INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Selon un exemple, au moins l’un parmi le dépôt de la couche à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z et le traitement par le plasma d’activation peuvent être répétés plusieurs fois. Selon un exemple, au moins l’un parmi le dépôt et le traitement par le plasma d’activation peuvent être répétés plusieurs fois avant l’assemblage de la couche exposée de la structure avec une couche exposée d’un substrat distinct. De préférence, le dépôt de la couche à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z et le traitement par le plasma d’activation forment un cycle pouvant être répété plusieurs fois.
Par dispositif microélectronique, on entend tout type de dispositif réalisé avec les moyens de la microélectronique. Ces dispositifs englobent notamment, en plus des dispositifs à finalité purement électronique, des dispositifs micromécaniques ou électromécaniques (MEMS, de l’anglais microelectromechanical systems que l’on peut traduire par systèmes microélectromécaniques, NEMS, de l’anglais nanoelectromechanical systems que l’on peut traduire par systèmes nanoélectromécaniques,…) ainsi que des dispositifs optiques ou optoélectroniques (MOEMS, de l'anglais Micro-Opto-Electro-Mechanical System que l’on peut traduire par microsystèmes opto-électro-mécaniques,…).
Selon un mode de réalisation de l'invention, on peut calculer, pour chaque élément i, un coefficient, ou un état, dit coefficient, ou état, de priorité, ,basé sur la tension de l’élément, et/ou sur son SOC (état de charge), et/ou sur son SOH (état de santé), et/ou sur sa température, et/ou sur son impédance ou de manière générale basé sur une pondération quelconque de paramètres relatifs à l’élément et/ou à la puissance demandée ou injectée dans la batterie à un instant donné. Des exemples de tels coefficients sont donnés à la fin de cette description. Dans certains cas, par exemple la tension, le coefficient, ou l’état, basé sur la tension de l’élément peut-être simplement la tension elle-même; plus généralement, dans sa forme la plus simple, ce coefficient peut se résumer au paramètre lui-même. De façon générale, l’état de l’élément que l’on cherche à équilibrer peut être représenté ou quantifié par une fonction du ou de(s) paramètre(s) mesuré(s). Le coefficient de priorité ou l’état peuvent être assimilés l’un à l’autre ou identifiés l’un avec l’autre. Le coefficient de priorité ou l’état peut être normalisé (et compris entre 0 et 1, voir les exemples des figures 6 à 8). Dans l’ensemble de la demande, on pourra utiliser indifféremment l’« état », ou le terme « état », ou le « coefficient », ou le terme « coefficient ».
Comme déjà expliqué ci-dessus, un élément : - peut être ou comporter une cellule ou plusieurs cellules en série et/ou parallèle, par exemple en configuration fixe, sans interrupteur à piloter, comme par exemple celle(s) identifiés par les références 121 et 122 en ; - et/ou une unité commutée qui peut contenir plusieurs cellules élémentaires, mais on peut le gèrer comme un ensemble qui ne fait qu’un.
A un élément peut être associé un coefficient .
Ensuite on peut calculer, pour chaque élément, l’écart (ou le « delta ») entre son état, ou son coefficient de priorité, et l’état, ou le coefficient de priorité, moyen du pack batterie. Cette différence (delta) peut être positive (par exemple si un élément est plutôt chargée par rapport à la moyenne) ou négative (par exemple si un élément est plutôt déchargée par rapport à la moyenne). On nomme Δc cell-i l'écart entre l’état, ou le coefficient de priorité de l’élément i et l’état, ou le coefficient de priorité moyen : [MATH 1] Par exemple l'élément qui présente l'écart le plus élevé (positif) est l'élément que l’on veut le plus décharger et l'élément avec l'écart le plus faible (négatif) est l'élément que l’on veut le plus recharger. Plus généralement, on peut souhaiter décharger un élément i qui présente un écart et charger un élément i’ qui a un écart plus faible ; de préférence, on cherche à ramener tous les états, ou coefficients, à la valeur moyenne de cette état, ou de ce coefficient, pour l’ensemble des éléments, annulant ainsi tous les écarts entre les différents états ou coefficients . On peut par exemple chercher à obtenir un courant moyen par l’élément sensiblement proportionnel à (en valeur positive ou négative) ; à cette fin, on peut par exemple connecter chaque élément avec un rapport cyclique, qui peut être par exemple déterminé par une boucle d’asservissement, afin d’en réguler le courant. Cet asservissement permet aussi de limiter le courant qui circule dans les éléments, par exemple pour ne pas en dépasser les limites.
