U N É V É N E M E N T D U P R O G R A M M E C V S T E N E
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proposées aux industriels ...
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l’Institut Mines-Télécom pour être mis en
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Liste des technologies proposées (1/2)
• ACHeaVE: Advanced Clean Heat Valorisation into Electricity - Mines
ParisTech (sli...
Liste des technologies proposées (2/2)
• IDEAL Cell: nouveau concept de Pile à Combustible (PAC) Haute
Température - Mines...
[ 5 ]
ACHeaVE
Advanced Clean Heat Valorisation into
Electricity
CONSORTIUM DE VALORISATION THÉMATIQUE CVSTENE
CES ARMINES ...
Identité du porteur du projet
■ Nom : BOU LAWZ KSAYER
■ Prénom : Elias
■ Laboratoire : ARMINES – CES
■ Poste: Responsable ...
Technologie ACHeaVE
■ ACHeaVE: Récupération optimisée de la chaleur des fumées
industrielles avec intégration de dépolluti...
Technologie ACHeaVE : Schéma de
principe
■ Système de récupération
de chaleur fumées – eau
en utilisant un échangeur
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Premier pilote ACHeaVE
 Puissance thermique ~1.5 MW
 Puissance électrique ~100 kWe
Système ORC 100 kWe Système de récupé...
Applications ACHeaVE
■ La technologie, ayant deux volets (récupération d’énergie et
dépollution), vise les fumées industri...
Modèle de valorisation et de coopération
envisagées
■ Nature de la transaction
• Vente de licences
■ Périmètre de la trans...
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Descriptif de la technologie ACHeaVE
▪ Récupération optimisée de la chaleur des fumées industrielles avec
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PILOTE de formage lampes pour application duale :
composites et métaux
Institut Clément ADER Albi – Mines Albi
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1 - La technologie
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L’originalité du pilote est d’associer un chauffage infrarouge par lampes d’une
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2 - Applications - Use cases
■ Cas d’usage possibles de la technologie :
– Mise en oeuvre de composites à matrice thermopl...
3- Modèle de coopération envisagé
■ Objet de la coopération
– Savoir-faire
– Formation avancée à l’utilisation de la techn...
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PILOTE EDyCO - Elaboration Dynamique de
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Institut Clément ADER Albi – Mines Albi
OLIVIER DE ALMEIDA
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1 - La technologie
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Le pilote EDyCO est un procédé destiné à la fabrication de pièces
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2 - Applications - Use cases
■ Cas d’usage possibles de la technologie :
– Mise en oeuvre de composites à matrice thermodu...
3- Modèle de coopération envisagé
■ Objet de la coopération
– Savoir-faire
– Formation avancée à l’utilisation de la techn...
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Chauffage de moules par Induction électromagnétique
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destiné à la fabrication...
Synergie: Système versatile de mesure de
l’énergie dans les réseaux de capteurs
Télécom Lille
LAURENT CLAVIER
ROMAN IGUAL-...
Introduction
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La technologie
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Mesure de la consommation de l’énergie en temps réel par
composant (Hardware) / par fonction (Software)
...
Conclusions
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Synergie
Capteurs Micro
contrôleur
Communication
RF
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Descriptif de la technologie
Informations relatives à la valorisation
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JULIEN SUBERCAZE
CHRISTOPHE GRAVIER
GAUTHIER PICARD
FRÉDÉRIQUE LAFOREST
JULES CHEVALIER
SYED GILLANI
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EnergySlider
Source : IEA,World Energy Outlook 2010
29
•Modèle modernisé de réseau électrique plus efficace
•Intègre des technologies d...
EnergySlider
30
Contraintes :
• Gestion des flots de données
colossaux (cap teurs énergétiques)
• Exploitation en temps ré...
EnergySlider
31
Solutions :
 Modèle d'information Smart Grid
 Utilisation des technologies du Web
Sémantique et de BigDa...
[ 32 ]
Descriptif de la technologie
Big data sémantique
 Exploitation unifiée des données issues des flux de réseaux de
c...
Green Charger for Mobile
CHRAIGUI SOUFIENE
MEDIATRON LABORATORY, SUP’COM TUNISIA.
SOFIENE.CHRAIGUI@SUPCOM.TN
[ 33 ]
1 - Motivation
■ State of the art
■Objectifs:
– Provide « self energy » for mobile devices
– Increase autonomy
34
2 - Green Charger for mobile devices ?
■ Characteristics of mobile devices :
– Mobility
– Low Power
■Our technologie:
– Co...
3- Modèle de coopération envisagé
■ Nature de la transaction envisagée pour la technologie
–Improve the conception for mar...
[ 37 ]
Green Charger c’est quoi ?
L’objet de Green Charger
▪ Produire de l’énergie électrique à partir du mouvement (vibra...
Micro-Batteries Embarquées
PHILIPPE PANTIGNY – RAPHAËL SALOT
[ 38 ]
1 - La technologie
■ micro-stockage d’énergie, du µA.h à quelques 10 mA.h, sous des tensions
de 1.5 V à 4V, rechargeable.
...
2 - Applications - Use cases
■ Créer des µsystèmes autonomes innovants alimentés par des micro-
batteries rechargeables, u...
3- Modèle de coopération envisagé
■ Objet du transfert / de la coopération
 Co-développement de la technologie en cours e...
[ 42 ]
Boitier BGA 8mm x 8 mm Boitier LGA 5mm x 5 mm System In package “above IC” substrat céramique substrat mica substra...
Un nouveau concept de Pile
à Combustible (PAC)
Haute Température
Centre des Matériaux de Mines-ParisTech
ALAIN THOREL ET A...
1 - La technologie
■ Description de la technologie:
•Les Piles à Combustible Haute Température (SOFC et PCFC) sont les plu...
2 - Applications - Use cases
■ Citez les cas d’usage possibles de la technologie :
• applications stationnaires, système m...
3- Modèle de coopération envisagé
■ Nature de la transaction envisagée pour la technologie
– Licence
– Partenariat pour co...
[ 47 ]
Descriptif de la technologie
▪ Les performances et la durabilité des PAC à oxydes solides (SOFC et
PCFC) sont altér...
Contrôle Automatique de Gain à
Efficacité énergétique améliorée
Départements Optique & Micro-ondes
FRÉDÉRIC LUCARZ, DANIEL...
1 - La technologie
■ Principe : moyens analogiques pour ajuster en temps réel le gain d’un
amplificateur RF selon plusieur...
2 - Applications - Use cases
■ Modules analogiques d’antennes distribuées (infrastructure à intelligence
centralisée) pour...
3- Modèle de coopération envisagé
■ Nature de la transaction envisagée pour la technologie
– Cession ou accord de licences...
[ 52 ]
3.9dBm par antenne (8) Þ >1 Mbps
Applications - Cas d’usage
Systèmes d’Antennes Distribuées (DAS)
▪ SNR-EVM requis ...
[ 53 ]
Ootee
Oriented Object Tool for
Electrical Engineering
LAPLACE UMR 5213 CNRS – INPT – UPS
TOULOUSE TECH TRANSFER (SA...
•Electrical system design
–Which best compromise(s) “weight-efficiency” of power converter
design ?
ON
OFF
LOAD
Flight
Con...
 Need for “new” simulation tools
 Taking into account
o losses,
o weight,
o cost?
 Multi-domain
 Fast evaluation of
pa...
 Example with a multi-level Inverter and the number of parallel legs ‘nPar’
Result overlay
Parameter
considered
:
nPar
Co...
Applications et valorisation
 Applications
 Toutes industries concernées par la conception de systèmes de conversion d'é...
[ 59 ]
Descriptif de la technologie
Outil d’aide à la conception en électronique de puissance
▪ Evaluation des performance...
SAMELEC - Spreader A Métal Liquide
pour les Composants Électroniques
[ 60 ]
Yvan Avenas
Maître de conférence Grenoble INP
...
1 - La technologie
■Description de la technologie
• Objectif : améliorer le refroidissement des composants
électroniques à...
