L’IRT Saint Exupéry réalise une série de portraits consacrés à ceux qui l’incarnent le mieux : ses chercheurs. Leurs compétences de haut niveau et leurs riches expériences contribuent fortement à sa performance et à son positionnement unique si crucial pour ses membres et ses partenaires.
Bernardo Cogo, 41 ans, est Senior Expert en électronique de puissance. Chercheur passionné et véritable couteau suisse, Bernardo nous raconte son parcours du Brésil à la France.
Peux-tu nous présenter ton parcours ?
Originaire du Brésil, j’ai réalisé un cursus en électronique dans un lycée technique situé dans le campus de l’Université Fédérale de Minas Gerais dans la ville de Belo Horizonte. J’ai poursuivi mes études dans la même université par un cursus en génie électrique en 5 ans, dont une année d’échange avec l’Université du Texas aux Etats-Unis. Je me suis alors spécialisé en électronique de puissance.
Une fois revenu au Brésil, j’ai réalisé un master, qui contrairement à la France s’effectue en 7 ans, au cours duquel j’ai réalisé plusieurs activités de recherche qui aboutissent à des publications plus conséquentes. En 2004, j’ai eu la chance d’obtenir une bourse de l’Union Européenne pour effectuer la partie « pratique » de ce master qui s’est donc déroulée en France, et plus précisément à Toulouse au sein du laboratoire Laplace (qui s’appelait à l’époque L2EI – Laboratoire d’électrotechnique & électronique industrielle). C’était ma première fois en France. Suite à cela, j’ai travaillé pendant 1 an et demi au Brésil, où je donnais des cours dans 3 universités différentes.
Début 2007, j’ai à nouveau obtenu une bourse, brésilienne cette fois-ci, pour effectuer ma thèse et me suis donc rendu en France pour commencer mes recherches. C’est ici, à Toulouse, au laboratoire LAPLACE que j’ai donc effectué ma thèse pendant presque 4 ans avec des échanges universitaires ponctuels tels qu’avec l’Université de Laval, au Québec. C’est fin octobre 2010 que j’ai soutenu ma thèse et obtenu mon doctorat. Après cette thèse j’ai commencé à travailler, toujours sur la partie recherche. J’ai fait un post-doctorat de 13 mois en Suisse, à l’ETH (Ecole polytechnique fédérale de Zurich), puis un second en France, financé par le CNRS où j’étais attaché au laboratoire LAAS mais travaillais physiquement sur la plateforme 3DPHI (3D Power Hybrid Integration) au laboratoire LAPLACE.
Comment s’est fait la transition avec l’IRT Saint Exupéry ?
En 2014, alors que j’effectuais un contrat chez Toulouse Tech Transfert pour la valorisation d’un brevet, j’ai commencé à entendre parler de l’IRT Saint Exupéry. C’est ma rencontre avec Régine Sutra-Orus, alors Directrice du Domaine Aéronef plus électrique, qui a tout accéléré : j’ai été embauché par Zodiac afin d’être mis à disposition au sein de l’IRT Saint Exupéry sur des projets à forte ambition.
Le 1er décembre 2014, j’ai commencé mon aventure à l’IRT en tant qu’expert en électronique de puissance au sein du projet INTEGRATION dont l’objectif principal était l’optimisation de la chaîne électromécanique en augmentant la densité de puissance du système électrique et en réduisant le poids de tous les composants.
Quelques années plus tard, l’IRT Saint Exupéry m’a embauché en tant que Senior Expert en électronique de puissance, avec la volonté de pérenniser cette compétence clé.
En effet, l’électronique de puissance joue un rôle très important dans les missions de l’axe « Technologies Plus Vertes ». L’électronique de puissance traite principalement les puissances élevées et la conversion d’énergie grâce à des dispositifs qui permettent de changer la forme de l’énergie électrique.
L’énergie électrique est présente sous une certaine forme (tension et courant) et doit être utilisée dans une autre forme. Notre travail consiste à rendre cette énergie utilisable pour certaines applications précises. Le cas le plus typique dans notre travail concerne les charges électriques présentes dans un avion, où l’énergie vient des générateurs électriques attachés aux turbines, et qui doivent être utilisées par des actionneurs, des fours, ou des systèmes de conditionnement d’air par exemple. La plus part de ces systèmes utilise des moteurs et nécessite une énergie électrique propre à leurs besoins, générée par des convertisseurs d’énergie.
Peux-tu nous en dire plus sur ton rôle au sein de l’IRT Saint Exupéry ?
Je suis Senior Expert en électronique de puissance et intervient sur 8 projets différents. Le plus important en terme de taille et de budget est le projet EPOWERDRIVE dont l’objectif est de proposer aux membres des solutions technologiques et méthodologiques pour réduire le volume, augmenter la densité de puissance et la fiabilité des chaines électromécaniques.
