INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans ce dispositif optoélectronique, la face avant de la partie de commande reste accessible et ne participe pas à l’interfaçage avec la partie optique. La partie de commande peut donc être testée via cette face avant. Comme la face avant ne reçoit pas la partie optique, la partie de commande peut être testée à différentes étapes lors de la fabrication du dispositif, par exemple avant assemblage avec la partie optique.
Dans ce dispositif optoélectronique, la partie de commande est « retournée » et connectée à la partie optique via la face arrière, contrairement à un dispositif classique de type smart pixel où la connexion de la partie optique se fait en face avant de la partie de commande.
Cette architecture particulière du dispositif permet de tester la partie de commande par sa face avant à tout moment du procédé de fabrication, notamment avant que la partie de commande ne soit assemblée à la partie optique. Cela permet de contrôler le bon fonctionnement de la partie de commande en amont de l’assemblage avec la partie optique. L’assemblage d’une partie de commande défectueuse avec une partie optique fonctionnelle peut ainsi être évité. L’architecture du dispositif rend avantageusement possible une détection précoce de composants électroniques défaillants ou dysfonctionnels dans la partie de commande.
Un autre aspect concerne un procédé de de fabrication d’un tel dispositif optoélectronique, comprenant : fournir la partie de commande sur un premier substrat, de sorte que la face avant soit exposée, coller la partie de commande sur un substrat de transfert, au niveau de la face avant, retirer le premier substrat de sorte à exposer la face arrière de la partie de commande, former les connexions électriques traversantes depuis la face arrière jusqu’au niveau d’interconnexions électriques de la partie de commande, fournir la partie optique sur un deuxième substrat, de sorte que la face de connexion soit exposée, coller la face de connexion de la partie optique sur la face arrière de la partie de commande, retirer le deuxième substrat de sorte à exposer une face d’émission ou de réception de la partie optique.
Ainsi, le procédé permet avantageusement de retourner la partie de commande pour la connecter en face arrière avec la partie optique, via les connexions électriques traversantes. Les avantages issus de l’architecture particulière du dispositif, énoncés ci-dessus, s’appliquent au procédé. Ainsi, le test en face avant de la partie de commande est envisageable dès la fourniture de la partie de commande, avant tout assemblage ou collage de la partie de commande avec la partie optique. Le test en face avant de la partie de commande peut encore se faire après assemblage, typiquement après retrait du substrat de transfert.
Par ailleurs, dans un procédé de fabrication classique de smart pixel, comme la face avant de la partie de commande sert au collage et à l’interfaçage électrique avec la partie optique, c’est la face arrière qui est dédiée au test de la partie de commande. Des connexions électriques traversantes sont généralement créées depuis la face arrière jusqu’au niveau d’interconnexions électriques de la partie de commande, après collage avec la partie optique. Le collage en face avant se fait au plus tôt afin de préserver la face avant d’éventuels dommages causés par d’autres étapes de manipulation. Les étapes de collage puis de formation des connexions électriques traversantes sont ainsi effectuées en série. Cela rend le procédé de fabrication classique long, avec le risque de déceler trop tardivement d’éventuels dysfonctionnements de la partie de commande.
Au contraire, selon le procédé de la présente invention, les connexions électriques traversantes de la partie de commande sont formées avant collage avec la partie optique. Il est donc possible de traiter la partie de commande et la partie optique séparément, en parallèle. Un traitement parallèle permet d’optimiser le temps d’équipement sur une chaîne de fabrication. La durée du procédé de fabrication est ainsi diminuée. Le nombre d’étapes ultérieures au collage des parties optique et de commande est réduit.
Des applications avantageuses particulières du dispositif optoélectronique et du procédé de fabrication concernent le domaine des smart LED et des smart pixels.
les figures 1 à 12 illustrent schématiquement des étapes de fabrication d’un dispositif optoélectronique selon un mode de réalisation de la présente invention. Les figures 1 à 7 illustrent schématiquement des étapes de fabrication d’une partie de commande d’un dispositif optoélectronique selon un mode de réalisation de la présente invention. La illustre schématiquement une partie optique d’un dispositif optoélectronique selon un mode de réalisation de la présente invention. Les figures 9 à 12 illustrent schématiquement des étapes d’assemblage d’une partie de commande avec une partie optique d’un dispositif optoélectronique selon un mode de réalisation de la présente invention.
La illustre sous forme d’organigrammes un enchaînement d’étapes du procédé selon un mode de réalisation de la présente invention et un enchaînement d’étapes d’un procédé classique, selon l’art antérieur.
