Energy recovery and thermal aeroacoustics for wireless sensor embedded on aircraft

Récupération d'énergie aéroacoustique et thermique pour capteurs sans fil embarqués sur avion

Romain Monthéard (1)

1 LAAS-ESE - Équipe Énergie et Systèmes Embarqués

This work adresses the issue of energy autonomy within wireless sensor networks embedded in aircrafts, which may be solved through ambient energy harvesting and storage. In a first study, we develop a demonstrator based on thermal gradients energy harvesting, which is designed to supply power to a structural health monitoring system implemented near the engine zone. Thereafter, we introduce a capacitive storage architecture which self-adapts to its own state of charge, aiming at improving its performance in terms of startup time, the energy utilization ratio and under some conditions, the energy transfer. Finally, we report the results of a prospective study on aeroacoustic energy harvesting applied to the relative wind. It is shown that this method exhibits an interesting potential in terms of generated power, then we introduce the design and the realization of an optimized energy management circuit, allowing our technique to supply power to a wireless temperature sensor.

Ces travaux portent sur la question de l’autonomie énergétique des capteurs sans fil dans un contexte aéronautique, à laquelle la récupération et le stockage d’énergie ambiante sont susceptibles d’apporter une réponse. Nous étudions dans un premier temps la génération thermoélectrique, destinée à être appliquée au suivi du vieillissement structurel près de la zone moteur, et débouchant sur la réalisation d’un démonstrateur. Nous proposons ensuite une architecture de stockage capacitif qui, en s’adaptant à son état de charge, vise à améliorer la performance de cette solution de stockage en termes de temps de démarrage, de taux d’utilisation d’énergie et sous certaines conditions, de transfert d’énergie. Finalement, nous rapportons les résultats d’une étude prospective sur la récupération d’énergie du vent relatif grâce au phénomène aéroacoustique. Nous montrons que cette méthode présente un potentiel énergétique intéressant, puis nous présentons la conception et la réalisation d’un circuit optimisé de gestion de l’énergie, permettant d’alimenter grâce à cette technique un capteur sans fil de température.

Mots clés: Autonomous batteryless systems; Energy management; Energy harvesting; Wireless sensor

Mots clés: Récupération d’énergie; Systèmes autonomes sans batterie; Capteurs sans fil; Gestion de l'énergie

Domaines: Micro et nanotechnologies/Microélectronique

Romain Monthéard. Récupération d'énergie aéroacoustique et thermique pour capteurs sans fil embarqués sur avion. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. INSA Toulouse, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01110385⟩