J’interviens également sur le projet CHPA, sur 4 projets européens (3 CleanSky et un SHIFT2RAIL), sur le projet SICRET pour lequel je fais de l’expertise auprès du pôle de Fabio Coccetti et 1 projet qui vient d’être lancé – OCEANE qui est une suite du projet EPOWERDRIVE.
J’ai un travail très transverse au niveau des projets de l’axe Technologies Plus Vertes. Je suis principalement chercheur, pour autant je m’implique à bien d’autres niveaux : de l’encadrement, de la formation interne et externe, la promotion de l’IRT à travers des présentations dans des workshops, etc. Je m’investis également beaucoup à un niveau Business Development et assure l’interface sur le sujet de l’électronique de puissance : je discute avec les industriels pour le montage de nouveaux projets et entretiens de fortes relations avec nos partenaires académiques.
Quels sont les résultats marquants du projet EPOWERDRIVE ?
Le projet EPOWERDRIVE a produit beaucoup de résultats, certains ont été brevetés et beaucoup d’entre eux ont été transférés vers nos membres pour des applications industrielles. Je pense notamment à l’onduleur SiC (carbure de silicium), qui est un onduleur générique triphasé utilisé pour la compréhension des convertisseurs SiC. Ce démonstrateur, d’abord développé dans le cadre du projet INTEGRATION, puis utilisé au sein du projet suite EPOWERDRIVE, démontre la capacité de réalisation d’un convertisseur avec un module SiC du commerce.
Projet EPOWERDRIVE
Budget : 7 174 811€
Membres : AEROCONSEIL SA ; AIRBUS SAS ; APSI 3D ; ELVIA PCB ; LIEBHERR AEROSPACE TOULOUSE SAS ; MOTEURS LEROY SOMER; TFE Electronics; SAFRAN
Informations : Ce projet est centré sur l’étude de la CEM, les méthodes d’optimisation multi-contraintes, les différents composants de la chaine afin d’optimiser la densité de puissance, le rendement, la fiabilité et le coût de fabrication.
Le carbure de silicium est un très bon conducteur d’énergie mais les industriels étaient un peu frileux sur son utilisation à l’époque de par sa nouveauté. Notre rôle a été de leur montrer les avantages liés à son utilisation et ses performances très importantes. Ce démonstrateur a été transféré chez un de nos membres industriels qui estimait un gain de 6 mois de recherche interne sur cette thématique grâce à cette acquisition.
Aujourd’hui il reste un démonstrateur prometteur qui est encore utilisé au sein du projet OCEANE, et même lors de démonstrations dans certaines conférences internationales ou formations que je donne, notamment à l’ICAM.
Qu’est-ce que tu apprécies le plus dans ton travail au sein de l’IRT ?
J’aime mettre à profit mon apport scientifique pour résoudre les problèmes de nos membres industriels et académiques dans le cadre de beaux projets. Mais c’est également la liberté et la diversité des actions qui me plaisent : je fais des formations en interne et en externe, je donne des cours, je mets à profit mon expertise pour d’autres centres de compétences de l’IRT, en passant par des calculs analytiques et numériques, des simulations et des expérimentations, tout cela au sein d’une super équipe.
L’IRT a beaucoup évolué depuis 8 ans. Aujourd’hui, nos membres reconnaissent la valeur de notre travail et de nos compétences et viennent nous chercher pour notre expertise. C’est très appréciable.
As-tu une réflexion à partager ?
Malgré toutes mes autres activités, je me considère principalement comme un chercheur : c’est ce que je suis et qui me passionne. Je fais de la recherche et j’en ferais toujours !
