Nous entendons parler de snubbers dans les couloirs parmi les produits en cours de discussion avec les acteurs de l’automobile. Mais qu’est-ce donc ? Le concept peut sembler ardu, mais promis, nous l’abordons ici de manière simple et rapide.
La course à l’autonomie
Dans le monde de l’automobile, vous n’êtes évidemment pas sans savoir qu’il y a pléthore de technologies, entre les thermiques, les micro-hybrides (thermiques avec fonction start-and-stop), les mild hybrides (hybride d’appoint), les hybrides « plug in » (réelle autonomie électrique de plusieurs dizaines de km) et le tout-électrique, avec une autonomie de plusieurs centaines de km.
Dans tous les cas, la course à l’autonomie est lancée ! Il y a plusieurs moyens de gagner en autonomie. Bien sûr, on peut imaginer augmenter la capacité de stockage des batteries ! Mais ce n’est pas la meilleure idée, ni pour le poids du véhicule, ni pour son coût (et on ne parle même pas d’écologie !). Une autre manière d’augmenter l’autonomie, c’est d’améliorer le rendement de l’ensemble du système et donc de faire la chasse aux différentes pertes d’énergie. Nous y reviendrons. Globalement, la tendance est majoritairement d’augmenter la puissance disponible. Pour ce faire (rappel de vos cours de sciences physiques du lycée), nous avons la possibilité, soit d’augmenter la tension, soit l’intensité électrique. Il s’avère qu’augmenter la tension est de loin la solution la plus simple. Bénéfice non-négligeable : cela permet accessoirement des rechargements plus rapides !
Un problème de parasites
Gardons donc en mémoire que le monde automobile fait de plus en plus appel à des structures hautes tensions et faisons désormais un zoom sur l’architecture de notre véhicule électrique. Nous avons un moteur d’un côté et nous avons une électronique de contrôle de puissance de l’autre, basée sur des transistors. Afin de réguler la puissance délivrée au moteur, les transistors doivent commuter, c’est-à-dire alterner entre fournir de la puissance et ne pas en fournir. Le souci, c’est que la puissance dissipée lors de cette fameuse phase de commutation est conséquente. Et vous vous souvenez, s’il y a puissance dissipée, il y a échauffement, mais c’est surtout de l’énergie en moins pour l’autonomie ! Alors comment faire ? Tout simplement réduire les temps de commutation, me direz-vous ! Effectivement, mais ce serait trop simple…
Nous avons besoin de faire encore un zoom sur la structure de notre véhicule. Notre moteur n’est pas parfait. Il présente entre autres au reste du système une capacité et une inductance parasites. Conséquence, si on augmente la fréquence de commutation de nos transistors qui sont à l’autre bout de la ligne, nous allons observer des oscillations liées aux phénomènes de résonnance. Bilan, notre système ne fonctionne plus comme on le souhaite, voire dysfonctionne complètement ! C’est à ce moment qu’interviennent les snubbers !
Des snubbers en mode « nettoyage »
Les snubbers permettent d’atténuer les oscillations observées lors des commutations. D’ailleurs, la traduction littérale de « snubber » est « amortisseur ». Ils sont aussi souvent utilisés sur certains interrupteurs pour éviter les arcs électriques lors de l’action d’ouverture du circuit. Dans notre voiture, les snubbers sont placés au plus près des transistors de puissance. Les oscillations sont ainsi gommées et les transistors peuvent commuter plus rapidement et proprement. Techniquement, il y a plusieurs méthodes pour réaliser un snubber. L’une d’entre elles consiste en un filtre RC (une résistance et une capacité en série). D’habitude, nous nous efforçons de concevoir des capacités qui ont une résistance parasite (le fameux ESR, Equivalent Serial Resistor) la plus faible possible. Dans le cadre des snubbers, nous avons cette fois-ci la consigne de rendre cette résistance plus conséquente. Alors ne boudons pas notre plaisir !
Des snubbers haute tension
Bien, revenons maintenant à notre univers automobile sous haute tension. Faire des snubbers, ce n’est pas forcément compliqué en soit. Mais nous parlons ici de tensions de l’ordre de 900 V pour les architectures automobiles à venir, avec potentiellement des pics à 120 V. Il faut évidemment que nos snubbers soient compatibles avec ces niveaux de tension (le fameux BV, Breakdown Voltage). Pour rappel, nos produits standards proposent aujourd’hui des niveaux entre BV11 et BV150 et nous devons désormais proposer aux clients de l’automobile des solutions en BV1500 ! Il reste donc encore quelques challenges à relever avant de décrocher des contrats dans l’automobile avec nos fameux snubbers, mais les premiers résultats sont prometteurs.