Estimation_de_la_temperature_des_batteries_Ni_Cd_par_approche_neuro_floue_application_au_microsatellite_Alsat1.pdf

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’enseignement Supérieur et de la Recherche
Scientifique
Université Abou Bekr Belkaïd Tlemcen
Faculté des Sciences
Département de Physique
Mémoire pour l’obtention du diplôme de Master en physique
énergétique et matériaux
Présenté par KADA BELFAR Mohamed Reda
Soutenu le 29 juin 2013
Devant le jury composé de :
Dr Souhila BENSMAINE Président de jury
Dr Abdellah BENYOUCEF Examinateur
Dr Toufik BAGHDADLI Examinateur
Dr Lotfi MERAD Encadreur
Année universitaire 2012-2013
Estimation de la température des batteries (Ni/Cd) par
approche neuro-floue, application au microsatellite
Alsat-1-

Au terme de ce travail, j’exprime mes sincères remerciements
 A mon directeur de mémoire Monsieur Lotfi MERAD pour avoir
accepté de diriger ce travail et guider mes travaux qu’il trouve ici
jusqu'à la réalisation de ce mémoire. Le témoignage de ma profonde et
respectueuse gratitude pour les spéciaux conseils et la confiance qu’il
ma permettre en acceptant de diriger ce dernier.
 Je tien a exprimer ma reconnaissance à Madame Souhila
BENSMAINE pour avoir accepté de présider le jury de mon mémoire.
 Mes vifs remerciements à Messieurs Tewfik BAGHDADLI et
Abdellah BENYOUCEF d’avoir accepté de juger ce travail ainsi pour
m’avoir aidé et me conseillé durant la durée de ce mémoire.
 Je tiens à remercier également Monsieur Amine CHIKH pour ses
conseils judicieux qu’ils ont été une aide précieuse.
 Enfin, je remercie également toute ma famille, mes camarades, et
mes amis.

Je dédie ce raisonnable travail
A mes parents, pour toutes les peins qu’ils
se sont eus en accompagnant chacun de mes
pas, dans mes études.
A toute ma famille, mes enseignants et
mes amis.

