INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Selon un exemple de réalisation, le matériau électriquement conducteur ayant un effet GMI de l’élément 116 correspond à un matériau ferromagnétique doux, tel qu’un métal ou un alliage métallique comportant au moins l’un des éléments suivants : Fe, Ni, Co, et par exemple du NiFe et/ou CoTaZr. Le matériau de l’élément 116 peut également correspondre à un polymère conducteur ou à du carbone conducteur.
A cet effet, chacune des première et deuxième cartes de circuit imprimé 41 et 42 comporte un premier réseau de pistes électriques 7, interconnectant les éléments de connexion électrique 43 entre eux, et donc les cellules 2 entre elles, et avec le BMS 6. On pourra prévoir que chaque réseau 7 soit un réseau de pistes formées en surface de la carte de circuit imprimé 41, 42, et/ou un réseau de pistes enterrées dans la carte de circuit imprimé 41, 42, par exemple en étant formées par des couches conductrices internes de la carte de circuit imprimé 41, 42.
Par ailleurs, chacune des première et deuxième cartes de circuit imprimé 41 et 42 comporte un deuxième réseau de pistes électriques 8, passant au niveau de chacune des languettes 46, sans toutefois être reliées aux éléments de connexion électrique 43. Ce deuxième réseau est un réseau de pistes électriques de préchauffe 8 reliées au BTMS 61, lequel est apte à générer un courant électrique pour qu’il circule dans ce réseau de pistes 8. Le réseau de pistes 8 a été conçu pour présenter une résistance telle que, lorsque le courant électrique circule, les pistes 8 dissipent de la chaleur, par effet Joule, qui permet de réchauffer les cellules 2. On pourra indifféremment concevoir le réseau de pistes 8 comme une piste unique de préchauffe ou comme plusieurs pistes de préchauffe interconnectées entre elles ou chacune directement reliée au BTMS 61.
Plus précisément, chaque réseau de pistes électriques 8 est enterré dans la carte de circuit imprimé 41, 42 en étant formé dans au moins une couche conductrice interne de la carte de circuit imprimé 41, 42. Chaque réseau 8 comporte ainsi des sections de dissipations 81 s’étendant chacune sous une zone de la carte de circuit imprimé 41, 42 englobant l’une des languettes 46, et dont les dimensions sont sensiblement celles d’une section d‘une cellule de charge 2 agencée en vis-à-vis de cette languette 46.
Les sections de dissipations 81 sont reliées entre elles et au BTMS 61 par des sections de liaison 82. Comme cela sera décrit ultérieurement, en lien avec les exemples des à , les sections de dissipations 81 sont conçus pour présenter une longueur, une largeur et/ou une épaisseur telle que la résistance de chaque section de dissipation 81 est sensiblement supérieure à celle de chaque section de liaison 82. Dès lors, la dissipation de chaleur par le réseau 8, engendré par la circulation du courant électrique généré par le BTMS 61, est concentrée sur les cellules 2.
Comme montré en , pour chaque languette 46, il est prévu une pâte thermique 24, déposée entre ladite languette 46 et la borne 23 de la cellule 2 agencée en vis-à-vis de cette languette. La pâte 24 est déposée en s’étendant autour de l’élément de connexion électrique 43 supporté par cette languette.
Afin de pouvoir mettre en œuvre une fonction de préchauffe des cellules 2 lorsque la température extérieure est trop faible, la batterie 1 comporte un capteur de température 9 monté sur la deuxième carte de circuit imprimé 42 et relié au BTMS 61. Dans l’exemple décrit, le capteur 9 comporte une thermistance à coefficient négatif CTN, dont la résistance croit lorsque la température ambiante diminue, de sorte que le BTMS 61 dispose à tout instant d’une information relative à la température ambiante. On pourra envisager d’autres types de capteur de température ou encore d’employer plusieurs capteurs répartis en différents endroits de la batterie 1 sans sortir du cadre de la présente invention.
Le BTMS 61 est ainsi agencé pour comparer une température mesurée par le capteur de température 9 à un seuil donné et pour faire circuler un courant électrique dans le réseau 8 si ladite température est inférieure audit seuil donné. Dans l’exemple décrit, le BTMS fait circuler un courant électrique si ladite température est inférieure à 5° lorsque la batterie 1 est dans une configuration de charge et si ladite température est inférieure à 0° lorsque la batterie 1 est dans une configuration de décharge.
