Sujets de recherche - ESE

 

Table des matières :

  1. Robustesse et fiabilité des systèmes embarqués
  2. Autonomie énergétique

 

 

Robustesse et fiabilité des systèmes embarqués

L’introduction de composants électroniques au sein de systèmes embarqués critiques (aéronautique, automobile…) contribue certes à améliorer leurs performances, mais implique aussi un ensemble de contraintes fortes vis-à-vis de la fiabilité de ces composants et de leur robustesse face aux agressions de l’environnement extérieur (température, perturbation électromagnétique, décharge électrostatique (ESD), transitoires rapides ...).

La maîtrise de ces contraintes, définies par des normes industrielles et des directives gouvernementales, est un enjeu économique important pour les concepteurs de circuits ou de systèmes critiques, en raison des coûts et des délais de mise en conformité qui en découle. Elle est basée sur une modélisation des modes de défaillance et d’une prédiction fine des risques à différents niveaux de la conception du système.
Les problématiques principales de notre équipe de recherche sont les suivantes :

Analyse des modes de défaillance d’un système ou d’un circuit électronique dans un environnement sévère et agressif (forte température, décharge électrostatique, perturbation électromagnétique, vieillissement accéléré)
Caractérisation de la sensibilité des systèmes aux environnements sévères, supportées par plusieurs plateformes matérielles dédiées (plateforme de caractérisation de la compatibilité électromagnétique (CEM), ESD, thermique)
Modélisation pour la prédiction des défaillances liées aux régimes extrêmes ou accidentels (multi-physique, multi-échelle et multi-niveaux)
Conception de systèmes et circuits robustes aux agressions (ESD, perturbations électromagnétiques) et à l’environnement (thermique notamment)

Notre équipe travaille sur ces axes, particulièrement pour des applications liées aux transports terrestre et aérien.

Grand public : une affiche téléchargeable ici présente de manière accessible les questions de compatibilité électromagnétique.

Contact : Marise Bafleur
 

Actualités

                                               circuit intégré valeo 

Veljko Tomasevic a soutenu une thèse de doctorat lundi 27 février 2017 intitulée « Étude des couplages substrats dans des circuits mixtes «Smart Power» pour applications automobiles ». Ces travaux ont été menés dans le cadre du projet européen AUTOMICS, et portaient sur la modélisation des problèmes liés au couplage substrat dans les circuits de puissance.

  Remise de la récompense APEMC     Logo de la conférence Asia Pacific Workshop on CEM

Chaimae Ghfiri, doctorante en deuxième année au sein de l’équipe ESE (directeurs de thèse Sonia Ben Dhia et Alexandre Boyer) en partenariat avec l’IRT Saint-Exupéry, s’est vue décerner le prix du meilleur papier (parmi 400 papiers) lors de la conférence Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility 2016, qui s'est tenue en mai 2016 à Shenzhen (Chine). Sa communication s'intitulait "Construction of an Integrated Circuit Emission Model
of a FPGA". Le texte en est disponible ici.

Alexandre Boyer et Etienne Sicard proposent une formation dédiée à la CEM des circuits intégrés, du 22 au 26 septembre 2015, à Toulouse. Celle-ci est ouverte aux doctorants, chercheurs, ingénieurs intéressés par le sujet. Elle est accréditée par le programme européen de formation doctorale Eurodots. Plus de détails sur http://intranet-gei.insa-toulouse.fr/~sicard/eurodots.html

                                                               Logo journée GDR ondes, CEM

Le 19 juin 2015, Alexandre Boyer organise une journée thématique dans le cadre du GDR Ondes : Champ proche, applications pour la CEM et la sécurité des circuits électroniques. plus de détails ici/public/sites/www.laas.fr.public/files/general/equipe-ese/pdf/CEM%20Champ%20Proche%20.pdf.

 Logo de la conférence asia pacific international conference on electromagnetic compatibility

Sonia Ben Dhia, Alexandre Boyer, He Huang et Veljko Tomasevic participeront à la conférence Asia-Pacific International Symposium on EMC (APEMC 2015), du 26 au 29 mai 2015 à Taïwan. Sonia Ben Dhia, qui est membre du comité technique de la conférence, organisera une session spéciale intitulée Near Field Scan for EMC Purpose. L'équipe présentera trois contributions lors des sessions orales. http://www.apemc2015.org/

  Logo IRT saint exupéry

Alexandre Boyer a participé au séminaire Robustesse Electronique organisé par l’IRT Saint-Exupéry le 15 octobre à Toulouse, dans le cadre d’une intervention intitulée : « Modèles prédictifs pour assurer  la compatibilité électromagnétique à long terme des systèmes électroniques embarqués »

Marise Bafleur est présidente de l'ESREF 2015 organisé à Toulouse 5 au 9 octobre 2015. Il s'agit du "26th European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics and Analysis".