Par conséquent, les moyens 30 ou 300 peuvent commuter les différents commutateurs du système pour faire par exemple circuler un courant : - de l'élément dont le coefficient de priorité présente l'écart le plus élevé (positif) et qui est l'élément que l’on veut le plus décharger ; - à l'élément dont le coefficient a l'écart le plus faible (négatif) et qui est l'élément que l’on veut le plus recharger.
La valeur du peut être contrôlée ou mesurée pour tout ou partie des différents éléments, par exemple de manière régulière ou pas, la circulation du courant étant interrompue lorsque la/les valeur(s) souhaitée du ou des d’un ou plusieurs élément(s), est atteinte.
Pour déterminer le courant à faire circuler dans chaque élément, on peut procéder, dans un premier temps avec un courant constant, puis avec une tension constante afin de ne pas dépasser une tension limite pour chaque élément. En effet, chaque élément a une tension maximale de charge (et minimale de décharge) à ne pas dépasser, qui dépend de la chimie de l’élément. La charge (ou décharge) à courant constant se termine quand cette tension est atteinte. Puis, le courant est réduit au fur et à mesure, afin de ne pas dépasser la tension maximale (ou minimale). En effet, du fait de l’impédance interne de l’élément, plus le courant est élevé, plus la tension aux bornes de l’élément monte pendant la charge (et chute pendant la décharge).
En fin de charge, on peut réguler ou limiter le courant afin qu’aucun élément n’ait sa tension qui dépasse sa tension maximale autorisée de fin de charge. Pour cela, on peut mesurer l’écart en tension de chaque élément connectée par rapport à sa tension limite (Vmax-Vcell) et on peut par exemple limiter le courant de sorte que (Vmax-Vcell) se rapproche de 0 sans jamais être négatif pour l’élément qui en est le plus proche. Cela revient sensiblement à réguler la tension de l’élément ayant la tension la plus élevée sur une consigne de tension Vmax ; pour atteindre cet objectif, la boucle de régulation peut agir sur le courant à faire circuler.
Le courant à faire circuler et/ou la stratégie d'ouverture/fermeture des différents commutateurs du pack batterie, peut/peuvent être déterminé(e)(s) par les moyens 30 ou 300.
Selon un exemple de réalisation, il est possible de: - calculer les pour tous les i (c'est-à-dire pour tous les éléments concernés) ; - connecter tous les éléments en positif ou en négatif, selon le signe de leur . On peut ne pas connecter les éléments avec zéro ou proche de zéro, car ils sont déjà équilibrés ; - puis déterminer, pour chaque élément, un courant de sortie, par exemple de type courant constant, puis éventuellement à tension constante, si un des éléments à équilibrer est proche de sa tension de fin de charge ou de fin de décharge, selon que l’on est respectivement en mode charge ou décharge pour cet élément; - puis réguler le courant de sortie en appliquant un coefficient d’offset au delta Δc cell-i d’un ou plusieurs ou tous les éléments :
Autrement dit, les moyens 30 ou 300 calculent, à partir d’une mesure d’erreur entre le courant de sortie mesuré et le courant souhaité, un tel coefficient d'offset et l’appliquent aux concernés. Cela peut être réalisé par une boucle de régulation, par exemple exécutée à 20kHz, c’est-à-dire toute les 50ms ; ou encore à tout autre fréquence, par exemple entre 10kHz et 1MHz.Une boucle de régulation, par exemple dédiée à chaque élément, peut par ailleurs être mise en œuvre pour réguler, par exemple individuellement, le courant de chaque élément à une proportion du courant principale, afin de permettre à l’élément d’atteindre le courant souhaité. Cette boucle de régulation a pour effet de faire passer par l’élément tout ou partie du courant principal, par exemple en ajustant un rapport cyclique de connexion de l’élément.
En ajoutant un offset sur le/les delta , la boucle d’asservissement du courant principal, aussi nommé courant de sortie, qui traverse le pack batterie, agit sur la proportion de Delta positif et négatif et donc sur le nombre moyen d’élément connectés en positif et négatif et donc sur la tension à vide qui se retrouve aux bornes de l’impédance équivalente Z du pack placé en court-circuit. En maitrisant ainsi la tension aux bornes de l’impédance Z, la boucle est à même d’agir sur le courant de sortie et de le réguler.
Le courant de chaque élément est ainsi régulé de sorte à, selon sa polarité, prendre ou à donner une proportion du courant de sortie, par exemple proportionnel à son .
La valeur du peut être contrôlée ou mesurée pour tout ou partie des différents éléments, par exemple de manière régulière ou pas, la circulation du courant étant interrompue (par ouverture de l'interrupteur 20) lorsque la/les valeur(s) souhaitée, par exemple une valeur prédéterminée, des est atteinte.
