Ces recherches se situent dans un contexte d’introduction massive de systèmes électriques dans les transports. Ceci génère un besoin croissant d’intégration des dispositifs de puissance, dont la mission est de fournir de manière fiable une énergie parfaitement maîtrisée aux ensembles qu'ils alimentent. Au cœur de ces dispositifs se trouvent les acteurs principaux, les composants de puissance à semi-conducteurs, dont la fiabilité est déterminante, en particulier dans les contextes sensibles (transport des personnes, infrastructures critiques).


Ces composants sont soumis à différentes contraintes systématiques dans les applications et le GEM étudie l'impact de ces contraintes sur leur vieillissement. Pour cela, il développe et exploite des bancs de test originaux qui recréent les conditions d'usage. Les résultats obtenus permettent de nourrir des bases de données et de fournir des modèles empiriques de durée de vie. En complément, l'équipe s'intéresse aux causes principalement thermomécaniques des dégradations et défaillances observées, en collaboration avec des thermo-mécaniciens.
L’intégration de puissance est une thématique forte et en pleine expansion au sein de la communauté nationale. Dans ce cadre, le GEM travaille sur la synthèse de nouvelles architectures de convertisseurs de puissance, dont les performances intrinsèques pourront être maximalement exploitées si l'on intègre ces systèmes. Elles sont basées sur l'association « parallèle » d'un nombre important de cellules identiques, interconnectées par un dispositif de couplage magnétique original associé à une loi de commande particulière (2 brevets sont issus de ces techniques). Si l'application à des convertisseurs intégrés est une voie privilégiée de l'exploitation de ces principes, de nombreuses applications à des technologies plus classiques sont également très prometteuses.

 

Des travaux récents de l’équipe ont permis de réaliser un démonstrateur 28V-270V-10kW aux performances très au-dessus de l'état de l'art, et correspondant à des spécifications de réseaux aéronautiques embarqués. Ainsi, une topologie améliorée a été testée avec succès à partir du prototype précédent. Parallèlement, ce même principe a été évalué pour la conception d’UPS de très forte puissance en partenariat avec le laboratoire LAPLACE de Toulouse, coordinateur de l'action, et la société Schneider Electric. Un prototype 137 kW a été mis au point et confirme le gain considérable (performance et masse) induit par cette technologie.


Les études portées par P. Enrici, F. Forest, J-J. Huselstein et T. Martiré sont menées en réseau, à travers des collaborations avec les principaux acteurs nationaux de la thématique que sont les laboratoires de la communauté du GDR SEEDS et du GIS 3DPHI (SATIE, Ampère, LAPLACE, LGEP), ainsi que des acteurs publics et industriels tels que l’INRETS, Airbus et Liebherr. Il s’agit essentiellement de projets de type ANR : Véhicules de Transport Terrestre « FIDEA », Blanc « ETHAER » - porté par le GEM, Blanc « PIGs » - en collaboration avec l’équipe Radiac de l’IES.

banc de vieillissement

L'équipe GEM est membre fondateur du groupement scientifique 3DPHI rassemblant 12 laboratoires français travaillant sur l'intégration en Electronique de puissance (ce groupement est actuellement organisé autours d'un GIS et dispose de 500 m² de plate-forme technologique située à Toulouse).

3DHPI

 

 

 

Travaux dans le domaine des convertisseurs électromécaniques :
Dans le contexte du développement de l’avion « plus électrique », D. Matt a développé un partenariat avec le groupe Safran sur la conception d’actionneurs innovants pour train d’atterrissage et pour fiabiliser des structures électroniques d’alimentation. Des travaux ont porté sur le développement de machines électriques basées sur des structures de type poly-entrefer, afin de s’affranchir de certaines limitations en termes de performances volumiques (nouveau concept d’actionneur linéaire). Cette démarche a conduit en 2009 à la création, par des anciens doctorants, de la start-up ERNEO (conception de machines à haut niveau de performances).