2 - Applications - Use cases
■ Domaines d’utilisation :
• Domaines de l’électronique avec fortes puissances dissipées et
f...
3- Modèle de coopération envisagé
■ Nature de la transaction envisagée pour la technologie
–Partenariat
•Dans un premier t...
[ 64 ]
Descriptif de la technologie
▪ Améliorer le refroidissement des composants
électroniques à fortes pertes (diminutio...
65
Membranes à nanofils métalliques
« Énergie » - 22 mai 2014 - Grenoble
Basse consommation,
performances électriques
Co-i...
1 / 4 - Contexte applicatif
■ Marché de masse / projet amont : interposeurs millimétriques
■ Historique : interposeurs hau...
2 / 4 - Technologie
67
 Commercialized nanoporous
membrane by Synkera
 Thickness: 50 µm.
 Top oxyde thickness: 1 µm SW-...
3 / 4 - Intérêt
68
■ Miniaturisation des dispositifs passifs
■ Optimisation des performances électriques (dans le jargon
d...
4 / 4 - Modèle de transfert/coopération envisagé
■ Nature de la transaction envisagée pour la technologie
–Licencing ou co...
[ 70 ]
Microstrip line
Ground pad
IMS Tampa Bay 2014
ISCDG Grenoble 2012
Descriptif de la technologie
Une membrane d’alumi...
Nom de la techno
Colaminage de Métaux; substrat IGBT architecturé 3D
Nom du labo:
Centre des matériaux Mines-ParisTech
NOM...
1 - La technologie:
72
■ Description de la technologie:
– Matériaux bi-métalliques architecturés obtenus par colaminage
po...
2 - Applications - Use cases
■ Cas d’usage possibles de la technologie :
– Substrat pour électronique de puissance > 50 kW...
3- Modèle de coopération envisagé
■ Nature de la transaction envisagée pour la technologie
– Commercialisation engagée sur...
[ 75 ]
Descriptif de la technologie
▪ Matériaux bi-métalliques architecturés obtenus par
colaminage pour applications dans...
Nom de la techno: AluArmé
Nom du labo: Centre des Matériaux
Mines-ParisTech
NOM DU CHERCHEUR : Yves Bienvenu
[ 76 ]
1 - La technologie
Composite Aluminium / grille de fer / Aluminium léger et
avec une perméabilité magnétique,
– Le colamin...
2 - Applications - Use cases
•Les propriétés de C.E.M. et de légèreté peuvent intéresser les
applications boitiers pour l’...
3- Modèle de coopération envisagé
■ Nature de la transaction envisagée pour la technologie
–Le procédé est validé sur un l...
[ 80 ]
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14 technologies du domaine de l'énergie proposées par les chercheurs aux industriels

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Une sélection nationale de 14 technologies issues des organismes publics de recherche. Ces technologies sont proposées par les chercheurs aux industriels dans l'objectif d'un transfert technologique ou d'un projet de R&D collaboratifs

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14 technologies du domaine de l'énergie proposées par les chercheurs aux industriels

  1. 1. U N É V É N E M E N T D U P R O G R A M M E C V S T E N E Une sélection nationale de 14 technos proposées aux industriels par les chercheurs 8E ÉDITION DES BOURSES AUX TECHNOS GRENOBLE 22 MAI 2014 THÈME: ÉNERGIE
  2. 2. Intéressé par une techno proposée?... => Contactez un Business Developer de l’Institut Mines-Télécom pour être mis en relation avec le chercheur concerné CONTACT: DENIS.ABRAHAM@MINES-TELECOM.FR [ 2 ]
  3. 3. Liste des technologies proposées (1/2) • ACHeaVE: Advanced Clean Heat Valorisation into Electricity - Mines ParisTech (slide 5) • Pilote de formage lampes pour application duale : composites et métaux - Mines Albi (Slide 13) • Pilote EDyCO - Elaboration Dynamique de Composites Organiques - Mines Albi (Slide 18) • SYNERGIE: Système versatile de mesure de l’énergie dans les réseaux de capteurs - Telecom Lille (Slide 23) • EnergySlider: Exploitation unifiée des données issues des flux de réseaux de capteurs énergétiques - Telecom Saint-Etienne (Slide 28) • Green Energie for mobile devices - Sup’Com Tunis (Slide 33) • Micro-batterie - CEA Leti (Slide 38) [ 3 ]
  4. 4. Liste des technologies proposées (2/2) • IDEAL Cell: nouveau concept de Pile à Combustible (PAC) Haute Température - Mines ParisTech (Slide 43) • CAGE: Contrôle Automatique de Gain à Efficacité énergétique améliorée -Telecom Bretagne (Slide 48) • Ootee: outil logiciel d’aide à la conception de convertisseurs statiques d’électronique de puissance – Laplace (Slide 53) • SAMELEC - Spreader A Métal Liquide pour les Composants Électroniques - Grenoble INP (Slide 60) • Membranes à nanofils métalliques- Grenoble INP (Slide 65) • Colaminage de Métaux; substrat IGBT architecturé 3D - Mines ParisTech (Slide 71) • AluArmé: Matériaux bi-métalliques architecturés obtenus par colaminage - Mines ParisTech (Slide 76) [ 4 ]
  5. 5. [ 5 ] ACHeaVE Advanced Clean Heat Valorisation into Electricity CONSORTIUM DE VALORISATION THÉMATIQUE CVSTENE CES ARMINES – MINES PARISTECH
  6. 6. Identité du porteur du projet ■ Nom : BOU LAWZ KSAYER ■ Prénom : Elias ■ Laboratoire : ARMINES – CES ■ Poste: Responsable de projet, docteur en énergie ■ Lien CV: http://fr.linkedin.com/pub/elias-bou-lawz- ksayer/74/821/827 ■ Co-auteurs/co-inventeurs: Brevet en cours de déposition 6
  7. 7. Technologie ACHeaVE ■ ACHeaVE: Récupération optimisée de la chaleur des fumées industrielles avec intégration de dépollution (Advanced Clean Heat Vaorisation into Electricity) ■ La technologie consiste à récupérer la chaleur sensible et latente des fumées industrielles en utilisant des échangeurs à contact direct (à garnissage) et à dépolluer les fumées en captant principalement les SOx. ■ La modélisation de la technologie a été développée dans une thèse soutenue en Septembre 2013. Une preuve de concept optimisée est en cours de développement. ■ ACHeaVE permet d’avoir des rendements énergétiques globaux optimisés avec une dépollution poussée des fumées ■ Coûts d’installation et ROI avantageux 7
  8. 8. Technologie ACHeaVE : Schéma de principe ■ Système de récupération de chaleur fumées – eau en utilisant un échangeur à garnissage (CU) ■ Boucle de caloporteur à eau ■ Unité de traitement d’eau ■ Système de conversion de chaleur en électricité: ORC simple optimisé 8 Entrée Fumées Sortie Fumées Traitement d’eau Entrée d’eau ds CU Sortie d’eau de CU Pompe d’eau Pompe Turbine Générateur Condenseur Sortie d’eau Entrée d’eau HEX plaque Débitmètre
  9. 9. Premier pilote ACHeaVE  Puissance thermique ~1.5 MW  Puissance électrique ~100 kWe Système ORC 100 kWe Système de récupération de chaleur latente et sensible 1.5 MW 9
  10. 10. Applications ACHeaVE ■ La technologie, ayant deux volets (récupération d’énergie et dépollution), vise les fumées industrielles : des chaudières industrielles, des cimenteries, des incinérateurs, des séchoirs industriels et des raffineries. ■ Pistes de monétisation possibles ►Piste 1: La valorisation de la chaleur récupérée des fumées qui sera soit vendue pour le chauffage urbain soit convertie en électricité via des systèmes de Rankine organique. ►Piste 2: La dépollution des fumées réduira les taxes écologiques et évitera d’utiliser d’autres systèmes de dépollution très coûteux. 10
  11. 11. Modèle de valorisation et de coopération envisagées ■ Nature de la transaction • Vente de licences ■ Périmètre de la transaction • Brevet, droit d’auteur, savoir-faire, assistance technique • Recherche avancée sur les nouveaux verrous de la technologie 11
