INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Un mode de réalisation prévoit un circuit électronique comprenant une pluralité de transistors dont : - au moins un premier transistor MOS d’un premier type de conductivité disposé dans, et sur, au moins une première zone active d’un substrat semiconducteur ; - au moins un deuxième transistor MOS du deuxième type de conductivité disposé dans, et sur, au moins une deuxième zone active du substrat semiconducteur ; chaque première zone active étant délimitée par une première région d’isolation qui est en retrait par rapport à une première face du substrat semiconducteur d’une première profondeur ; et chaque deuxième zone active étant délimitée par une deuxième région d’isolation qui affleure la première face du substrat semiconducteur, ou qui est en retrait par rapport à la première face du substrat semiconducteur d’une deuxième profondeur inférieure à la première profondeur.
Un mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d’un circuit électronique comprenant une pluralité de transistors dont : - au moins un premier transistor MOS d’un premier type de conductivité disposé dans, et sur, au moins une première zone active d’un substrat semiconducteur ; - au moins un deuxième transistor MOS du deuxième type de conductivité disposé dans, et sur, au moins une deuxième zone active du substrat semiconducteur ; le procédé de fabrication comprenant la formation d’au moins une première et une deuxième régions d’isolation configurées de sorte que : chaque première zone active soit délimitée par une première région d’isolation en retrait par rapport à une première face du substrat semiconducteur d’une première profondeur ; et chaque deuxième zone active soit délimitée par une deuxième région d’isolation affleurant la première face du substrat semiconducteur, ou en retrait par rapport à la première face du substrat semiconducteur d’une deuxième profondeur inférieure à la première profondeur.
Selon un mode de réalisation, la première face du substrat semiconducteur est surmontée par des régions de grille du au moins un premier transistor MOS et du au moins un deuxième transistor MOS, chaque région de grille étant isolée du substrat semiconducteur par une couche d’isolant de grille.
Selon un mode de réalisation, les au moins une première et une deuxième régions d’isolation sont des tranchées d’isolation, par exemple des tranchées d’isolation peu profondes.
Selon un mode de réalisation, les au moins une première et une deuxième régions d’isolation sont jointes.
En variante, les au moins une première et une deuxième régions d’isolation peuvent être disjointes.
Selon un mode de réalisation, la première profondeur est supérieure ou égale à 12 nanomètres (nm), et la deuxième profondeur est inférieure à 12 nm.
Selon un mode de réalisation, la région de grille d’au moins un transistor parmi la pluralité de transistors comporte au moins une zone de contre-dopage d’un type de conductivité opposé au type de conductivité dudit au moins un transistor, ladite au moins une zone de contre-dopage étant positionnée et dimensionnée de manière à atténuer l’effet bosse dudit au moins un transistor, par exemple ladite au moins une zone de contre-dopage est positionnée au niveau d’une zone de chevauchement entre la région de grille et la zone active dudit au moins un transistor.
Selon un mode de réalisation particulier, le au moins un transistor est le au moins un premier transistor MOS.
Chacune de ces fentes permet au champ magnétique généré par un lecteur de la carte de passer à travers la couche métallique, ce qui génère un courant induit dans les spires de la deuxième antenne situées en regard de ces fentes.
Cette configuration permet également à chacune des spires de la deuxième antenne mentionnées précédemment de collecter un courant image induit par un courant circulant sur la couche métallique localement au niveau des fentes en raison du flux magnétique généré par le lecteur de la carte à puce.
Comme détaillé ci-après, du fait de la continuité des courants de Foucault, les deux courants collectés par ces spires d’antenne, à savoir celui induit directement par le champ électromagnétique traversant une fente et celui image d’un courant de Foucault local circulant sur la couche métallique se cumulent.
Cette configuration permet un couplage efficace entre les deux antennes, quelle que soient les conditions opérationnelles de la carte.
