Compatibilité Electro- Magnétique & nouveaux matériaux

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1 Compatibilité Electro- Magnétique & nouveaux matériaux Olivier Maurice Jeudi 1 décembre

2 1. Nouveaux matériaux : c est à dire? 2. Du composite au métallique : importance des interfaces 3. Gestion du système avec composites conducteurs ou non suivant les environnements sommaire 4. Architecture électrique électronique avec du composite conducteur ou non 5. Les liaisons filaires pèsent aussi. D autres solutions? 6. Liaisons sans fils & nouveaux matériaux

3 * Nouveaux matériaux, c est à dire? Composites * Extrait de h,p://phys.chim.pagesperso- orange.fr/index.html

4 Conduc'vité, perméabilité, permi5vité Nouveaux matériaux, c est à dire? Homogène : isotrope caractérisa>on assez simple Orthotrope plus difficile à caractériser et exigence de repérage d installa>on Anisotrope caractérisa>on compliquée Inhomogène matériaux faits d empilements : Composants isotrope modèles discrets par sous- domaines accessibles, difficultés aux interfaces Composants orthotrope modèles accessibles si cons>tu>on du composite suivant des strates définies dans leur installa>on Composants anisotropes très complexe!

5 Difficulté de modélisation des interfaces Illustration Du composite au métallique : importance des interfaces Absence de contacts avec les fibres conductrices Fibres écrasées & contact Comportements aux sollicitations en haute tension Contact par claquages locaux : échauffement du diélectrique, vieillissement, feu? Couche composite Couche métallique Couche composite Couche métallique

6 Du composite au métallique : importance des interfaces Première conclusion sur l usage des matériaux composites : 1. Caractérisation du matériau seul déjà difficile suivant la nature de sa fabrication ; 2. Modélisation des interfaces avec d autres matériaux compliquée, voire complexe au sens de propriétés en partie aléatoires, dépendant de statistiques de positionnement et conditions mécaniques.

7 Gestion du système avec composites conducteurs ou non suivant les environnements Grand principe : 1 système = une structure (peau) avec des organes et des échanges d information et d énergie entre ces organes et entre les organes et la structure. Compatibilité électromagnétique : La structure sert souvent : 1. D atténuateur vis à vis d ambiances externes 2. De référence électrique pour les liaisons internes ou externes Structure faite de matériaux partiellement ou non conducteurs 1. Réaction différente par rapport à l environnement électromagnétique 2. Perte de référence électrique

8 Gestion du système avec composites conducteurs ou non suivant les environnements Relation générique : environnement Risque de perturba>on Transparence à l environnement De l extérieur aux bornes des composants Sensibilité des électroniques Conséquences : système plus ouvert (électromagnétiquement) foudroiement des passagers? Comportement des antennes embarquées? Utilisation de lignes différentielles sans usage d un plan de masse? Protection des passagers versus champ magnétique des liaisons de puissance? Contraintes en émissions plus intransigeantes

9 Démarches pour la conception des architectures Architecture électrique électronique avec du composite conducteur ou non S => p ou w 1. Augmenter p : pas maîtrisable sauf qq rares cas 2. Diminuer w : 1. pas maîtrisable en externe 2. Revient à augmenter la ségrégation en interne initier un métier «routage véhicule pour la CEM» qui fasse appel aussi à de nouvelles technologies de câblages («smart structures») 3. Re-diminuer s : 1. Sous-systèmes durcis par liaisons torsadées, blindages, endo-squelettes partiels, Solution variée : ségrégation + sous-systèmes standards durcis

10 Démarches pour la conception des architectures S inspirer du vivant : Simplexité Architecture électrique électronique avec du composite conducteur ou non 1. Une peau qui filtre les plus petits agresseurs 1. Tissus absorbants micro-ondes (f > 1 GHz), vitres teintées, 2. peau comme un réseau d antennes actives qui dialoguent, filtre, 2. Les agresseurs plus basses fréquences sont gérés à des niveaux internes 1. ségrégations, blindages locaux, filtrages, 2. Distribution des rôles & contrôles, redondances, simplexité, etc. 3. Stratégies de circonventions

11 S inspirer du vivant : colonne vertébrale = transmission nerveuse + Rôle mécanique support + Rôle protecteur pour la moelle épinière Les liaisons filaires pèsent aussi. D autres solutions? Zone externe conductrice pour la puissance, sous isolant Noyau interne haut débit : fibre Zone intermédiaire Interne : bus et bas niveaux Structure différentielle

12 Liaisons sans fils vers l extérieur : en zone proche (inter véhicules) en zone lointaine Liaisons sans fils et nouveaux matériaux Liaisons sans fils pour l intérieur : confinement et ouverture : un paradoxe? Extérieur : technologie de structures avec peaux actives, dialogues en champ proche, sensibilité réglable par métamatériaux. Zone lointaine par antennes patchs incluent dans la peau de la structure. Intérieur : transmissions par lumière concentrée (LIFI), fréquences micro-ondes focalisées, transmission d infra-ondes acoustiques par les matériaux de la structure (Girafes). Ces solutions peuvent être robustes par rapport à des environnements électromagnétiques variées et peuvent exploiter la simplexité des canaux embarqués.

13 Merci