Logo IRT saint exupéry

IRT Saint-Exupéry : Démarrage au 1er octobre 2014 d'une thèse en partenariat avec l'IRT Saint-Exupéry (programme Robustesse Electronique), intitulée "Développement et validation de modèles prédictifs pour assurer la compatibilité à long terme des systèmes électroniques embarqués". Cette thèse sera co-encadrée par Sonia Ben Dhia et Alexandre Boyer.

logo salon ics

Participation du LAAS au salon ICS à Toulouse : le 18 septembre 2014, dans le cadre de la journée thématique "Evolutions technologiques dans le domaine de l'électronique numérique (composants), impacts vis-à-vis des applications embarquées" organisée par Aerospace Valley, Alexandre Boyer a fait une intervention sur les effets du vieillissement sur les circuits intégrés et les conséquences pour la compatibilité électromagnétique.

Logo d'EMC Europe 2014

Alexandre BOYER et He HUANG ont participé à la conférence EMC Europe 2014, du 1er au 4 septembre 2014. Cette conférence internationale, spécialisée sur les questions de compatibilité électromagnétique (CEM), accueillera plus de 500 participants avec plus de 250 présentations. Alexandre et He ont présenté 3 contributions.

logo freescale

Début d'une thèse de doctorat CIFRE avec la société Freescale sur le sujet des décharges électrostatiques le 1er mars 2014. Cette thèse est co-encadrée par Fabrice Caignet et Marise Bafleur.

Les récipiendaires de la récompense


Alexandre Boyer et Sonia Ben Dhia, enseignants chercheurs de l’équipe ESE (Energie et Systèmes Embarqués) ont reçu, en décembre 2013 à Nara au Japon, le prix du meilleur papier « EMC Compo 2013 » lors du workshop international éponyme sur la compatibilité électromagnétique des circuits intégrés.Ce prix vient récompenser les résultats de 4 années de recherche financées par l’ANR Jeune Chercheur, la région Midi-Pyrénées et le CNES, sur la robustesse électromagnétique à long terme des circuits et systèmes électroniques.

logo anr

Démarrage au 1er octobre 2013 du projet E-Mata-Hari – ElectroMAgneTic Analysis, decipHering and Reverse engineering of Integrated Circuits (projet ANR, programme Ingénierie Numérique et Sécurité) pour une durée de 36 mois. Ce projet vise à évaluer et quantifier les menaces électromagnétiques sur des circuits intégrés sécurisés, et développer de nouvelles sondes d’injection. Nos partenaires : IES, LIRMM, Freescale Semiconductor, CEA-LETI, ENSMSE, Morpho.

logo anr

Démarrage au 1er septembre 2013 du projet AUTOMICS - Pragmatic approach to parasitic-aware optimization of electronics ICs for automotive (contrat européen FP7) pour une durée de 36 mois. Ce projet la modélisation des problèmes de couplage substrat des interférences électromagnétiques dans les circuits dits « Smart Power » utilisés pour des applications automobiles. Nos partenaires : Université Pierre et Marie Curie (UPMS), Continental Automotive France (SAS), Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), AutriaMicroSystems (AMS), ST Microelectronics, Valeo, ADMOS.

 

 

Autonomie énergétique

Dans certains environnements, un système embarqué est sans fil et donc doit être autonome en énergie. De plus, le recours à un stockage électrochimique de l'énergie n'est souvent pas possible à cause de contraintes environnementales (cas des capteurs abandonnés), de considérations économiques ou organisationnelles (remplacement des batteries usagées), ou enfin d'impératifs de sécurité (risques d'incendie).
Il est donc nécessaire de faire appel à des techniques de récupération et de stockage de l'énergie ambiante.
Les principales phases du développement de la partie énergie d'un système embarqué sans fil et sans batterie sont donc les suivantes.

