INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le [Table 1] ci-dessous présente un schéma de polarisation en tension des lignes et colonnes d’adressage 81a-b, 82a-b pour réaliser les opérations de programmation d’un état bassement résistif (SET), ou d’effacement (écriture d’un état hautement résistif, ou RESET) dans chacun des premier et deuxième empilements mémoires 20, 30. Il s’agit d’un schéma de polarisation de type « V/2 ». Il existe d’autres schémas de polarisation. Selon le schéma de polarisation « V/2 », la valeur de la tension U appliquée est choisie de sorte que : U soit supérieure à la tension de programmation d’un circuit 1S1R ; et U/2 soit inférieure à la tension de seuil de la première couche active 11.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un ensemble 1 de mémoires et de sélecteurs tel que décrit précédemment. Un mode de mise en œuvre dudit procédé est décrit en référence aux à .
Le premier empilement intermédiaire 912a comprend, par exemple à partir de la surface d’une ligne d’adressage 81a, un via inférieur 70 et un premier empilement planaire 10 comprenant une électrode inférieure 13, une première couche active 11, une première électrode supérieure 121 et une deuxième électrode supérieure 122, s’étendant chacune sur la première couche active 11. Les première et deuxième électrodes 121, 122 sont surmontées d’une couche isolante 14. La première couche active 11 est une couche mémoire. Elle est divisée en deux parties 116, 117 séparées l’une de l’autre. Le premier empilement intermédiaire 912a permet ainsi d’obtenir, à terme, un ensemble 1 selon le mode de réalisation de la .
Néanmoins, le circuit fluidique obtenu par emboutissage de tôle métallique présente certains inconvénients, parmi lesquels notamment : un procédé de réalisation compliqué et un coût de production qui reste encore élevé, en particulier pour de faibles volumes de production ; le bombé de la plaque bipolaire 100 occasionné par le formage qui rend compliqué le dépôt du ou des joints d’étanchéité pour garantir l’étanchéité de la cellule 500 ; la difficulté pour diminuer encore l’épaisseur de la plaque bipolaire 100 et son poids, déjà très optimisés, qui impactent fortement la densité d’énergie volumique et massique de la pile à combustible ; et la difficulté pour diminuer la largeur des canaux 2 afin d’améliorer les performances de la pile, du fait des limites de formage des tôles utilisées.
En référence à la , une plaque bipolaire 100 peut comprendre trois zones différentes entre elles : une zone active (ZA) 2000, par exemple en contact avec la GDL 120, une zone d’homogénéisation (ZH) 3000, typiquement disposée en appui sur un renfort de l’assemblage membrane-électrodes ou AME, et une zone périphérique (ZP) 4000 qui est conçue pour assurer l’étanchéité entre les différents fluides destinés à circuler au sein de la plaque bipolaire 100, et plus généralement au sein du réacteur électrochimique.
Toujours en référence à la , les zones active ZA et d’homogénéisation ZH comprennent les nervures (ou dents) 80 susmentionnées pour former un guide d’écoulement 1. Par ailleurs, notamment en zone périphérique (ZP), un joint d’étanchéité 55 peut être prévu qui entoure, de préférence entièrement, le guide d’écoulement 1.
Etanchéité des circuits fluidiques
Lors de l’empilement de cellules 500, d’une PEMFC en particulier, les deux ou trois réseaux fluidiques (hydrogène, air, voire refroidissement) doivent être complétement étanches (entre eux et relativement à l’extérieur des cellules). Des joints sont utilisés pour assurer ces étanchéités. Plusieurs types de joints d’étanchéité, et de dépôts, peuvent être utilisés. On distingue notamment deux types de technologie d’étanchéification : La technologie CIPG (pour « Cured In Place Gasket » selon la terminologie anglo-saxonne) par laquelle un élastomère 55 et déposé qui adhère sur une face d’un substrat 10 (Cf. ), et l’étanchéité est obtenue, entre le substrat 10 et un second substrat 10’ venant en vis-à-vis, par compression de l’élastomère 55 déposé, au moyen d’une fixation mécanique, par exemple au moyen d’une vis 60 (Cf. ) ; il s’agit donc d’une étanchéité sous contrainte, et La technologie FIPG (pour « Formed In Place Gasket » selon la terminologie anglo-saxonne) où l’élastomère 55 adhère aux deux faces des substrats 10 et 10’ assemblés, et les substrats deviennent par conséquent solidaires l’un de l’autre ; il s’agit donc d’une étanchéité par collage (Cf. Figures 7A et 7B), une rugosité des surfaces à coller entre elles, et impliquant par exemple une nervure dite d’accroche 56 telle que représentée sur les figures 7A et 7B, pouvant être avantageusement prévue notamment pour augmenter la surface de collage.