  12. 12. [ 12 ] Descriptif de la technologie ACHeaVE ▪ Récupération optimisée de la chaleur des fumées industrielles avec intégration de dépollution ▪ La technologie consiste à récupérer la chaleur sensible et latente des fumées industrielles en utilisant des échangeurs à contact direct (à garnissage), à dépolluer les fumées en captant principalement les SOx et la poussière et en réduisant l’émission de la vapeur d’eau créant la brume. ▪ ACHeaVE permet d’avoir de l’eau chaude à une température supérieure à la température de rosée des fumées. ▪ La modélisation de la technologie a été développée dans une thèse soutenue en Septembre 2013. Une preuve de concept optimisée est en cours de développement. ▪ Composition de ACHeaVE ▪ Système de récupération de chaleur fumées – eau en utilisant un échangeur à garnissage (CU) ▪ Boucle de caloporteur à eau ▪ Unité de traitement d’eau pour neutraliser l’eau caloportrice ▪ Système de conversion de chaleur en électricité : ORC simple optimisé ▪ D’autres caloporteurs que l’eau peuvent être utilisés Applications - Cas d’usage ACHeaVE ▪ ACHeaVE permet ▪ d’avoir des rendements énergétiques globaux optimisés avec une dépollution poussée des fumées ▪ d’avoir un coût d’installation et un ROI avantageux ▪ La technologie, ayant deux volets (récupération d’énergie et dépollution), vise les fumées industrielles ▪ des chaudières industrielles, des cimenteries, ▪ des incinérateurs, des séchoirs industriels et des raffineries. ▪ Pistes de monétisation possibles ▪ Piste 1: La valorisation de la chaleur récupérée des fumées qui sera soit vendue pour le chauffage urbain soit convertie en électricité via des systèmes de Rankine organique. ▪ Piste 2: La dépollution des fumées réduira les taxes écologiques et évitera d’utiliser d’autres systèmes de dépollution très coûteux. Informations relatives à la valorisation ACHeaVE ▪ Nature de la transaction ▪ Vente de licences ▪ Périmètre de la transaction ▪ Brevet, droit d’auteur, savoir-faire, assistance technique ▪ Recherche avancée sur les nouveaux verrous de la technologie PORTEUR DE LA TECHNOLOGIE elias.boulawz_ksayer@mines-paristech.fr www.dep.mines-paristech.fr CES ARMINES Avant Après Entrée Fumées Sortie Fumées Traiteme nt d’eau Entrée d’eau ds CU Sortie d’eau de CU Pompe d’eau Pompe Turbine Générateu r Condenseur Sortie d’eau Entré e d’eau HEX plaque Débitmè tre
  13. 13. PILOTE de formage lampes pour application duale : composites et métaux Institut Clément ADER Albi – Mines Albi GÉRARD BERNHART [ 13 ]
  14. 14. 1 - La technologie 14 L’originalité du pilote est d’associer un chauffage infrarouge par lampes d’une plaque métallique ou composite à une mise en forme par une pression de gaz (gonflage). Maturité de la technologie : TRL 4 à 6 suivant type de pièces visées L’application métallique concerne le formage superplastique de tôles d’aluminium ou de titane. Le pilote procédé vise à démontrer qu’il est possible de ne chauffer que la tôle, l’outillage restant à basse température ce qui induit ainsi une réduction de consommation énergétique par rapport au procédé conventionnel. Cette technologie permet également d’économiser en coûts non récurrents (coûts de moules, d’une presse à plateau chauffant). L’application composite concerne le formage des composites thermoplastiques. L’utilisation des matériaux thermoplastiques est croissante du fait de leur meilleure tenue au choc et des contraintes hygiène-sécurité-environnement réduites. Ce pilote a pour objectif principal d’étudier l’application du procédé de formage/compactage de textiles poudrés ou co-tissés, assemblés sous membrane à vide, chauffés par infra-rouge puis déformés par gonflage au gaz inerte.
  15. 15. 2 - Applications - Use cases ■ Cas d’usage possibles de la technologie : – Mise en oeuvre de composites à matrice thermoplastique ou de métaux pour le secteur aéronautique, plus largement pour le secteur des transports, – Technologie adaptée à la mise au point de nouvelles technologies de mise en forme de plaques à haute rempérature, – Technologie adaptée, en l’état, à la fabrication de pièces de petites tailles et petites séries (notamment prototypes), –Technologie accessible à des PME, TPE. 15
  16. 16. 3- Modèle de coopération envisagé ■ Objet de la coopération – Savoir-faire – Formation avancée à l’utilisation de la technologie – Base de données – Etudes rhéologiques – Optimisation de procédé – Projet d’innovation collaboratif. 16
  17. 17. [ 17 ] http://www.institut-clement-ader.org/. Institut Clément Ader site d’Albi Campus Jarlard route de Teillet 81000 Albi gerard.bernhart@mines-albi.fr
  18. 18. PILOTE EDyCO - Elaboration Dynamique de Composites Organiques Institut Clément ADER Albi – Mines Albi OLIVIER DE ALMEIDA [ 18 ]
  19. 19. 1 - La technologie 19 Le pilote EDyCO est un procédé destiné à la fabrication de pièces composites structurales hors autoclave à matrice thermoplastique ou thermodurcissable par thermocompression Il intègre un concept de chauffage de moules par induction développé par RocTool, particulièrement adapté à la fabrication en grande série de pièces de tailles petites à moyennes. Cette nouvelle technologie permet d’atteindre des cinétiques rapides de chauffage et de refroidissement des moules, ce qui permet de réduire de manière significative les temps de cycle, et par conséquent les coûts de fabrication de pièces composites. Maturité de la technologie : TRL 5 à 8 suivant type de pièces visées
  20. 20. 2 - Applications - Use cases ■ Cas d’usage possibles de la technologie : – Mise en oeuvre de composites à matrice thermodurcissables ou thermoplastique pour le secteur aéronautique, plus largement pour le secteur des transports, – Procédé hors autoclave est particulièrement adapté aux pièces de tailles petites ou moyennes devant être produites en grande série, – Pièces d’intérieur cabine, pièces combinant plusieurs fonctions (structurales, thermiques, ...) –Technologie accessible à des PME, TPE. 20
  21. 21. 3- Modèle de coopération envisagé ■ Objet de la coopération – Savoir-faire – Formation avancée à l’utilisation de la technologie – Base de données – Développement de nouveaux matériaux – Optimisation de procédé – Projet d’innovation collaboratif. 21
  22. 22. [ 22 ] Chauffage de moules par Induction électromagnétique 6 0 m m Le pilote EDyCO est un procédé destiné à la fabrication de pièces composites structurales hors autoclave à matrice thermoplastique ou thermodurcissable par thermocompression.Cette nouvelle technologie permet d’atteindre des cinétiques rapides de chauffage et de refroidissement des moules, ce qui permet de réduire de manière significative les temps de cycle, et par conséquent les coûts de fabrication de pièces composites. Il intègre un concept de chauffage de moules par induction développé par RocTool, particulièrement adapté à la fabrication en grande série de pièces de tailles petites à moyennes. Technologie Cage System® Technologie 3iTech® Quelques exemples d’essais de faisabilité déjà réalisés… Géométries complexes : Coin de Malle Reprises de Plis intégrées Imprégnation de Semi- produits variés Feuillards Inox Plis de semi- produit Consolidation satisfaisante au niveau de la reprise de pli TgPEEK = 143°C TfPEEK = 343°C Principe Performances et Limitations Co-Tissé Poudré Co-Mêlé 2 demi-bobines solidaires de chaque partie du moule assurant la conductivité électrique de l’inducteur lorsque la presse est fermée. Avantages: • Cinétiques de chauffage et de refroidissement exceptionnelles en