Par ailleurs, le BTMS 61 comporte un générateur de courant alternatif (non représenté) dont la puissance est contrôlable par le BTMS 61. Plus précisément, le BTMS détermine un rapport cyclique dudit courant alternatif en fonction d’une température mesurée par le capteur de température 9, de sorte à provoquer une augmentation de température depuis la température mesurée vers une consigne de température prédéterminée, par exemple prévue dans une plage de valeur de 10° à 30°.
La batterie 1 comporte un composant fusible 83, par exemple par une portion de la section de liaison 82 reliant le reste du réseau 9 au BTMS 61 et présentant un rétrécissement. Plus précisément, la section a été conçue pour fondre lorsque le rapport cyclique du courant alternatif fourni par le générateur du BTMS 61 dépasse 50%.
On va maintenant décrire, en lien avec les à , différents exemples de réalisation des sections de dissipation 81. Dans ces différents exemples, chaque section de dissipation 81 a été conçue de sorte à démultiplier sa longueur au regard de la zone Z de la carte de circuit imprimé 41, 42 englobant la languette 46 et dont les dimensions correspondent sensiblement à celles d’une section d’une cellule de charge 2.
Dans l’exemple de la , la section de dissipation 81 présente une forme d’une portion d’une courbe remplissante, dérivée d’une courbe de Peano de premier ordre afin d’éviter de traverser l’encoche 45. Ce type de courbe de remplissage permet ainsi à la section de dissipation 81 d’occuper, au sein de la zone Z, un espace particulièrement important, et donc, pour une largeur et une épaisseur donnée, de présenter une résistance particulièrement élevée. On pourra envisager d’autres types de courbes de remplissage, comme une portion d’une courbe de Hilbert.
Dans l’exemple de la , la section de dissipation 81 présente une forme de courbe en spirale ou en cercles concentriques reliés deux à deux.
Dans l’exemple de la , la section de dissipation 81 présente une forme en zigzag.
Enfin, dans l’exemple de la , qui représente une vue en coupe de la carte de circuit imprimé 41, cette carte 41 comporte un empilement de couches isolantes alternées avec des couches conductrices. La section de dissipation 81 s’étend ainsi dans plusieurs couches conductrices internes de cette carte de circuit imprimé 41, chacune de ces couches internes étant gravée et percée, au niveau de ladite zone Z, pour définir une portion de ladite section de dissipation. Les différentes portions sont donc superposées et sont interconnectées entre elles, par des vias, pour former la section de dissipation 81. Comparativement aux exemples précédents, on peut ainsi encore augmenter la longueur de la section de dissipation 81, et donc sa résistance.
On pourra combiner ces différents exemples, pour une même zone Z, ou pour différentes zones Z des cartes de circuit imprimé 41 et 42, sans sortir du cadre de la présente invention.
La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixée, et notamment en proposant une batterie dont la carte de circuit imprimé présente des encoches définissant des languettes élastiquement déformables recevant les éléments de connexion électriques destinés à être en contact avec les bornes de contact des cellules et qui intègre une ou plusieurs pistes électriques de préchauffes passant au niveau de ces languettes. On comprend ainsi que la formation de ces languettes élastiquement déformables permet de réaliser des contacts entre les éléments de connexion et les bornes de contact grâce à des éléments de connexion non spécifiquement conçu à cet effet, permettant d’assembler la batterie et de changer les cellules de façon simple et rapide, les contacts étant pour autant résistants aux vibrations. En outre, la ou chaque piste de préchauffe peut ainsi être conçue pour dissiper de la chaleur, laquelle est ainsi dirigée vers cette ou ces cellules pour permettre ainsi leur préchauffage lorsque la température ambiante est trop basse, sans toutefois requérir à une soudure de la piste avec ces cellules.
Dans un aspect selon l’invention, l’espacement entre au moins deux unités laser voisines réparties entre les deux faces latérales du substrat varie. Autrement dit, l’espacement entre une première unité laser et une deuxième unité laser dans la largeur du substrat est différent de l’espacement entre ladite deuxième unité laser et une troisième unité laser.
Dans un aspect selon l’invention, les électrodes sont formées par un dépôt de matériau électriquement conducteur sur le substrat, notamment un matériau métallique, configuré pour être en contact électrique avec au moins une unité laser. Par exemple, ledit matériau métallique électriquement conducteur est choisi parmi l’or, le cuivre, l’argent ou l’aluminium.
Dans un aspect selon l’invention, le substrat comprend au moins un matériau semiconducteur de type InP (phosphure d'indium) ou GaAs (L'arséniure de gallium) ou GaSb (antimoniure de gallium) ou InAs (arséniure d'indium) ou Silicium.