L’équilibrage s’arrête par exemple quand le delta (sans prendre en compte l’offset) de toutes les éléments atteint zéro (ou s’en rapproche suffisamment).
Selon un autre procédé, illustré en , il est possible, par exemple par les moyens 30: - de calculer les Δc cell-i pour tous les éléments (étape S1); - puis (étape S3) de faire la somme des tensions de tous les éléments avec un positif et de grouper ces éléments qui ont un positif et de faire la somme des tensions de tous les éléments avec un négatif et de grouper ces éléments qui ont un négatif; éventuellement (étape S2) on peut écarter de ces sommes les éléments avec un égal à zéro ou proche de zéro, car ils sont considérés comme déjà équilibrés ; - de sélectionner un groupe g 1 d'éléments dont la somme des tensions , lorsqu'ils sont connectés en série, est faible (étape S4) et un groupe g 2 d'éléments dont la somme des tensions , lorsqu'ils sont connectés en série, est élevée; plus généralement, on peut avoir : ; en variante, on peut ne pas avoir l'étape précédente, c’est-à-dire qu’il est possible de sélectionner un groupe d'éléments sans avoir préalablement fait la somme des tensions de tous les éléments avec un positif (resp. négatif); - de connecter en série, dans une polarité donnée, les éléments du groupe avec une somme de tension plus faible, g 1 , dans le même sens ; - de fermer l'interrupteur 20 (étape S5) et contrôler l'ouverture et/ou la fermeture des commutateurs pour faire circuler un courant entre les 2 groupes g 1 et g 2 , ce courant pouvant être positif ou négatif (étape S6) ; - d’effectuer un asservissement en courant, de préférence en fonction des écarts de delta entre les éléments, qui régule le nombre d’éléments du groupe g 2 avec la somme de tension plus élevée, et qui est à connecter dans la polarité opposée aux éléments du premier groupe g 1 : en modifiant en dynamique le nombre d’éléments du premier groupe g 1 et/ou le nombre d’éléments du deuxième groupe g 2 connectés en série, l’asservissement gère le courant en sortie et par conséquence régule le courant qui traverse les différents éléments .
La représente une vue en coupe transversale de la chambre de réaction d’un réacteur comprenant la structure selon l’exemple de réalisation illustré en , lors du traitement par le plasma d’activation, selon l’exemple de réalisation illustré en .
La représente, une vue en coupe de la structure présentant une couche exposée activée, par exemple suite aux exemples illustrés par les figures 2D ou 3C.
La représente, une vue en coupe d’un assemblage de la structure présentant une couche exposée activée selon l’exemple illustré en , avec la couche exposée d’un substrat distinct.
La représente de manière schématique un exemple de réacteur pouvant être utilisé pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention.
La représente un graphique de l’énergie de collage d’un assemblage d’une structure présentant une couche exposée activée, avec la couche exposée d’un substrat distinct, selon plusieurs exemples de réalisation du procédé et des exemples comparatifs.
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier les épaisseurs des différentes couches ne sont pas représentatives de la réalité.
Selon un exemple, la fourniture de la structure est effectuée avant le dépôt de la couche à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z dans la chambre de réaction, la couche à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z étant alors déposée sur la couche exposée de la structure. La source de fluor est alors apportée au plus près de la couche exposée, en déposant la couche C x H y F z sur la couche exposée, tout en limitant la gravure de la couche exposée. Une bonne répétabilité de l’énergie de collage résultante est obtenue entre différentes structures traitées par le procédé.
Selon un exemple, le dépôt de la couche à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z et le traitement par le plasma d’activation sont réalisés dans la même chambre de réaction. Cela permet de simplifier le procédé, de le rendre moins coûteux et plus aisément reproductible.
Selon un exemple, le substrat est laissé dans la chambre de réaction entre le dépôt de la couche à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z et le traitement par le plasma d’activation.
Selon un exemple, la fourniture de la structure est effectuée après le dépôt de la couche à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z dans la chambre de réaction et avant le traitement par le plasma d’activation, la couche à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z étant alors déposée sur des parois de la chambre de réaction. Le dépôt de la couche à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z et le traitement par le plasma d’activation sont de préférence réalisés dans la même chambre de réaction. La source de fluor est ainsi apportée à proximité de la couche exposée, tout en limitant la gravure de la couche exposée. Une bonne reproductibilité de l’énergie de collage résultante est obtenue.
