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En 2020, le Labcom SEMA voyait le jour. L’occasion de revenir aujourd’hui sur sa genèse en compagnie de Marc Cousineau, son directeur.

 

YaDuDOSS: Est-ce que tu peux d’abord simplement te présenter en deux mots et dire quelle est ta fonction ?

 

Marc Cousineau : Je suis un ancien N7, promotion 95. Je suis enseignant-chercheur au département 3EA et au laboratoire Laplace. Mes enseignements portent sur l'électronique analogique et l'électronique de puissance. Au Laplace, j’effectue mes recherches dans l'équipe convertisseur statique sur des thèmes en lien avec la commande rapprochée d’interrupteurs grand-gap pour les convertisseurs statiques.

 

YDD : Par ailleurs tu es directeur du SEMA. De quoi s’agit-il ?

 

MC : Le SEMA est un laboratoire commun qui associe le Laplace et la société NXP Semiconductors autour d’activités de recherche communes. Il a pour vocation de travailler sur le thème de l'électronique de puissance embarquée du véhicule électrique autonome. Plusieurs thèses en cours portent notamment sur la conception de circuits intégrés optimisés pour le contrôle de transistors de puissance modernes, l’amélioration de la compatibilité électromagnétique des dispositifs électriques et la conception de convertisseurs de puissance de nouvelle génération. Il est important de souligner qu’il existe un lien fort entre les activités du SEMA et plusieurs parcours de formation de l’N7. En effet, l'électronique de puissance est tout d’abord enseignée au département 3EA dans le parcours CERE (Conversion d'Energie et Réseau Electrique). On trouve également une UE « power management » dans le parcours InSys (Intégration des Systèmes) pour la conception de circuits intégrés analogiques dédiés à l’alimentation de microprocesseurs. Au niveau master, on retrouve des formations portant sur la commande rapprochée d’interrupteur de puissance et la conception de convertisseurs multiphases en lien avec les activités du SEMA. Je pense notamment au Master international ESECA ainsi que le Master E2-CMD (EEA) qui est co-accrédité avec l’UPS.

 

YDD : Cela fait deux ans que le SEMA existe, quel était son objectif premier ?

 

MC : Il est issu d’une collaboration étroite de longue date avec notre partenaire industriel. J'ai travaillé tout d’abord chez NXP (alors MOTOROLA) à l’issue de ma thèse en tant qu'ingénieur de conception au début des années 2000. Lorsque j'ai rejoint le laboratoire Laplace en 2006, nous avons gardé des liens étroits et poursuivi des activités partenariales de recherche (thèses, projets d'encadrement d'étudiants…). Plus récemment, afin de pouvoir répondre aux enjeux liés à l'arrivée du véhicule électrique et autonome, nous avons souhaité grossir en termes d'activités en impliquant plusieurs équipes de conception et plusieurs chercheurs du laboratoire. Grace à l’adhésion et la forte implication de collègues du Laplace et du LAAS, le projet a pu voir le jour. Le phénomène déclencheur est vraisemblablement l’acquisition d’une licence d’exploitation par NXP d'un brevet déposé au laboratoire Laplace sur la commande décentralisée de convertisseurs statiques répondant favorablement aux problématiques de sûreté de fonctionnement des dispositifs de puissance embarqués.

 

YDD : Tu peux nous en dire plus ?

 

MC : Un convertisseur de puissance moderne est composé de nombreuses cellules de commutation qui doivent être contrôlées. La plupart du temps, un organe de contrôle central effectue les calculs nécessaires et distribue les ordres à toutes ces cellules. La commande décentralisée consiste à déporter ces calculs au niveau de chaque cellule. Dès lors, chaque cellule devient indépendante, identique aux autres et détermine les bons paramètres à appliquer par l’utilisation de communications locales avec ses voisines. Si par exemple l’une de ces cellules devient défaillante, on peut la retirer de la chaîne et faire en sorte de connecter ensemble les cellules restantes pour qu'elles se réorganisent automatiquement entre elles. Ainsi, au lieu de dupliquer les convertisseurs de puissance au sein du véhicule pour prévenir un arrêt total du système en cas de défaillance, on peut n’utiliser qu’un seul convertisseur composé d'une multitude de cellules, toutes identiques, qui pourront se reconfigurer si l'une d'entre elles tombe en panne. On obtient ainsi un gain évident en termes de coût, de poids et d’encombrement tout en assurant une continuité de mission inconditionnelle.

 

YDD : Deux ans après sa création, quel bilan tires-tu des activités du SEMA ?

 

MC : Aujourd'hui, la structure est un vrai succès aussi bien au niveau académique qu’industriel. En effet, trois activités de recherche distinctes sont menées en parallèle et impliques 11 chercheurs, enseignants-chercheurs du Laplace et du LAAS, et 14 ingénieurs d’NXP. La première activité concerne la conception optimisée de circuits de contrôle des composants de puissance de dernière génération à semiconducteur grand-gap. La deuxième concerne la gestion de la puissance au sein du véhicule électrique et la sûreté de fonctionnement des équipements embarqués. Enfin, le troisième volet concerne la compatibilité électromagnétique de la puce électronique au système électrique.

 

YDD : La CEM, ça consiste en quoi ?

 

MC : C'est le fait d'être en mesure de pouvoir faire coexister dans un même volume plusieurs circuits électroniques et plusieurs organes de puissance pouvant potentiellement se perturber les uns les autres. On a des normes à respecter de telle sorte, par exemple, qu'une cellule de puissance en train de commuter ne vienne pas perturber un microprocesseur en train d’effectuer un calcul à proximité, et réciproquement. Les travaux portant sur la CEM nécessitent la plupart du temps des investissements lourds (chambre anéchoïde) et requièrent une expérience approfondie sur les bonnes pratiques pour la conception de dispositifs électroniques.

 

YDD : Qu’aurais-tu envie de dire aux étudiants pour leur donner envie de faire leur thèse au sein du SEMA.

 

MC : Effectuer sa thèse dans un LabCom, ou un stage de fin d’études, permet de découvrir et de bénéficier des liens forts qui existent entre le monde de la recherche et celui industriel pour répondre à des enjeux majeurs d’actualité. Nous faisons au SEMA une recherche appliquée partenariale qui permet au doctorant, dans le cadre d'une bourse CIFRE, de pouvoir être accueilli 50 % de son temps au laboratoire et 50% par des équipes de R&D dans un environnement industriel. Le doctorant peut se former durant sa thèse en bénéficiant de l’encadrement de chercheurs et d’ingénieurs. Il acquiert ainsi une double compétence issue d’environnements de travail différents et complémentaires et tisse un réseau relationnel qui pourra lui être très utile pour la suite de son parcours professionnel.

 

Pour en savoir plus :

https://www.sema.cnrs.fr/

 

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