La paroi RES délimite avec la face de montage FM une matrice de cavités ZCI et sert notamment à délimiter les cavités ZCI adjacentes sur une ligne ou une colonne de la matrice.
La paroi RES présente des zones de découpe ZSO réparties le long des lignes et des colonnes de la matrice et entre les cavités ZCI.
La est une vue partielle en coupe selon la ligne II-II de la .
A des fins de simplification, seules quelques portions de la paroi RES sont représentées.
La paroi RES présente une hauteur H comprise par exemple entre 270 µm et 370 µm .
Chaque cavité ZCI comporte, dans cet exemple de réalisation, sur la face de montage FM des plages de contact électriquement conductrices PAD.
Le substrat support SUB comprend une face inférieure FL opposée à la face de montage FM.
Sous chaque cavité ZCI, le substrat support SUB comporte un réseau d’interconnexion INTCNX, très schématiquement représenté et de structure classique, entre les plages de contact PAD et des plages de contact de la face inférieure FL.
Le réseau d’interconnexion INTCNX comprend des pistes conductrices, typiquement en cuivre (Cu), intégrées dans une ou plusieurs couches de matériau diélectrique tel que de la résine mélangée à de la fibre de verre, du substrat support SUB.
Le substrat support SUB est par conséquent dans cet exemple de réalisation une plaque stratifiée.
La illustre une étape de formation 101 de premières tranchées TRC1 dans la paroi RES.
La formation des premières tranchées TRC1 peut comprendre une découpe partielle de la paroi RES suivant les zones de découpe ZSO, de sorte que les premières tranchées TRC1 s’étendent partiellement dans la paroi RES autour de chaque cavité ZCI.
Plus particulièrement, les premières tranchées TRC1 ont ici une profondeur DTRC1 comprise entre 50% et 80% de la hauteur H de la paroi RES.
Elles possèdent une première largeur LTRC1 comprise dans cet exemple de réalisation entre 350 µm et 450 µm.
Les premières tranchées TRC1 sont ainsi suffisamment profondes pour éviter que la forme incurvée du fond des tranchées se prolonge jusqu’aux bords des premières tranchées TRC1.
Par conséquent, les premières tranchées TRC1 présentent avantageusement des bords relativement abrupts.
Quel que soit le moyen de découpe utilisé, les deuxièmes tranchées TRC2 sont moins larges que les premières tranchées TRC1 et prolongent les premières tranchées TRC1 jusqu’à la face inférieure FL du substrat support SUB.
En particulier, les deuxièmes tranchées TRC2 possèdent une deuxième largeur LTRC2 comprise entre 200 µm et 300 µm.
La formation des deuxièmes tranchées TRC2 moins larges que les premières tranchées TRC1 permet d’assurer une découpe finale, c’est-à-dire la découpe de ladite paroi RES et du substrat support SUB, qui n’arrache pas la colle GL2.
Par ailleurs, la différence LSTP entre la première largeur LTRC1 et la deuxième largeur LTRC2 est avantageusement supérieure ou égale à 100µm.
Une telle différence entre la première largeur LTRC1 et la deuxième largeur LTRC2 permet d’éviter une découpe trop proche des bords des premières tranchées TRC1 et de garantir autant que possible que la colle GL2 située de part et d’autre des premières tranchées TRC1 ne soit pas arrachée lors de la formation des deuxièmes tranchées TRC2.
Par conséquent, le procédé permet autant que possible d’effectuer des découpes sur des parois RES relativement mince sans produire de défauts tels que de la colle GL2 arrachée de façon à fabriquer plusieurs boîtiers de circuits intégrés BT1 et BT2 compacts ne présentant pas de traces de ces défauts.
La illustre schématiquement une vue en coupe d’un exemple de boîtier BT selon un aspect de l’invention et par exemple obtenu par le procédé décrit précédemment en relation avec les figures 1 à 5.
Le boîtier BT comporte un substrat support SUB, une puce électronique CHP et un moyen d’obturation CAP. Le substrat support SUB possède une face de montage FM et une face inférieure FL opposée à la face de montage FM.
Le boîtier BT comprend, en outre, une paroi latérale RES disposée sur la face de montage FM.
La paroi latérale RES possède une face interne FINT, une face externe FEXT et une face supérieure FH à distance de la face de montage FM.
La face interne FINT délimite avec la face de montage FM une cavité ZCI et la face externe FEXT comporte une marche STP.
La marche STP s’étend vers l’extérieur du boîtier BT et est située à une distance DTRC1 de la face supérieure FH de la paroi latérale RES.