Dans un mode de réalisation, la deuxième antenne RF comprend : - une première partie d’antenne s’étendant en regard d’une zone périphérique de la couche métallique, au moins une spire de ladite première partie d’antenne s’étendant en regard de la première fente, - une deuxième partie d’antenne connectée à la première partie d’antenne et agencée au moins en partie en regard de la deuxième région de la couche métallique, au moins une spire de ladite deuxième partie d’antenne s’étendant en regard de la deuxième fente (F2), - une troisième partie d’antenne, connectée électriquement à la deuxième partie d’antenne , et s’étendant en regard de la zone d’évidement pour permettre un couplage avec la première antenne ;
(i) la première partie d’antenne étant configurée pour collecter un courant image induit par des premiers courants de Foucault circulant sur un bord dans la couche métallique lorsque la carte à puce est soumise à un champ électromagnétique dans des conditions opérationnelles de la carte à puce;
(ii) la deuxième partie d’antenne étant configurée pour collecter un courant image induit par des courants de Foucault circulant dans la deuxième région de la couche métallique lorsque la carte à puce est soumise à un champ électromagnétique dans des conditions opérationnelles dites défavorables correspondant à une partie seulement desdites conditions opérationnelles.
En particulier, lorsque la zone d’évidement (ou cavité) est relativement éloignée du champ d’intensité maximale, les conditions opérationnelles peuvent être défavorables.
La première partie d’antenne est agencée en regard d’une zone périphérique de la couche métallique, préférentiellement selon un routage sensiblement rectangulaire qui suit le contour le long des quatre côtés de la carte à puce, notamment dans la première région de la carte au voisinage de la zone d’évidement.
Normalement, quelles que soient les conditions opérationnelles de la carte, le champ magnétique du lecteur de carte génère une boucle d’un courant de Foucault qui circule le long du bord de la carte et qui induit un courant image apte à être collecté par cette première partie de la deuxième antenne.
La première partie de la deuxième antenne permet avantageusement de récupérer l’énergie d’une boucle principale des courants de Foucault circulant le long du bord périphérique de la couche métallique lorsque toute la surface de la carte est exposée à un champ magnétique uniforme généré par l’antenne d’un lecteur de ladite carte, notamment lorsque est centrée par rapport à l’antenne du lecteur de carte à puce.
La deuxième partie de la deuxième antenne permet quant à elle de récupérer efficacement l’énergie des courants de Foucault circulant sur la carte à puce lorsque la carte à puce est utilisée dans des conditions moins favorables, la carte étant décentrée par rapport à l’antenne du lecteur de carte.
En effet, lorsque la carte est décentrée par rapport à l’antenne du lecteur de sorte que la zone d’évidement et la première antenne s’éloignent du centre de l’antenne du lecteur, la boucle principale du courant de Foucault se retrouve principalement cantonnée dans la deuxième région de la couche métallique, alors en vis-à-vis du champ magnétique d’intensité maximale.
Dans un mode de réalisation, la deuxième région comporte une zone privilégiée d’exploitation des courants de Foucault, la partie de la spire de la deuxième antenne étant située en vis-à-vis de la deuxième fente au niveau de cette zone privilégiée.
Dans un mode de réalisation, la zone privilégiée d’exploitation des courants de Foucault est un disque centré sur ladite carte et dont le rayon correspond au rayon d’un volume opérationnel de ladite carte.
Ce mode de réalisation permet de garantir que quelles que soient les conditions d’opération de la carte à puce, la deuxième fente de couche métallique se trouve elle-même dans cette zone opérationnelle et qu’une boucle principale du courant de Foucault circule sur le bord de cette fente.
Le dispositif 3 peut être configuré, de manière générale, pour mettre en œuvre des fonctions diverses du système de stockage d’énergie électrique incorporant l’accumulateur considéré, et d’autres. Ces fonctions peuvent comprendre, de façon non limitative, des fonctions d’équilibrage des cellules, des fonctions de protection, des fonctions de calcul de l’état de charge et/ou de l’état de santé présent des cellules de la batterie, des fonctions de maintenance prédictive, etc.