Analyse et modélisation du contexte énergétique
Récupération d’énergie ambiante, et en ce qui concerne notre équipe, plus précisément :
• Electrothermique
• Acoustique / Aéro-acoustique
• Écoulements électrostatiques...
Conception d'un système de gestion d’énergie robuste, éventuellement multi-sources, à haut rendement, à basse consommation
Développement d'architectures et de stratégies innovantes de stockage à base de supercondensateurs (intégration sur puce, topologie adaptative)

Notre équipe travaille dans ce contexte, particulièrement pour des applications aéronautiques.

Contact : Jean-Marie Dilhac

 

Actualités :

                                                            Logo de power mems 2017    

Marise Bafleur, et Jean-Marie Dilhac participeront au congrès PowerMEMS 2017 à Kanazawa (Japon) du 13 au 17 novembre 2017. Marise Bafleur y présentera une communication orale, et Jean-Marie Dilhac donnera un tutorial dans le cadre de PowerMEMS School. Dans les deux cas le thème portera sur l'autonomie énergétique de systèmes embarqués aéronautiques, et sur la récupération d'énergie par thermoélectricité.

                                                    Logos 2IDO et investissements d'avenir 

Mars 2017 : Marise Bafleur, Vincent Boitier et Jean-Marie Dilhac ont participé au kick-off meeting de 2Id0, un nouveau projet financé par le programme d'investissements d'avenir "grands défis du numérique". Ils auront pour tâche de travailler sur l'autonomie énergétique d'objets connectés. Les partenaires de ce projet sont Airbus Safran Launchers, Altran Connected Solutions, AREVA NC, Areva NP, Arkema, CEA List, Idosens, Internet of Trust, Prove and Run, Snecma et Total.                                                                            

                                                                    

Décembre 2016 : Jean-Marie Dilhac et Vincent Boitier signent un nouvel ouvrage intitulé "Energy Autonomy of Batteryless and Wireless Embedded Systems - Aeronautical Applications" aux éditions ISTE Press / Elsevier. Cet ouvrage, après un panorama des réseaux de capteurs autonomes en énergie, détaille plusieurs des applications dans le monde de l'aéronautique que l'équipe ESE a menées à bien, notamment les projets CORALIE ,et les essais en vol de l'A321 mentionnés ci-dessous.

Mars 2017 : la version en français de l'ouvrage est publiée.

                                              Système avant montage sur avion

Dans le cadre du projet CORALIE (Investissements d'Avenir), un système de récupération d'énergie par thermogénération destiné à alimenter un réseau de capteurs, a été monté sur l'A380 MSN01 d'Airbus en mai 2016. Il a participé à une campagne de tests en vol qui s'est terminée fin 2016. La photographie ci-dessus montre le thermogénérateur et ses échangeurs (LAAS), le boîtier de gestion de l'énergie (LAAS) et le boîtier de collecte d'informations (réalisation Airbus Group Innovation et ASTUS) avant intégration sur avion.

logo power mems 2014

 

 

Jean-Marie Dilhac a présenté les derniers résultats de récupération d'énergie aéro-acoustique lors de la conférence PowerMEMS2014 au Japon (19-21 novembre 2014) http://powermems2014.org/index.html. A cette occasion, la démonstration visible sur YouTube a été utilisée à titre d'illustration https://www.youtube.com/watch?v=1kkq-5g9D_g

logo airbus

En juillet 2014, le département des essais en vol d'Airbus a fait voler sur un A321 un dispositif photovoltaïque et le circuit de gestion de l'énergie associé, destinés à l'alimentation de capteurs d'instrumentation. Ce système de récupération d'énergie photovoltaïque a été conçu au LAAS-CNRS dans le cadre de la thèse de Paul Durand Estebe.

Ci-dessous, l'ensemble du dispositif vu sur l'avion au parking.

L'image montre l'aile gauche d'un airbus A 320 au parking. Sur cette aile sont fixés un panneau photovoltaïque, un bloc plastique qui abrite l'électronique, et un ensemble de capteurs.

Ci-dessous, extrait d'un film montrant l'aile gauche de l'A321 en vol au-dessus de la campagne toulousaine.

Vue en vol de l'aile avec le dispositif photovoltaïque et les capteurs.

 

logos INSA ISAE INP

Le LAAS, l'IMFT (INP) et l'ONERA ont obtenu en Mai 2014 un financement de leur recherche dans le domaine de l'aéro-accoustique, dans le cadre de l'appel à projet Toulouse Inter Labs. Ces recherches ont pour but de récupérer de l'énergie acoustique pour alimenter des capteurs déployés sur avion. Un film de démonstration est visible sur le site YouTube https://www.youtube.com/watch?v=1kkq-5g9D_g