Matériaux piézoélectriques : techniques non-linéaires semi-passives pour le contrôle vibratoire et la récupération d'énergie

Author： Petit L. Guyomar D. Lallart M. Monnier T.

Publisher： Edp Sciences

E-ISSN： 1778-3771|97|1|59-73

ISSN： 0032-6895

Source： Matériaux & Techniques, Vol.97, Iss.1, 2009-05, pp. : 59-73

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Abstract

Les techniques SSD/SSH (Synchronized Switch Damping/Harvesting) développées par le LGEF (Laboratoire de Génie Électrique et Ferroélectricité) permettent une gestion optimisée des transferts énergétiques de nombreux couplages multiphysiques, et notamment du couplage électromécanique généré par des éléments piézoélectriques. Basées sur un traitement non linéaire de la tension électrique d'éléments actifs intégrés à une structure vibrante, elles permettent une forte augmentation de la quantité d'énergie mécanique extraite puis convertie en énergie électrique.Deux thématiques majeures peuvent tirer partie de cette optimisation : les techniques de contrôle vibratoire (SSD) car extraire plus d'énergie d'une structure revient à minimiser son énergie vibratoire et les techniques de récupérations d'énergie (SSH) car l'énergie électrique récupérée devient alors suffisante pour alimenter des circuits électroniques basse consommation. Le principe des techniques SSD/SSH appliquées aux matériaux piézoélectriques est d'abord présenté. Quelques applications typiques de ces techniques sont ensuite discutées.Elles permettent ainsi de disposer d'un contrôle vibratoire autoadaptatif, large bande et multimodal. Appliquées à la récupération d'énergie, elles induisent une forte augmentation de la quantité d'énergie récoltée par rapport aux techniques classiques. Un système embarqué autoalimenté a ainsi été développé pour assurer le contrôle de santé de structures composites. L'énergie fournie par le microgénérateur SSH permet au système de dialoguer avec une base centrale par liaison RF et d'émettre une onde acoustique (de Lamb) nécessaire au processus de contrôle.