Dans un aspect selon l’invention, la puce laser comprend au moins une couche électriquement isolante, ladite couche électriquement isolante étant configurée pour isoler électriquement les unités laser les unes disposées sur une même face du substrat des autres. De cette manière, les unités laser sont chacune traversée par un courant électrique qui leur est propre.
Dans un aspect selon l’invention, la couche électriquement isolante est obtenue par dépôt d’un matériau électriquement isolant sur le substrat. Par exemple, le matériau électriquement isolant est choisi parmi le silicone ou encore le caoutchouc.
Dans un aspect selon l’invention, la couche électriquement isolante est disposée entre la face supérieure du substrat et au moins une électrode disposée sur ladite face supérieure.
Dans un aspect selon l’invention, la puce laser comprend au moins un muret entre deux électrodes, ledit muret étant recouvert par ladite couche électriquement isolante. Le muret permet d’aplanir la surface de la puce laser notamment lorsque les unités lasers sont sur la face supérieure ou inférieure du substrat.
Dans un aspect selon l’invention, la puce laser est une puce laser à cascade quantique. Autrement dit, les au moins deux unités laser sont des unités laser à cascade quantique.
Dans un aspect selon l’invention, les unités laser sont configurées pour émettre un rayonnement lumineux en régime impulsionnel. Ceci permet notamment de réduire la consommation en énergie pour alimenter lesdites unités laser par rapport à un régime continu. Le rendement des unités laser (énergie optique / énergie électrique requise) est donc amélioré.
Dans un aspect selon l’invention, au moins une unité laser est configurée pour émettre un rayonnement lumineux à une longueur d’ondes dans l’infrarouge, de préférence dans le moyen infrarouge.
Dans un aspect selon l’invention, au moins une unité laser est configurée pour émettre un rayonnement lumineux dans une gamme de longueurs d’onde comprise entre 3 et 15 microns, de préférence entre 4 et 10 microns.
Dans un aspect selon l’invention, toutes les unités laser de la puce laser sont configurées pour émettre un rayonnement lumineux à une même longueur d’ondes.
Dans un aspect selon l’invention, au moins deux unités laser de la puce laser sont configurées pour émettre un rayonnement lumineux à des longueurs d’onde différentes.
Dans un aspect selon l’invention, la puce laser comprend N unités laser, N étant supérieur ou égal à deux, au moins une desdites unités laser étant configurée pour être traversée par un courant électrique suffisamment faible pour permettre de générer de la chaleur sans émettre de rayonnement lumineux, et au moins une autre unité laser étant configurée pour être traversée par un courant électrique suffisamment fort pour générer un rayonnement lumineux.
Dans un aspect selon l’invention, la puce laser comprend au moins N unités laser, N étant supérieur ou égal à deux, au moins deux unités laser étant configurés pour émettre un rayonnement lumineux à une longueur d’onde donnée dans des conditions atmosphériques différentes, notamment à des températures différentes.
Dans un aspect selon l’invention, la puce laser est configurée pour faire fonctionner seulement la ou les unités laser émettant le rayonnement lumineux à la longueur d’onde donnée aux conditions atmosphériques l’environnant, notamment à la température l’environnant.
La technologie d’alimentation programmable PPS assure une communication renégociée régulièrement entre la batterie et le dispositif d’alimentation, permettant que le dispositif d’alimentation puisse ajuster de manière dynamique la tension et le courant en fonction de l’état de charge de la batterie déterminée par l’actionneur. Régulièrement, l’ensemble de ces paramètres change pour s’adapter aux besoins de la batterie, ce qui permet d’optimiser sa charge, et d’allonger la durée de vie de la batterie.
Puisque la norme USB 3.0 PD PPS permet d’ajuster la puissance de charge selon le besoin de la batterie, il en résulte une surchauffe réduite, une plus longue durée de vie de la batterie et une recharge optimale.
Les technologies PD et PPS sont supportées par l’actionneur et par le dispositif d’alimentation externe.
Lors de la connexion de l’actionneur au dispositif d’alimentation, plusieurs échanges ont lieu consécutivement, par exemple 4 ou 5.
Sur la , on peut voir un schéma fonctionnel d’un exemple d’un dispositif d’alimentation 20 connecté à un actionneur A1 selon l’invention. La partie délimitée par le trait interrompu représente une partie du circuit de contrôle.
Le dispositif d’alimentation 20 comporte un connecteur de recharge mâle pour se connecter au connecteur de recharge femelle 16 de l’actionneur.
Le dispositif d’alimentation 20 comporte un circuit de commande 22 configuré pour supporter la technologie de fourniture d’énergie PD et éventuellement la technologie d’alimentation programmable PPS.