Ces deux technologies d’étanchéification ont chacune leurs avantages et leurs inconvénients.
La technologie CIPG présente les avantages de permettre un assemblage démontable et la fabrication de joints d’étanchéité 55 présentant des épaisseurs satisfaisantes. En revanche, elle présente les inconvénients de nécessiter une fixation mécanique 60, un contrôle du taux de compression et une vigilance quant à la dilatation thermique différentielle, ainsi que l’inconvénient de ne pas tolérer les surfaces rugueuses.
La technologie FIPG présente les avantages d’assurer à la fois l’étanchéité et le collage, relâchant par-là la nécessité d’une fixation mécanique qui devient optionnelle, de ne pas nécessiter un contrôle du taux de compression, de supporter la dilatation thermique différentielle et de tolérer les surfaces rugueuses. En revanche, elle présente les inconvénients de ne permettre que la fabrication de montages indémontables et de nécessiter une attention particulière quant à l’épaisseur des joints d’étanchéité 55 qu’elle permet de fabriquer.
Historiquement, sur une plaque bipolaire emboutie, la solution CIPG est préférée de manière à pouvoir récupérer, lors du démontage, la plaque bipolaire et/ou l’AME. Classiquement, et en référence à la , un joint plat d’élastomère 51 est posé sur des nervures périphériques 70 issues de l’emboutissage. Une autre solution est de venir imprimer le joint directement sur ces nervures. D’autres solutions peuvent encore être utilisées : Le joint (type silicone) peut être déposé par sérigraphie sur le renfort de l’AME, comme décrit dans le document de brevet FR 3045949 A1, ou Le joint peut être déposé par sérigraphie sur la plaque bipolaire comme décrit dans le document de brevet US 2004/0101735 A1.
Par ailleurs, parmi les derniers documents de brevet relatifs à la technologie FIPG, l’on peut citer : Le document de brevet US 6,399,234 B2 décrivant une fusion à chaud d’un film thermoplastique pour permettre le collage entre l’AME et la plaque bipolaire, Les documents de brevet CN 111497427 A et CN 101632978 A qui décrivent un procédé de collage de demi-plaques entre elles par dépôt de colle par sérigraphie, mais qui ne concernent que l’étanchéité du circuit de refroidissement, et Le document de brevet WO 2005/101554 A1 qui décrit l’emploi d’un adhésif pour coller la plaque bipolaire à l’AME.
Afin de simplifier le procédé de fabrication et diminuer le coût des plaques bipolaires 100, qui représente approximativement 40% du coût total de la pile à combustible, les solutions mises en œuvre dans l'art antérieur ont notamment consisté à réaliser les obstacles à l’écoulement par impression sur un substrat plan métallique ou composite pour former un guide d’écoulement, puis la plaque bipolaire à partir d’au moins deux guides d’écoulement. Ce procédé permet, en variante, de réaliser le circuit fluidique sur la couche de diffusion gazeuse 120, en dehors de la plaque bipolaire 100.
En référence à la , l’impression de circuits fluidiques conducteurs est aujourd’hui avantageusement réalisée grâce à l’utilisation d’un masque de sérigraphie 11 contenant l’image du circuit fluidique à imprimer. On fait passer une encre conductrice 700 à thixotropie très élevée à travers ce masque 11 et l’impression permet de déposer des motifs 21 de nervures, appelées aussi dents, sur la face 101 d’un substrat 10, de sorte à obtenir un circuit fluidique conducteur.
Plus particulièrement, la sérigraphie par écran maillé (désigné par mesh en langue anglaise) est basée sur l’utilisation d’un masque ou écran 11 constitué de deux composants principaux : un maillage (« mesh ») et une émulsion. Le maillage, tendu à l’intérieur d’un cadre 800, est le support mécanique de l’écran 11. Sa porosité est définie pour qu’il puisse être facilement traversé par l’encre. L’émulsion est un dépôt réalisé sur le maillage, et imprégnant le maillage à l’endroit de son dépôt, de manière à former une couche étanche à l’encre 700. Les vides présents dans cette couche d’émulsion sont destinés à être remplis par l’encre 700 au moment de la sérigraphie. L’épaisseur de la couche d’émulsion détermine en grande partie l’épaisseur de la couche d’encre déposée.
