Améliorer la sûreté de fonctionnement des électroniques embarquées du véhicule autonome

Le Laboratoire de recherche sur les plasmas et la conversion d’énergie (Laplace) et l’entreprise NXP, leader mondial des solutions intégrées d’électroniques embarquées renforcent leur partenariat en créant le laboratoire commun SEMA (Systèmes embarqués pour la mobilité autonome), centré sur la recherche dans le domaine de la sûreté de fonctionnement des électroniques embarquées pour les objets mobiles autonomes.

L’objet de recherche
Développer des dispositifs d’électronique de puissance tolérants aux pannes permettant de garantir à tout moment l’alimentation en énergie des véhicules autonomes sans pour autant avoir recours à la duplication systématique des solutions embarquées, qui augmenterait de façon rédhibitoire leur coût, leur volume et leur poids. Les enjeux sont entre autres l’obtention de dispositifs fiables offrant des aptitudes à la reconfiguration, capables d’anticiper des défaillances, à forte compacité et présentant des rendements énergétiques élevés.

Les protagonistes

• Le Laboratoire de recherche plasma et conversion d’énergie (Laplace, CNRS/UT3-Paul Sabatier/Toulouse INP), reconnu dans le domaine de l’électronique de puissance et la conversion d’énergie.
• L’entreprise NXP, fabricant de circuits intégrés et leader mondial des électroniques embarquées servant les marchés de l’automobile, du grand public, de l’industrie et des réseaux.

Une nouvelle structure1
Le laboratoire commun SEMA, qui a l’ambition de devenir une structure de recherche performante dans le domaine de la sûreté de fonctionnement des électroniques embarquées pour le véhicule autonome.

Les atouts technologiques

• une expérience mondialement reconnue dans le domaine de la conception, de la commande et de l’optimisation des convertisseurs, dispositifs électriques permettant par exemple de transformer un courant continu d’une batterie en courant alternatif pour un moteur.
• un acteur industriel de renommée internationale, leader dans le domaine des solutions intégrées pour l’automobile et propriétaire d’une technologie silicium SMARTMOS haute-tension pour la conception de puces électroniques.
• des méthodologies de conception de dispositifs de conversion de puissance modulaires, multicellulaires, à forte densité de puissance, reconfigurables et adaptatifs tant au niveau de l’architecture que des organes de contrôle.

Le projet en quelques dates

• 2012 : Travaux de recherche en collaboration avec l’industriel soutenus par l’agence nationale de la recherche et de la technologie (ANRT) sur le thème de l’optimisation énergétique des électroniques de puissance embarquées pour l’automobile.
• 2014 : Dépôt de brevet d’invention sur « la commande décentralisée de convertisseurs multicellulaires séries ou parallèles », accompagné d’un programme de maturation financé par la SATT Toulouse Tech Transfer (TTT) pour une validation de composants en laboratoire.
• 2015 : Programme de transfert de la technologie chez l’industriel soutenu et financé par la SATT TTT.
• 2016 : Signature d’une licence d’exploitation exclusive avec NXP, opérée par les équipes de Toulouse Tech Transfer
• 2017 : Collaboration de recherche soutenue par l’ANRT sur le thème de la conception de convertisseur spécifique dédié à l’alimentation de microprocesseurs pour application automobile.
• 2019 : Pérennisation des liens sous forme d’un laboratoire commun et élargissement des travaux aux aspects de gestion d’empilement de batteries et de contrôle rapproché de composants de puissance pour la conversion d’énergie.

Et ensuite ?
D’un point de vue recherche :
Adresser la conception de dispositifs d’électronique de puissance pour l’automobile en phase avec les problématiques de tolérance aux pannes, en observant des objectifs de forte compacité et de coût maitrisé. Elaborer également des principes de commande distribuée en lien avec l’architecture des divers organes de puissance du véhicule.

D’un point de vue application :
Mettre à disposition sur le marché des produits industriels performants et compétitifs s’appuyant sur les innovations développées au sein du laboratoire commun, permettant d’accroître la sûreté de fonctionnement des systèmes embarqués.

• 1Un laboratoire commun est un lieu de partenariat privilégié entre un laboratoire académique et une entreprise sur la base d’une stratégie commune de recherche et d’innovation et permettant de partager des ressources.