A cet effet, le système 1 comprend également divers capteurs (non représentés sur la figure), qui sont adaptés notamment pour produire des mesures à partir desquelles le dispositif génère des données de diagnostic reflétant l’état de santé réel de chacun des accumulateurs de la batterie 2. Ces mesures physiques concernent notamment les paramètres de fonctionnement des accumulateurs et du système 1 en général, comme la température de fonctionnement par exemple. Ces mesures sont effectuées au fil de l’eau, dans le cadre de la surveillance du fonctionnement des accumulateurs sur le terrain. Les données ainsi produites durant une période de fonctionnement déterminée sont stockées dans la mémoire 3b du dispositif 3.
A titre d’exemple non limitatif, l’homme du métier appréciera que le dispositif électronique 3 peut comprendre un ou plusieurs capteurs de tension et/ou un ou plusieurs capteurs de courant adaptés à mesurer des tensions et/ou des courants entre les bornes de cellules élémentaires et/ou de groupes de cellules élémentaires de la batterie connectées en série et/ou en parallèle. Le dispositif 3 peut en outre comporter un ou plusieurs capteurs de température.
Dans le contexte et pour les besoins de la mise en œuvre de l’invention, on peut aussi stocker dans la mémoire 3b les données de diagnostic de l’état de santé des accumulateurs qui ont été générées depuis le début de l’utilisation opérationnelle des accumulateurs, ou bien depuis une opération de recalibrage précédente, en cas de réalisation d’une série d’opérations de recalibrage avec une récurrence fixe ou variable.
En outre, le dispositif 3 est adapté pour la mise en œuvre des étapes du procédé de traitement des données mesurées par les capteurs. Dans le cadre de cette mise en œuvre, le calculateur 3a exécute un produit programme d’ordinateur, i.e. , un logiciel comprenant des instructions adaptées pour la mise en œuvre du procédé de prédiction objet du premier aspect de l’invention. Plus spécifiquement, lorsqu’il est chargé dans la mémoire 3b et est exécuté par le calculateur 3a du dispositif 3, ce logiciel exécute toutes les étapes du procédé selon des modes de mise en œuvre proposés dans la présente description.
Une formulation possible du modèle empirique peut s’écrire via les équations de vieillissement (1), (2) et (3) suivantes, sur la base des travaux de Grolleau et al. en 2014 (voir notamment l’article Grolleau Sébastien, Delaille Arnaud, Gualous Hamid, Gyan Philippe, Revel Renaud, Bernard Julien, Redondo-Iglesias Eduardo et Peter Jérémy, « Calendar Aging of Commercial Graphite/LiFePO4 Cell: Predicting Capacity Fade under Time Dependent Storage Conditions », Journal of Power Sources [En ligne], 2014, volume 255, p. 450-458. Mis en ligne le 11/12/2013. DOI :10.1016/j.jpowsour.2013.11.098) : [Math. 1] (1) [Math. 2] (2) [Math. 3] (3)
Dans les équations (1), (2) et (3) ci-dessus : Q loss désigne la capacité de stockage de l’accumulateur perdue, exprimée en Ampères-heures (Ah), par rapport à sa capacité nominale d’origine (par exemple à l’état neuf de l’accumulateur) ; J cal désigne la vitesse de dégradation de l’accumulateur liée au calendaire, exprimée en Ampères-heures par seconde (Ah.s -1 ) ; J cyc désigne la vitesse de dégradation de l'accumulateur liée au cyclage, exprimée en Ampères-heures perdu « par » Ampère-heure transité (Ah.Ah -1 ) ; Q th désigne la capacité transitée dans l’accumulateur (en charge ou en décharge), exprimée en Ampères-heures (Ah) ; t désigne la durée de la période de temps considérée (de fonctionnement ou de non-fonctionnement de l’accumulateur), exprimée en secondes (s) ; T désigne la température de l’accumulateur, exprimée en degrés Celsius (°C) ; SOC désigne l’état de charge de l’accumulateur, exprimé en pourcentage (%) de la charge nominale d’un accumulateur neuf ; I désigne le courant de sollicitation de l’accumulateur exprimé en Ampères (A) ; DOD désigne la profondeur de décharge exprimée en pourcentage (%) de la charge nominale d’un accumulateur neuf ; A cal désigne le facteur de forme de la dégradation de l'accumulateur liée au calendaire, exprimé en Ampères/heure (Ah -1 ) ; A cyc désigne le facteur de forme de la dégradation de l'accumulateur liée au cyclage, exprimé en Ampères/heure (Ah -1 ) ; et, enfin, γ est un scalaire dont la valeur est 1 ou -1.
