researchJobsDoctoral Researcher - Tools and methods for eco-design and circularity applied to more sustainable power modules (m/f)
Doctorant - Outils et méthodes pour l’écoconception et la circularité appliquée aux modules de puissance plus soutenables. H/F — Machine-translated title
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Description of the post
Subject of Thesis
The thesis topic is part of the PEPR GREENPOWER project, which aims to develop more sustainable power modules to see how to structure a more circular sector around these typical EP products. The consortium of the project includes university researchers (LGP (Tarbes), ICGM (Montpellier, PIM (Lyon) and G2Elab (Grenoble) and CEA leti.
The thesis is on horseback between the LGP and the G2Elab (Grenoble). It is run by JC. CREBIER (DR CNRS-G2Elab) and co-sponsored by G. VINE (MCF LGP). THE thesis unfolds the first 18 months in Grenoble, then the last 18 months in Tarbes. Funding is implemented at the CNRS-G2Elab and registration takes place at the EEATS Doctoral School in UGA.
Power electronics is a key technology of the energy transition that is actively deployed to ensure the decarbonization of our societies. This transition is based on an unprecedented increase in the production of devices and at the end of life the production of large WEEE-type waste. Among these products, power electronics has strong specificities with complex systems, highly heterogeneous at the material, component, topology, ... and highly integrated (with strong mechanical connections). This context makes the EP very little adapted to the circulation of products, whatever the scenario (re-use, repair, re-conditioning, recycling). As a result, the research work aims to study the conditions under which circulation can be enhanced in power electronics and more particularly in power modules. Power modules are specific objects, there are a multitude of variants. Some variants are based on a form of standardization in terms of dimensions, shapes, types of interconnection and cooling, but with a diversity in terms of materials, topologies etc...
The power modules are now designed and produced according to very dominant performance, cost and reliability criteria. This pushes most designs towards more integration, heterogeneity and customization. This leads to the identification of several locks that lay the foundations of the research project
The emerging state of art in this field allows us to identify, for close applications, tools and methods that are intended to accompany the questioning of the practices of design and optimization of modules throughout the life cycle. What emerges most from the state of art is the difficulty that lies in the collection of data to feed the various indicators and tools in the process of development. As such, the thesis project within the power module ecosystem, access to data could be more favourable. The presence of a research engineer (IR) at the beginning of the project to support the collection and operation of inventory data will be a valuable contribution.
Activities
Identify and improve a circulation/repairability indicator and a residual life indicator that are two key indicators. Identify how to collect the data needed to feed this indicator from the state of art. Where appropriate, the development of diagnostic tools to be associated with the indicators will be necessary. Combined with economic and market parameters, the creation of an argus power modules is a major perspective to accompany decision-making at the end of use.
The other area of research which must be able to accompany eco-design and the circulatory choices concerns the development of the associated scenario and inventory for end-of-life management. Identification (of relevant options), inventory and integration of circulatory scenarios into the ACV tool of the environmental impact assessment developed by the G2Elab-CEAleti IR, then integration and exploitation (interpretation (choice of impact categories, single score, application contextualization...) of the tool in the method. Possibly contextualization of ACV at the product/application level and not only electronic system. ACV collaborative tool, ACV simplification, rather oriented to the IR now of the coup could become the integration of circulatory in the ACV.
To guide the choices to be made, an international survey will be conducted to understand people's perception of the opportunities of "principle R" (to make talk about key actors, pro materials their potentials, uses, channels, recyclers, and to the extent possible circulatory operators specifically for the module). Ecosystem meshing but also techno opportunities and also a vision/projection of the power module industry.... This must lead us to the synthesis of the scenarios. Immersion in the project and beyond. 20 surveys for example.
Expected competencies
Required:
1- knowledge in electrical engineering, electronics, power electronics.
2- knowledge in packaging semiconductors, design, processes and materials for packaging
3- knowledge in the implementation of an ACV, the development of inventories and parameterized models
4- mastery of English
Most popular:
1- expertise in power packaging
2- a practical experience of ACV tools, ideally open source type Open LCA and/or Brightway
3- knowledge in conducting a semi-directive survey of a community of experts.
4- motivation for environmental issues
To be:
Autonomous, organization, rigor, teamwork, good communication and writing skills
Your Working Environment
The G2elab Laboratory of Electrical Engineering in Grenoble is a joint research unit (UMR 5269) in Grenoble INP - UGA, Grenoble Alpes University and CNRS, in the field of Electrical Engineering Research.
It covers a scientific spectrum of materials and components, leading to the design and control of electrical energy systems. Its action can be summarized by the following key words: electrical energy, materials, innovative processes and systems, modelling and design.
