Interférences électromagnétiques dans les véhicules électriques

Les systèmes électroniques de la voiture sont une source d’interférences électromagnétiques.
Nombre d’entre elles peuvent être facilement éliminées grâce à des méthodes techniques, telles que l’acheminement des paires de signaux sous forme de paires torsadées et la sélection de l’impédance du chemin de transmission.
Parfois, il est plus facile de s’assurer que les exigences de la compatibilité électromagnétique sont respectées en remplaçant les ondes électromagnétiques par un autre type de rayonnement, à savoir la lumière.
Ces dernières années, le nombre d’appareils capables de provoquer des interférences a augmenté, et les interférences électromagnétiques transmises par les champs magnétiques et les phénomènes connexes deviennent un élément important des essais.
Les exigences de conformité à certaines normes amènent les fabricants à rechercher des solutions alternatives en matière de CEM.
Les interférences électromagnétiques dans les véhicules électriques obligent les fabricants à développer et à utiliser des matériaux innovants dans la voiture.

Composants pour l'élimination des interférences électromagnétiques

En pratique l’électronique automobile doit être blindée avec un blindage métallique pour maintenir les interactions entre les modules à un niveau acceptable.
Comme indiqué précédemment, un tel blindage augmente les coûts au stade de la production ainsi que le poids des véhicules électriques.
C’est pourquoi d’autres matériaux, plus légers et moins chers, sont recherchés pour réduire les champs électromagnétiques.

Les composants plus petits peuvent être protégés des champs électromagnétiques au moyen de :

les plastiques à base de nanotubes de carbone (qui offrent une bonne conductivité électrique avec peu d’ajouts de matériaux)
les composites à base de fibres métalliques (polymères renforcés par des fibres métalliques courtes, par exemple du cuivre ou de l’aluminium)

Une approche intéressante du sujet peut consister à utiliser des composants qui sont des déchets dans un autre processus de production.
Des recherches sont menées en utilisant des déchets sous forme de minerai de zinc.
Une part de 80-90% du minerai et la création d’un composite avec du PVC entraînent une réduction du signal de 80%.
Plus la proportion de PVC est élevée, plus l’efficacité de l’atténuation est faible.
La recherche de matériaux de blindage pouvant être utilisés dans les applications automobiles se poursuit.

Les ondes électromagnétiques peuvent être atténuées dans les voitures grâce à l’utilisation de matériaux composites.
Ils sont utilisés pour les composants les plus importants :

les plastiques avec du cuivre ou de l’aluminium (bonne conductivité avec un poids relativement faible)
les composites polymères avec ajout de fibres de carbone (combiner la légèreté des polymères avec la conductivité des fibres de carbone).

Occurrence naturelle de l'interférence de l'emc

Lors de la phase de conception des véhicules électriques, l’interférence représentée par les impulsions générées par la foudre ne peut être négligée.
La carrosserie des voitures, y compris les voitures électriques et hybrides, agit comme une cage de Faradayqui offre une protection de base contre les décharges de foudre.
Les batteries et autres composants à haute tension sont en outre isolés et protégés.
Cela réduit le risque de dommages en cas de foudre.

Les coups de foudre à proximité immédiate peuvent induire de forts courants dans les systèmes électroniques et les câbles.
C’est pourquoi un blindage supplémentaire des composants électroniques clés – systèmes de protection contre les surtensions et filtres EMI (interférences électromagnétiques) – est utilisé.
Pour s’assurer que le courant induit ne puisse pas apparaître dans les réseaux de connexion, une isolation galvanique est utilisée entre les différents systèmes du véhicule.

Les rayonnements électromagnétiques sont-ils dangereux ?

Les interférencesélectromagnétiques affectent les systèmes électroniques.
Certains d’entre eux sont sensibles de par leur principe même de fonctionnement, comme les défibrillateurs cardiaques ou les stimulateurs nerveux utilisés en médecine.
Des cas isolés de patients ayant ressenti une gêne ou de l’anxiété lors de l’utilisation de voitures électriques ont été rapportés, mais il est difficile d’attribuer clairement ces sensations à des interférences électromagnétiques.
Le risque peut être plus élevé à proximité des stations de recharge rapide à haute puissance, bien que même dans ces cas, les incidents réels soient rares.
De nombreux rapports soulignent le fait assez évident que la probabilité de problèmes augmente avec la puissance de l’appareil.
Il est important de savoir que les chargeurs rapides ont des capacités de puissance supérieures à 100 kW.
Leur production de champs électromagnétiques est inévitable.
Dans ce cas, cependant, les méthodes classiques peuvent être utilisées, c’est-à-dire le blindage avec des métaux lourds.

Qu'est-ce qui perturbe le plus la voiture ?

La recherche caractérise les sources de perturbation dans la voiture sous plusieurs aspects.
L’une de ces subdivisions concerne l’endroit où elles sont générées.
Les points les plus importants où les interférences électromagnétiques sont générées sont les suivants :

a) Onduleur (inverter) :

Il génère des interférences à haute fréquence (plusieurs dizaines de kHz à MHz).
Il se caractérise par des pics de tension importants lors de la commutation des transistors.

(b) Moteur électrique :

Emet des interférences à basse fréquence (jusqu’à quelques kHz).
Caractéristiques dépendant de la vitesse.