La distance DTRC1 est comprise entre 50% et 80% de la hauteur H de la paroi latérale RES.
En outre, la marche STP a une largeur LSTP supérieure ou égale à 100 µm.
La puce électronique CHP est disposée dans la cavité ZCI au-dessus de la face de montage FM du substrat support SUB.
La puce électronique CHP est électriquement connectée à des plages de contact électriquement conductrices PAD situées sur la face de montage FM.
Par "autonomie en mode électrique pur", on entend, dans le cas d’un véhicule électrique pur (VEP), la distance totale parcourue depuis le début de l’essai jusqu’à l’instant où le critère de déconnexion automatique est atteint, après avoir parcouru un certain nombre de cycles WLTC complets ou partiel (pour le dernier cycle).
Une troisième méthode consiste à intégrer de l’électronique dans le système pour qu’il estime en temps réel l’autonomie restante en fonction des états précédents du système. En se basant sur des modèles prédictifs et en connaissant l’historique des conditions vues par le système (température, régime de charge/décharge, temps passé en calendaire,…), il est possible de donner une estimation de l’autonomie maximale restante.
La première méthode permet de mesurer la capacité de stockage de l'énergie réelle restante dans la batterie du système. Mais elle ne permet pas de mesurer l'autonomie réelle du système complet (notamment la partie mécanique du véhicule).
La deuxième méthode permet de caractériser tout le système, mais elle peut s'avérer très longue à mettre en œuvre. La deuxième méthode nécessite également de monopoliser le banc de test sur toute la durée de décharge de la batterie, ce qui est peu compatible avec des exigences de rentabilité.
La troisième méthode se base uniquement sur de la modélisation, ce qui permet de n'obtenir qu'une estimation de l'autonomie de la batterie et n'est en aucun cas une mesure de l'autonomie réelle de la batterie.
Le but de l'invention est de proposer un procédé qui permette de déterminer une donnée de mesure représentative de l'autonomie d'une batterie d'un appareil électrique et qui soit capable de palier les inconvénients des solutions antérieures. Ce procédé est adapté pour s'appliquer sur le système complet incluant la batterie et tout son environnement. Il permet de caractériser la batterie et son système en un temps réduit, sans monopoliser un banc de test. Il permet de réaliser une mesure réelle de l'autonomie de la batterie.
Ce but est atteint par un procédé de détermination d'une donnée de mesure, exprimée dans une unité de service, représentative de l'autonomie maximale d'une batterie d'un appareil électrique, ladite batterie nécessitant l'application d'un nombre N de cycles de décharge normalisé pour être déchargée complètement de 100% à 0%, N étant strictement supérieur à 1, le cycle de décharge normalisé étant appliqué à la batterie pour la décharger partiellement d'un nombre d'unités de service déterminé,
Sur une batterie initialement complètement déchargée, ledit procédé comportant : Une première étape de charge complète de la batterie d'un état de charge de 0% jusqu'à un état de charge de 100%, Une première étape de détermination de l'énergie électrique apportée pour la charge complète de la batterie, Une étape de décharge partielle de la batterie, par application d'un profil de décharge, ledit profil de décharge étant choisi pour comporter au moins un cycle de décharge normalisé et au maximum N-1 cycles de décharge normalisés lorsque N est un nombre entier strictement supérieur à 1, Une seconde étape de charge jusqu'à 100% d'état de charge de la batterie préalablement partiellement déchargée par l'application du profil de décharge, Une deuxième étape de détermination de l'énergie électrique apportée pour la deuxième étape de charge de la batterie, Une étape de détermination en unité de service de la donnée représentative de l'autonomie maximale de la batterie de l'appareil électrique, à partir de : L'énergie électrique apportée à la batterie pour la première étape de charge de la batterie, L'énergie électrique apportée à la batterie pour la deuxième étape de charge de la batterie, Du nombre d'unités de service d'un cycle de décharge normalisé, Du nombre de cycles de décharge normalisés lors de l'application du profil de décharge.
Selon une particularité, l'autonomie maximale de la batterie est définie par la relation suivante :
Dans laquelle : correspond à l'autonomie maximale de la batterie ; correspond à l'énergie électrique apportée pour la charge complète de la batterie lors de la première étape de charge ; correspond à l'énergie électrique apportée pour charger la batterie lors de la deuxième étape de charge de la batterie ; correspond au nombre d'unités de service du cycle de décharge normalisé appliqué ; correspond au nombre de cycles de décharge normalisé appliqués ;
Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de détermination de l'énergie électrique délivrée par la batterie lors de l'application du profil de décharge, lors de l'étape de décharge partielle de la batterie.
Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de détermination du rendement électrique de la batterie à partir de l'énergie électrique délivrée par la batterie lors de l'application du profil de décharge et de l'énergie électrique apportée pour la deuxième étape de charge partielle de la batterie.
Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape initiale de décharge complète de la batterie, pour l'amener à un état de charge de 0%.
Selon une autre particularité, l'appareil électrique est un véhicule électrique ou hybride rechargeable et la donnée de mesure est exprimée en kilomètres.
Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape initiale de décharge complète de la batterie du véhicule électrique ou hybride, pour l'amener à un état de charge de 0%, par application de la phase la plus énergétiquement contraignante d'un cycle de roulage normalisé du véhicule.
L'invention concerne également un système de détermination d'une donnée de mesure, exprimée dans une unité de service, représentative de l'autonomie maximale d'une batterie d'un appareil électrique, ladite batterie nécessitant l'application d'un nombre N de cycles de décharge normalisé pour être déchargé complètement de 100% à 0%, N étant un nombre entier strictement supérieur à 1, le cycle de décharge normalisé étant appliqué à la batterie pour la décharger partiellement d'un nombre d'unités de service déterminé,
En référence à la , le système chargé de mettre en œuvre le procédé de l'invention comporte un banc de test 2 sur lequel vient s'adapter l'appareil électrique 1 dont la batterie BATT est à tester.
Le banc de test 2 comporte une installation adaptée pour permettre à l'appareil électrique dont la batterie BATT doit être caractérisée de simuler son fonctionnement mécanique/électrique.
Pour un véhicule électrique, cette installation peut comporter des rouleaux sur lesquels viennent s'appuyer les roues du véhicule. Ces rouleaux sont actionnés en rotation par les roues du véhicule (entraînées par le moteur) et permettent de simuler le fonctionnement de la voiture sur une route. Un profil de roulage est appliqué, ce profil reproduisant notamment la résistance de la route. Comme déjà indiqué ci-dessus, l'installation permet d'appliquer des cycles normalisés (WLTC), tenant compte du gabarit du véhicule et de ses caractéristiques techniques.
Le système peut également comporter une borne de recharge 3, sur laquelle la batterie BATT vient se connecter lorsqu'elle doit être chargée. Le système comporte également des moyens de mesure 4 des grandeurs électriques de charge, et optionnellement de décharge de la batterie.
Ces moyens de mesure peuvent être, comme représenté sur la , au niveau de la batterie BATT, tels que courant I_batt lors de la charge/décharge et tension U_batt lors de la charge/décharge. Ceci est nécessaire lorsque l’on souhaite mesurer l’énergie de décharge de la batterie, afin d’évaluer le rendement de charge/décharge de celle-ci (voir étape E9 du procédé ci-dessous).
Dans le cas d’un calcul uniquement de l’autonomie, les moyens de mesure 4 peuvent également se situer au niveau de la borne de recharge, ou alternativement sur le circuit électrique alimentant la borne de recharge, pour mesurer les caractéristiques en tension et intensité de la charge de la batterie. Ces moyens peuvent également faire partie de la borne de recharge elle-même, celle-ci fournissant les valeurs de tension, de courant, voir directement de puissance et/ou d’énergie utilisés durant les phases de charge. Ceci simplifie alors considérablement la mise en œuvre de l’invention.
Le système comporte également une unité de commande et de traitement UC, chargée de : Commander le banc de test 2 adapté à l'appareil électrique dont la batterie BATT doit être caractérisée. Commander l’appareil électrique dont la batterie BATT doit être caractérisée ; lors de l'application d'un cycle normalisé, il faut noter que c'est le véhicule qui entraîne les rouleaux du banc de test lorsque son moteur est allumé et que ce sont les rouleaux qui permettent de simuler le comportement d'une route ; Commander la borne de recharge 3 pour charger la batterie BATT. Acquérir des mesures (tension, courant) prises au niveau de la batterie BATT, ou en amont de la batterie, par exemple au niveau de la borne de recharge, lors de l'exécution du procédé, via les moyens de mesure 4. Déterminer des données liées à la mise en œuvre de chaque étape du procédé, notamment l'autonomie maximale de la batterie BATT de l'appareil électrique, exprimée dans l'unité de service choisie.
L'unité de commande et de traitement UC peut être localisée dans l'appareil électrique, au niveau de la borne de recharge 3 ou déportée, en utilisant des moyens de communication adaptés.