Selon un exemple le traitement par le plasma d’activation est effectué de façon à consommer au moins 90% et de préférence tous les atomes de carbone de la couche déposée à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z . Selon un exemple, à l’issue du traitement par le plasma d’activation, il ne reste plus ou tout au moins il reste moins de 10 % des atomes de carbone qui étaient présents dans la couche à base d’un matériau de formule chimique C x H y F z après le dépôt et avant le traitement par le plasma d’activation. Ainsi, le traitement par le plasma d’activation permet de retirer l’élément carbone pouvant impacter l’énergie de collage et/ou les propriétés du dispositif microélectronique résultant.
Selon un exemple, le traitement par le plasma d’activation comprend l’application d’une tension dans la chambre de réaction, dite tension d’auto-polarisation, de préférence la tension d’auto-polarisation est non nulle. Ainsi, l’énergie des ions du plasma d’activation peut être modulée pour améliorer l’efficacité du bombardement ionique sur la couche C x H y F z et donc l’activation de la couche exposée, tout en limitant la gravure de la couche exposée.
Selon un exemple, la valeur absolue de la tension d’auto-polarisation est sensiblement supérieure ou égale à 100 V, de préférence sensiblement supérieure ou égale à 200 V. Selon un exemple, la valeur absolue de la tension d’auto-polarisation est sensiblement inférieure ou égale à 500 V. Selon un exemple, la valeur absolue de la tension d’auto-polarisation est sensiblement comprise entre 100 V et 500 V.
Selon un exemple, le traitement par le plasma d’activation est réalisé dans une chambre de réaction d’un réacteur plasma à couplage capacitif.
Selon un exemple, le traitement par le plasma d’activation est réalisé dans une chambre de réaction d’un réacteur plasma à couplage inductif.
On peut aussi, utiliser le gradient d’énergie au sein des couches pour contrôler la rotation du vecteur de polarisation ou son amplitude. Des parois chirales seront obtenues en cherchant une rotation du vecteur de polarisation.
Il est ainsi possible d’obtenir des configurations différentes avec des conditions choisies permettant l’obtention de skyrmions ferroélectriques 22.
Toutefois, d’autres structures topologiquement protégées sont envisageables.
Par exemple, au lieu d’un skyrmion, la couche ferroélectrique 20 comporte des antiskyrmions.
Des combinaisons sont également possibles comme un biskyrmion, un skyrmonium et un skyrmion antiferromagnétique.
Un skyrmionium est une paire de skyrmions intriqués l’un dans l’autre mais avec des charges topologiques opposées tandis que le skyrmion antiferromagnétique est un ensemble de deux skyrmions avec des aimantations opposées qui sont superposés l’un à l’autre.
Il peut également être envisagé d’utiliser comme structure topologiquement protégée d’autres textures dipolaires possédant un caractère topologique différent des skyrmions, tels que des mérons ou des hopfions.
Ainsi, la structure topologiquement protégée pourra être choisie parmi un skyrmion, un antiskyrmion, un méron, un antiméron, un hopfion, un biskyrmion, un skyrmonium ou un skyrmion antiferromagnétique.
Dans chacun des cas, chaque structure topologiquement protégée présente une taille comprise entre 1 nm et 100 nm.
En outre, le nombre de structures topologiquement protégées est inférieur ou égal à 10000.
D’autres modes de réalisation peuvent être obtenus par combinaison des modes de réalisation décrits précédemment.
Dans chacun de ces modes de réalisation obtenus par combinaison, la jonction tunnel 12 présente une couche barrière 18 comprenant une couche ferroélectrique 18 avec au moins une structure topologiquement protégée 22 présentant des propriétés, la jonction tunnel 12 comportant, en outre, une unité de contrôle 24 des propriétés de l’au moins une structure topologiquement protégée.
Cela permet d’obtenir des mémoires résistives multiniveaux dans lesquelles la stabilité des niveaux de résistance intermédiaires est renforcée par une protection topologique. Ces mémoires sont ainsi basées sur des jonctions tunnel ferroélectriques dont le niveau de résistance est déterminé par des configurations en domaines ferroélectriques spécifiques possédant un caractère topologique correspondant à la présence de structures topologiquement protégées comme, par exemple, des skyrmions ferroélectriques 22.
Système de transfert direct de données La présente description concerne de façon générale le domaine des circuits mémoire, et vise plus particulièrement la mise en œuvre de transferts directs de données vers et depuis un circuit mémoire.
On a déjà proposé des circuits mémoire adaptés à mettre en œuvre des opérations de calcul, ou circuit mémoire "intelligents" (souvent appelé "smart memory" en anglais). De tels circuits sont par exemple destinés à coopérer avec un processeur, de façon à décharger le processeur de certaines tâches de calcul.
