Contribution à l'amélioration de la fiabilité des modules IGBT utilisés en environnement aéronautique

L’augmentation de la puissance électrique consommée à bord des avions a récemment conduit à introduire des convertisseurs électroniques de puissance à base d'interrupteurs à IGBT dans de nombreuses applications aéronautiques. L'utilisation de ces interrupteurs diffère de leurs emplois traditionnels dans les domaines du ferroviaire ou de l'automobile. En effet, les sollicitations environnementales ainsi que les cycles de commandes électriques sont différents de ceux rencontrés jusqu’alors, ce qui amène à remettre en cause les résultats actuels au sujet de la durée de vie et de la fiabilité de ces interrupteurs. Face à ces interrogations, les sociétés THALES et Hispano-Suiza se sont associées au sein du programme de l’avion plus électrique MODERNE (MODular ElectRical NEtwork) initié par Airbus, en vue de développer des solutions à haut niveau de fiabilité pour des applications aéronautiques sévères. C’est dans ce contexte que prennent place les présents travaux, dont les objectifs sont dans un premier temps de proposer de nouvelles architectures de modules susceptibles de présenter de meilleures performances d’intégration, et dans un second temps d’en étudier la fiabilité. Pour répondre à ces questions, un état de l'art des technologies utilisables a été mené. La confrontation de ses technologies aux contraintes et recommandations aéronautiques a conduit au choix de deux approches d'assemblage, proposées avec un jeu de matériaux sélectionnés pour leurs propriétés physiques et en conformité avec les réglementations sur l’utilisation de matériaux polluants. À l'issue d'une analyse de défaillances, différents développements ont été conduits afin de modéliser et caractériser le comportement thermique, mécanique puis à défaillance des modules. Des modèles Éléments Finis de structures représentatives des solutions proposées ont alors été mis au point et exploités pour l'élaboration de règles de conception, sur la base de plans d'expériences couplés à de la simulation numériques. Les informations générées ont servi à la conception de trois prototypes destinés à des applications différentes. Les performances de ces prototypes ont été évaluées, notamment leurs fiabilités obtenues par des calculs mécano-fiabilistes ayant permis l'optimisation de la conception des différents modules. ABSTRACT : Within the framework of the electric plane programs, the aircraft industry is facing higher demands of electric power, fact which involves an increasing use of IGBT modules in aeronautical power converters. Although such modules have been well studied and known in railway and the automotive domains, they will be subjected to stresses and operational cycles specific to the aeronautical environment. Consequently, this requires manufacturers to answer some questions about their lifetime and reliability issues. Faced with these questions, THALES and Hispano-Suiza have associated in the more electric aircraft project launched by Airbus (MODERNE - MODular ElectRical NEtwork), with the aim of developing high reliability solutions for harsh aeronautic applications. This work takes place in this context, with the objectives of proposing power modules architectures likely to exhibit better performances and integration level, and then study the reliability of different prototypes. To answer these questions, technological studies of the possible packaging and connecting solutions, faced with aeronautical stresses and requirements led to the choice of two basic assembling approaches. A set of materials selected for their physical properties and their compliance with polluting materials regulations was also proposed. The potential failure modes of these solutions were pointed out and taken into account within experimental and numerical developments, to model and characterize the thermal, mechanical and failure behaviour of the modules. Then, different Finite Element models representative of the proposed technologies structures were developed and investigated for defining design rules on the basis of Designs of Experiments. The whole knowledge generated by the simulations was used to design three prototypes of IGBT module for different applications. The performance of these prototypes have been evaluated and compared to the requirements, including their reliability obtained by mechanical calculations coupled with probabilistic methods which led to their optimization

Composition dynamique de services sensibles au contexte dans les systèmes intelligents ambiants