Cela fait maintenant plusieurs années que l’impression par sérigraphie est utilisée pour fabriquer des circuits fluidiques conducteurs destinés à une utilisation en PEMFC. Différents documents de brevet ont fourni des descriptions plus ou moins détaillées des possibilités d’impression des dents en termes de hauteur et de largeur. Des informations ont aussi été données sur la nature (solvant, matériau conducteur, …) et les propriétés (viscosité, seuil d’écoulement, …) des encres utilisées pour réaliser ces circuits fluidiques.
Dans ce premier mode de réalisation, la première électrode supérieure 121 s’étend sur une première portion 1210 seulement de la surface supérieure 112 de la première couche active 11, en particulier au niveau d’une première portion 114 de la première couche active 11 (une partie de la portion 114 étant située à l’aplomb d’une électrode inférieure 13).
La deuxième électrode supérieure 122 est également conductrice. Elle peut également contribuer au fonctionnement de la troisième couche active 31 de la même manière que la première électrode supérieure 121. Elle comporte, de la même manière que la première électrode supérieure 121, une ou plusieurs couches, parallèles au plan P. Dans ce premier mode de réalisation, la deuxième électrode supérieure 122 s’étend sur une deuxième portion 1220 de la surface supérieure 112 de la première couche active 11, en particulier au niveau d’une deuxième portion 115 de la première couche active 11 (une partie de la deuxième portion 115 étant également située à l’aplomb de l’électrode inférieure 13).
Les cinquième et sixième flancs 1212 et 1222 sont en vis-à-vis l’un de l’autre et au moins espacées d’une première distance D1 (correspondant par exemple à la largeur d’une tranchée séparant ces deux électrodes, obtenue par gravure). Les cinquième et sixième flancs 1212 et 1222 sont également séparés par une couche isolante 62, isolant électriquement les électrodes 121, 122 entre elles. En effet, l’ensemble 1 finalisé est enterré dans un matériau diélectrique 62 permettant d’isoler différents éléments entre eux, dont les première et deuxième électrodes 121, 122.
Comme déjà indiqué, le deuxième empilement 20, vertical, joue ici un rôle de sélecteur, et la deuxième couche active 21 est une couche sélectrice. C’est à dire qu’elle est configurée pour modifier sa conductivité en fonction d’une tension appliquée à cette couche, et/ou en fonction d’un courant électrique qui la traverse. On définit une tension seuil au-delà de laquelle la deuxième couche active 21 est dans un état dit « passant ». C’est à dire qu’une partie au moins de la deuxième couche active 21 est alors conductrice. Par conductrice, on entend que sa résistance est inférieure à . En deçà de la tension seuil, la couche sélectrice 21 est dans un état dit « bloqué ». C’est à dire que la résistance de la deuxième couche active 21 est par exemple supérieure ou égale à au moins. Certains types de couche active 21 peuvent toutefois présenter une résistance variant en fonction de la tension appliquée. La résistance peut varier exponentiellement de sorte qu’elle soit de l’ordre de ou de quelques dizaines de kΩ juste avant la commutation de l’état bloqué à l’état passant. L’état passant est préférentiellement métastable. C’est à dire que la deuxième couche active 21 est initialement dans l’état bloqué et qu’elle ne présente un état passant que lorsqu’une tension appliquée à cette couche devient supérieure à la tension seuil. La deuxième couche active 21 peut conserver un état passant à condition qu’un courant ou une tension appliquée sur ladite couche 21 soit supérieure à un courant de maintien donné.
La deuxième couche active 21 comprend par exemple un chalcogénure, par exemple un alliage à base de sélénium, germanium, antimoine et azote. Auquel cas, le deuxième empilement 20 est alors un sélecteur ovonique ou OTS pour « Ovonic Threshold Switching » en anglais.
La deuxième couche active 21 peut également comprendre un matériau tel que le deuxième empilement 20 soit un sélecteur à pont conducteur instable ou TS pour « Threshold Switch » en anglais, ou un sélecteur à conduction électronique et ionique ou MIEC pour « Mixed ion-electronic conduction » en anglais ou encore un sélecteur à transition métal-isolant. Dans ces cas, une électrode supérieure active peut être présente d’un côté ou de l’autre de la deuxième couche active.
De la même manière, le troisième empilement 30 comprend au moins une troisième couche active 31, qui est une couche sélectrice. Les caractéristiques électriques des deuxième et troisième couches actives 21, 31, dont au moins les tensions/courants de seuil ou de maintien, sont proches, voire identiques.
