Projet ANR-14-CE05-0044 – CAPTIF : Capteurs innovants intégrés et logiciels au cœur d’un dispositif d’électronique de puissance
Programme : Efficacité énergétique des procédés et des systèmes (DS0205) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Paul-Etienne VIDAL (Laboratoire Génie de Production)
Partenaires : TPE; PRIMES; Laboratoire public; Laboratoire public; TPE
Montant : 747328.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 54 mois
Résumé : L'émergence conjointe de matériaux grand gap ( SiC , GaN , C ) et les techniques d'intégration hybride de nouvelle génération améliorent considérablement les performances des modules électroniques de puissance. Ces modules doivent fonctionner en environnement sévère sous fortes contraintes : forte densité de puissance à haute température, commutations à fréquences élevées, etc. ., avec comme objectifs constants un rendement électrique optimisé et une amélioration de la fiabilité du système. Les défis pour la mise au point de ces nouveaux modules portent sur le développement, l'intégration et le traitement de plusieurs types de capteurs. Dans ce projet, les industriels et les partenaires universitaires proposent de mutualiser leurs compétences et expériences dans les domaines technologiques et scientifiques suivants : capteurs multi- physiques, traitement du signal, l'intégration et la fiabilité en électronique de puissance. Des jauges de contrainte et des capteurs de température, tous deux à base de nanoparticules, ainsi que des capteurs électromagnétiques seront validés puis intégrés dans un dispositif d’électronique de puissance. L'intérêt principal de ces capteurs est leur faible consommation, leur miniaturisation et leur possibilité d'intégration ainsi que leur précision de mesure. Un modèle multi-physique spécifique sera développé afin de spécifier les emplacements d'intérêts au sein du dispositif de puissance. Les capteurs électromagnétiques seront adaptés d'études précédentes et optimisés pour les dispositifs spécifiés. Ils permettront d’améliorer la connaissance en temps réel de la densité de courant, ainsi que des fréquences des signaux. Pour tous ces capteurs, la mise en forme des données sera un point clé immédiatement valorisable. Enfin, des techniques avancées de traitement de données - estimation et filtrage du signal - seront adaptées à de nombreuses mesures. Un processus d’intégration des capteurs en salle blanche sera mis en place pour garantir une phase de prototype proche d’une pré- industrialisation. Les partenaires industriels seront les garants d’une intégration des résultats pour une finalité produits.
Le projet est construit autour de 5 partenaires - 2 laboratoires de recherche et 3 entreprises. Les laboratoires développeront des capteurs électromagnétiques, définiront les techniques de traitement de données et la modélisation multi-physique. Ils effectueront également des tests préliminaires de fiabilité pour les capteurs et les prototypes fonctionnalisés associés. Les partenaires industriels fourniront des capteurs à base de nanoparticules, adapteront le processus d’intégration en salle blanche et garantiront le niveau de maturité technologique des ensembles intégrés. 6 lots de travail sont définis et des tâches spécifiques sont programmées au cours des 42 mois du programme. Pendant la première phase, les spécifications globales seront établies. L’ensemble des capteurs seront étudiés et développés. Ils seront finalement intégrés au sein d’un démonstrateur de faisabilité. La modélisation multi-physique ainsi que des tests de fiabilité préliminaires seront conduits en parallèle de ces développements. Ceci fournira des informations et des recommandations pour le prototype final. Dans la deuxième étape, des techniques de traitement de données seront étudiées et mises au point pour le filtrage des informations ainsi que l'estimation de paramètres et variables. Dans la dernière étape, un ensemble de capteurs sera adapté et dédié à un dispositif d’électronique de puissance représentatif. Pour conclure l'objectif principal est de construire, pour la première fois, un ensemble intégré multi-échelle de capteurs. L'analyse des données multi- physique donnera des informations pertinentes pour la modélisation, le contrôle et les règles de fiabilité pour de nouveaux dispositifs de puissance optimisés.