Compatibilité Electro-Magnétique & nouveaux

matériaux

Jeudi 1° décembre

Olivier Maurice

som

ma

ire

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

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

No

uve

au

x m

até

riau

x,

c’e

st à

dire

?

*  

*  Extrait  de  h,p://phys.chim.pagesperso-‐orange.fr/index.html  

Composites  

No

uve

au

x m

até

riau

x,

c’e

st à

dire

?

Conduc'vité,  perméabilité,  permi5vité    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  !  

Du

co

mp

osit

e a

u m

éta

lliq

ue

: im

po

rta

nc

e d

es

inte

rfa

ce

s Difficulté de modélisation des interfaces

Illustration

Absence de contacts avec les fibres conductrices

Fibres écrasées & contact

Couche composite

Couche métallique

Comportements aux sollicitations en haute tension

Contact par claquages locaux : échauffement du diélectrique, vieillissement, feu ?

Couche composite

Couche métallique

Du

co

mp

osit

e a

u m

éta

lliq

ue

: im

po

rta

nc

e d

es

inte

rfa

ce

s 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.

Ge

stio

n d

u s

ystè

me

ave

c

co

mp

osit

es

co

nd

uc

teu

rs o

u

no

n s

uiv

an

t le

s e

nvi

ron

ne

me

nts

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

Ge

stio

n d

u s

ystè

me

ave

c

co

mp

osit

es

co

nd

uc

teu

rs o

u

no

n s

uiv

an

t le

s e

nvi

ron

ne

me

nts

Relation générique :

Risque  de  perturba>on  

environnement  

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

Arc

hite

ctu

re é

lec

triq

ue

é

lec

tro

niq

ue

ave

c d

u

co

mp

osit

e c

on

du

cte

ur o

u n

on

Démarches pour la conception des architectures

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

Arc

hite

ctu

re é

lec

triq

ue

é

lec

tro

niq

ue

ave

c d

u

co

mp

osit

e c

on

du

cte

ur o

u n

on

Démarches pour la conception des architectures

S’inspirer du vivant : Simplexité

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

Les

liaiso

ns

fila

ires

pè

sen

t a

uss

i. D

’au

tre

s so

lutio

ns

?

S’inspirer du vivant : colonne vertébrale = transmission nerveuse + Rôle mécanique support + Rôle protecteur pour la moelle épinière

Zone externe conductrice pour la puissance,

sous isolant

Noyau  interne    haut  débit  :  fibre  

Zone  intermédiaire  Interne  :  bus  et  bas  niveaux  

Structure différentielle

Lia

ison

s sa

ns

fils

et

no

uve

au

x m

até

riau

x Liaisons sans fils vers l’extérieur :

en zone proche (inter véhicules) en zone lointaine

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 méta-matériaux. 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.

Merci