thermocompression composites. • Inertie négligeable permettant de réaliser des cycles complexes. Inconvénients : •Tolérances dimensionnelles difficiles à respecter en épaisseur faible (<3mm) •Gradients thermiques à la surface du moule inhérents à la dissymétrie de l’inducteur •Impossibilité de placer des inserts métalliques dans l’entrefer du moule (câles, surépaisseurs) Principe Performances et Limitations Avantages: • Tolérances dimensionnelles satisfaites même à faible épaisseur (<1mm) • Chambre de compression intégrée • Homogénéité thermique de la surface moulante •Possibilité d’utiliser des inserts ou des moules Inconvénients : •Inertie de chauffage et de refroidissement importante •Refroidissement délicat (vapeur d’eau sous pression) Absence de système de chauffage intrusif ayant permis de placer de nombreux canaux de refroidissement dans les empreintes du moule Induction générée à l’intérieur du moule par une tresse de cuivre faisant des allers retours sous le plan de moulage Inducteur souple de cuivre isolé du moule par une gaine de verre et une gaine de silice Canaux de refroidissement perpendiculaires à l’inducteur et disposés de part et d’autre du plan inducteur Institut Clément Ader site d’Albi Campus Jarlard route de Teillet 81000 Albi auxtechnologies-énergie
  23. 23. Synergie: Système versatile de mesure de l’énergie dans les réseaux de capteurs Télécom Lille LAURENT CLAVIER ROMAN IGUAL-PEREZ VIKTOR TOLDOV [ 23 ]
  24. 24. Introduction 24
  25. 25. La technologie 25 Mesure de la consommation de l’énergie en temps réel par composant (Hardware) / par fonction (Software) Capteur Microcontrôleur Microcontrôleur Communication RF Module RF basse consommation Mémoire externe Mémoire externe NŒUD PLATEFORME DE MESURE Connexion série PC Amplificateurs différentiels
  26. 26. Conclusions 26 Synergie Capteurs Micro contrôleur Communication RF Memoire externe ENERGIE
  27. 27. [ 27 ] Descriptif de la technologie Informations relatives à la valorisation PORTEUR DE LA TECHNO laurent.clavier@telecom-lille.fr www.telecom-lille.fr TX / RX Synergie Capteurs Micro contrôleur Communication RF Memoire externe ENERGIE Mesure de la consommation de l’énergie en temps réel par composant (Hardware) / par fonction (Software) Capteur Microcontrôleur Microcontrôleur Communication RF Module RF basse consommation Mémoire externe Mémoire externe NŒUD PLATEFORME DE MESURE Connexion série PC Amplificateurs différentiels 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1 1.01 1.02 1.03 1.04 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Current(I) Time(secs) Current(mA) XBee Microcontrôleur Capteur SD Card Temps( C ur re nt (m A) Applications - Cas d’usage ▪ Déployer de façon fiable et durable un réseau de capteurs ▪ Etudier l’impact d’un environnement spécifique (qualité de l’environnement radio, interférences…) sur la consommation des nœuds et sur la durée de vie du réseau ▪ Adapter le réseau pour en optimiser l’usage AVEC 0 0.5 1 1.5 2 2.5 x10 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Courant(I) Time Courant(mA) 0.5 1 1.5 2 2.5 x10 4 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Etats Capteur Etats Module RF basse consommation Cour ant (mA) E t a t s Temps(s) 1 0 m A 0 m A Microcontrôleur ▪ Vendre un service d’aide au déploiement d’un réseau de capteurs ▪ Fournir au client des mesures précises de la consommation de l’énergie ▪ Vendre un outil simple et versatile d’usage pour le monitoring d’un réseau de capteurs Nœud et plateforme de mesure de la consommation de l’énergie Synergie permet une mesure in situ de la consommation de chaque composant d’un nœud d’un réseau de capteurs. Il permet d’analyser, de prédire et d’optimiser le déploiement d’un réseau afin d’évaluer l’impact spécifique de l’environnement.
  28. 28. JULIEN SUBERCAZE CHRISTOPHE GRAVIER GAUTHIER PICARD FRÉDÉRIQUE LAFOREST JULES CHEVALIER SYED GILLANI 28 EnergySlider
  29. 29. Source : IEA,World Energy Outlook 2010 29 •Modèle modernisé de réseau électrique plus efficace •Intègre des technologies du numérique et de l'information • Les États-Unis estiment investir entre 338 et 476 milliards de dollars dans le développement d'infrastructures Smart Grid d'ici 2020 D'ici 2035 la consommat ion élect rique mondiale va doubler  La capacité, fiabilité, efficacité et durabilité du réseau électrique seront de plus en plus critiques L'engagement de l'utilisateur final deviendra incontournable Smart Grid EnergySlider Evolution de la consommation é le ctrique jus qu'e n 2035
  30. 30. EnergySlider 30 Contraintes : • Gestion des flots de données colossaux (cap teurs énergétiques) • Exploitation en temps réel • Intégration d'information extensible du fait de la diversité des flux entrants • Service de consultation interactive pour les utilisateurs finaux • Service de surveillance pour les fournisseurs de service
  31. 31. EnergySlider 31 Solutions :  Modèle d'information Smart Grid  Utilisation des technologies du Web Sémantique et de BigData  Extraction d'événements en utilisant :  Traitement d'événement complexes  Raisonnement distribué à l'échelle du Cloud  Exploitation unifiée des données de Flux de réseaux de cap teurs
  32. 32. [ 32 ] Descriptif de la technologie Big data sémantique  Exploitation unifiée des données issues des flux de réseaux de capteurs énergétiques et des big data sémantiques.  Raisonnement distribué à l’échelle du cloud, haute scalabilité  Traitement temps réel d’événements complexes en large volume  Ontologie de domaine SmartEnergy Applications - Cas d’usage Smart Energy  Analyse temps réel des données issues des capteurs SmartGrid  Aide à la décision  Intégration sémantique du SI  Modélisation sémantique secteur énergétique Informations relatives à la valorisation Du POC à l’exploitation  Système aujourd’hui à l’état de preuve de concept  But : exploitation en mode SaaS  Besoin : industrialisation du POC, financement, montage de structure PORTEUR DE LA TECHNO
  33. 33. Green Charger for Mobile CHRAIGUI SOUFIENE MEDIATRON LABORATORY, SUP’COM TUNISIA. SOFIENE.CHRAIGUI@SUPCOM.TN [ 33 ]
  34. 34. 1 - Motivation ■ State of the art ■Objectifs: – Provide « self energy » for mobile devices – Increase autonomy 34
  35. 35. 2 - Green Charger for mobile devices ? ■ Characteristics of mobile devices : – Mobility – Low Power ■Our technologie: – Convert mechanical energy into electrical low power energy vibrations + rotations  electrical energy 35 Mechanical energy • Vibration • rotation Enercy convertion • DC Low power • DC-DC booster Devices • Storage (battery) • Low power transmiter
  36. 36. 3- Modèle de coopération envisagé ■ Nature de la transaction envisagée pour la technologie –Improve the conception for marketing (design, cost and integration) –Prototype validation ■ Objet du transfert / de la coopération – Intellectual Property: publishing and patent registration – Création d’une start-up ■Perspective –Generalization on other areas (Sport, Agriculture, Industry, automotive, ...). 36
