Supervision : Dimitri GALAYKO
Co-supervision : BASSET Philippe

Étude des interfaces électriques pour les récupérateurs d'énergie vibratoire électrostatiques

La récupération d'énergie mécanique est une des techniques permettant de rendre des systèmes électroniques autonomes du point de vue énergétique, grâce à la conversion d'énergie mécanique des vibrations ambiantes en énergie électrique. Aujourd'hui, de tels systèmes ne sont efficaces que pour des vibrations à hautes et courtes bandes de fréquences. Or, un grand nombre d'applications présente justement pour l'essentiel des vibrations à ces fréquences.

Les récupérateurs d'énergie vibratoire permettant de convertir l'énergie de vibrations à basses et large bandes de fréquences sont constitués de différents blocs (résonateur, transducteur, circuit de conditionnement) couplés entre eux et fortement non-linéaires. De ce fait, il n'existe à ce jour pas de méthode de conception permettant d'adresser des performances voulues pour un contexte applicatif donné.

On se propose dans cette thèse, par l'étude théorique et pratique de systèmes existants et la conception de nouveaux blocs, de réaliser une telle méthode de conception. On pourra ensuite la valider en l'appliquant dans le but de concevoir un récupérateur d'énergie vibratoire fonctionnant à basses (large bande de) fréquences.

Phd defence : 05/16/2018

Jury members :

Einar Halvorsen (rapporteur), University College Southeast Norway,
Adrien Badal (rapporteur), Université Savoie Mont Blanc,
Florence Ossart, Sorbonne Université,
Konstantin Turitsyn, Massachusetts Institute of Technology,
Elena Blokhina, University College Dublin,
Élie Lefeuvre, Université Paris-Sud,
Jérôme Juillard, CentraleSupélec,
Philippe Basset, ESIEE Paris,
Dimitri Galayko, Sorbonne Université.

