Architecture de distribution électrique protégée
Distribuer, protéger et piloter l’énergie à l’échelle du véhicule
Dans un véhicule de compétition, l’architecture électrique ne sert pas uniquement à alimenter les équipements. Elle doit également les protéger, limiter les risques de panne et rester simple à diagnostiquer et à faire évoluer.
Du véhicule historique en rénovation au prototype hybride, l’enjeu reste le même : distribuer la puissance au bon endroit, protéger chaque circuit et maîtriser le fonctionnement électrique global du véhicule.
01 — PROTÉGER ET DISTRIBUER
De la boîte à fusibles à la distribution électrique intelligente
Traditionnellement, la distribution électrique d’un véhicule repose sur une batterie, des fusibles, des relais et un faisceau reliant les différents consommateurs.
Le principe est simple et efficace. Mais avec la multiplication des calculateurs, pompes, ventilateurs, capteurs, actionneurs et équipements auxiliaires, l’architecture devient rapidement plus complexe : davantage de relais, davantage de protections et davantage de câblage.
Cette complexité intervient aussi bien lors de la construction d’un véhicule neuf que lors de la rénovation ou de la modernisation d’une voiture existante.
La protection électrique ne peut par ailleurs pas être dissociée du dimensionnement du faisceau. La section d’un conducteur dépend du courant consommé, mais également de sa longueur, des appels de courant au démarrage, de la chute de tension admissible et des conditions d’utilisation.
Une architecture trop largement dimensionnée augmente inutilement le poids et l’encombrement du faisceau. À l’inverse, un circuit insuffisamment dimensionné peut provoquer échauffements, chutes de tension ou détérioration des équipements.
L’objectif est donc de construire une distribution compacte, fiable, protégée et capable d’évoluer avec le véhicule.
02 — CENTRALISER ET PILOTER
Remplacer fusibles et relais par une Powerbox programmable
Les Powerbox électroniques permettent de remplacer une grande partie des fusibles et relais traditionnels par des transistors de puissance pilotés électroniquement. C’est le principe des RTCM et RTCX XAP.
Chaque sortie dispose de sa propre protection. Le courant consommé est surveillé et des seuils ainsi que des temporisations peuvent être configurés afin d’adapter le comportement de la Powerbox à l’équipement alimenté. En cas de surintensité persistante, la sortie peut être coupée afin de protéger le consommateur et le faisceau.
Selon les sorties, les RTCM et RTCX permettent de gérer des courants allant jusqu’à 50 A, avec différents niveaux de protection configurables.
Mais l’intérêt d’une Powerbox ne se limite pas à la protection. Les sorties peuvent être programmées pour fonctionner en permanence, sur commande, avec temporisation ou suivant une logique définie. Les équipements peuvent également être activés progressivement lors de la mise sous tension du véhicule.
Au lieu de démarrer simultanément calculateurs, pompes, ventilateurs et autres consommateurs, leur activation peut être séquencée afin de limiter le pic de courant au démarrage. La communication CAN permet également d’intégrer la Powerbox au reste de l’électronique embarquée et de remonter l’état ou la consommation des différentes sorties.
La distribution électrique devient ainsi programmable, diagnostiquable et plus facile à faire évoluer, tout en contribuant à simplifier le faisceau.
03 — FAIRE ÉVOLUER L’ARCHITECTURE
Du 12 V à une architecture électrique multi-tension
L’électrification et l’hybridation introduisent une nouvelle problématique : plusieurs tensions doivent désormais pouvoir cohabiter dans le même véhicule. Les équipements traditionnels peuvent continuer à fonctionner sous 12 V tandis que de nouveaux actionneurs, systèmes auxiliaires ou fonctions de puissance nécessitent des tensions supérieures. Construire un système totalement indépendant pour chaque tension multiplie alors les protections, les calculateurs, les paramétrages et les interfaces entre les différents réseaux.
La gamme MPC – Modular Power Control adopte une approche différente.
Un module de commande central pilote plusieurs modules de puissance à travers un réseau de communication dédié. Chaque module de puissance peut être utilisé sur le domaine de tension correspondant à ses consommateurs, tout en restant intégré à une logique de commande commune.
L’architecture MPC est conçue pour gérer plusieurs réseaux électriques et accepte, des tensions allant jusqu’à 75 V. Elle permet ainsi de faire cohabiter, par exemple, un réseau 12 V avec un domaine de tension supérieur au sein d’une même architecture de commande.
Cette conception modulaire permet également de faire évoluer progressivement le véhicule. Un premier module peut couvrir les besoins initiaux, puis de nouveaux modules de puissance peuvent être ajoutés lorsque l’architecture se complexifie.
Les modules MPC intègrent également des fonctions de protection contre les surintensités et de surveillance des sous-tensions et surtensions. Le système dispose d’un Safe Start permettant de maîtriser les appels de courant lors de la mise sous tension.
On passe ainsi de plusieurs systèmes électriques indépendants à une architecture plus cohérente : plusieurs tensions, plusieurs modules de puissance, une seule logique de commande.
Penser le système dans son ensemble
Une architecture électrique performante se construit avec les équipements qu’elle alimente. Distribution électrique, protections, sections de câbles, connecteurs, faisceaux et stratégies de commande doivent être pensés ensemble pour garantir fiabilité, simplicité de maintenance et capacité d’évolution.
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