  37. 37. [ 37 ] Green Charger c’est quoi ? L’objet de Green Charger ▪ Produire de l’énergie électrique à partir du mouvement (vibration, rotation) ▪ Donner plus d’autonomie en énergie aux terminaux mobiles et Smartphones. ▪ Garantir une recharge permanente des batteries. ▪ Production écologique d’énergie électrique. ▪ Donner une solution de production d’énergie en absence du secteur (désastre, zone rurale, à bord de mer, désert,…) Applications – Les Terminaux mobile q Mobilité q Low-Power Les Smartphones ▪ Convertir l’énergie récupérée à travers les activités et mouvements humains en charge électrique. ▪ L’énergie électrique produite servira à l’alimentation des terminaux mobiles. Informations relatives à la valorisation Business-modèle prévu, maturité, propriété intellectuelle… ▪ Intégration avec les téléphones portables (constructeurs des terminaux, batteries). ▪ Chargeurs batteries (grand public). ▪ Améliorer la conception pour la commercialisation (design, coût, intégration, …). ▪ Propriété intellectuelle : édition et enregistrement du brevet. ▪ Création d’une start-up. ▪ Validation du prototype pour les téléphones portables. ▪ Généralisation sur autres domaines (Sport, Agriculture, industrie, automobile, …). Sofiene.chraigui@supcom.tn www.supcom.tn wireless sensor network ▪ Génération de l’énergie à partir de l’environnement (vibration, rotation, électromagnétique, …). ▪ Besoin en énergie faible et non permanent. Propriété intellectuelle (brevet ) Pré commercialisation (coût, design) Commercialisation (Start-up) PORTEUR DE LA TECHNO
  38. 38. Micro-Batteries Embarquées PHILIPPE PANTIGNY – RAPHAËL SALOT [ 38 ]
  39. 39. 1 - La technologie ■ micro-stockage d’énergie, du µA.h à quelques 10 mA.h, sous des tensions de 1.5 V à 4V, rechargeable. – Micro – batterie Lithium rechargeable, sûre et fiable – Technologie en couches minces ( épaisseur typ. 20 µm ) – Composant en boitier microélectronique standard ou packaging ultra-mince – Composant (bare die ) pour architectures System In Package (above IC,3D, intégration hétérogène sur substats flexibles ) – Compatible avec fonctionnement à 0 volt – Compatible avec techniques d’assemblage > 250°C – Auto décharge ultra faible (< 3% / an) – Tenue aux cyclages charge - décharge : 1000 to > 10 000 cycles – Capacité = 100 µA.h / cm2 (avec pic de courant > 1mA/cm2) – Protocole de charge en courant ou tension peu complexe 39
  40. 40. 2 - Applications - Use cases ■ Créer des µsystèmes autonomes innovants alimentés par des micro- batteries rechargeables, ultraminces et adaptables à vos designs. 40
  41. 41. 3- Modèle de coopération envisagé ■ Objet du transfert / de la coopération  Co-développement de la technologie en cours entre CEA et ST Microelectronics (PIA TOURS2015) : TRL4 à 6 selon options technologiques  Différents modèles de collaboration avec ST Microelectronics possibles (de fabricant à solution provider)  Possibilités de collaboration avec CEA hors domaine ST Microelectronics ( développement spécifique, prototypage à la demande) 41
  42. 42. [ 42 ] Boitier BGA 8mm x 8 mm Boitier LGA 5mm x 5 mm System In package “above IC” substrat céramique substrat mica substrat polymère Descriptif de la technologie ▪ Micro – batterie Lithium rechargeable ▪ Technologie en couches minces ( épaisseur typ. 20 µm ) ▪ Sûre & Fiable ( 100% Lithium ion état solide ) ▪ Composant en boitier microélectronique standard ou packaging ultra-mince ▪ Composant (bare die ) pour architectures System In Package (above IC,3D, intégration hétérogène sur substats flexibles ) ▪ Compatible avec fonctionnement à 0 volt ▪ Compatible avec techniques d’assemblage > 250°C ▪ Auto décharge ultra faible (< 3% / an) ▪ Tenue aux cyclages charge - décharge : 1000 to > 10 000 cycles ▪ Capacité = 100 µA.h / cm2 (avec pic de courant > 1mA/cm2) ▪ Protocole de charge en courant ou tension peu complexe Applications - Cas d’usage Informations relatives à la valorisation Maturité de la technologie : TRL 4 à 6 selon les options technologiques ▪ Co-développement de la technologie entre CEA et ST Microelectronics en cours (PIA TOURS2015) ▪ Différents modèles de collaboration avec ST Microelectronics possibles (de fabricant à solution provider) ▪ Possibilités de collaboration avec CEA hors domaine ST Microelectronics ( développement spécifique, prototypage à la demande) PORTEUR DE LA TECHNO philippe.pantigny@cea.fr www.leti.fr Solution de micro-stockage d’énergie, du µA.h à quelques 10 mA.h, sous des tensions de 1.5 V à 4V, rechargeable, intégrable en boitiers et sur substrats souples. batterie RTC batterie RTC ìì ìì î µsystem block diagram, metrics and trends Créer des µSystèmes autonomes innovants alimentés par des micro-batteries rechargeables, ultraminces et adaptables à vos designs. décharge en régime pulsé Internet Des Objets Santé Bien – être Sport Réseaux de capteurs : contrôle de processus, monitoring environnement Horloge temps réel Smart cards
  43. 43. Un nouveau concept de Pile à Combustible (PAC) Haute Température Centre des Matériaux de Mines-ParisTech ALAIN THOREL ET ANTHONY CHESNAUD 43
  44. 44. 1 - La technologie ■ Description de la technologie: •Les Piles à Combustible Haute Température (SOFC et PCFC) sont les plus efficaces, mais pas encore assez matures (coûts de production élevés, pb de vieillissement); les limitations sont principalement associées à la formation d’eau à l’une des électrodes •La technologie proposée, validée au cours d’un projet européen, rassemble les avantages des systèmes existants mais évite la formation de l’eau aux électrodes, d’où:  Le fuel (côté anodique) ou le comburant (côté cathodique) ne sont pas dilués  La corrosion des électrodes est fortement limitée  Chaque compartiment joue un seul rôle et donc peut être facilement optimisé  Diminution des surtensions d’activation et de concentration aux électrodes  De l’eau pure valorisable est produite dans la membrane centrale (MC)  Pressurisation aisée  Système parfaitement réversible (Pile / Electrolyseur) • cellules à l’échelle du laboratoire validée (TRL3-4) 44
  45. 45. 2 - Applications - Use cases ■ Citez les cas d’usage possibles de la technologie : • applications stationnaires, système modulable (stack) • couplage efficace à une source d’énergie renouvelable (RES) en raison de la réversibilité (Pile / Electrolyseur) ; permet de contourner l’intermittence • « stand-alone » système • quelques W à quelques 100 KW 45
  46. 46. 3- Modèle de coopération envisagé ■ Nature de la transaction envisagée pour la technologie – Licence – Partenariat pour contrat de co-développement ■ Objet du transfert / de la coopération – Brevet – Savoir-faire, expertise, – Projet d’innovation collaboratif (H2020)… 46
  47. 47. [ 47 ] Descriptif de la technologie ▪ Les performances et la durabilité des PAC à oxydes solides (SOFC et PCFC) sont altérées par la présence d’eau à l’un ou l’autre des électrodes (anode pour SOFC, cathode pour PCFC) ▪ La technologie proposée, dont le concept a été démontré lors d’un projet européen du FP7 (IDEAL-Cell), surmonte cet inconvénient. Elle consiste à joindre le compartiment anodique d’une SOFC au compartiment cathodique d’une PCFC par l’intermédiaire d’une membrane composite à conduction duale H+ et O2-. ▪ Les avantages sont : ▪ Le concept a été fortement amélioré par l’utilisation d’un seul matériau (BCY : cérate de Ba dopé à l’Y) à conduction mixte H+ et O2- : c’est le concept monolithique, qui diminue fortement les surtensions d’activation, et dont la symétrie rend la mise en forme aisée et la cellule parfaitement réversible (pile / électrolyseur) Applications - Cas d’usage Informations relatives à la valorisation ▪ 3 brevets « ARMINES » (1 brevet de concept, 2 brevets d’amélioration) ▪ Concept prouvé (validation par la CE) ▪ Performances supérieures à celles des SOFC et PCFC