L’équation (1) permet de déterminer les pertes de capacité de l’accumulateur liées au mode de vieillissement calendaire. Ces pertes dépendent principalement de deux facteurs, à savoir la température ( T° ) et l’état de charge ( SOC ). L’équation (2) permet de déterminer les pertes de capacité liées au mode de vieillissement cyclage. Ces pertes sont occasionnées par chaque sollicitation de l’accumulateur. Elles dépendent principalement de la température ( T° ) et de l’état de charge ( SOC ) de l’accumulateur au moment de la sollicitation, ainsi que du niveau de sollicitation en courant ( I ) et de la profondeur de décharge ( DOD ) correspondant à la sollicitation. Enfin l’équation (3) permet de déterminer les pertes de capacité totales, qui sont obtenues selon cette équation en cumulant les pertes liées au mode calendaire et les pertes liées au mode cyclage.
La calibration d’un modèle d’endurance empirique tel que celui présenté ci-dessus est une étape qui permet, par simulations successives du modèle et mise en regard des résultats de mesures expérimentales du SOH, d’optimiser les valeurs des tables paramétriques donnant J cal , A ca l , J cyc et A cyc en fonction à chaque fois des p -uplets de paramètres qui indexent ces cartographies. Les simulations sont réalisées au moyen de profils de tests issus de caractérisations de l’accumulateur effectuées en laboratoire. Le plan de caractérisation de l’accumulateur et ses résultats sont donc connus au moment où la calibration du modèle est réalisée. Le plan de caractérisation de l’accumulateur comporte plusieurs conditions d’essais différentes réalisées en laboratoire sur plusieurs accumulateurs ayant la même référence, c’est-à-dire des accumulateurs du même modèle de fabrication, ainsi que la mesure expérimentale des variations de SOH qui en résultent.
Dans un exemple, le plan de caractérisation de la vitesse de vieillissement liée au calendaire d’un accumulateur de référence donnée, peut être obtenu sur la base d’une matrice de 9 conditions, correspondant par exemple aux 9 combinaisons possibles de 3 valeurs de la température ( T° ) et 3 valeurs de l’état de charge ( SOC ). Ces conditions d’utilisation sont appliquées chacune à l’une parmi 9 cellules indépendantes respectives, ayant la même référence de fabrication. Ces cellules sont ainsi opérées, de manière contrôlée, et sont surveillées pendant une campagne de vieillissement en laboratoire qui dure par exemple 18 mois ou 2 ans. Pour réaliser ensuite l’optimisation du modèle sur la base des données des profils de test ainsi obtenus, on peut utiliser un logiciel de simulation tel que MATLAB™ ou tout autre logiciel équivalent.
Ainsi, par exemple, on obtient la composante de Q loss correspondant aux pertes de capacité liées au mode calendaire en faisant tourner le logiciel de simulation pour le modèle défini plus haut, que l’on optimise par comparaisons successives avec les données réelles des profils de test obtenus, dont les estimations expérimentales de ladite composante Q loss , pour les valeurs de J cal et A cal .