La réduction de l’encombrement de l’ensemble 1 résulte notamment du partage d’un même plot mémoire pour deux sélecteurs, et de l’orientation oblique d’une partie au moins de la deuxième couche active 21, située en vis-à-vis du premier flanc 1211 de la première électrode supérieure 121, et d’une partie au moins de la troisième couche active 31, située en vis-à-vis du deuxième flanc 1222 de la deuxième électrode supérieure 122.
La première électrode supérieure 121 relie électriquement la première couche active 11 avec la deuxième couche active 21. De la même manière, la deuxième électrode supérieure 122 relie électriquement la première couche active 11 à la troisième couche active 31. Ainsi, la première couche active 11 est commune aux deuxième et troisième empilements verticaux 20, 30. En d’autres termes, c’est la même première couche active 11 qui est connectée électriquement à la deuxième couche active 11 d’une part et à la troisième couche active 31 d’autre part. Les deuxième et troisième couches actives 21, 31 sont séparées l’une de l’autre. Elles sont isolées électriquement l’une de l’autre car uniquement en contact par la première couche active 11.
Par isolés électriquement, on entend sans contact électrique direct entre eux. En d’autres termes, il n’y a pas d’élément, conducteur en toutes circonstances (par exemple métallique), les reliant directement.
La deuxième couche active 21 peut être reliée électriquement entre un premier contact électrique 40, supérieur, et la première électrode supérieure 121. De la même manière, la troisième couche active 31 peut être reliée électriquement entre un deuxième contact électrique 50, supérieur, et la deuxième électrode supérieure 122. Les premier et deuxième contacts 40, 50 sont isolés électriquement l’un de l’autre.
L’ensemble de mémoire et de sélecteur 1 peut être enterré dans un matériau diélectrique, par exemple un oxyde de remplissage isolant 62 tel qu’un oxyde de silicium.
La première électrode supérieure 121 s’étend sur la première portion 1210, dite première surface, de la surface supérieure 112 de la première couche active 11. Une partie au moins de la première portion 114 de la première couche active 11 est située à l’aplomb de la première surface 1210. La première électrode supérieure 121 influence la conduction électrique au niveau de la première portion 114. Par exemple, l’application d’une tension entre la première électrode supérieure 121 et la surface inférieure 113 de la première couche active 11, permet de faire passer la première portion 114 (premier canal de conduction) de son état hautement résistif à son état bassement résistif, ou inversement. La première portion 114 peut donc assurer, localement, une fonction de mémoire.
De la même manière, la deuxième électrode supérieure 122 influence la conduction électrique au niveau de la deuxième portion 115 de couche active 11. La deuxième portion 115 peut donc également assurer, localement, une fonction de mémoire.
Puisque les première et deuxième électrodes supérieures 121, 122 sont séparées l’une de l’autre, les première et deuxième portions 114, 115 de la première couche active 11 sont donc également séparées l’une de l’autre (sauf si les dimensions de la région de conduction sont proches ou supérieures à la distance séparant les deux électrodes supérieure, auquel cas les première et deuxième portions 114, 115 de la première couche active 11 peuvent être trop proches et il pourra être souhaitable de séparer la couche active 11 en deux parties distinctes, comme dans le cas de la , afin d’obtenir deux mémoires indépendantes). La première couche active 11 comprend donc deux portions 114, 115 assurant chacune la fonction de mémoire et pouvant être opérées indépendamment. En d’autres termes, le premier empilement planaire 10 comprend deux mémoires. Chaque mémoire est associée électriquement (en série) à l’un des empilements sélecteurs 20, 30.
L’ensemble 1 comprend ainsi deux circuits mémoire/sélecteur de type 1S/1R (le sélecteur étant connecté en série de l’élément mémoire résistif), opérables indépendamment l’un de l’autre.
De manière générale, on comprend par « câble », tout fil conducteur de courant ou de signaux électriques. Les courants électriques sont par exemple utilisés pour alimenter l’une ou l’autre des zones de composants électroniques 20A à 20N. Selon la présente invention, les câbles sont des câbles fils simples ou unitaires.
Les câbles servent en outre à transporter le courant, dit courant lumière, généré par les cellules solaires exposées à la lumière solaire qui constituent la source d’énergie de l’engin spatial. Ce courant permet d’alimenter les différents équipements et/ou charger les batteries du satellite, on parle de puissance photovoltaïque.
Chaque câble 22 comporte une gaine permettant de l’isoler électriquement des autres câbles 22.