à géométrie et températures équivalentes ▪ Modélisation : potentiellement densité de puissance de ± 1W/cm2 ▪ Actuellement cellules de laboratoire (TRL3-4) ▪ En attente de partenariat industriel pour réaliser un stack 2014 alain.thorel@mines-paristech.fr anthony.chesnaud@mines-paristech.fr www.mines-paristech.fr H2 2e- O2 H2O H2"2H++2e- 1/2O2+2H++2e-"H2O - + c a t h o d e 2e- H2+O2-"H2O+2e- 1/2O2+2e-"O2- O2 H2O H2 O2- 2e- - + 2e- a n o d e c a t h o d e H2 - O2 O2- + c a t h o d e 2e- 2e- H2"2H++2e- 1/2O2+2e-"O2- H2O MC H2O H + H 2 C M c a t h o d e a n o d e H2 2H+ + 2e- ½ O2 + 2e- O2- C M c a t h o d eH 2 a n o d e 2H+ + 2e- H2 O2- ½ O2 + 2e-H2O H + SOFC PCFC IDEAL-Cell n Le fuel (côté anodique) ou le comburant (côté cathodique) ne sont pas dilués n La corrosion des électrodes est fortement limitée n Chaque compartiment joue un seul rôle et donc peut être facilement optimisé n Diminution des surtensions d’activation et de concentration aux électrodes n De l’eau pure valorisable est produite dans la membrane centrale (MC) n Pressurisation aisée Monolithique mode Pile Monolithique mode Electrolyseur ▪ Applications stationnaires, « stand-alone », ▪ La réversibilité permet le couplage RES et résoudre les problèmes d’intermittence ▪ Modulable : de quelques 100 W à quelques 100 KW a n o d e a n o d e
  48. 48. Contrôle Automatique de Gain à Efficacité énergétique améliorée Départements Optique & Micro-ondes FRÉDÉRIC LUCARZ, DANIEL BOURREAU 48 Technopôle Brest-Iroise - CS 83818 - 29238 Brest Cedex 3 - France Frederic.Lucarz@telecom-bretagne.eu / Daniel.Bourreau@telecom-bretagne.eu
  49. 49. 1 - La technologie ■ Principe : moyens analogiques pour ajuster en temps réel le gain d’un amplificateur RF selon plusieurs vitesses de réaction ■ Objectif : architecture simplifiée et robuste, sans aucun élément numérique, contrairement aux solutions identifiées dans l’art antérieur  consommation énergétique réduite ■ Démonstrateur réalisé en 2012 en laboratoire à partir de composants discrets dans le cadre d’une thèse (1) ■ Possibilité d’intégration (Si) 49 Pin Vc Vset Pout Vseuil RSSI 1 RSSI 2 Cext Retard (1) Hexin LIU, « Radio sur fibre : réseaux, couvertures radio, architectures et dimensionnements matériels », Thèse de doctorat, Institut Mines-Télécom-Télécom Bretagne-UEB, UMR CNRS 6285 Janvier 2013
  50. 50. 2 - Applications - Use cases ■ Modules analogiques d’antennes distribuées (infrastructure à intelligence centralisée) pour les réseaux sans fil à forte densité d’utilisateurs ■ Wi-Fi, 4G, Wi-Gig – Optimisation de la couverture radio – Réduction de la densité d’absorption spécifique – Minimisation de la consommation d’énergie (pas d’activité numérique énergivore) ■ Invention développée dans le cadre d’une thèse sur l’ingénierie d’un système d’antennes distribuées par fibre optique – Application privilégiée dans les systèmes pico-cellulaires à forte densité d’antennes – Tout système radio-cellulaire où les modules d’antennes restent analogiques – Architectures à faible coût d’installation, de maintenance et de consommation – Secteurs visés : transports (trains, navires) et bâtiments intelligents (gares, aérogares, bureaux) et dans le cadre du développement des villes numériques 50
  51. 51. 3- Modèle de coopération envisagé ■ Nature de la transaction envisagée pour la technologie – Cession ou accord de licences du brevet auprès de • Concepteurs de circuits • Équipementiers pour des solutions d’accès sans fil et mobile ■ Objet du transfert / de la coopération – Technologie brevetée (2) au nom de l’IMT • Demande de brevet français déposée en 2012 : FR201260845 • Étendue à l’international par voie PCT en 2013 : PCT/EP2013/073777 – Expertise technique – Projets collaboratifs 51 (2) Demande de brevet FR201260845 (14.11.2012) et PCT/EP2013/073777 (14.11.2013), D. Bourreau, P. Pajusco, H. Liu, F. Lucarz, « Circuit à contrôle automatique de gain à temps de réaction variable ajusté analogiquement et dispositif récepteur comprenant un tel circuit », publiée le 16.05.2014
  52. 52. [ 52 ] 3.9dBm par antenne (8) Þ >1 Mbps Applications - Cas d’usage Systèmes d’Antennes Distribuées (DAS) ▪ SNR-EVM requis pour la dynamique radio Þ contrôle automatique de gain ▪ Signaux transmis (modulation numérique) : « Burst » à enveloppe non constante ▪ Le design analogique du dispositif Þ RSSI 1 : réaction rapide (début du burst) Þ Détection du signal (RSSI 2, retard) Þ Réaction lente (ne pas déformer l’enveloppe) contrôle d’un temps de réaction R.Cext1 Þ Fin du burst, bruit Aucun circuit numérique dans les front-ends radio ▪ Prototype hybride validé et des tests en laboratoire concluants ▪ Proposition originale appréciée du jury et des rapporteurs de la thèse Descriptif de la technologie Contrôle automatique de gain à vitesses de réactions multiples contrôlées par voie analogique Informations relatives à la valorisation Propriété intellectuelle, business-modèle, maturité ▪ Technologie brevetée au nom de l’Institut Mines Télécoms • Demande de brevet français FR201260845 déposée le 11/11/2012 • Extension à l’international par voie PCT le 11/11/2013 (PCT/EP2013/073777) ▪ Possibilité de valorisation au sein du consortium international GreenTouchTM d’ici mai 2015 ▪ Négociation d’un projet DAS en cours visant à remplacer 200 boxes par 25 boxes ayant chacune 24 antennes distribuées • Couverture améliorée (600 antennes) avec réduction des coûts (€ : -14%) et de la consommation électrique (W : -15%) Note : Les réductions (€, W) du réseau d’interconnexion n’ont pas été prises en compte. • Méthode proposée Þ Étude bibliographique spécifique puis transfert du savoir au maître d’œuvre Þ Réalisation d’un démonstrateur à l’échelle dans le cadre d’un projet collaboratif avec des partenaires industriels ▪ Idées originales complémentaires • Extinction-allumage « analogique » des antennes (réduction de la consommation GLOBALE) • Développement technologique (réduire le nombre de composants et donc la consommation) PORTEUR DE LA TECHNO daniel.bourreau@telecom-bretagne.eu et frederic.lucarz@telecom-bretagne.eu ▪ Objectifs : optimiser la couverture radio, réduire l’exposition RF et minimiser la consommation énergétique globale ▪ Cas concrets • Couverture radio d’un bâtiment Þ Optimisation (coût, pérennité, énergie) Þ Radio-sur-Fibre (RoF) Þ Nombre d’antennes très élevé : 700 à l’aéroport d’Atlanta (USA) • Exposition RF liée aux réseaux cellulaires (cf. rapport COPIC) - Démultiplication des stations de base (X3) Þ coûts, architecture, énergie ▪ Requêtes d’un système DAS • Liens pérennes et transparents (vis-à-vis de l’évolution des standards radio) • Chaque « antenne » doit consommer le moins possible Þ Sans intelligence (aucun circuit numérique Þ intelligence centralisée) Þ Faible puissance (pas besoin de puissance RF au point d’accès) • Télé-alimentation Tx Power = 20dBm min RX level = -93.4dBm 1 antenne : 20dBm Þ > 1 Mbps 11dBm / antenne (8) Þ >12Mbps( )10 110.log 9. 8 dB= - STx Power = 20.0dBm min RX level = -85.9dBm STx Power = 12.9dBm min RX level = -93.0dBm RoF-DAS dans un bâtiment Michael Sauer et al. : Nov. 2007 RSSI 1 RSSI 2 Switch Cext1 & retard VGA Filtre RF (Pin) (Pout) PIRETotale réduite de 7dB Pin Vset RSSI 1 Cext1 Pout RSSI 2 retard CAG analogique Contrôle des vitesses Mémoire RC’ Mémoire RC" VGA Contrôle de 2 vitesses -90 -80 -70 -60 -40 -50 -30 -20 -10 LNA AGC Optic link LNA1 + optic link AGC + optic link AGC LNA + AGC + optic link AGC AGC1 + AGC2 + optic link AGC LNALNA 30 25 20 15 10 5 0 EVM (%) RoFlink Résultats de mesures Tests EVM : IEEE 802.11g (Wi-Fi 2.5GHz)