With more than a hundred permanent staff, a hundred doctoral students and 70 other actors such as masters, post-docs or guest professors, the G2Elab is a major player in these fields at the national and international level, at the heart of the energy efficiency of components and systems.
The doctoral student is also supervised by a team of researchers from CEA Leti and close interaction is planned. The employee may also work on an ad hoc basis at CEA Leti, located near the G2Elab.
UTTOP's production engineering laboratory is a multidisciplinary laboratory that develops research activities around materials, mechanics, automatics, computer science, electrical engineering, robotics and production sciences and techniques in the field of Science and Systems Engineering. The electrical engineering research team, e-ACE2 - Efficiency of Electrical Energy Conversion Systems, conducts work on electrical energy conversion chains, from design to pilot, diagnosis and realization. This research aims to improve the efficiency of systems, in contexts of performance and resilience
Constraints and risks
None
Remuneration and benefits
Remuneration
The remuneration is a minimum of 2300,00 € monthly
Annual leave and TWU
44 days
Practice and compensation of TT
TT practice and compensation
Transport
Support at 75% cost and sustainable mobility package up to 300€
About the offer
Supply Reference UMR5269-CATPIC-009 Section(s) CN / Research Area Micro- and nanotechnologies, micro- and nanosystems, photonics, electronics, electromagnetics, electrical energyAbout CNRS
The CNRS is a major player in fundamental research on a global scale. The CNRS is the only French organization active in all scientific fields. His unique position as a multi-specialist allows him to associate the different disciplines in order to face the most important challenges of the contemporary world, in connection with the actors of change.
The CNRS
Research occupations
Machine translation (OPUS-MT) — the original text is authoritative
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Description du Poste
Sujet De Thèse
Le sujet de thèse s’inscrit dans le projet PEPR GREENPOWER qui vise à développer des modules de puissance plus soutenable à voir comment structurer une filière plus circulaire autour de ces produits typiques en EP. Le consortium du projet comprend des chercheurs universitaires (LGP (Tarbes), ICGM (Montpellier, PIM (Lyon) et G2Elab (Grenoble) et du CEA leti.
La thèse est à cheval entre le LGP et le G2Elab (Grenoble). Elle est dirigée par JC. CREBIER (DR CNRS-G2Elab) et co-encadrée par G. VINE (MCF LGP). LA thèse de déroule les 18 premiers mois à Grenoble, puis les 18 derniers mois à Tarbes. Le financement est mis en place au CNRS-G2Elab et l’inscription se fait à l’école doctorale EEATS de l’UGA.
L’électronique de puissance est une technologie clé de la transition énergétique qui se déploie activement pour assurer la décarbonation de nos sociétés. Cette transition repose sur un accroissement sans précédant de la production de dispositifs et en fin de vie la production de déchets volumineux de type DEEE. Parmi ces produits, l’électronique de puissance présente de fortes spécificités avec des systèmes complexes, fortement hétérogènes aux niveaux matériaux, composants, topologies, … et très intégrés (avec des liaisons mécaniques fortes). Ce contexte rend l’EP très peu adaptée à la circularité des produits, quel qu’en soit le scénario (réemploi, réparation, reconditionnement, recyclage). En conséquence, le travail de recherche vise à étudier à quelles conditions la circularité peut être renforcée en électronique de puissance et plus particulièrement au niveau des modules de puissance. Les modules de puissance sont des objets spécifiques, il en existe une multitude de variantes. Quelques variantes reposent sur une forme de standardisation en terme de dimensions, formes, types d’interconnexion et de refroidissement, mais avec une diversité en terme de matériaux, topologies etc…
Les modules de puissance sont aujourd’hui conçus et produits suivant des critères de performance, de cout et de fiabilité très dominants. Cela pousse la plupart des designs vers davantage d’intégration, d’hétérogénéité et de customisation. Cela conduit à l’identification de plusieurs verrous qui posent les bases du projet de recherche
L’état de l’art naissant en la matière permet d’identifier, pour des applications proches, des outils et des méthodes qui ont vocation à accompagner le questionnement des pratiques de conception et d’optimisation des modules sur tout le cycle de vie. Ce qui ressort le plus de l’état de l’art, c’est la difficulté qui réside dans la collecte des données pour alimenter les différents indicateurs et outils en court de développement. A ce titre, le projet de thèse s’inscrivant dans l’écosystème du module de puissance, l’accès à des données pourrait être plus favorable. La présence d’un ingénieur de recherche (IR) en début de projet pour accompagner la collecte et l’exploitation des données d’inventaire sera un apport précieux.