Les câbles 22 sont fixés sur la face arrière 18 par des points de fixation individuels par l’intermédiaire par exemple d’une colle adaptée ou une petite équerre de fixation ou tout dispositif permettant de maintenir le câble à proximité du panneau. Pour faciliter la lecture, seuls quelques points de fixation 30A à 30D et 32A à 32D sont représentés sur la .
Les points de fixation 30A à 30D et 32A à 32D sont disposés de sorte à guider les câbles 22 correspondants le long de la face arrière 18 entre différentes zones de composants électroniques 20A à 20N.
Ainsi, comme cela est visible sur la , lors de ce routage, au moins certains des câbles 22 sont guidés l’un parallèle à l’autre au moins sur une portion de guidage rectiligne suivant un axe de guidage.
Sur la , deux portions de guidage rectiligne 33a et 33b suivant respectivement des axes de guidage X1 et X2 sont représentées.
En outre, lors du routage, au moins certains des câbles 22 sont guidés de sorte que leur direction de routage change dans des points de changement de directions. Quatre points de changement de direction 34A, 34B et 36A, 36B sont représentées sur la .
Les câbles 22 peuvent être soumis à des contraintes de nature mécanique ou thermique par exemple.
Ainsi, chaque contrainte est choisie dans le groupe comportant notamment :
- dilatation et cyclages thermiques ;
- stress mécanique, par exemple une courbure exercée sur un toron de câbles;
- exposition à des doses radiatives importantes,
- exposition à la lumière (vieillissement dû aux UV) ;
- décharges électrostatiques et/ou arc électriques etc.
L’une ou plusieurs de ces contraintes combinées simultanément altère(nt) au fil du temps les propriétés des gaines et les fragilisent. Cela résulte généralement par un durcissement du diélectrique de la gaine dont il découle un manque de souplesse et des craquelures. Cela peut également être un délitement du matériau lui-même dû à l’irradiation de l’environnement qui altère les liaisons chimiques, et qui délabre ou décompose le matériau isolant.
: étape E812. L’algorithme repasse à l’étape E802.
Si ce n’est pas le cas, il repasse à l’étape E810.
A l’étape E809, si le groupe électrogène n’est pas présent, le convertisseur se déconnecte des abonnés :
: étape 813. L’algorithme repasse à l’étape E802.
On s’intéresse maintenant au mode de fonctionnement en groupe.
Le groupe de convertisseurs 25 est alors isolé des autres groupes de convertisseurs. La puissance peut être échangée entre les convertisseurs du groupe de convertisseurs en fonction de leur état de charge, de la disponibilité de la puissance et de la demande des charges.
On voit sur la les paramètres transférés au sein du groupe de convertisseurs 25 (via la liaison de communication filaire précédemment évoquée).
Le convertisseur maître de groupe 1a récupère les paramètres dynamiques des convertisseurs esclaves de groupe 1b via la liaison de communication. Puis, il contrôle la connexion et la déconnexion de chaque convertisseur esclave de groupe 1b en fonction de ces paramètres. La méthode de régulation par statisme est utilisée pour contrôler le flux de puissance dynamique au sein du groupe de convertisseurs.
Le tableau ci-dessous liste les temps d’échange de paramètres entre convertisseurs d’un groupe de convertisseurs : Paramètres échangés au sein du cluster Période de communication SOC 1min 20ms 20ms 20ms Ponctuel Ponctuel 20ms
En référence à la , l’algorithme de configuration générale, pour le mode de fonctionnement en groupe, est mis en œuvre.
Suite à une étape de départ (étape E900), le convertisseur maître de groupe acquiert des paramètres de configuration représentatif du sous-mode de fonctionnement qui a été renseigné par l’utilisateur : étape E901.
Le convertisseur vérifie si le sous-mode de fonctionnement est un sous-mode de fonctionnement de groupe isolé : étape E902.
Si c’est le cas, un algorithme de contrôle pour groupe isolé est utilisé : étape E903.
Si ce n’est pas le cas, le convertisseur vérifie si le sous-mode de fonctionnement est un sous-mode de priorité à la connexion à un réseau public : étape E904.
Si c’est le cas, un algorithme de contrôle avec priorité à la connexion à un réseau public est utilisé : étape E905.
L‘invention concerne en outre une matrice de mémoires résistives comprenant une pluralité d’ensembles selon l’invention, dans laquelle, pour chaque ensemble : le premier empilement planaire de l’ensemble est relié électriquement à une ligne d’adressage de la matrice ; les deuxième et troisième empilements verticaux de l’ensemble sont reliés électriquement, respectivement, à deux colonnes d’adressage de la matrice, les deux colonnes d’adressage étant distinctes.