R (%) η chemin_unique

ηchemins_multiples ηsys_cap R (%) ηchemins_multiples ηchemin_unique ηsys_bat IN OUT

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puissance multiples permet de mettre en place des méthodes intelligentes de gestion d’énergie, telles que la recherche du point maximum de puissance (MPPT) sur les sources, le DVFS31 sur les charges ainsi que la mise en œuvre d’un ordonnancement avancé des tâches du microsystème.

Nous avons vu que le gain obtenu dépend du rendement du système de gestion d’énergie qui crée ces nouveaux chemins de puissance. Ce gain peut donc encore être accru grâce à l’amélioration du rendement du chemin direct.

Il est intéressant de mettre en œuvre une architecture de capteur autonome possédant des chemins directs. Pour cela, il faudra développer des sources de récupération d’énergie possédant des circuits de gestion d’énergie capables d’alimenter ces chemins directs de manière efficace. De plus, le contrôle de ces chemins doit être fait de manière simple. Il faut veiller à ce que le contrôle ait un impact faible sur la consommation du système au regard du gain apporté par l’utilisation de ces nouveaux chemins.

Il reste cependant à trouver le contrôleur adapté au niveau du système pour configurer les chemins. Des travaux sont actuellement en cours pour utiliser un système numérique asynchrone. L’idée est d’utiliser la variation du niveau d’énergie en entrée pour déclencher le calcul déterminant le chemin le plus adapté [CHR 2010].

4.3 Intégraton dans la plate-forme MANAGY

La source photovoltaïque (PV) n’est qu’une source du système parmi d’autres, bien qu’elle sera la plus utilisée, car l’énergie récupérable par cette énergie est sans égale lorsque des rayons du soleil sont présents (cf. Chapitre I). Le module photovoltaïque n’est donc pas seul, il faut que notre système de récupération PV puisse s’intégrer facilement à l’architecture multi-sources.

Pour cela, il faut d’une part que notre module puisse fournir une tension stabilisée pour alimenter directement des charges, et d’autre part qu’il puisse délivrer une tension plus élevée pour recharger l’unité de stockage d’énergie du système. De plus, la source PV doit être capable de donner une information sur son état pour que le système de contrôle numérique puisse déterminer les charges qui peuvent lui être directement connectées.

Au niveau de l’intégration mécanique, la source PV peut être placée sur toute la surface disponible du système. En effet, même si une face sera moins bien orientée qu’une autre, le système de récupération d’énergie photovoltaïque, équipé d’une méthode intégrée de MPPT, pourra, s’il est démultiplié, piloter chaque face indépendamment pour en extraire le maximum de puissance.

Ainsi, le récupérateur photovoltaïque n’est pas seulement pensé pour fournir le maximum d’énergie, mais aussi pour que l’énergie fournie le soit de la manière la plus profitable au reste du système. Ceci implique de profonds changements sur l’architecture des convertisseurs, qui étaient conçus jusqu’alors de manière indépendante, et devaient s’adapter à une charge variable en s’appuyant sur une source stable.

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5. Conclusion

Après avoir exposé les différentes sources d’énergie disponibles dans l’environnement (Chapitre I), nous avons identifié l’énergie solaire comme étant l’énergie la plus intéressante dans un premier temps. Nous avons choisi d’utiliser des cellules photovoltaïques développées dans la technologie CIGS qui est la plus prometteuse.

Le but de l’électronique de gestion d’énergie est d’extraire le maximum d’énergie et de maximiser l’énergie transférée par le convertisseur pour augmenter le temps de fonctionnement du système. Ceci permet d’alimenter les charges du microsystème à partir d’une plus large gamme d’irradiance. Il est pour cela nécessaire d’utiliser un système de gestion d’énergie capable de fournir une tension de sortie stabilisée en admettant des variations en entrée et en sortie.

Le système de gestion d’énergie doit être capable de fonctionner de manière autonome et doit pouvoir gérer des tensions faibles en entrée. Ceci nous demande de concevoir un système de gestion d’énergie capable d’élever cette tension d’entrée vers les valeurs nécessaires pour les charges du système.

L’exposé des différents systèmes de gestion d’énergie nous invite à concevoir un système à découpage survolteur de type boost, celui-ci étant le seul qui, en considérant les paramètres en entrée, nous permettra d’être fonctionnel tout en conservant un rendement intéressant pour le système. L’utilisation d’un convertisseur SMPS de type boost demande de définir une loi de commande du rapport cyclique. Cette commande permettra de déterminer le rapport cyclique optimal en fonction des variations de la sortie du module photovoltaïque, nous permettant ainsi d’extraire le maximum d’énergie du module photovoltaïque.

Le système aura besoin au minimum de deux sorties différentes. Une sortie alimentera les charges du système à basse tension (1.2 V et 1.5 V), et l’autre à plus haute tension (maximum 3.8 V) pour stocker l’énergie supplémentaire à l’instant t. L’énergie stockée reste indispensable pour les instants où l’énergie ambiante est faible ou inexistante.

L’architecture que nous proposerons dans le chapitre suivant devra récupérer efficacement l’énergie de la source en s’adaptant aux variations de l’environnement et au vieillissement de la cellule. Nous chercherons également à optimiser le transfert de l’énergie, c’est pourquoi nous implémenterons plusieurs chemins de puissance. Nous avons choisi un convertisseur à découpage de type boost, car il permet d’une part de créer des sorties multiples en conservant le même nombre de composants discrets, et d’autre part de maintenir un bon rendement pour une large plage de facteur de conversion.

Nous allons étudier dans le chapitre suivant le système de récupération d’énergie. Nous simulerons un modèle haut-niveau du système avec le logiciel MatLab/Simulink. Ceci nous permettra de faire varier les paramètres du système et de tester sa fonctionnalité pour différentes conditions d’utilisation.

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