LISTE DES PUBLICATIONS
B. Cougo, R. Riva, H. Hoffmann Sathler. Caractéristiques de commutation d’un module SiC faible inductance avec condensateurs intégrés pour les applications aéronautiques
Symposium de Génie Electrique, Université de Lorraine [UL], Jul 2018, Nancy, France
B. Cougo, L. Morais, R. Riva. Influence de méthodes PWM sur le cyclage thermique des semiconducteurs d’un onduleur SiC triphasé 15kVA
Symposium de Génie Electrique, Université de Lorraine [UL], Jul 2018, Nancy, France
A. Hilal, B. Cougo. Optimal Inductor Design and Material Selection for High Power Density Inverters Used in Aircraft Applications
Esars 2016 ( International Conference on Electrical Systems for Aircraft, Railway, Ship Propulsion and Road Vehicles), Nov 2016, Toulouse, France. pp. 1-6
B. Cougo, DH. Tran, G. Segond, A. Hilal. Influence of PWM methods in semiconductor losses of 15kVA three-phase SiC inverter for aircraft applications
EPE (18th International Conference on Electronic Power Engineering), Sep 2017, Varsow, Poland. pp. 1-10
H. Sathler, B. Cougo, JP. Carayon, F. Costa, D. Labrousse. Modeling of Common-Mode Voltage Source for Multilevel Inverter Topologies
2020 International Symposium on Electromagnetic Compatibility – EMC EUROPE, Sep 2020, Rome, Italy. pp.1-3, ⟨10.1109/EMCEUROPE48519.2020.9245681⟩
H. Hoffmann Sathler, L. Nagano, B. Cougo, F. Costa, D. Labrousse. Impact of multilevel converters on EMC filter weight of a 70 kVA power drive system for More Electrical Aircraft
CIPS 2020 – 11th International Conference on Integrated Power Electronics Systems, Mar 2020, Berlin, Germany
B. Cougo, T. Meynard, G. Gateau, L. Morais. Zero Sequences Optimizing Different Criteria for Three-Phase Multilevel Inverters
2018 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), Sep 2018, Portland, France. pp.7243-7250, ⟨10.1109/ECCE.2018.8557898⟩
P. Bau, M. Cousineau, B. Cougo, F. Richardeau, N. Rouger. Modeling and Design of High Bandwidth Feedback Loop for dv/dt Control in CMOS AGD for GaN
2020 32nd International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs (ISPSD), Sep 2020, Vienna ( virtual ), Austria. pp.106-109, ⟨10.1109/ISPSD46842.2020.9170106⟩
P. Bau, M. Cousineau, B. Cougo, F. Richardeau, N. Rouger. Contrôle ultra-rapide et intégré de dv/dt en boucle fermée lors de l’amorçage de transistors à semiconducteurs grand-gap
Symposium de Génie Electrique 2021, Jul 2021, Nantes, France
A. Castelan, B. Cougo, J. Brandelero, D. Flumian, T. Meynard. Optimization of forced-air cooling system for accurate design of power converters
ISIE 2015 (24th IEEE International Symposium on Industrial Electronics), Jun 2015, Buzios, Brazil. pp.367 – 372, ⟨10.1109/ISIE.2015.7281496⟩
A. Hilal, B. Cougo, T. Meynard. Characterization of High Power SiC Modules for More Electrical Aircrafts
IECON 2016 (42nd Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society), 2016, Firenzi, Italy. pp. 1087-1092
P. Bau, M. Cousineau, B. Cougo, F. Richardeau, D. Colin et al.A CMOS gate driver with ultra-fast dV/dt embedded control dedicated to optimum EMI and turn-on losses management for GaN power transistors
2018 14th Conference on Ph.D. Research in Microelectronics and Electronics (PRIME), Jul 2018, Prague, France. pp.105-108, ⟨10.1109/PRIME.2018.8430331⟩
P. Bau, M. Cousineau, B. Cougo, F. Richardeau, N. Rouger. CMOS Active Gate Driver for Closed-Loop d v /d t Control of GaN Transistors
IEEE Transactions on Power Electronics, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2020, 35 (12), pp.13322-13332. ⟨10.1109/TPEL.2020.2995531⟩
A. Castelan, B. Cougo, S. Dutour, T. Meynard. 3D Analytical Modelling of Sink Heat Distribution for Fast Optimisation of Power Converters
Electricmacs 2017, Jul 2017, Toulouse, France. pp.296-307
V. Dos Santos, N. Roux, B. Revol, B. Sareni, B. Cougo et al. Unshielded Cable modeling for Conducted Emissions Issues in Electrical Power Drive Systems
EMC Europe 2017, Sep 2017, Angers, France. pp. 1-6
B. Cougo, H. Schneider, T. Meynard. High Current Ripple for Power Density and Efficiency Improvement in Wide Bandgap Transistor-Based Buck Converters
IEEE Transactions on Power Electronics, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2015, 30 (8), pp.4489-4504. ⟨10.1109/TPEL.2014.2360547⟩
A. Castelan, B. Cougo, S. Dutour, T. Meynard. Optimisation de dissipateurs à ailettes pour des convertisseurs utilisant des composants puissance discrets
Symposium de Génie Electrique, Université de Lorraine [UL], Jul 2018, Nancy, France
V. Dos Santos, B. Cougo, N. Roux, B. Sareni, B. Revol et al. Trade-off between Losses and EMI Issues in Three-Phase SiC Inverters for Aircraft Applications
EMC 2017 (Electromagnetic Compatibility, Signal and Power Integrity), Aug 2017, Washington, United States. pp. 1-6
B. Taghia, B. Cougo, H. Piquet, D. Malec, A. Belinger et al. Overvoltage at motor terminals in SiC-based PWM drives
Mathematics and Computers in Simulation, Elsevier, 2018, 158, pp.264-240. ⟨10.1016/j.matcom.2018.09.009⟩
B. Taghia, B. Cougo, H. Piquet, D. Malec, A. Belinger et al. Advanced analysis of transient overvoltage in electromechanical chain fed by SiC inverter
Electrimacs 2017, Jul 2017, Toulouse, France. pp.0