De la même façon, on obtient la composante de Q loss correspondant aux pertes de capacité liées au mode cyclage à partir des données réelles des profils de test pour les valeurs de J cyc et A cyc , en faisant des comparaisons successives entre les données prédites par le modèle en cours d’optimisation et les données réelles des profils de caractérisation dont l’estimation expérimentale de ladite composante Q loss , et ce aux mêmes valeurs de la capacité Q th transitée dans chacun des accumulateurs testés. On peut avantageusement retirer l’effet du mode de vieillissement calendaire progressivement accumulé sur la période de test, par simple soustraction, afin de modéliser la composante des pertes liées au mode cyclage avec plus de précision.
L’homme du métier appréciera que l’invention n’est pas limitée par l’exemple de modèle empirique d’endurance de l’accumulateur explicité dans ce qui précède, ni par la méthode de calibration décrite ci-dessus, ni par la méthodologie suivie pour obtenir les profils de tests qui sont utilisés pour effectuer cette calibration. En particulier, l’invention est également compatible avec l’utilisation de tout autre modèle d’endurance. Elle est également compatible avec l’utilisation d’une pluralité de modèles d’endurance différents, respectivement associés, par exemple, à des accumulateurs de types différents qui peuvent être simultanément utilisés au sein du même système de stockage d’énergie électrique, au lieu d’un modèle unique associé à des accumulateurs du même type ( i.e. , ayant la même référence de fabrication). Dans un tel cas, le procédé peut être mise en œuvre parallèlement pour les différents accumulateurs sur la base de leurs modèles d’endurance respectifs.
Dans un exemple de mise en œuvre reposant sur le modèle de vieillissement considéré ici : les valeurs de la cartographie [Jcal] donnant la vitesse J cal et/ou les valeurs de la cartographie [Acal] donnant le facteur de forme A cal , respectivement, de la dégradation de la capacité de l'accumulateur liée au mode calendaire, sont indexées par les 2-uplets de paramètres {T°,SOC} a , où l’indice a est compris entre 1 et un nombre entier A qui est strictement supérieur à l’unité. Ce nombre A définit le nombre maximum de couples de paramètres de fonctionnement de l’accumulateur qui sont pris en compte pour la mise en œuvre du procédé. Il s’agit des 2-uplets de paramètres {T °,SOC } auquel l’accumulateur a été soumis au moins une fois dans le cadre de son fonctionnement effectif sur le terrain pendant la période de surveillance considérée ; et/ou, les valeurs de la cartographie [Jcyc] donnant la vitesse J cyc et/ou les valeurs de la cartographie [Acyc] donnant le facteur de forme A cyc , respectivement, de la dégradation de la capacité de l’accumulateur liée au cyclage, sont indexées par les 4-uplets de paramètres {T°,SOC,I,DOD} b , où l’indice b est compris entre 1 et un nombre entier B qui est strictement supérieur à l’unité. Ce nombre entier B définit le nombre maximum de quadruplets de paramètres de fonctionnement de l’accumulateur pris en compte dans le procédé. Il s’agit des 4-uplets de paramètres {T °,SOC ,I,DOD} auquel l’accumulateur a été soumis au moins une fois dans le cadre de son fonctionnement effectif sur le terrain pendant la période de surveillance considérée.
Là encore, il est bien évident que l’invention n’entend pas être restreinte à ces exemples, qui sont purement illustratifs de modes de mises en œuvre possibles mais non limitatifs du procédé de prédiction selon l’invention.
Le principe à la base du procédé de prédiction de l’état de santé d’un accumulateur selon des mises en œuvre de l’invention réside dans une mise à jour (ou recalibrage, ou encore recalage) optimisée des cartographies de modèles paramétriques d’endurance (ou modèles de vieillissement), lorsqu’il est détecté un écart entre le pronostic d’état de santé (SOH) obtenu en utilisant ces cartographies, d’une part, et le diagnostic d’état de santé du même accumulateur issu de données de surveillance du fonctionnement effectif (sur le terrain) de l’accumulateur produites et mémorisées nativement dans le BMS qui est embarqué dans le système de stockage, d’autre part.