  53. 53. [ 53 ] Ootee Oriented Object Tool for Electrical Engineering LAPLACE UMR 5213 CNRS – INPT – UPS TOULOUSE TECH TRANSFER (SATT TOULOUSE) GUILLAUME FONTES
  54. 54. •Electrical system design –Which best compromise(s) “weight-efficiency” of power converter design ? ON OFF LOAD Flight Control Light De-icing Power ConverterRam Air Turbine Lithium-ion battery ON OFF Power Converter ? ? losses weight  Increasing number of power converter specifications (aerospatial, hybrid and electric vehicles, smart grids…)  Great number of potential solutions (topologies and technologies…) Issue Toulouse Tech Transfer Tous droits réservés
  55. 55.  Need for “new” simulation tools  Taking into account o losses, o weight, o cost?  Multi-domain  Fast evaluation of parameter influence  Optimization ? losses weight ? DC / DC AC / DC or DC / AC DC / AC AC / DC topologies, modulation and control scheme component design and association evaluation models weight and losses for given semiconductor and material database degreesof freedom outputs A new need Toulouse Tech Transfer Tous droits réservés
  56. 56.  Example with a multi-level Inverter and the number of parallel legs ‘nPar’ Result overlay Parameter considered : nPar Command window Global view
  57. 57. Applications et valorisation  Applications  Toutes industries concernées par la conception de systèmes de conversion d'énergie, • industries expertes du domaine • mais également industries plus émergentes en électronique de puissance (automobile, ferroviaire, aéronautique…)  Type de valorisation envisagée  licence globale accordée à un concepteur logiciel pour commercialisation vers les utilisateurs finaux,  …  Objet du transfert  Support technique outil logiciel  Aide au développement de modèles  Formation continue  Personnalisation • problème spécifique • ajout de nouvelles fonctionnalités support
  58. 58. [ 59 ] Descriptif de la technologie Outil d’aide à la conception en électronique de puissance ▪ Evaluation des performances (pertes et masse) des convertisseurs statiques de puissance ▪ Etude de l’influence / sensibilité des paramètres de la topologie sur ces performances ▪ Principales fonctionnalités ▪ convertisseur statique configurable ▪ outil de simulation rapide ▪ détermination du point de fonctionnement à partir du cahier des charges ▪ considérations technologiques (base des données de composants et de matériaux) ▪ balayage de paramètres Applications - Cas d’usage Toutes les industries en charge de la conversion d’énergie électrique ▪ Aéronautique ▪ Automobiles ▪ Ferroviaire ▪ Producteur, transporteur et distributeur d’énergie électrique Informations relatives à la valorisation En cours d’étude ▪ licence globale accordée à un concepteur logiciel pour commercialisation vers les utilisateurs finaux, ▪ … PORTEUR DE LA TECHNO guillaume.fontes@laplace.univ-tlse.fr ON OFF L O A DFlight Control Light De-icing Power ConverterRam Air Turbine ON OFF Power Converter ? ? losses weight Result overlay Parameter considered: nPar Command window
  59. 59. SAMELEC - Spreader A Métal Liquide pour les Composants Électroniques [ 60 ] Yvan Avenas Maître de conférence Grenoble INP Ense3 – G2eLab 04 76 82 64 46 Stéphan Pédèche Chargé d’affaires Greentech Gate1 06 73 17 55 36
  60. 60. 1 - La technologie ■Description de la technologie • Objectif : améliorer le refroidissement des composants électroniques à fortes pertes (diminution volume, augmentation durée de vie et/ou rendement) •Technologie : circulation d’un métal liquide dans le boîtier du composant. •Circulation du fluide par pompe électromagnétique (autonome). ■ Maturité •Démonstrateur de laboratoire 61 Fabricants du composant électronique Packaging 1 Samelec Intégrateurs, Fabricants de Système
  61. 61. 2 - Applications - Use cases ■ Domaines d’utilisation : • Domaines de l’électronique avec fortes puissances dissipées et fortes densités de puissance : –Electronique de puissance –LED de puissance –Laser… •Tout autre domaine comportant des sources de chaleur intenses de taille relativement petite. 62
  62. 62. 3- Modèle de coopération envisagé ■ Nature de la transaction envisagée pour la technologie –Partenariat •Dans un premier temps: Co-création avec un partenaire de produits intégrant le système de refroidissement •Dans un second temps: production de systèmes de refroidissement par une start-up ou vente de licence de la technologie à une entreprise ■ Objet du transfert / de la coopération –Brevet, savoir-faire, –Projet d’innovation collaboratif 63
  63. 63. [ 64 ] Descriptif de la technologie ▪ Améliorer le refroidissement des composants électroniques à fortes pertes (diminution volume, augmentation durée de vie et/ou rendement) ▪ Circulation d’un métal liquide dans le boîtier du composant : épanouissement de la chaleur et amélioration des performances des boîtiers. ▪ Circulation du fluide par pompe électromagnétique : pas de pièce d’usure, possibilité d’un système autonome ▪ Avantage concurrentiel : fortes densités de pertes Applications - Cas d’usage ▪ Electronique de puissance. ▪ LEDs de puissance ▪ Laser ▪ Microélectronique ▪ Toute autre application où les densités de puissance sont importantes avec des dimensions assez réduites Informations relatives à la valorisation ▪ Maturité : démonstrateur de laboratoire ▪ Partenariat, projet d’innovation collaboratif : ▪ Co-création avec un partenaire de produits intégrant le système de refroidissement ▪ Production de systèmes de refroidissement par une start-up ou vente de licence de la technologie à une entreprise ▪ Objets du transfert ▪ Brevets ▪ Savoir-faire PORTEUR DE LA TECHNO yvan.avenas@g2elab.grenoble-inp.fr stephan.pedeche@gate1.fr www.g2elab.grenoble-inp.fr Refroidisseur Plaque en céramique Circulation du métal liquide Polymère, Plastique Electrodes Céramique métallisée Composant Aimant permanent
  64. 64. 65 Membranes à nanofils métalliques « Énergie » - 22 mai 2014 - Grenoble Basse consommation, performances électriques Co-inventeurs/co-auteurs : Anne-Laure FRANC (INPT-ENSEIHT, Toulouse), Ariana SERRANO (Univ. De Sao Paulo, Brésil), Florence PODEVIN (Grenoble-INP, Grenoble), Emmanuel PISTONO (UJF, Grenoble), Gustavo REHDER (Univ. De Sao Paulo , Brésil), Laurent Cagnon (Institut Néel, Grenoble), Philippe FERRARI (UJF, Grenoble)
  65. 65. 1 / 4 - Contexte applicatif ■ Marché de masse / projet amont : interposeurs millimétriques ■ Historique : interposeurs hautes densité microprocessing ■ Développement : fonctionnalisation millimétrique, faible pertes ■ Applications : 66
  66. 66. 2 / 4 - Technologie 67  Commercialized nanoporous membrane by Synkera  Thickness: 50 µm.  Top oxyde thickness: 1 µm SW-µTLs on MnM
  67. 67. 3 / 4 - Intérêt 68 ■ Miniaturisation des dispositifs passifs ■ Optimisation des performances électriques (dans le jargon des hyperfréquences : moins de pertes, meilleure adaptation, meilleur facteur de qualité, large gamme d’impédances) ■ Fonctionnalisation : accordabilité, intégration des antennes ■ Intégration 3D : report de puces, interconnexions vias
  68. 68. 4 / 4 - Modèle de transfert/coopération envisagé ■ Nature de la transaction envisagée pour la technologie –Licencing ou collaboration industrielle pour la réalisation d’un prototype pré-industriel ■ Objet du transfert / de la coopération –Transfert d’un brevet « Ligne de propagation radiofréquence à ondes lentes » du 24/04/2012 et de savoir-faire 69
