Récupérateur d’énergie piézoélectrique bistable avec électronique embarquée de gestion de puissance pour la surveillance des infrastructures ferroviaires

Les environnements ferroviaires constituent une source d’énergie particulièrement riche mais difficile à exploiter, en raison des fortes vibrations, des chocs et des sollicitations dynamiques engendrés par le passage des trains ainsi que par les déformations des infrastructures. Afin d’alimenter des capteurs à faible consommation embarqués ou installés en bord de voie, une approche non linéaire reposant sur un récupérateur d’énergie bistable offre une alternative prometteuse aux dispositifs résonants linéaires conventionnels.

Un système bistable présente deux positions d’équilibre stables séparées par une barrière de potentiel. Lorsque l’excitation extérieure est suffisamment importante, le système « bascule » d’un état stable à l’autre, produisant des déplacements de plus grande amplitude et générant ainsi davantage d’énergie grâce aux transducteurs piézoélectriques, tout en offrant une bande passante plus étendue. Comparés aux récupérateurs linéaires à bande étroite, les dispositifs bistables sont mieux adaptés aux spectres vibratoires larges, aléatoires et variables caractéristiques des environnements ferroviaires.

Le Bistable Piezoelectric Energy Harvester (BPEH) a été conçu, testé en laboratoire puis installé sur une infrastructure ferroviaire afin de valider sa capacité à récupérer l’énergie des vibrations dans des conditions représentatives d’exploitation.