Dans certaines réalisations, notamment dans les installations équipées de batteries comprenant une pluralité de cellules, proches ou distantes, qui sont connectées entre elles et/ou dont la gestion est mutualisée, on peut aussi utiliser des données de diagnostic plus étendues, basées en outre sur des données physiques additionnelles qui sont issues de surveillances d’autres accumulateurs du même type ( i.e. , ayant la même référence de fabrication) effectuées in situ ou ex situ . Ces données physiques additionnelles peuvent être récupérées par le calculateur 31 implémentant la méthode, par tous moyens de communication appropriés sur lesquels il n’apparaît pas utile de s’étendre ici : réseau de données filaires, par exemple réseau Ethernet et/ou réseau de données sans fil, utilisant par exemple les technologies de communication longue distance comme la 3G-LTE, la 4G ou la 5G et/ou des technologies de communication sans fil à faible distance comme le NFC, le Bluetooth, le Wi-Fi, etc.
Selon le principe du procédé proposé, la mise à jour des cartographies est améliorée par rapport à l’art antérieur en ce que toutes les valeurs des cartographies ne sont pas modifiées à l’occasion du recalibrage des cartographies selon les mises en œuvre de l’invention. Au contraire, seules sont modifiées les valeurs des cartographies donnant J cal , J cyc , A cal et/ou A cyc pour des p -uplets déterminés de paramètres de fonctionnement de l’accumulateur ( p -uplets par lesquels ces cartographies sont indexées). Il s’agit des valeurs qui ont été effectivement utilisées en étant lues dans les cartographies correspondantes via les p -uplets de paramètres de fonctionnement opérés au moins une fois durant l’utilisation considérée de l’accumulateur, pour produire les données de pronostic qui, dans l’exemple considéré ici, sont représentées par la courbe 21 de la . On entend par là que, pour chaque cartographie, on modifie seulement les valeurs de la cartographie dans les zones de fonctionnement de l’accumulateur définie par les p -uplets de paramètres de fonctionnement qui ont été effectivement constatés au moins une fois sur le terrain, c’est-à-dire aussi les valeurs de la cartographie indexées par tous les p -uplets de paramètres dans lesquels l’accumulateur a été utilisé au moins une fois pendant la période de temps de fonctionnement considérée, et seulement ces valeurs-là.
Le graphe de la donne la valeur d’un indicateur de l’état de santé (SOH), à savoir la capacité résiduelle de l’accumulateur à l’instant t , exprimée en pourcentage de la capacité nominale de l’accumulateur au début de sa vie. Plus particulièrement, le graphe de la illustre l’écart entre les données de pronostic représentées par la courbe 21 et une donnée de diagnostic à l’issue d’une durée de surveillance d’une année (soit 365 jours) représentée par le point 22, pour un accumulateur d’un système de stockage d’énergie tel que celui de la . La courbe 21 représente donc une fonction décroissante en fonction du temps t écoulé. La donnée de diagnostic 22 est générée à partir des données de diagnostic accumulée durant la surveillance continue de l’accumulateur en situation opérationnelle effective, sur le terrain, du système de stockage d’énergie électrique l’incorporant.
Comme on peut le constater, le point 22 est au-dessus de la courbe 21 à t = 265 jours. Ceci montre que le modèle défini par les équations (1), (2) et (3) et les cartographies [Jcal], [Acal], [Jcyc] et [Acyc] s’avère trop pessimiste, en ce sens que l’état de santé (SOH) de l’accumulateur prédit par ce modèle et reflété par la courbe 21 de la est en-deçà de la valeur effectivement diagnostiquée au bout d’un an ( i.e. , à t = 365 jours) et reflété par le point 22.