caractérisations électriques et de simulations TCAD spécifiquement développées, la thèse fourni une compréhension physique des différents mécanismes de vieillissement impliqués durant l’endurance. En particulier, les rôles respectifs des opérations de Programmation (par porteurs chauds) et d’Effacement (par injection Fowler-Nordheim) sont soulignés et leur impact sur les caractéristiques des cellules mémoires établis. Enfin, grâce à la description microscopique et exhaustive précédemment établie, un modèle physique reproduisant la dégradation de la cellule pendant l’endurance est proposé. L’application de ce modèle permet de définir des conditions de programmation optimales conduisant en une amélioration de la durée de vie des cellules NOR Flash considérées. / Flash technology still represents the preferred storage memory in many portable consumers and computer applications. However, the conventional Flash cell is now facing technological barriers and needs to be optimized pushing its working condition to the intrinsic physical limit. Such an optimization has to be done mainly focusing on reliability concerns, i.e. data retention and endurance, since representing the main limiting factors of technology down-scaling. For this reason, several works dealt with data retention concerns analyzing, characterizing and modeling the Stress Induced Leakage Current (SILC) with the final aim of limiting or control such an issue. However, there is no work which accurately explored the overall cell evolution during Program/Erase (P/E) cycling from a microscopic physical standpoint, especially in NOR technology, whose intrinsic 2D degradation nature makes complex the modeling and the analysis of the combined aging mechanisms.In this thesis, an in-depth investigation of P/E degradation mechanisms in 40nm NOR Flash technology issued from STMicroelectronics is conducted. With the help of advanced electrical characterization and proper TCAD simulation, this thesis provides an accurate understanding, evaluation and modeling of the different aging mechanisms involved during P/E cycling. In particular, the respective roles of Hot Carrier Degradation (HCD) and Fowler-Nordheim Stress (FNS) are pointed out, and their impact on memory cell characteristic drifts and on memory lifetime is assessed. The main challenge is to build a physically-based model which reproduces the Flash cell wear out during P/E cycling. This enables to push the memory lifetime towards its maximum intrinsic performance, as for example by correctly managing the P/E electrical operations. In addition, such an approach allows to assess the limiting physical mechanism factors for memory cell degradation and consequently to take action for some specific process step optimizations.