Placement Optimal de Capteurs pour l'Estimation Thermique des Modules de Puissance H/F

CEA; Grenoble; On-site; EUR 13,000 - 20,000; Full time

Benefits offered by this job

Restaurant d'entreprise

Participation aux transports en commun

Équilibre vie privée - vie pro

Job summary

Le CEA Grenoble recherche un stagiaire en Master 2 ou école d'ingénieurs en automatique, génie électrique, traitement du signal ou mathématiques appliquées pour travailler sur un module thermique et le placement de capteurs. Vous utiliserez Python et des filtres de Kalman dans un cadre de recherche de pointe.

Le stage offre un environnement de renommée mondiale, un encadrement de qualité et des perspectives de développement industriel dans le cadre de projets ambitieux sur la transition

Qualifications

• Indispensable : algèbre linéaire, représentation d'état, filtre de Kalman, Python.
• Apprécié : notions de transferts thermiques ou d'éléments finis.

Responsibilities

• Modèle thermique : construire le modèle éléments finis 2D du module en Python et le vérifier sur des cas simples.
• Placement en régime permanent : calculer, pour chaque position possible d'un capteur, sa sensibilité aux pertes de chaque puce. Déduire les meilleurs placements (critère D-optimal).
• Placement en régime transitoire : étendre l'analyse au cas dynamique, à partir d'un modèle réduit.
• Validation : estimer les pertes et les températures des puces par filtrage de Kalman, sur un profil de mission réaliste.

Skills

Algèbre linéaire

Représentation d'état

Filtre de Kalman

Python

Education

Master 2 ou école d'ingénieurs (automatique, génie électrique, traitement du signal ou mathématiques appliquées)

Job description

Les missions du poste

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat. Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs. Implanté au coeur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international. Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité

Rejoignez-nous en Stage ! from on . En tant que stagiaire au CEA, vous aurez l'opportunité de travailler au sein d'un environnement de recherche de renommée mondiale. Nos équipes sont composées d'experts passionnés et dédiés, offrant un cadre propice à l'apprentissage et à la collaboration. Vous aurez accès à des équipements de pointe et à des ressources de recherche de premier ordre pour mener à bien vos missions.

Cas d'étude On étudie un module simple à deux puces SiC, posé sur une plaque refroidie par air en convection forcée, en coupe 2D.

• Ce qu'on cherche : la chaleur produite par chaque puce (ses pertes) et la température de chaque puce, prise en moyenne sur sa face supérieure.
• Ce qu'on mesure : le capteur existant, placé entre les deux puces, et un ou deux capteurs supplémentaires dont on cherche la meilleure position.
• Le modèle : l'équation de la chaleur dans les différentes couches du module, résolue par éléments finis.

En régime permanent, chaque capteur mesure une combinaison linéaire des pertes des deux puces. Le capteur actuel, à égale distance des puces, mesure bien leur somme mais très mal leur répartition : c'est ce qui motive la recherche d'un meilleur placement.

Objectifs Le stage doit répondre à ces questions :

• Où placer un, deux ou trois capteurs pour estimer au mieux les pertes et les températures des puces, et que rapporte chaque capteur supplémentaire ?
• Le placement optimal change-t-il quand on exploite aussi les régimes transitoires, et pas seulement le régime permanent ?

Travail proposé Le travail se déroule en quatre étapes.

• Modèle thermique : construire le modèle éléments finis 2D du module en Python et le vérifier sur des cas simples.
• Placement en régime permanent : calculer, pour chaque position possible d'un capteur, sa sensibilité aux pertes de chaque puce. En déduire les meilleurs placements (ex. critère D-optimal), et les comparer au capteur actuel.
• Placement en régime transitoire : étendre l'analyse au cas dynamique, à partir d'un modèle réduit, et regarder si le meilleur placement change.
• Validation : estimer les pertes et les températures des puces par filtrage de Kalman, sur un profil de mission réaliste, avec les différents placements.

Bibliographie de départ

• D. Ucinski, Optimal Measurement Methods for Distributed Parameter System Identification, CRC Press, 2005 - méthodes de placement optimal de capteurs.
• M. A. Eleffendi, C. M. Johnson, Application of Kalman Filter to Estimate Junction Temperature in IGBT Power Modules, IEEE Trans. Power Electron., vol. 31, no. 2, 2016 - estimation de la température des puces par filtre de Kalman.
• C.-H. Huang, Y.-R. Zhong, An inverse heat conduction-convection conjugated problem in estimating the unknown volumetric heat generation of an encapsulated chip, Thermal Science and Engineering Progress, vol. 39, 2023 - problème inverse thermique sur une puce.

Le profil recherché

Nous cherchons un ou une étudiante de Master 2 ou d'école d'ingénieurs en automatique, génie électrique, traitement du signal ou mathématiques appliquées. Indispensable : algèbre linéaire, représentation d'état, filtre de Kalman, Python. Apprécié : notions de transferts thermiques ou d'éléments finis. Aucune connaissance en électronique de puissance n'est requise. Rejoignez-nous, venez développer vos compétences et en acquérir de nouvelles ! Nous vous proposons :

• L'opportunité de travailler au sein d'une organisation de renommée mondiale dans le domaine de la recherche scientifique,
• Un environnement unique dédié à des projets ambitieux au profit des grands enjeux sociétaux actuels,
• Une expérience à la pointe de l'innovation, comportant un fort potentiel de développement industriel,
• Des moyens expérimentaux exceptionnels et un encadrement de qualité,
• De réelles opportunités de carrière à l'issue de votre stage
• Un poste au coeur de la métropole grenobloise, facilement accessible via la mobilité douce favorisée par le CEA,
• Une participation aux transports en commun à hauteur de 85%,
• Un équilibre vie privée - vie professionnelle reconnu,
• Un restaurant d'entreprise,
• Une politique diversité et inclusion,

Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes handicapées, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation pour l'inclusion des travailleurs handicapés.

Bienvenue chez CEA

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat. Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs. Implanté au coeur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international. Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales : La conscience des responsabilités, La coopération, La curiosité

Nous cherchons un ou une étudiante de Master 2 ou d'école d'ingénieurs en automatique, génie électrique, traitement du signal ou mathématiques appliquées.

• Indispensable : algèbre linéaire, représentation d'état, filtre de Kalman, Python.
• Apprécié : notions de transferts thermiques ou d'éléments finis.
• Aucune connaissance en électronique de puissance n'est requise.

Rejoignez-nous, venez développer vos compétences et en acquérir de nouvelles !

Nous vous proposons :

• L'opportunité de travailler au sein d'une organisation de renommée mondiale dans le domaine de la recherche scientifique,
• Un environnement unique dédié à des projets ambitieux au profit des grands enjeux sociétaux actuels,
• Une expérience à la pointe de l'innovation, comportant un fort potentiel de développement industriel,
• Des moyens expérimentaux exceptionnels et un encadrement de qualité,
• De réelles opportunités de carrière à l'issue de votre stage
• Un poste au coeur de la métropole grenobloise, facilement accessible via la mobilité douce favorisée par le CEA,
• Une participation aux transports en commun à hauteur de 85%,
• Un équilibre vie privée - vie professionnelle reconnu,
• Un restaurant d'entreprise,
• Une politique diversité et inclusion,

Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes handicapées, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation pour l'inclusion des travailleurs handicapés.