Doctorant⸱e Conception d’une stratégie de gestion énergétique et thermique par commande prédictive pour des systèmes hybrides pile à combustible/batterie dans les véhicules électriques

Unités : CERI Energie et Environnement, CERI Systèmes Numériques

Responsable hiérarchique : Nadine LOCOGE

Responsable fonctionnel : Lala Rajaoarisoa – Serge Russeil

Catégorie : A

Nature de l’emploi : CDD 36 mois

Lieu de travail : Douai

Contexte :

École sous tutelle du ministère de l’économie, des finances et de la souveraineté industrielle et numérique, IMT Nord Europe est née en 2017 de la fusion de Télécom Lille et de l’École des Mines de Douai. Elle compte aujourd’hui parmi les plus Grandes Écoles d’ingénieurs au Nord de Paris avec plus 2200 élèves, dont un quart d’apprentis, plus de 600 diplômés par an et un réseau de 15 000 diplômés. Elle fait partie de l’Institut Mines Télécom, premier groupe public de Grandes Écoles d’ingénieurs et de management de France, et est partenaire de l’université de Lille.

IMT Nord Europe a 3 missions principales : former des ingénieurs responsables aptes à résoudre les grandes problématiques du XXIème siècle ; mener des recherches débouchant sur des innovations à haute valeur ajoutée ; soutenir le développement des territoires notamment en facilitant l’innovation et les créations d’entreprises. Son objectif est de former les ingénieurs de demain, maîtrisant à la fois les technologies numériques et les savoir-faire industriels. Idéalement située au carrefour de l’Europe, à 1 heure de Paris, 30 minutes de Bruxelles et 1H30 de Londres, IMT Nord Europe a l’ambition de devenir un acteur majeur des grandes transformations industrielles, numériques et environnementales du XXIème siècle en combinant, tant dans ses enseignements et que dans sa recherche, les sciences de l’ingénieur et les technologies du digital.

Localisée sur 2 sites principaux d’enseignement et de recherche, à Lille et à Douai, IMT Nord Europe s’appuie sur plus de 20 000 m² de laboratoire pour développer un enseignement de haut niveau et une recherche d’excellence dans les trois domaines « Systèmes Numériques », « Energie Environnement » et « Matériaux et Procédés ».

Pour plus de détails, consulter le site internet de l’École : www.imt-nord-europe.fr

La personne recrutée intégrera l’équipe « Énergie, Fluides et Transferts » (EFT) du CERI EE et l’équipe « Modélisation et conduite des systèmes complexes » (McLEOD) du CERI SN. L’équipe EFT mène des recherches sur l’intensification des transferts thermiques, les échangeurs-réacteurs multifonctionnels ainsi que la modélisation et la caractérisation expérimentale de systèmes énergétiques complexes, en combinant approches numériques et expérimentales. L’équipe McLEOD développe des méthodes de modélisation et de pilotage des systèmes complexes, notamment à travers des stratégies de commande avancées telles que le Model Predictive Control (MPC). Le doctorat s’inscrit dans le cadre d’une collaboration interuniversitaire.

La candidate ou le candidat sera affilié(e) à l’école doctorale MADIS de l’Université de Lille, qui propose, en lien avec l’IMT, un large éventail de formations disciplinaires et transversales. Des opportunités d’enseignement et de vulgarisation scientifique seront possibles à l’IMT Nord Europe.

Contexte scientifique :

La décarbonation du secteur des transports constitue un enjeu majeur pour atteindre la neutralité carbone à l’horizon 2050. Les technologies hybrides combinant pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) et batteries lithium-ion apparaissent comme une solution prometteuse pour les transports lourds, notamment les bus urbains. Toutefois, les différences de dynamiques énergétiques et de plages thermiques optimales entre ces sous-systèmes rendent indispensable le développement de stratégies de gestion énergétique et thermique intégrées permettant d’optimiser simultanément performance, consommation d’hydrogène, sécurité et durabilité.

Objectifs scientifiques :

La thèse vise à développer une nouvelle stratégie de gestion énergétique et thermique pour un système hybride PEMFC–batterie permettant de :

· Modéliser le comportement multiphysique électrique et thermique du système

· Concevoir un système de gestion thermique intégré

· Optimiser la répartition de puissance pour minimiser les pertes et la consommation d’hydrogène

· Maintenir les sous-systèmes dans leurs plages de fonctionnement optimales

· Réduire l’usure des composants et améliorer la durée de vie

· Gérer les variations rapides de charge via des stratégies adaptatives et prédictives.

Missions :

La mission principale de la personne recrutée sera de développer une nouvelle stratégie de gestion énergétique et thermique pour un système hybride PEMFC–batterie à travers :

· Le développement d’un modèle multiphysique 0D/1D du système hybride

· La conception et l’implémentation d’une stratégie SGET avancée

· L’optimisation énergétique et thermique du système

· La validation sur banc expérimental ou véhicule pilote

· L’analyse et l’interprétation des résultats

· La formulation de recommandations pour le déploiement industriel

Activités :

· Réaliser une veille et une étude bibliographique

· Développer des modèles et outils de simulation

· Concevoir et tester la stratégie de gestion énergétique et thermique

· Participer aux expérimentations et au développement des moyens d’essais

· Analyser et valoriser les résultats

· Rédiger rapports, publications scientifiques et communications

· Participer à des conférences internationales

· Contribuer aux activités des équipes de recherche

· Possibilité d’enseignement à l’IMT Nord Europe