2014-2024 Publications

• 2024
  • J. Kim, H. Ryu, S. Kim, H. Lee, A. Karami, D. Galayko, D. Kang, S. Kwak, H. Yoon, Ph. Basset, S. Kim : “Self‐Boosting Energy Generation via Triboelectric Nanogenerator–Capacitor Coupling”, Advanced Materials Technologies, vol. 9 (8), pp. 2301309, (Wiley) (2024)
• 2023
  • Ah. Delbani, A. Karami, D. Galayko, N. Hodzic, S. Vaidyanathan, M. Kane, Ph. Basset : “Triboelectric-Powered System for Pedestrian and Vehicle Detection with Wireless Data Transmission”, 2022 21^st International Conference on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (PowerMEMS), Salt Lake City, UT, United States, pp. 138-141, (IEEE), (ISBN: 978-1-6654-9306-2) (2023)
  • A. Karami, M. Rahmani, D. Galayko, Ph. Basset : “Towards Maximum Power Conversion from Realistic Vibrations: Limits for Size-Constrained Inertial Kinetic Energy Harvesters Under BI-Chromatic Vibration Inputs”, 2023 IEEE 22^nd International Conference on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (PowerMEMS), Abu Dhabi, United Arab Emirates, pp. 167-170, (IEEE) (2023)
• 2022
  • A. Karami, Ph. Basset, D. Galayko : “Optimal Control of Electrical Interfaces for Triboelectric Kinetic Energy Harvesters Powering Low-Voltage Loads”, 2022 21^st International Conference on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (PowerMEMS), Salt Lake City, United States, pp. 142-145, (IEEE) (2022)
• 2021
  • N. Hodzic, Ah. Delbani, A. Karami, D. Galayko, Ph. Basset : “Bennet’s Doubler With Double Capacitive TENG for Kinetic Energy Harvesting”, 2021 IEEE 20^th International Conference on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (PowerMEMS), Exeter, United Kingdom, pp. 80-83, (IEEE), (ISBN: 978-1-6654-2218-5) (2021)
  • D. Galayko, J.‑F. Ambia‑Campos, X. Le Roux, A. Karami, E. Lefeuvre : “3/2 Fractional Bennet’s multiplier for capacitive energy harvesters based on Dickson charge-pump”, 2021 28^th IEEE International Conference on Electronics, Circuits, and Systems (ICECS), Dubai, United Arab Emirates, pp. 1-6, (IEEE) (2021)
• 2019
  • A. Karami, J. Juillard, E. Blokhina, Ph. Basset, D. Galayko : “Electrostatic Near-Limits Kinetic Energy Harvesting from Arbitrary Input Vibrations”, (2019)
  • D. Galayko, A. Karami, Ph. Basset, E. Blokhina : “AI Opportunities for Increased Energy Autonomy of Low Power IoT Devices”, 2019 26^th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems (ICECS), Genoa, Italy, pp. 77-80, (IEEE) (2019)
• 2018
  • A. Karami : “Étude des interfaces électriques pour les récupérateurs d’énergie vibratoire électrostatiques”, thesis, phd defence 05/16/2018, supervision Galayko, Dimitri, co-supervision : Basset, Philippe (2018)
  • D. Galayko, A. Karami, Ph. Basset, E. Blokhina : “Kinetic Energy Harvesting for the IoT: Perspectives and Challenges for the Next Decade”, 2018 25^th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems (ICECS), Bordeaux, France, pp. 593-596, (IEEE) (2018)
• 2017
  • M. Bedier, A. Karami, D. Galayko, Ph. Basset : “Autonomous energy management interface for electrostatic series-parallel charge pump vibrational energy harvester”, 2017 15^th IEEE International New Circuits and Systems Conference (NEWCAS), Strasbourg, France, pp. 385-388, (IEEE) (2017)
  • A. Karami, D. Galayko, M. Bedier, Ph. Basset : “Analysis and Comparison of Charge-Pump Conditioning Circuits for Capacitive Electromechanical Energy Conversion”, Circuits and Systems (ISCAS), 2017 IEEE International Symposium on, Baltimore, United States, pp. 1-4, (IEEE) (2017)
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• 2016
  • Z. Saddi, H. Takhedmit, A. Karami, Ph. Basset, L. Cirio : “Electrostatic Vibration Energy Harvester Pre-charged Wirelessly at 2.45 GHz”, Journal of Physics: Conference Series, vol. 773, pp. 012111, (IOP Science) (2016)
  • S. Feruglio, Th. Courcier, O. Tsiakaka, A. Karami, A. Alexandre‑Gauthier, O. Romain, V. Aimez, Paul G. Charette, P. Pittet, G.‑N. Lu : “A CMOS Buried Quad p-n Junction Photodetector Model”, IEEE Sensors Journal, vol. 16 (6), pp. 1611-1620, (Institute of Electrical and Electronics Engineers) (2016)
  • A. Karami, D. Galayko, Ph. Basset : “Characterization of the capacitance variation of electrostatic vibration energy harvesters biased following rectangular charge-voltage diagrams”, Journal of Physics: Conference Series, vol. 773, pp. 12015, (IOP Science) (2016)
• 2015
  • A. Karami, Ph. Basset, D. Galayko : “Electrostatic vibration energy harvester using an electret-charged mems transducer with an unstable auto-synchronous conditioning circuit”, The 15^th International Conference on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (PowerMEMS 2015), vol. 660, Boston, United States, pp. 012025 (2015)
  • V. Dorzhiev, A. Karami, Ph. Basset, F. Marty, V. Dragunov, D. Galayko : “Electret-Free Micromachined Silicon Electrostatic Vibration Energy Harvester With the Bennet’s Doubler as Conditioning Circuit”, IEEE Electron Device Letters, vol. 36 (2), pp. 183-185, (Institute of Electrical and Electronics Engineers) (2015)
  • D. Galayko, A. Dudka, A. Karami, E. O'Riordan, E. Blokhina, O. Feely, Ph. Basset : “Capacitive Energy Conversion With Circuits Implementing a Rectangular Charge-Voltage Cycle—Part 1: Analysis of the Electrical Domain”, IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 62 (11), pp. 2652-2663, (IEEE) (2015)
• 2014
  • S. Feruglio, Th. Courcier, A. Karami, A. Alexandre‑Gauthier, O. Romain, V. Aimez, P. Charette, P. Pittet, G.‑N. Lu : “Opto-electrical Modeling of CMOS Buried Quad Junction Photodetector”, Key Engineering Materials, vol. 605, pp. 470-473, (Trans Tech Publications) (2014)
  • V. Dorzhiev, A. Karami, Ph. Basset, V. Dragunov, D. Galayko : “MEMS electrostatic vibration energy harvester without switches and inductive elements”, Journal of Physics: Conference Series, vol. 557, pp. 012126, (IOP Science) (2014)