With the appearance of the paradigms of the ambient intelligence and ubiquitaire robotics, we attend the emergence of new ambient intelligent systems to create and manage environments or intelligent ecosystems in a intuitive and transparent way. These environments are intelligent spaces characterized in particular by the opening, the heterogeneousness, the uncertainty and the dynamicité of the entities which establish(constitute) them. These characteristics so lift(raise) considerable scientific challenges for the conception(design) and the implementation of an adequate intelligent system. These challenges are mainly among five: the abstraction of the representation of the heterogeneous entities, the management of the uncertainties, the reactivity in the events, the sensibility in the context and the auto-adaptationAvec l'apparition des paradigmes de l'intelligence ambiante et de la robotique ubiquitaire, on assiste à l'émergence de nouveaux systèmes intelligents ambiants visant à créer et gérer des environnements ou écosystèmes intelligents d'une façon intuitive et transparente. Ces environnements sont des espaces intelligents caractérisés notamment par l'ouverture, l'hétérogénéité, l'incertitude et la dynamicité des entités qui les constituent. Ces caractéristiques soulèvent ainsi des défis scientifiques considérables pour la conception et la mise en œuvre d'un système intelligent adéquat. Ces défis sont principalement au nombre de cinq : l'abstraction de la représentation des entités hétérogènes, la gestion des incertitudes, la réactivité aux événements, la sensibilité au contexte et l'auto-adaptation face aux changements imprévisibles qui se produisent dans l'environnement ambiant. L'approche par composition dynamique de services constitue l'une des réponses prometteuses à ces défis. Dans cette thèse, nous proposons un système intelligent capable d'effectuer une composition dynamique de services en tenant compte, d'une part, du contexte d'utilisation et des diverses fonctionnalités offertes par les services disponibles dans un environnement ambiant et d'autre part, des besoins variables exprimés par les utilisateurs. Ce système est construit suivant un modèle multicouche, adaptatif et réactif aux événements. Il repose aussi sur l'emploi d'un modèle de connaissances expressif permettant une ouverture plus large vers les différentes entités de l'environnement ambiant notamment : les dispositifs, les services, les événements, le contexte et les utilisateurs. Ce système intègre également un modèle de découverte et de classification de services afin de localiser et de préparer sémantiquement les services nécessaires à la composition de services. Cette composition est réalisée d'une façon automatique et dynamique en deux phases principales: la phase offline et la phase online. Dans la phase offline, un graphe global reliant tous les services abstraits disponibles est généré automatiquement en se basant sur des règles de décision sur les entrées et les sorties des services. Dans la phase online, des sous-graphes sont extraits automatiquement à partir du graphe global selon les tâches à réaliser qui sont déclenchées par des événements qui surviennent dans l'environnement ambiant. Les sous-graphes ainsi obtenus sont exécutés suivant un modèle de sélection et de monitoring de services pour tenir compte du contexte d'utilisation et garantir une meilleure qualité de service. Les différents modèles proposés ont été mis en œuvre et validés sur la plateforme ubiquitaire d'expérimentation du laboratoire LISSI à partir de plusieurs scénarii d'assistance et de maintien de personnes à domicil

Éduquer au bien-être animal en formation professionnelle : prise en compte de l'empathie interspécifique par le système éducatif

The scientific and ethical debates within the animal welfare make a socially acute question. We examine its trainability in agricultural training. We consider it through education interspecies empathy. We question the factors of formal, non-formal and informal education likely to disadvantage. Our research is based on the discourses of 7 students in training in animal production or pets breeding, 5 teachers and 108 textbook writers of the nineteenth and twentieth century. Beginning of training, 6 students want to create an emotional relationship with the animal, but does not necessarily develop an empathetic attitude during training. The incriminated factors are (1) lack of confidence of the student and the judgments he undergoes from his peers, teacher or parent, (2) conformation to knowledge, practices and ideologies of parents, professional or teacher, (3) a conception and motivation vis-à-vis the animal anthropocentric and reifying (4) the dissociation of the relational dimension and productive livestock. They generate defense mechanisms detrimental to critical thinking. We promote professional education based on scientific and ethical critical reflexivity. Yet the expression of emotions and values ​​is avoided by teachers. Authors of textbooks from 1830 to 1870 are taking into account the ethical question of the welfare of the animal with a moralistic posture zoo or anthropocentric. Contemporary authors are neutral, engaged and sometimes contradictory.Les débats scientifico-éthiques relevant du bien-être animal en font une question socialement vive. Nous interrogeons son enseignement en formation agricole, envisagé au travers d'une éducation à l'empathie interspécifique. Nous questionnons les facteurs des éducations formelle, non-formelle et informelle susceptibles de le défavoriser. Notre recherche se fonde sur les discours de 7 élèves en formation relevant de l'élevage d'animaux de production ou d'animaux de compagnie, de 5 enseignants et de 108 auteurs de manuels scolaires du XIXe et XXe siècle. En début de formation, 6 élèves souhaitent créer une relation affective avec l'animal mais ne développent pas nécessairement une attitude empathique durant la formation. Les facteurs incriminés sont (1) le manque de confiance en soi de l'élève et les jugements qu'il subit de ses pairs, de l'enseignant ou de ses parents, (2) la conformation aux savoirs, pratiques et idéologies des parents, des professionnels ou de l'enseignant, (3) une conception et une motivation anthropocentrée et réifiante vis-à-vis de l'animal, (4) la dissociation de la dimension relationnelle et productive de l'élevage. Ils génèrent des mécanismes de défense préjudiciables à une pensée critique. Nous préconisons un enseignement professionnel fondé sur une réflexivité critique scientifico-éthique. Pourtant l'expression des émotions et des valeurs est évitée par les enseignants. Si les auteurs des manuels scolaires de 1830 à 1900 prennent en compte la question éthique du bien-être de l'animal avec une posture moraliste zoo- ou anthropocentrée, celle des auteurs contemporains est plutôt neutre, parfois engagée, voire contradictoire