Le connecteur de recharge 16 comporte 16 ou 24 broches.
Parmi ces broches, les bornes de masse GND, d’alimentation Vbus et de données CC1 et CC2 sont utilisées.
Les broches VBus sont utilisées pour l’alimentation de l’actionneur. Très avantageusement, les mêmes broches VBUS sont utilisées quel que soit le dispositif d’alimentation, que ce soit un dispositif branché sur secteur ou un panneau photovoltaïque.
Les broches CC1 et CC2 sont utilisées pour le dialogue sur les paramètres d’alimentation (tension, courant) entre le dispositif d’alimentation et l’actionneur. Très avantageusement on utilise les mêmes broches CC1 et CC2 pour les échanges avec un dispositif d’alimentation branché sur secteur et avec un panneau photovoltaïque. D’autres données sont également transmises de la deuxième carte à la première carte, par exemple des informations supplémentaires sur l’interface homme-machine, qui peut comprendre par exemple la ou les leds, le ou les boutons, le protocole industriel de remise à zéro, le reréglage…
On peut prévoir que les mêmes broches soient utilisées lors d’une phase de recharge quel que soit le dispositif d’alimentation.
En utilisant les mêmes broches, le nombre de connexions électriques à mettre en place entre chacun des connecteurs et le circuit de commande est limité.
Dans un autre exemple de réalisation, une broche Rx et une broche Tx sont utilisées pour le pilotage et la configuration de l’actionneur en usine ou sur le site d’installation. Ainsi le connecteur de recharge peut être utilisé à la fois pour la recharge de la ou des batteries et pour le pilotage et la configuration de l’actionneur.
Pour ce faire, au travers de la connectique du connecteur de recharge 16, des informations de mise en relation ou appairage et de réglage peuvent être mises en œuvre à partir d’un outil de réglage tel qu’un ordinateur personnel ou un outil d’installation spécifique, muni d’un port de sortie comprenant un connecteur standard compatible avec le connecteur de recharge de l’actionneur.
Avantageusement, l’outil de réglage comprend également des moyens pour fournir une alimentation de recharge de la batterie de l’actionneur et des moyens d’interface homme-machine permettant à un installateur de saisir des données à transmettre au circuit de contrôle de l’actionneur.
Au cours d’une première étape a), le matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116 est démagnétisé de sorte que la valeur de l’aimantation rémanente de ce matériau, c’est-à-dire son aimantation lorsqu’il n’est pas soumis à un champ magnétique extérieur, soit égale à une valeur prédéfinie inférieure à la valeur de l’aimantation rémanente maximale de ce matériau.
Pour réaliser cette démagnétisation, il est par exemple possible de faire circuler dans le matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116 un courant alternatif d’excitation dont l’amplitude diminue progressivement dans le temps ou de soumettre le matériau électriquement conducteur à effet GMI à un champ d’excitation magnétique dont l’amplitude diminue progressivement dans le temps, jusqu’à ce que la valeur de l’aimantation rémanente du matériau électriquement conducteur à effet GMI soit égale à ladite valeur prédéfinie. La représente schématiquement un exemple d’évolution de l’amplitude en fonction du temps d’un tel courant d’excitation circulant dans le matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116 lors d’une telle démagnétisation de ce matériau. Lorsque la démagnétisation est réalisée en utilisant un champ magnétique d’excitation, la forme du signal représentant l’évolution de l’amplitude de ce champ magnétique d’excitation en fonction du temps peut être sensiblement similaire à celle du signal représenté sur la .
La représente la variation de la valeur de l’aimantation du matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116 lorsque celui-ci est soumis à un courant d’excitation ou un champ magnétique d’excitation lors de cette démagnétisation. La valeur M rm correspond à la valeur de l’aimantation rémanente du matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116 avant la mise en œuvre de cette étape de démagnétisation. La valeur M rd correspond à la valeur de l’aimantation rémanente du matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116 après la mise en œuvre de cette étape de démagnétisation.
Dans l’exemple de réalisation décrit ici, cette démagnétisation est mise en œuvre telle que la valeur de l’aimantation rémanente du matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116 (M rd sur la ) soit égale à la valeur de l’aimantation rémanente minimale de ce matériau. Autrement dit, le courant d’excitation ou le champ magnétique d’excitation appliqué lors de cette démagnétisation diminue progressivement de manière à réduire progressivement l’aimantation du matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116 jusqu’à atteindre la plus petite valeur possible pour ce matériau. En variante, il est possible que la valeur prédéfinie à laquelle l’aimantation rémanente du matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116 est fixée soit supérieure à la valeur de son aimantation rémanente minimale, mais toujours inférieure à la valeur de son aimantation rémanente maximale. Il est possible de choisir cette valeur d’aimantation rémanente du matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116 en stoppant l’application du courant d’excitation ou du champ magnétique d’excitation au moment où la valeur d’aimantation rémanente souhaitée est atteinte dans ce matériau.
