Développement d’une batterie Li-ion d’un mini-satellite : Conception, analyses mécaniques et fabrication.
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Date
2024-07
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Université Mouloud Mammeri Tiziouzou
Abstract
Ce travail de fin d’études s’est articulé autour de la conception et du développement d’une batterie lithium
pour mini-satellites, intégrant des aspects théoriques et pratiques sur les contraintes spécifiques du domaine
spatial. L'expérience acquise au sein du Center de Développement des Satellites a considérablement enrichi
notre esprit de recherche et a permis de mettre en pratique les connaissances acquises durant notre formation
en master en génie mécanique.
Dans un premier temps, le premier chapitre a présenté une vue d’ensemble des généralités sur l’environnement
spatial, ainsi que des contraintes imposées par cet environnement. Les radiations, les températures extrêmes
et le vide spatial sont autant de facteurs qui influencent la conception des systèmes embarqués, notamment
ceux destinés à l’énergie. Cette compréhension des conditions spatiales a été essentielle pour la conception
du système de stockage d'énergie, visant à maximiser l'efficacité tout en respectant des normes strictes de
qualité et de sécurité pour les applications spatiales.
Le deuxième chapitre s'est focalisé sur la conception et l’analyse mécanique de la batterie lithium, en prenant
en compte les exigences structurelles et fonctionnelles liées à l’espace. Le lithium est privilégié pour ses
propriétés énergétiques et sa légèreté, cruciales pour minimiser la masse et optimiser les performances des
satellites. La fabrication de la batterie a nécessité l’utilisation d’équipements spécialisés et un choix rigoureux
des matériaux, prenant en compte la densité énergétique, la résistance aux conditions extrêmes de l’espace, et
la durabilité à long terme. L’utilisation des logiciels de conception par ordinateur, tels que SolidWorks pour
définir les caractéristiques dimensionnelles et géométriques, ainsi que ANSYS pour réaliser des analyses
mécaniques modal, quasi statiques et vibratoires, a permis d’assurer la robustesse et la fiabilité de la batterie
face aux contraintes spatiales.
Enfin, le troisième chapitre a été dédié à la fabrication d’un prototype fonctionnel, réalisé par impression 3D
au Center de Développement des Satellites. Cetteméthode a permis de créer un prototype précis et fonctionnel,
testé selon les normes et conditions simulées du milieu spatial. Les tests ont validé les choix techniques faits
lors de la conception, montrant que la batterie conçue présente un bon comportement et répond aux attentes
en termes de performance et de durabilité.
Conclusion générale
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En conclusion, ce projet a non seulement permis d’acquérir des compétences pratiques dans la conception de
systèmes destinés au spatial, mais aussi de contribuer à l’avancée technologique dans le domaine des batteries
pour mini-satellites. Bien que nous ayons déployé tous nos efforts pour mener à bien cette étude, nous sommes
conscients qu'elle ne représente qu'une étape supplémentaire dans l'évolution des technologies de stockage
d'énergie pour l'espace. Nous espérons que ce travail servira de référence pour les futurs étudiants et
professionnels du domaine spatial, et nous accueillons avec intérêt les critiques constructives et les suggestions
d'amélioration pour optimiser le rendement énergétique et la miniaturisation des futures batteries.
Description
96 f. : ill. ; 30 cm. (+CD-Rom)
Keywords
Citation
Construction mécanique