SOMMAIRE
Introduction générale……………………………………………………………………………….……..
Chapitre 1. Généralités sur les satellites et environnement spatiale
I.1. Introduction …………………………………………………………………………...……………..
I.2. Caractéristiques de l'environnement spatial…………………………………….........................
I.2.1. vide ……….......................................................................................................................
I.2.2. Rayonnement énergétique…………………………………………………….......................
I.2.3. Microgravité……………………………………………………………………........................
I.2.4. Espace vide………………………………………………………………………………………
I.3. Système satellite……………………………………………………………………………………..
I.3.1. Plateforme…………………………………………………………………......... ……………..
I.3.2. Charge utile………………………………………………………………………………………
I.3.2.1. Structure……………………………………………………………………….. ……………..
I.3.2.2. Sous système contrôle thermique……………………………………...............................
I.3.2.3. Sous système énergie de bord …………………………………………………………….
I.3.2.4. Sous-système gestion de bord (Télémesure Télécommande)…………………………..
I.3.2.5. Sous-système propulsion……………………………………………………………………
I.3.2.6. Sous-système contrôle d'attitude et de l orbite……………………………………………
I.3.2.7. Câblage et Pyrotechnie……………………………………………………………………..
I.4. Conclusion…………………………………………………………………………………………..
Chapitre 2. Architectures du système d'énergie de bord d’un
satellite
II.1. Introduction………………………………………………………………………………………….
II.2. Topologies des systèmes photovoltaïques………………………………………………………
II.3. Génération de l énergie électrique(le générateur solaire)………………………………………...
II.3.1. Généralités……………………………………………………………………………………..
II.3.2. Conversion (l’effet) photovoltaïque………………………………………...........................
II.3.3. Différents types des cellules photovoltaïques ……………………………………………..
II.3.3.1. Cellule en silicium monocristallin…………………………… ………………………….
II.3.3.2. Cellule en silicium multi cristallin………………………………………........................
II.3.3.3. Cellule en silicium amorphe…………………………………………….......................
II.3.3.4. Cellule a base de Couches minces…......................................................................
II.3.3.5. Cellule Tandem…………………………………………………………………………...
II.3.3.6. Cellule multi jonction (a base de silicium) …………………………….. ……………..
II.3.4. Définition d’un semi-conducteur……………………………………………... ……………..
II.3.4.1. Structure cristalline et bandes d’énergie………………………………. ……………..
II.3.4.2. Semi-conducteur…………………………………………………………. ……………..
II.3.4.3. Notion de « trou » : génération et recombinaison ……………………………………
II.3.4.4. Semi-conducteur dopé…………………………………………… …………………….
II.3.5. Assemblage de semi-conducteurs : jonction PN ………………………………………….
II.3.5.1. Réalisation physique ……………………………………………………. ……………..
II.3.5.2. Étude à l’équilibre (jonction non polarisée) ……………………………………………
II.3.5.3. Barrière de potentiel …………………………………………………….. ……………..
II.3.5.4. Étude de la jonction polarisée …………………………………………. ……………..
II.3.6. Caractéristiques électriques d’une cellule solaire…………………………. ……………..
II.3.6.1. Courant de court- circuit (Icc) ………………………………………….. ……………..
II.3.6.2. Tension de circuit ouvert (Vco) ………………………………………… ………………
II.3.6.3. Facteur de forme (FF) …………………………………………………........................
II.3.6.4. Rendement de conversion ( ) ………………………………………………………....
II.3.7. Module photovoltaïque……………………………………………………….. ……………..
II.3.7.1. Association en série………………………………………………………………………
II.3.7.2. Association en parallèle ………………………………………………… ………….....
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II.4. Stockage d énergie (Les batteries) ………………………………………………………………
II.4.1. Généralités…………………………………………… …………………….......................
II.4.2. Principe de l’accumulateur…………………………………………………. ……………..
II.4.3. Caractéristiques d'une batterie…………………………………………….. ……………..
II.4.3.1. Poids et volume………………………………………………………...... ……………..
II.4.3.2. Tension……………………………………………………………………. ……………..
II.4.3.3. Durée de vie d'une batterie ……………………………………………. ………………
II.4.3.4. Énergie massique d'une batterie……………………………………………………….
II.4.3.5. Profondeur de décharge d'une batterie……………………………….. ……………..
II.4.3.6. Capacité d'une batterie (notée Cn, unité Ampère-heure (Ah))…….. ………………
II.4.3.7. Rendement d'une batterie………………………………………………. ……………..
II.4.4. Problèmes liés aux batteries……………………………………………………………….
II.4.4.1. Stratification……………………………………………………………. ………………
II.4.4.2. Sulfatation……………………………………………………………… ……………...
II.4.4.3. Oxydation des électrodes et des bornes…………………………………………….
II.4.4.4. Dégagements gazeux………………………………………………… ………………
II.4.4.5. Autodécharge d'une batterie………………………………………………………….
II.4.5. Description de la batterie Ni /Cd …………………………………………………………..
II.4.5.1. Introduction……………………………………………………………........................
II.4.5.2. Constitution……………………………………………………………........................
II.4.5.3. Réactions électrochimiques …………………………………………. ………………
II.4.5.4. Caractéristiques……………………………………………………….. ………………
II.4.5.5. Différentes familles d’accumulateurs NiCd ………………………… ………………
II.5. Conclusion …………………………………………………………………………………………..
Chapitre 3. Estimation de la température par la technique neuro-floue
III.1. Introduction………………………………………………………………………………………..
III.2. Structure de commande neuro floue …………………………………………………………..
III.2.1. Définition……………………………………………………………. ……………………..
III.2.2. Principe de fonctionnement………………………………………. ……………………..
III.2.3. Architectures Neuro-Floues………………………………………. ……………………..
III.2.3.1. Première architecture…………………………………………………... ………………
III.2.3.2. Deuxième architecture ………………………………………….. ……. ………………
III.2.3.3. Troisième architecture………………………………………………….. ……………...
III.2.4. Méthodes des combinaisons Neuro-Floues……………………. …….. ………………
III.2.5. Systèmes Neuro-Flous hybrides integres……………………………… ………………
III.2.5.1. Systèmes Neuro-Flous integres type Mamdani …………………….. ………………
III.2.5.2. Systèmes neuro-flous integers type Takagi-Sugeno ………………………………..
III.2.5.3. Système ANFIS (Adaptative Network Fuzzy Inference System)….. ………………
III.3. Application pour l’estimation de la température……………………………… ………………
III.3.1. Alsat– 1 …………………………………………………………………………………….
III.3.2. Batterie d’un microsatellite………………………………………………. ……………...
III.3.3. Applications……………………………………………………………….. ………………
III.3.3.1. Base d’apprentissage et Mise en forme des données pour un réseau neuro-
flou………………………………………………………………………………………………….
III.3.3.2. prétraitement des données………………………………………………………………
III.3.3.3. Résultats…………………………………………………………… …… ………………
III.4. Conclusion ………………………………………………………………………. ………………
Conclusion générale………………………………………………………………………………………61
Références bibliographiques……………………………………………………………………………..
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