Un des principaux problèmes de notre époque concerne l'énergie électrique. Si l'industrie représente une grande part de la consommation électrique, le secteur domestique n'est pas en reste. Le secteur de l'électroménager se développe dans les pays au rythme de l'augmentation du niveau de vie des habitants. Les appareils ménagers intègrent de plus en plus des fonctions électroniques consommant aussi bien de l'énergie en mode actif qu'en mode " veille ". Dans un souci de diminuer l'énergie consommée par les appareils ménagers, il est important d'exploiter toutes les possibilités que peut fournir l'électronique pour développer de nouveaux produits à faible consommation d'énergie, tout en apportant de la valeur ajoutée en termes de protection et de réduction de coût d'un équipement ménager. Nous nous sommes focalisés sur la recherche de solution pour minimiser l'énergie de commande des interrupteurs AC de type TRIACs ou Thyristors. Nous avons analysé l'ensemble des solutions permettant de commander un TRIAC et de réduire son énergie de contrôle. A partir de ces analyses, nous avons développé une structure bidirectionnelle en courant et en tension de type TRIAC, commandée par l'intermédiaire d'une tension. La deuxième solution mise en œuvre pour réduire la consommation de commande, est d'utiliser deux thyristors sensibles (faible énergie de commande) montés en antiparallèle tout en résolvant le problème de référence avec une solution innovante. La troisième solution a été d'étudier un interrupteur bidirectionnel en courant et en tension dont l'état passant est auto-entretenu (Bistable). Enfin, nous avons quantifié le gain énergétique que l'on pouvait apporter en introduisant de l'électronique pour réduire la consommation électrique dans un réfrigérateur.

Ces travaux s’inscrivent dans le cadre du projet EDIT(Efficient Distribution Truck, FUI19), piloté par le groupe Volvo Trucks, dont l’objectif de réduction de consommation pour 2020 est fixé à 13% par rapport à un véhicule actuel EURO-6. Le projet EDIT porte sur cinq axes techniques d’amélioration dont un consiste en l’obtention d’un système optimisé de transmission par courroie poly-V au regard des pertes de puissance. Actuellement les faces avant de moteur sont perfectionnées sur le plan mécanique ; cela signifie que la durée de vie de ses composants est optimisée, et que les nuisances vibratoires sont réduites. Par contre, des améliorations peuvent être apportées sur le plan énergétique. Cette thèse, qui a pour objectif d’investiguer les possibilités de réduction et d’optimisation des pertes de puissance sur les façades accessoires, se décline en trois parties : une caractérisation par l’analyse mécanique dynamique des matériaux viscoélastiques des courroies poly-V et des composantes de façade ; une modélisation, une optimisation et une implémentation logicielle des modèles de pertes de puissance ; validées par une dernière partie expérimentale sur banc d’essais. Les pertes de puissances dans une face avant moteur sont de plusieurs types : des pertes internes à la courroie poly-V (hystérésis du caoutchouc), des pertes externes à la courroie (glissement poulie/courroie) et des pertes internes aux composants (frottement dans les roulements). Ces pertes peuvent désormais être quantifiées et optimisées grâce aux modèles développés durant cette thèse. Ces modèles ont été validés et implémentés dans un outil de simulation (PLFead, Power Loss Front engine accessory drive), qui a été développé pour optimiser les pertes de puissance en tenant compte des paramètres de design et de fonctionnement des faces avant moteur. / This work is a part of the Efficient Distribution Truck (EDIT, FUI 19) project, led by Volvo Trucks, whose objective is to reduce distribution vehicles’ fuel consumption for 2020 by 13% when compared with the current production vehicle EURO-6. The EDIT project targets five areas of research and technical solutions, one of which consists of obtaining an optimized poly-V belt transmission concerning the power losses. In terms of lifetime of the mechanical components, reduction of noise and vibrations, the Front Engine Accessory Drives (FEADs) are currently one of the most technologically sophisticated systems. However, further improvements can be made to make the vehicles more energy efficient. This thesis, which aims at investigating possibilities for reducing and optimizing the power losses in the FEADs, is composed of three main parts: the characterization of the viscoelastic materials of the poly-V belts via Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and the FEAD components; the modeling, the optimization and the implementation of the power loss models in a simulation tool; and their experimental validation through a test bench. The power losses occurring in a FEAD are of several types: poly-V internal losses (hysteresis of the belt-rubber), poly-V external losses (belt/pulley slip) and losses from the accessory drives (friction inside the bearings). These power losses can be quantified and optimized thanks to the models developed throughout this thesis. These models have been validated and implemented in a simulation tool (PLFead, Power Loss Front engine accessory drive), which has been developed to optimize the power losses taking into consideration the design parameters and operating conditions of the FEAD.