En référence à la et en considérant que l'appareil électrique est par exemple un véhicule électrique, le procédé de l'invention est le suivant :
Etape E0 : La batterie BATT est initialement dans un état de charge SOC_t0. Cet état de charge SOC_t0 peut être nul (X=0 sur la ) ou non nul (X différent de 0). Si la batterie est déjà totalement déchargée, l'étape suivante E1 est optionnelle.
Etape E1 : Cette étape consiste à décharger complètement la batterie BATT du véhicule électrique, pour que celle-ci soit à un état de charge SOC_t1=0%. Pour cela, différentes méthodes peuvent être envisagées. Cette étape initiale de décharge complète de la batterie du véhicule électrique ou hybride, pourra être réalisée en appliquant la partie la plus énergétiquement contraignante du cycle de roulage normalisé du véhicule. Le véhicule peut par exemple être placé sur l'installation du banc de test 2 pour simuler un roulage à vitesse élevée (par exemple 130km/h) en vue de décharger la batterie le plus rapidement possible. Pour accélérer le process, il est également possible d'allumer les auxiliaires du véhicule (climatisation/chauffage, feux ou toute autre unité de consommation). Bien entendu, d'autres méthodes pourraient être envisagées, par exemple hors du banc de test 2, cette étape ayant pour unique but d'obtenir une décharge complète de la batterie.
Cette étape E1 est optionnelle s'il s'avère que la batterie du véhicule est déjà totalement déchargée (voir étape E0).
Etape E2 : Cette étape consiste à activer la borne de recharge 3 pour réaliser une charge complète de la batterie BATT, c'est-à-dire une charge de la batterie d'un état de charge de 0% jusqu'à un état de charge SOC_t2 de 100%. L'activation de la borne de recharge 3 peut être commandée par l'unité de commande et de traitement UC. La charge est préférentiellement réalisée de manière lente.
Etape E3 : Lors de l'étape E2 de charge complète de la batterie BATT, l'unité de commande et de traitement UC acquière des mesures de courant et de tension au niveau de la batterie BATT, ou en amont de la batterie, par exemple au niveau de la borne de recharge 3, via les moyens de mesure 4. L'unité de commande et de traitement peut ainsi calculer l'énergie réelle de charge de la batterie : Ereal_cha
Cette charge complète peut éventuellement être effectuée en dehors du banc de test 2, car son installation n'est pas utile, seules la borne de recharge 3, les moyens de mesure 4 et l'unité de commande et de traitement UC étant utilisées.
Etape E4 : Appliquer un ou plusieurs cycles de décharge à la batterie BATT en utilisant l'installation du banc de test 2. On appellera ceci le profil de décharge de la batterie.
Etat de la technique Le nombre d'appareils électriques a fortement augmenté ces dernières années et beaucoup de ces appareils sont souvent amenés à être revendus sur le marché de l'occasion. C'est notamment le cas des véhicules électriques ou hybrides qui fonctionnent à l'aide d'une batterie électrique.
Lorsque l'appareil est neuf, l'autonomie maximale de la batterie pour une décharge complète de 100% à 0% est souvent indiquée par le constructeur. Pour un véhicule électrique, elle est par exemple indiquée en nombre de kilomètres que le véhicule est capable de parcourir avec sa batterie chargée à 100%. Pour d'autres appareils électriques, l'autonomie pourra être indiquée en nombre d'heures, en nombre d'unités de service que l'appareil va être capable de mener dans un cadre normalisé.
Il est connu que l'autonomie maximale d'une batterie électrique a tendance à diminuer au cours du temps. Or la connaissance de cette autonomie maximale présente un réel intérêt lorsqu'il s'agit d'évaluer l'état d'un appareil électrique et de sa batterie.
Il existe différentes méthodes pour déterminer l'autonomie maximale d'une batterie d'un appareil électrique.
Dans le cas d'un véhicule électrique, on distingue les trois méthodes décrites ci-dessous.
Une première méthode consiste à travailler uniquement sur la batterie en faisant un cycle de charge/décharge. La première phase de charge sert à placer la batterie à un état de charge maximal. Pour parfaire l’état de charge, on peut compléter cette phase de charge avec une phase d’équilibrage des accumulateurs de la batterie. Ainsi on s’assure d’être au plus haut niveau de charge de la batterie.
Ensuite on décharge la batterie avec un régime de courant établi (par exemple C/2).
Durant cette phase de décharge, l’énergie (ou la capacité) restituée par la batterie est mesurée.
En comparant l’énergie (ou la capacité) restituée avec l’énergie (ou la capacité) initiale de la batterie, on peut en déduire un vieillissement (exprimé en %). On en déduit alors l’autonomie du système.