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Vibration Power Extraction

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Microsystème électrostatique de récupération d’énergie vibratoire pour capteurs

Particulièrement adapté au domaine de l’automobile, ce système de conversion d’énergie d’à peine 1 cm2 permet d’alimenter de nombreux capteurs, placés notamment dans des zones confinées.
Son efficacité reste aujourd’hui inégalée puisqu’il fonctionne sur une large bande de fréquence vibratoire de 30 Hz seulement à 120Hz.

» Description et fonctionnalités

Dispositif MEMS intégré, constitué d’électrodes selon une structuration brevetée permettant une forte compacité du système de conversion (gain en puissance récupérable par unité de volume).

» Technologie

Utilisation d’un principe de conversion électrostatique permettant l’intégration de silicium.

» Performances

- Rendement de 60 % entre la source des vibrations et la sortie électrique du récupérateur de type source de courant rectifié à 3 V grâce à un circuit électronique asynchrone optimisé.
- Fournit jusqu'à 10 µW
- Système à large bande passante (de 30 à 120 Hz)
- Grande étendue d'accélération (de 0,1 à 1 G)

» Marché

- Industrie (maintenance prédictive, ex : anticipation de défaillances de pièces mécaniques (roulement) par l’apparition de vibrations ou une montée en température)
- Transport (capteur pression/température pneu, température moteur, température habitacle, détecteur de pluie, mesure vitesse de rotation moteur/roue…)
- Médical (stimulateur cardiaque, capteur de suivi médical, instrumentation prothèse…)
- Environnement (réseau de capteurs pour station de météo, détection de tsunami par des capteurs répartis en mer, détecteur d’incendie…)

» Cible

Capteurs sans fil

» Laboratoire

CEA LETI DCIS Departement Systemes et intégration système Réf. 081105-Despesse_VPE_ 14122011

» Offre de transfert

- Transfert de technologie via des projets de collaboration
- Transfert possible de licences

» Collaborations recherchées

Recherche de collaborations avec des acteurs dans les domaines d’application pour finaliser le développement et nécessité d’adapter le dispositif à l’application(adaptation vis-à-vis des caractéristiques vibratoires de l’application et des besoins en énergie).

» Interview de Ghislain DESPESSE

Aujourd’hui nous rencontrons de plus en plus de capteurs dans notre environnement : détecteurs de fumée dans l’habitat, capteur de température pour réguler le chauffage, détecteurs de pluie, de lumière, de portières ouvertes, radar de recul, compte tour moteur, pression et température des pneus, température en différents points du moteur, télécommandes sans-fil…
Ces capteurs sont actuellement alimentés soit par des piles, soit connectés au réseau électrique, mais le changement des piles ou le câblage du capteur rend la mise en œuvre de ces derniers relativement complexe et couteuse et peu évolutive.

Pour assurer un déploiement plus large de ces capteurs l’idée à consister à se dire que finalement les besoins en énergie des capteurs étaient de moins en moins élevés (< 100 µJ) et que finalement l’énergie naturellement présente à proximité du capteur (thermique, lumineuse ou vibratoire) pouvait être suffisante pour alimenter ce dernier.

Au final, en utilisant un capteur complètement autonome du point de vue énergétique et communiquant sans-fil, il est possible de rajouter facilement un capteur à un système, par exemple coller un radar de recul sur une ancienne voiture et faire afficher le signal sur un GPS portatif placé sur le tableau de bord.