Activités
Identifier et améliorer un indicateur de circularité/réparabilité et un indicateur de durée de vie résiduelle qui sont deux indicateurs clés. Identifier comment collecter les données nécessaires pour alimenter cet indicateur à partir de l’état de l’art. Le cas échéant, le développement de moyens de diagnostic à associer aux indicateurs sera nécessaire. Associé à des paramètres économiques et de marché, la création d’un argus des modules de puissance est une perspective majeure pour accompagner la prise de décision en fin d’usage.
L’autre axe de recherche qui doit pouvoir accompagner l’éco-conception et les choix de circularité concerne le développement de scénario et d’inventaire associés pour la gestion de la fin de vie. Identification (des options pertinentes), inventaire et intégration des scenarios de circularité dans l’outil ACV de l’évaluation de l’impact environnemental développé par l’IR G2Elab-CEAleti puis intégration et exploitation (interprétation (choix des catégories d’impacts, score unique, contextualisation applicative…) de l’outil dans la méthode. Possiblement contextualisation de l’ACV au niveau produit/application et pas seulement système électronique. Outil collaboratif ACV, simplification ACV, plutôt orienté vers l’IR à présent du coup pourrait devenir l’intégration de la circularité dans l’ACV.
Pour guider dans les choix à faire, une enquête internationale sera menée pour appréhender la perception des gens par rapport aux opportunités des « R principle » (faire parler les acteurs clés, pro des matériaux leur potentiels, les usages, les filières, les recycleurs, et dans la mesure du possible les opérateurs de circularité spécifiquement pour le module). Maillage écosystémique mais aussi des opportunités technos et aussi d’une vision/projection de la filière module de puissance…. Cela doit nous mener à la synthèse des scénarios. Immersion dans le projet et au-delà. 20 enquêtes par exemple.
Compétences attendues
Requises :
1- connaissances en génie électrique, électronique, électronique de puissance.
2- connaissances en packaging des semi-conducteurs, la conception, les procédés et matériaux pour le packaging
3- connaissance dans la mise en œuvre d'une ACV, le développement d'inventaires et de modèles paramétrés
4- maitrise de l'anglais
Plus appréciés :
1- une expertise dans le packaging de puissance
2- une expérience pratique d’outils ACV, idéalement open source type Open LCA et/ou Brightway
3- des connaissances dans la conduite d’une enquête semi directive auprès d’une communauté d’experts.
4- motivation pour les enjeux environnementaux
Savoir être :
Autonome, organisation, rigueur, travail en équipe, bonnes capacités de communication et de rédaction
Votre Environnement de Travail
Le Laboratoire G2elab de Génie Électrique de Grenoble est une unité mixte de recherche (UMR 5269) de Grenoble INP - UGA, de l'Université Grenoble Alpes et du CNRS, dans le domaine de la Recherche en Génie Électrique.
Il couvre un spectre scientifique qui va des matériaux et des composants, pour aboutir à la conception et au pilotage de systèmes d’énergie électrique. Son action peut être résumée par les mots clefs suivants : énergie électrique, matériaux, procédés et systèmes innovants, modélisation et conception.
Avec plus d'une centaine de personnels permanents, une centaine d'étudiants en doctorat et 70 autres acteurs comme les mastesr, les post-docs ou les professeurs invités, le G2Elab s'impose dans ces domaines comme un acteur majeur au niveau national et international, au cœur de l’efficacité énergétique des composants et systèmes.
Le doctorant est également supervisé par une équipe de chercheurs du CEA leti et une interaction étroite est prévue. L'employé peut également travailler ponctuellement au CEA leti, situé à proximité du G2Elab.
Le laboratoire génie de production de l'UTTOP est un laboratoire pluridisciplinaire qui développe des activités de recherche autour des matériaux, de la mécanique, de l'automatique, de l'informatique, du génie électrique, de la robotique et des sciences et techniques de production dans le champ des Sciences et de l'Ingénierie des Systèmes. L’équipe de recherche en génie électrique, e-ACE2 - Efficacité des Systèmes de Conversion de l’Énergie Électrique, mène des travaux portant sur les chaînes de conversion de l’énergie électrique, depuis leur conception jusqu’à leur pilotage, leur diagnostic et leur réalisation. Ces recherches visent l’amélioration de l’efficacité des systèmes, dans des contextes de performance et de résilience
Contraintes et risques
Néant
Rémunération et avantages
Rémunération
La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel
Congés et RTT annuels
44 jours
Pratique et Indemnisation du TT
Pratique et indemnisation du TT
Transport
Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€
À propos de l’offre
Référence de l’offre UMR5269-CATPIC-009 Section(s) CN / Domaine de recherche Micro- et nanotechnologies, micro- et nanosystèmes, photonique, électronique, électromagnétisme, énergie électriqueÀ propos du CNRS
Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.
Le CNRS
Les métiers de la recherche
Advertisement text from CNRS, no licence stated; reproduced with attribution.
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