Après cette étape de démagnétisation, une deuxième étape b) est mise en œuvre pour déterminer une première valeur d’impédance de l’élément 116 pour une valeur donnée de fréquence d’un courant alternatif circulant dans le matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116. Cette étape est par exemple réalisée en mesurant cette impédance aux bornes de la portion de matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116. La valeur d’impédance déterminée peut correspondre à celle d’une impédance réelle ou d’une impédance complexe.
Après avoir déterminé la valeur de l’impédance de l’élément 116 lorsque la valeur de l’aimantation rémanente du matériau électriquement conducteur à effet GMI est égale à la valeur prédéfinie, le dispositif 100 est prêt à être utilisé et/ou stocké pendant une durée. Pendant cette durée, le dispositif 100 est susceptible de subir une attaque par ondes électromagnétiques.
Après cette durée, pouvant représenter plusieurs minutes, ou plusieurs heures, ou plusieurs jours, ou plusieurs mois, voire plusieurs années, une troisième étape c) de mesure de la valeur d’impédance de l’élément 116 est mise en œuvre en faisant circuler dans le matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116 un courant alternatif de fréquence égale à celle utilisée lors de la précédente étape b). En comparant ensuite, lors d’une quatrième étape d), les deux valeurs d’impédance mesurées, la première avant la durée pendant laquelle le dispositif 100 est susceptible de subir une attaque par ondes électromagnétiques et la deuxième après cette durée, il est possible de déterminer si le dispositif 100 a subi ou non une telle attaque, le dispositif 100 étant considéré comme ayant été attaqué lorsque les première et deuxième valeurs de l’impédance de l’élément de détection sont significativement différentes l’une de l’autre, c’est-à-dire avec par exemple une différence d’au moins 5% de la deuxième valeur par rapport à la première valeur.
La représente des mesures d’impédance de l’élément 116 réalisées pour différents états d’aimantation du matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116.
La mesure 122 correspond à la valeur de l’inductance initiale de l’élément 116 avant qu’il soit démagnétisé.
La mesure 124 représente la valeur de l’inductance de l’élément 116 lorsque celui-ci est totalement magnétisé.
La mesure 126 représente la valeur de l’inductance de l’élément 116 après avoir subi une démagnétisation telle que la valeur de l’aimantation rémanente du matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116 soit égale à la valeur de l’aimantation rémanente minimale de ce matériau.
La mesure 128 représente la valeur de l’inductance de l’élément 116 après avoir subi une attaque par ondes électromagnétiques avec une sonde disposée à une distance égale à environ 10 mm de l’élément 116. Une telle attaque ne permet pas de réaliser une injection de fautes dans le dispositif car la sonde est trop éloignée du dispositif 100. Les mesures 126 et 128 montrent qu’une telle attaque de modifie pas significativement l’aimantation de l’élément 116 car les valeurs mesurées sont très proches l’une de l’autre.
La mesure 130 représente la valeur de l’inductance de l’élément 116 après avoir subi une attaque par ondes électromagnétiques avec une sonde disposée à une distance égale à environ 5 mm de l’élément 116. Cette mesure montre que de telles attaques, qui sont susceptibles d’engendrer des fautes dans le dispositif 100, modifient sensiblement l’aimantation de l’élément 116, et que ces modifications sont ensuite détectables par une mesure d’impédance de l’élément 116.
Toutes ces mesures sont réalisées en faisant circuler dans le matériau électriquement conducteur à effet GMI de l’élément 116 un courant sinusoïdal de fréquence égale à 70 MHz.
La fréquence du signal lors des mesures d’impédance est par exemple comprise entre 1 kHz et 10 GHz, voire entre 70 MHz et 500 MHz. Lorsque la fréquence du signal est importante, par exemple supérieure à environ 100 MHz, il est intéressant de prendre en compte les valeurs de la résistance de l’élément 116 pour déterminer si le dispositif 100 a subi une attaque. Dans le cas contraire, il est préférable de prendre en compte les valeurs de l’inductance de l’élément 116 pour déterminer si le dispositif 100 a subi une attaque.