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RÉSUMÉ
L’architecture électrique à bord des véhicules a considérablement pris de l’ampleur au cours des dernières décennies. Les développements de l’électronique expliquent en grande partie l’augmentation des organes électriques, sous le couvert de l’amélioration de la sécurité des occupants, d’une conduite plus confortable et même plus récemment du respect de l’environnement. Ainsi le dimensionnement de matière des nombreux faisceaux électriques et de leurs protections se doit d’être optimal, l’alimentation des systèmes embarqués ne devant pas en souffrir. Des méthodes de modélisation des différents modes de transfert viennent en aide aux équipementiers. Dans les années à venir, la généralisation de véhicules hybrides ou électriques devraient encore amplifier l’électrisation des véhicules.
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The electrical architecture in vehicles has gained considerable importance over the last decades. The developments of electronics are largely responsible for the increase in electrical components, under the cover of improving the security and driving comfort of users as well as recently even respecting the environment. The dimensioning of the matter of the numerous wiring harnesses therefore has to be optimal as the feeding of the embedded systems must not be impacted. Modeling methods for the various transfer modes are a precious help to equipment suppliers. In the years to come, the generalization of hybrid or electric vehicles is to accelerate even further the electrification of vehicles.
Auteur(s)
-
Johann GRANDVUILLEMIN : Ingénieur R, PSA Peugeot Citroën
-
Raynal GLISES : Maître de conférences HDR, Laboratoire Femto-ST (UMR CNRS 6174), Université de Franche-Comté
-
Christophe TIRABY : Chef de projet, PSA Peugeot Citroën
-
Didier CHAMAGNE : Professeur des universités, Laboratoire Femto-ST (UMR CNRS 6174), Université de Franche-Comté
INTRODUCTION
De nos jours, le transport d'énergie en général et électrique en particulier nécessite bien souvent un support matériel. Ainsi, les câbles électriques utilisés comme vecteur d'énergie entre la source et le lieu d'utilisation dans le domaine automobile demeurent donc toujours l'unique moyen de transporter de la puissance électrique.
L'utilisation massive et croissante de conducteurs électriques est due essentiellement aux développements de l'électronique à bord des véhicules qui n'a pas cessé de croître aux cours des dernières décennies ainsi qu'à la multiplication d'actionneurs électriques sur les modèles haut de gamme. Cette « électrification » des véhicules s'accompagne inévitablement d'un nombre croissant de faisceaux électriques, même si cette augmentation reste contenue grâce à l'apparition du multiplexage des signaux électriques. Les raisons qui ont motivé cette augmentation d'organes électriques et électroniques sont liées à de très nombreux impératifs :
-
améliorer la sécurité passive ou active des occupants ;
-
rendre la conduite plus confortable ;
-
être conforme à la législation du pays de commercialisation ;
-
être respectueux de l'environnement en limitant la consommation de carburant.
Cette incursion de l'électricité à bord des véhicules devrait, selon toute probabilité, s'intensifier dans les années à venir. En effet, d'une part et à l'instar du domaine aéronautique, on devrait assister à une électrification de plus en plus importante des actionneurs mécaniques, tendance connue sous l'appellation « drive-by-wire » (conduite par commandes électriques). D'autre part, la généralisation de véhicules hybrides ou intégralement électriques doit donner encore plus d'importance au réseau électrique de bord.
Cela démontre bien l'importance que revêt une architecture électrique automobile en termes d'amélioration de la qualité et de réduction des coûts de fabrication.
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Conclusion générale
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4. Méthodologie de dimensionnement
Après avoir décrit la modélisation électrothermique des différents types de conducteurs électriques, nous nous intéressons à l'étude de la méthodologie pratique du dimensionnement des faisceaux électriques. Toutes les architectures électriques automobiles peuvent se décomposer en plusieurs lignes d'alimentation élémentaires. Une ligne d'alimentation élémentaire se compose d'une alimentation protégée, d'une arborescence de conducteurs électriques et d'un ou plusieurs organes électriques, comme le montre la figure 11.
Une ligne parfaitement sécurisée consisterait à protéger unitairement tous les organes par une protection spécifique.
Bien que cette architecture soit idéale du point de vue de la protection, elle se heurte généralement à des contraintes économiques ou liées à l'architecture :
-
limitation du nombre de protections et de conducteurs ;
-
facilité de production des faisceaux ;
-
centralisation des boîtiers de commande/protection.
De la même façon, on observe une arborescence de conducteurs reliant les masses des charges à des points reliés aux masses principales (châssis, moteur, etc.). Leur dimensionnement dépend du type de courant de défaut (cf. 4.2).
La méthodologie repose sur deux étapes essentielles représentant les deux cas de fonctionnement que l'on peut rencontrer sur une ligne d'alimentation :
-
le fonctionnement normal correspondant à la quasi-totalité du temps de fonctionnement d'une ligne électrique ;
-
le dysfonctionnement caractérisé par l'apparition d'un défaut et qui peut se traduire notamment par l'apparition d'un courant de court-circuit dans la ligne électrique.
4.1 Dimensionnement en mode nominal
4.1.1 Dimensionnement de la protection
Cette première étape a pour objectif de dimensionner le fusible en fonctionnement nominal en fonction des courants...
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Méthodologie de dimensionnement
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GRANDVUILLEMIN (J.), CHAMAGNE (D.), TIRABY (C.), GLISES (R.) - Étude des phénomènes électrothermique régissant les lignes d'alimentation automobiles. - Thèse de l'Université de France-Comté, avr. 2009.
-
(2) - SAULNIER (J.B.), ALEXANDRE (A.) - La modélisation thermique par la méthode nodale : ses principes, ses succès et doses limites. - Revue générale de thermique, vol. 24, no 280, p. 363-372 (1985).
-
(3) - NECATI ÖZISIK (M.) - Heat transfert. A basic approach. - Mc Graw-Hill, International Editions, Mechanical Engineering Series (1985).
-
(4) - TAINE (J.), PETIT (J.P.) - Transferts thermiques, introduction aux sciences des transferts. - Édition Dunod, 3e édition (2003).
-
(5) - ILGEVICIUS (A.) - Analytical and numerical analysis and simulation of heat transfer in electrical conductors and fuses. - Thèse, Universität der Bundeswehr München, Fakultät für Elektrotechnik und Informations technik (1998).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Norme internationale – Véhicules routiers – liaisons fusibles. Partie 3 : Liaisons fusibles à languette (type plat). Partie 4 : Liaisons fusibles avec contacts femelles (type A) et contacts boulonnés (type B) et leurs montages d'essai - ISO 8820 - 2010
-
Japan Automotive Standard – Selection of Fuse-links for automobile wiring, Society of Automotive Engineers of Japan (JSAE) - JASO D 610-93 - 1993
-
Norme internationale – Véhicules routiers – Câbles monoconducteurs de 60 V et 600 V – Dimensions, méthodes d'essais et exigences - ISO 6722 - 2006
IEEE Transactions on Power Delivery
IEEE Power Electronics in Transportation
IEEE Digital Amonics Systems Conference http://ieee.org/conferences_events/index.html
HAUT DE PAGE
SCILAB (édité par Digiteo) : logiciel libre de calcul numérique multiplate-forme pour des applications scientifiques
MATLAB (édité par Mathworks) à la fois langage de programmation et environnement de développement dédié au calcul numérique
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http://www.auto-innovations.com
http://www.IEEExplore.ieee.org
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FR2931595 Procédé de dimensionnement d'un câble...
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