Contribution à la prédiction des perturbations électromagnétiques engendrées par un véhicule électrique

par Franck Briault

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Jean-Charles Bolomey.

Soutenue en 1998

à Paris 11 , en partenariat avec École supérieure d'électricité (Gif-sur-Yvette, Essonne) (laboratoire) , Groupe PSA (entreprise) et de Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

Le président du jury était Georges Alquié.

Le jury était composé de Jean-Charles Bolomey, Georges Alquié, Pierre Degauque, Jean-Luc Lecocq, Vincent Levillain, Yves Martinod.

Les rapporteurs étaient Georges Alquié, Pierre Degauque.

mots clés

• Efficacité de blindage
• Code ASERIS-BE©
• Convertisseurs de puissance
• Compatibilité électromagnétique
• Véhicules électriques
• Simulation par ordinateur
• Convertisseurs multiniveaux

Résumé

La prise en compte des aspects CEM dans le développement des projets automobile passe par l'adoption d'outils de prédiction numérique. Ce travail de thèse, réalisé au sein de la société PSA Peugeot Citroën, s'inscrit dans cet objectif long terme, en application aux émissions rayonnées par le véhicule électrique. En entrant plus dans le détail du fonctionnement du véhicule électrique, nous sommes contraints de formuler une hypothèse simplificatrice, supposant la bonne qualité des blindages utilisés pour les boîtiers électroniques. Une comparaison de résultats numériques a donc été réalisée, entre le rayonnement propre d'un boîtier électronique blindé, et celui d'une structure câblée. Pour cela, une phase essentielle fut l'obtention d'un modèle numérique du blindage du boîtier, ce qui n'est possible que par validations expérimentales. Le simulateur expérimental d'onde plane existant chez PSA nous permet de caractériser assez rapidement l’efficacité du blindage du boîtier, par des tests à la réception. C'est ce même critère qui nous permet alors de valider un modèle numérique, en transposant en calcul l'illumination du blindage. Parallèlement, ce travail de validation a permis de poursuivre chez AEROSPATIALE le développement de l'outil de simulation ASERIS-BE©, pour l'adapter aux contraintes d'un usage automobile. Ainsi on a pu mettre en cause la qualité des blindages utilisés en production sur ce type de véhicule, qui dans des configurations particulières (champ magnétique basse fréquence) provoquent un rayonnement significatif. Cette remarque a été mise à profit pour évaluer le champ magnétique rayonné dans un véhicule réel. La prédiction numérique a alors permis de tirer des conclusions, concernant les risques d'interférences, et l'emplacement des récepteurs sensibles à ce type de perturbations.

Titre traduit

A contribution to the prediction of the electromagnetic interferences radiated by an electric vehicle

Résumé

Taking into account EMC aspects during the development of automotive projects needs to make use of numerical prediction tools. This present work, which has been realised in the PSA Peugeot Citroën company, gives a contribution to this long term goal, applied to the emissivity of the electric vehicle. Due to the high degree of complexity of this type of vehicle, we have to elaborate an hypothesis to simplify the representation, based on the high supposed shielding effectiveness of the electronic enclosure used. A numerical comparison has been obtained, between the radiation of a shielded electronic enclosure, and a typical structure with cables. Yet, it is necessary to obtain a numerical model of the shielded enclosure. To validate such a model, comparisons between computation and measurements are required. The plane wave experimental simulator existing at PSA permits to caracterise quickly the shielding effectiveness of the enclosure, by way of reception tests. Likewise, this property is used to validate the numerical modelisation, simulating the illumination of the enclosure. Meanwhile, this validation study has permitted to reveal the limitations of the numerical tool ASERIS­ BE©. It could then be developped in the AEROSPATIALE company, and adapted to the constraints of an automotive use. We could show threw this study the poor quality of the serial shielding used on board, in particular situation (low frequency magnetic field), which causes reciprocally high radiation levels outside. This has been illustrated in evaluating numerically the magnetic field radiated in a real vehicle. Then, threw the numerical prediction, we were able to give precious indications, concerning the interference hazards, and the location of sensitive receptors.