La représentation de la consommation d’électricité et des comportements associés est abordée sous l’angle des anticipations que l’individu met en œuvre. Selon la théorie des niveaux de construit (Trope & Liberman, 2003) nous avons demandé à des individus d’apprécier leur consommation d’électricité en termes de gestes (bas niveau de construit) et de consommation (haut-niveau de construit) à différentes échelles temporelles (d’aujourd’hui à 15 ans). Dans un premier programme de recherche, les estimations étaient exprimées en termes comparatifs (se comparer à quelqu’un de votre âge). Une distance temporelle longue entraîne des estimations plus désirables dans le sens où les individus (population étudiante et générale) déclarent davantage d’actions chez eux que leurs pairs. Les participants déclarent effectuer plus de gestes et consommer moins d’électricité à long terme plutôt qu'à court terme. Cet effet est annulé par des habitudes pro-environnementales fortes et disparait au-delà de 50 ans. Des feedbacks normatifs permettent de corriger ces estimations. Un second programme de recherche portait sur l’influence de feedbacks normatifs sur la mise en veille de son ordinateur dans un contexte professionnel. Ce type de feedback permet d’obtenir une augmentation importante de mise en veille (jusqu’à un mois après) chez les individus effectuant peu par le passé ce comportement. La promotion de la réduction de la consommation d’électricité peut être renforcée par les niveaux de construit et les feedbacks normatifs. / The representation of electric energy consumption and the-related behaviours is addressed from the perspective of the individual's forecasting. According to the construal level theory (Trope & Liberman, 2003) we asked individuals to assess their electric energy consumption in terms of actions (low level of construal) and consumption (high level of construal) at different time perspectives (from today to 15 years from now). In a first research program, the assessments were expressed comparatively (same as people of my age). A long temporal distance leads to more desirable assessments in that the individuals (students and general population) reported more actions relatively to their peers. Participants stated that they would perform more actions and consume less electric energy consumption in long term rather than short term. This effect is cancelled through strong pro-environmental habits and disappears beyond 50 years old. Normative feedbacks allow for correcting these assessments. A second research program dealt with the influence of normative feedbacks on the use of the computer sleep mode within a professional context. This type of feedback provides significant increase in setting up sleep mode (up to one month after) for individuals that previously didn't do it much. The promotion of energy conservation can be enhanced by construal levels and normative feedbacks.

La consommation énergétique est devenue un problème majeur dans la conception des systèmes aussi bien d'un point de vue de la fiabilité des circuits que de l'autonomie d'un équipement embarqué. Cette thèse vise à caractériser et modéliser le coût énergétique du système d'exploitation (OS) embarqué en vue d'explorer des solutions faibles consommation. La première contribution consiste à définir une approche globale de modélisation de la consommation des services de base de l'OS: la stimulation de l'exécution de ces services, tels que le changement de contexte, l'ordonnancement et la communication interprocessus, est effectuée à travers des programmes de test adéquats. Sur la base de mesures de la consommation d'énergie sur la carte OMAP35x EVM, des paramètres pertinents soit matériels soit logiciels ont été identifiés pour en déduire des modèles de consommation. Dans une seconde étape, la prise en compte de ces paramètres doit intervenir au plus haut niveau de la conception. L'objectif sera d'exploiter les fonctionnalités offertes par un langage de modélisation et d'analyse architecturale AADL tout en modélisant les aspects logiciel et matériel en vue d'estimer la consommation d'énergie. Ensuite, les modèles énergétiques de l'OS ont été intégrés dans un simulateur multiprocesseur de politique d'ordonnancement STORM afin d'identifier la consommation de l'OS et ceci pour des politiques d'ordonnancement mettant en œuvre des techniques de réduction de la consommation tel que le DVFS et le DPM. Enfin, la définition et vérification de certaines contraintes temps-réel et énergétiques ont été effectuées avec des langages de spécification de contraintes (QAML, RDAL).