  69. 69. [ 70 ] Microstrip line Ground pad IMS Tampa Bay 2014 ISCDG Grenoble 2012 Descriptif de la technologie Une membrane d’alumine à nanofils métalliques à fortes performances électriques Applications - Cas d’usage Toutes les applications propres aux interposeurs actuels pour l’électronique hybride 3D : ▪Optimisation du lien entre puces numériques (moins de pertes, moins de déformation du signal) ▪Fonctionnalités très hautes fréquences directement intégrées dans la puce ▪Exemple d’applications • backhaul télécom, liaison internet wireless (60GHz) • réseau domestique WHDMI, WiGiG (60 GHz) • radar de reculs 77 GHz • Imagerie millimétrique (>120 GHz) Informations relatives à la valorisation Business-modèle prévu, maturité, propriété intellectuelle… ▪ Technologie encore très amont Þ Business model de type • Licencing • Partenariat pour la réalisation d’un prototype pré-industriel ▪ Objet du transfert / de la coopération Þ Transfert d’un brevet « Ligne de propagation radiofréquence à ondes lentes » du 24/04/2012 et de savoir-faire LABORATOIRES PORTEURS DE LA TECHNO : florence.podevin@grenoble-inp.fr : http://imep-lahc.grenoble-inp.fr/ Co-inventeurs/co-auteurs : Anne-Laure FRANC (INPT-ENSEIHT, Toulouse), Ariana SERRANO (Univ. De Sao Paulo, Brésil), Florence PODEVIN (Grenoble-INP, Grenoble), Emmanuel PISTONO (UJF, Grenoble), Gustavo REHDER (Univ. De Sao Paulo , Brésil), Laurent Cagnon (Institut Néel, Grenoble), Philippe FERRARI (UJF, Grenoble) ▪ Une membrane d’alumine emplie de nanofils métalliques sert de support à des dispositifs très hautes fréquences à base de lignes microrubans et de vias traversant. Dans le domaine des ondes millimétriques (30 GHz à 300 GHz), ces dispositifs sont à l’état de l’art en termes de performances électriques et de pertes énergétiques. ▪ Cette membrane a vocation d’interposeur optimisé pour favoriser le lien entre puces numériques pour le traitement des données, capteurs MEMS ou bio-sensors et liens analogiques nécessaires à la communication (circuits hybrides 3D). Il s’agit d’un domaine transverse à celui de l’énergie mais pour lequel la réduction de la consommation énergétique est toujours prégnante. 2.4 GHz 8-10 GHz 60 GHz Wifi, 3G, LTE, PA size reduction UWB WiHD, WiGiG 1-7 Gbps Courtesy of IPDIA 77 GHz Radar anti collision > 120 GHz Imagerie haute résolution / scanners corporels Crédit photo Wikipedia
  70. 70. Nom de la techno Colaminage de Métaux; substrat IGBT architecturé 3D Nom du labo: Centre des matériaux Mines-ParisTech NOM DU CHERCHEUR : Yves Bienvenu, [ 71 ]
  71. 71. 1 - La technologie: 72 ■ Description de la technologie: – Matériaux bi-métalliques architecturés obtenus par colaminage pour applications dans l’électronique de puissance – Associer dans un tri-couche la conduction du cuivre et la faible dilatation de l’invar® – La percolation des couches d’invar à travers des perforations de l’invar (architecture 3D) permet un bon compromis des deux qualités, mise en œuvre semblable à celle du cuivre, – L’architecture 3D est optimisée par modélisation thermomécanique – Procédé adapté à la production en grande série
  72. 72. 2 - Applications - Use cases ■ Cas d’usage possibles de la technologie : – Substrat pour électronique de puissance > 50 kW par semi-conducteur • Véhicules hybrides et électriques avion plus électrique • Installations stationnaires 73
  73. 73. 3- Modèle de coopération envisagé ■ Nature de la transaction envisagée pour la technologie – Commercialisation engagée sur un premier besoin, – Optimisation du produit pour les besoins particuliers en collaboration, ■ Objet du transfert / de la coopération –Le consortium est ouvert à discussions sur cession de licences 74 Substrat pour module électronique de puissance Chip Solder Diode Electrical insulator Epoxy mold Bus bar Silicone gel faible dilatation, bonne conductibilité, mise en œuvre et recyclage facilités
  74. 74. [ 75 ] Descriptif de la technologie ▪ Matériaux bi-métalliques architecturés obtenus par colaminage pour applications dans l’électronique de puissance · Associer dans un tri-couche la conduction du cuivre et la faible dilatation de l’invar® · La percolation des couches d’invar à travers des perforations de l’invar (architecture 3D) permet un bon compromis des deux qualités, · L’architecture 3D est optimisée par modélisation thermomécanique · Procédé rapide dévelopé pour les applications de grand volume Applications - Cas d’usage ▪ Substrat pour électronique de puissance > 50 kW par semi-conducteur ▪ Véhicules hybrides et électriques avion plus électrique ▪ Installations stationnaires Informations relatives à la valorisation ▪ Production sur pilote industriel après modélisation et essais laboratoire,. ▪ Optimisation du produit pour les besoins particuliers en collaboration, ▪ Commercialisation engagée sur un premier besoin, ▪ Le consortium est ouvert a discussion sur cession de licences Yves.bienvenu@mines-paristech.fr www.mat.mines-paristech.fr 1 Substrat pour module électronique de puissance Chip Solder Diode Electrical insulator Epoxy mold Bus bar Silicone gel faible dilatation, bonne conductibilité, mise en œuvre et recyclage facilités 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 0 1 2 3 4 5 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 340 360 380 390 400 ThermalConductivity(W/m.°K) Coefficient Thermal Expansion (10-6/°K) Copper MoCu30 MoCu50 WCu 10 WCu 15 WCu 20 AlN DBC 6 7 MoCu15 Al2O3 DBC AlSiC-30% AlSiC-60% WCu : Tungstene Copper Composite MoCu : Molybdene Copper composite DBC : Ceramic Composite AlSiC : Silicon Carbide Composite : Architected Composite PORTEUR DE LA TECHNO
  75. 75. Nom de la techno: AluArmé Nom du labo: Centre des Matériaux Mines-ParisTech NOM DU CHERCHEUR : Yves Bienvenu [ 76 ]
  76. 76. 1 - La technologie Composite Aluminium / grille de fer / Aluminium léger et avec une perméabilité magnétique, – Le colaminage avec un taux de réduction élevé assure la liaison et la percolation Al/Al dans les ouvertures de la grille. – Résistance mécanique ajustable par traitement thermique, supérieure à celle de l’aluminium 1050, – Blindage électromagnétique supérieur à celui du cuivre de même masse. – Mise en œuvre semblable à celle de l’aluminium, 77
  77. 77. 2 - Applications - Use cases •Les propriétés de C.E.M. et de légèreté peuvent intéresser les applications boitiers pour l’électronique de puissance avec le format « tôle » , épaisseur > 1 mm •De même les applications blindage de câbles électriques avec le format « tissu » < 200µm, •Le tissu peut aussi être incorporé dans les revêtements de salles avec des exigences CEM, •Actuellement la fraction massique de fer est d’environ 10% mais d’autres teneurs sont possibles et la modélisation du comportement CEM est une aide à la conception, 78
  78. 78. 3- Modèle de coopération envisagé ■ Nature de la transaction envisagée pour la technologie –Le procédé est validé sur un laminoir pilote et est prêt pour transfert chez un (ou plusieurs) lamineur industriel, • Objet du transfert / de la coopération – Le consortium est ouvert aux discussions en vue de cessions de licences. – et aux collaborations sur d’autres applications de ce type de composite 79
  79. 79. [ 80 ]

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