Contributions à la réparation et au réemploi des convertisseurs d'électronique de puissance // Towards repairability and reuse of power electronics converters

D'après le « Global E-Waste Monitor 2024 » [1] la quantité de déchets d'équipements électriques et
électroniques (DEEE) ne fait qu'augmenter chaque année et pourrait atteindre les 82 millions de
tonnes en 2030 si rien n'est fait d'ici là. Plusieurs voies s'offrent à nous pour réduire ce flux de
déchets :
• l'amélioration des techniques de recyclage,
• l'augmentation de la durée de vie des équipements,
• la réduction de l'utilisation de matière première à la fabrication (possibles effets rebonds à
contrebalancer),
• et le déploiement des stratégies de l'économie circulaire [2] (Refuser, Repenser,
Réemployer, Réparer, Refabriquer, Reconfigurer, Recycler …).
C'est cette dernière voie que nous souhaitons aborder dans ces travaux de thèse et en particulier la
réparation. La réparation des EEE est un défi d'ordre technique, organisationnel et socio-
économique.
En effet, le milieu de la réparation est très diverse (amateure, bénévole avec les Repair Café, ou
encore professionnelle) avec des contraintes économiques et de temps fortes, car il est généralement
facile de trouver des alternatives comme l'achat neuf, peu cher et accessible rapidement, en
comparaison de la réparation. De plus, la diversité des objets et le manque de standardisation
complique la tâche des réparateurs et réparatrices notamment en termes de diagnostique des pannes
et en disponibilité des pièces détachées.
Les concepteurs en électroniques de puissance, de par les choix qu'ils font, sont donc des acteurs
clés de la réparation. Ils peuvent la faciliter, comme l'empêcher, même de manière accidentelle et
non voulue. Ce qui nous amène à la question de recherche générale, à laquelle nous souhaitons
contribuer :
Comment les concepteurs en électronique de puissance peuvent, par la connaissance du milieu de
la réparation, proposer des solutions techniques et méthodologiques qui auront une influence
positive, en termes d'impacts socio-environnementaux, sur une filière de réparation locale ?
Le terrain d'étude envisagé est celui de la métropole grenobloise, car il semble riche
d'opportunités : nombreux Repair Café, nombreux tiers lieux comme le LowTech Lab et la
Machinerie, Pôle R de la ville de Grenoble pour l'économie circulaire et acteurs industriels très
diverses.
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According to the “Global E-Waste Monitor 2024” [1], the amount of waste electrical and electronic equipment (WEEE) is increasing every year, and could reach 82 million tonnes by 2030 if nothing is done now. There are several ways in which we can reduce this waste stream:
- improving recycling techniques,
- extending the life time of equipment,
- reducing the use of raw materials in manufacturing (possible rebound effects to be counterbalanced),
- and the deployment of circular economy strategies [2] (Refuse, Rethink, Reuse, Repair, Refabricate, Reconfigure, Recycle...).

It is this latter approach that we wish to address in this thesis, and in particular repair. EEE repair is a technical, organizational and socio-economic challenge.
Indeed, repair is very diverse (amateur, volunteer with Repair Cafés, or professional) with strong economic and time constraints, as it is generally easy to find alternatives such as buying new products, cheap and quickly accessible, compared to repair option. Furthermore, the diversity of products and the lack of standardization complicates the task of repairers, particularly in terms of troubleshooting and spare parts availability.

Power electronics designers, through the choices they make in the design process, are key players in the repair process. They can facilitate it, as well as prevent it, even accidentally and unintentionally. This brings us to the general research question to which we wish to contribute:
'How can power electronics designers, through their knowledge of the repair environment, propose technical and methodological solutions that will have a positive influence, in terms of socio-environmental impacts, on a local repair sector?'

The Grenoble metropolitan area has been chosen as the study, as it seems to offer many opportunities: numerous Repair Cafés, numerous third-party venues such as the LowTech Lab and La Machinerie, the Grenoble City Council's Pôle R for the circular economy, and a wide range of industrial partners.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Financement d'un établissement public Français

Université Grenoble Alpes

220 EEATS - Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal

Les compétences et qualités attendues sont : • curiosité et attrait pour les sciences sociales (concepts de territoire, de terrain d'étude) et la philosophie (concepts de milieux, d'environnement, d'autonomie et d'hétéronomie) • organisation rigoureuse des documents et données de recherche • notions de base en électronique de puissance : ◦ fonctionnement générale des topologies courantes (buck, boost, flyback, ...) ◦ mesures de tensions et courants avec multimètre et oscilloscope • notions de base en fabrication de circuits imprimés (KiCAD, Eagle, Altium): ◦ réalisation de schémas électriques ◦ réalisation de routages simples (double couche composants traversants et montés en surface avec moins de 30 composants) • analyse de données (Excel, Python ou MatLab) • anglais niveau B2
The skills and qualities expected are : - curiosity and interest in the social sciences (concepts of territory) and philosophy (concepts of milieu, environment, autonomy and heteronomy) - rigorous organization of research documents and data - basic skills of power electronics: ◦ general operation of common topologies (buck, boost, flyback, ...) ◦ voltage and current measurements with multimeter and oscilloscope - basic notions of printed circuit board manufacturing (KiCAD, Eagle, Altium): ◦ creation of electrical schematics ◦ simple routing (double layer of through-hole and surface-mount components less than 30 components) - data analysis (Excel, Python or MatLab) - English level B2