La consommation énergétique est devenue un problème majeur dans la conception des systèmes aussi bien d'un point de vue de la fiabilité des circuits que de l'autonomie d'un équipement embarqué. Cette thèse vise à caractériser et modéliser le coût énergétique du système d'exploitation (OS) embarqué en vue d'explorer des solutions faibles consommation. La première contribution consiste à définir une approche globale de modélisation de la consommation des services de base de l'OS: la stimulation de l'exécution de ces services, tels que le changement de contexte, l'ordonnancement et la communication interprocessus, est effectuée à travers des programmes de test adéquats. Sur la base de mesures de la consommation d'énergie sur la carte OMAP35x EVM, des paramètres pertinents soit matériels soit logiciels ont été identifiés pour en déduire des modèles de consommation. Dans une seconde étape, la prise en compte de ces paramètres doit intervenir au plus haut niveau de la conception. L'objectif sera d'exploiter les fonctionnalités offertes par un langage de modélisation et d'analyse architecturale AADL tout en modélisant les aspects logiciel et matériel en vue d'estimer la consommation d'énergie. Ensuite, les modèles énergétiques de l'OS ont été intégrés dans un simulateur multiprocesseur de politique d'ordonnancement STORM afin d'identifier la consommation de l'OS et ceci pour des politiques d'ordonnancement mettant en œuvre des techniques de réduction de la consommation tel que le DVFS et le DPM. Enfin, la définition et vérification de certaines contraintes temps-réel et énergétiques ont été effectuées avec des langages de spécification de contraintes (QAML, RDAL). / The ever-increasing complexity of embedded systems that are developing their computation performances poses a great challenge for embedded systems designers: power and energy consumption. This thesis focuses on power and energy characterization, modeling, estimation of embedded operating systems (OS) energy consumption. First, an OS energy consumption characterization flow is introduced: a set of benchmarks, which are test programs that stimulate each OS service separately, are implemented. These programs are executed on the hardware platform: OMAP 35x EVM board. Based on hardware measurements, several hardware and software parameters that influence the OS power/energy consumption are identified and energy consumption mathematical models are extracted. The second contribution consists in proposing a high level model of software application, the OS services and hardware platform using an architecture analysis and design language (AADL). Then, AADL and mathematical models of OS services energy consumption are integrated in a multiprocessor scheduling simulator (STORM) in order to evaluate the OS energy overhead when using DPM and DVFS low power techniques. Finally, a flow of definition and verification of system requirements when allocating application tasks to the processors is proposed. Using a set of languages, RDAL and QAML, various real time and energetic constraints are checked when exploring the design.

La réduction de la consommation de carburant et des émissions de dioxyde de carbone par les transports, notamment automobiles, conduit au développement de groupes motopropulseurs (GMP) plus économes. Parmi les technologies existantes, l'hybridation électrique des moteurs à combustion interne s'est fortement développée ces dernières années. La minimisation de la consommation d'un GMP de type hybride électrique requiert notamment la connaissance de l'impact des différents transferts thermiques y ayant lieu, notamment après un démarrage à température ambiante. Dans ce contexte, la thèse présentée dans ce mémoire a pour objet l'étude par simulation des transferts thermiques au sein des différents organes du GMP (moteur à combustion interne, moteur électrique, batteries). Elle repose tout d'abord sur un examen bibliographique détaillé des différentes architectures hybrides électriques, des transferts thermiques et les modèles associés, et des différentes stratégies de fonctionnement. Le développement d'un modèle zéro-dimensionnel d'un GMP hybride prenant en compte les différents transferts thermiques est ensuite présenté. Les choix des différents modèles de transferts thermiques sont présentés et justifiés, en termes de précision et de temps de calcul. Pas la suite, l'impact des transferts thermiques est étudié grâce au simulateur, notamment en termes de consommation instantanée et cumulée sur différents cycles de conduite. L'impact des transferts thermiques pour différents niveaux d'hybridation est également quantifié. Finalement, plusieurs études paramétriques et prospectives sont réalisées à la fin de ce mémoire, permettant d'envisager des moyens de réduction de la consommation de carburant.