Néanmoins, les données utilisées pour les opérations de calcul demandées par un processeur à un tel circuit mémoire ne sont pas toujours présentes dans le circuit mémoire intelligent. En outre, même si elles sont présentes dans le circuit mémoire, elles ne sont pas forcément mémorisées dans un espace souhaité du circuit mémoire, ou selon un ordre de stockage idéal, ce qui peut nécessiter des opérations de manipulation de données dans le circuit mémoire par des lectures/écritures orchestrées par le processeur. Ainsi, il est souhaitable de trouver des solutions pour décharger encore davantage l’utilisation du processeur et de façon générale les canaux d’échange de données utilisés par le processeur.
En variante, illustrée en , si, en sortie du pack batterie, il n’y a pas d’inductance, on peut en ajouter une (références 50 sur la ) en série de l’interrupteur 20, afin de lisser le courant pendant l’équilibrage et aussi mieux le contrôler. Cette inductance ne sera pas utilisée dans le fonctionnement normal du pack. Alternativement, à la place de l’inductance, il peut y avoir un ou plusieurs composants électroniques, actifs ou passifs, permettant de lisser et/ou de limiter le courant.
Avec un tel composant en série à la sortie du système, la tension entre le pôle positif et le pôle négatif ne sera pas complètement nulle pendant l’équilibrage. Un second interrupteur 60 peut alors être utile pour éviter d’alimenter l’équipement branché sur le pack batterie avec cette tension résiduelle : - en fonctionnement normal, l'interrupteur 20 est ouvert et l'interrupteur 60 est fermé ; - pendant la phase d’équilibrage par court-circuitage de la sortie, l'interrupteur 60 est ouvert, et l'interrupteur 20 est fermé, soit en permanence soit avec un rapport cyclique variable.
Tous les procédés décrits ci-dessus et/ou avec les exemples de coefficients de priorité ci-dessous peuvent être mis en oeuvre avec le dispositif qui vient d'être décrit, que ce soit en lien avec la , 4 ou 5.
Des exemples de coefficients de priorités sont donnés ci-dessous, en lien avec les figures 6-8. Il s’agit d’exemples de coefficients autres que l’état de charge ou l’état de tension. En effet, par équilibrage, on sous-entend généralement un équilibrage des tensions ou des états de charge des éléments; comme déjà expliqué, dans la présente demande on cherche plus généralement à équilibrer des états selon des coefficients de priorité qui ne sont pas forcément simplement une image de l’état de charge de l’élément.
Un premier exemple est le coefficient suivant : [MATH 3] Ce coefficient fait intervenir ; - la fonction f (SoC), dont l’évolution en fonction de SoC est représentée en ; - la fonction g (T°), dont l’évolution en fonction de T est représentée en ; - la fonction h (Iout 2 mΩ), dont l’évolution en fonction de I 2 est représentée en . Selon cet exemple, on peut prendre en compte le SoC en début de charge (par exemple pour 0 SoC 25%) et fin de charge (par exemple pour 75% SoC %) et/ou y être insensible le reste du temps (la fonction f est constante dans au moins une partie du domaine entre par exemple 25% et 75%) pour privilégier d’autres aspects.
On connaît des procédés d’estimation d’état de charge (« SoC ») des éléments, par exemple par le document suivant qui décrit différentes manière d’estimer cet état de charge : M.A. Hannan, M.S.H. Lipu, A. Hussain, A. Mohamed, « A review of lithium-ion battery state of charge estimation and management system in electric vehicle applications: Challenges and recommendations », Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 78, 2017, Pages 834-854, ISSN 1364-0321, . Cette estimation de l’état de charge peut être utilisée, parmi d’autres, dans le cadre de la présente demande, notamment pour définir un coefficient de priorité d’utilisation des éléments.
La fonction g(T°) peut prendre en compte la température à basse température (ce qui est à prendre en compte pour le vieillissement et/ou la disponibilité en courant) et à haute température (du fait du risque de dégradation), avec de préférence une interdiction stricte au-delà d’une certaine température, par exemple au-delà de 70°C.
Pour la fonction h(Iout²mΩ), on a représenté en figure 8 plusieurs caractéristiques, selon la température de l’élément considéré (0°C 50°C, T , représente directement la puissance d’échauffement de l’élément connectée à un instant t, l’impédance en représente typiquement la partie réelle de l’impédance de l’élément considéré.
Dans l’exemple donné, on peut avoir, pour : - T° - 0°C - T°>50°C : une utilisation préférée à faible courant pour limiter l’échauffement.
Les éléments ci-dessus sont donnés à titre d’exemple. On peut utiliser toute autre caractéristique tout en restant dans le cadre de la présente invention.