(c) Chargeur embarqué :

Génère des interférences pendant la charge (50/60 Hz et leurs harmoniques).
Il peut émettre des bruits à haute fréquence.

d) Système de gestion de la batterie (BMS) :

Il émet des interférences de faible puissance mais sur un large spectre de fréquences.

e) Convertisseurs DC/DC :

Ils génèrent des interférences avec une fréquence de commutation fixe (typiquement plusieurs dizaines de kHz).
L’utilisation de méthodes d’étalement du spectre permet de réduire les interférences.

L'entrée sans clé ne fonctionne pas - QUE FAIRE ?

L’interférence des voitures électriques et hybrides avec les systèmes d’entrée sans clé est une question intéressante et complexe.
Les interférences peuvent entraîner l’impossibilité d’ouvrir/de fermer le véhicule ou de le démarrer.
Le problème peut affecter non seulement la voiture qui génère l’interférence, mais aussi les véhicules qui se trouvent à proximité.
La portée de ces interférences est généralement de quelques mètres à quelques dizaines de mètres, en fonction de l’intensité de l’émission et des conditions ambiantes.

Les données fournies par les utilisateurs font état de nuisances qui affectent également la sécurité.
Les corrélations entre le stationnement à proximité des stations de recharge et les problèmes qui en découlent sont évidentes.
Les rapports font état de l’impossibilité d’ouvrir les voitures garées à côté des VE en charge.
Par exemple, les propriétaires de BMW i3 ont signalé des problèmes pour ouvrir les voitures garées près des stations de recharge.
En outre, il y a des problèmes pour démarrer les véhicules près des stations de recharge en fonctionnement.

Parfois, les problèmes décrits peuvent être résolus à distance.
Certains fabricants ont introduit des mises à jour logicielles pour réduire les émissions parasites.
D’autres recommandent de tenir la clé dans une position particulière ou plus près du véhicule dans les situations problématiques.
L’industrie automobile s’efforce activement de minimiser ces problèmes, et chaque nouvelle génération de véhicules électriques et de systèmes d’entrée sans clé est généralement meilleure à cet égard que la précédente.

Comment les interférences affectent la voiture.

Les véhicules électriques et hybrides, malgré leurs systèmes de protection avancés, présentent une certaine sensibilité aux interférences électromagnétiques.
Cette susceptibilité est due au grand nombre de systèmes électroniques et électriques avancés qui sont essentiels au fonctionnement de ces véhicules.
Le véhicule est également un ensemble de récepteurs et, par conséquent, les signaux (interférences) peuvent affecter des domaines tels que :

Systèmes d’aide à la conduite.
Les capteurs radar et les caméras peuvent être sujets à des interférences, ce qui peut affecter le fonctionnement de systèmes tels que le régulateur de vitesse adaptatif ou l’assistance au maintien de la trajectoire.
Systèmes de navigation et de communication. Le GPS et les communications mobiles peuvent être perturbés par des champs électromagnétiques puissants, par exemple à proximité d’une ligne à haute tension.
Erreurs de lecture des capteurs : elles peuvent entraîner des informations erronées sur le tableau de bord ou un fonctionnement défectueux des systèmes d’aide à la conduite.
Dysfonctionnement des systèmes de sécurité. Dans les cas extrêmes, le champ magnétique peut interférer avec les systèmes ABS ou d’antipatinage.
Ces interférences peuvent entraîner une lecture erronée des capteurs de vitesse de rotation des roues, ce qui peut affecter les performances de freinage.
Systèmes de confort.
Les systèmes audio sont particulièrement sensibles aux interférences électromagnétiques, qui peuvent se manifester par des bruits ou des interférences sonores. Les écrans tactiles et les systèmes d’infodivertissement peuvent présenter des dysfonctionnements ou une instabilité en présence de champs électromagnétiques puissants.
Systèmes de connectivité Wi-Fi et Bluetooth: utilisés pour la communication avec les appareils mobiles et les mises à jour logicielles.
Ils sont sujets à des interférences, en particulier lorsqu’ils sont utilisés dans des environnements urbains très fréquentés.

Les méthodes utilisées pour contrer ces interférences – outre le blindage déjà évoqué, qui est standard – sont également d’autres méthodes :

Redondance des systèmes: les systèmes critiques sont souvent dupliqués pour garantir leur fiabilité.
Filtrage adaptatif: utilisation d’algorithmes de filtrage intelligents qui s’adaptent à l’évolution des conditions EMI.
Mises à jour des logiciels: des mises à jour régulières peuvent améliorer la résistance des systèmes aux interférences électromagnétiques en optimisant les algorithmes de traitement des signaux.

Interférences CEM dans les voitures électriques - résumé

Avec le développement de la technologie des véhicules électriques, la question des interférences électromagnétiques devient plus complexe. L’introduction de systèmes de recharge sans fil et l’augmentation de la puissance des chargeurs posent de nouveaux défis. Parallèlement, les progrès réalisés dans le domaine des matériaux et des techniques de blindage permettent de réduire les interférences électromagnétiques de manière de plus en plus efficace.

Les interférences électromagnétiques constituent un défi important pour le développement de l’e-mobilité. Elles nécessitent une recherche et une innovation continues pour garantir la sécurité et la fiabilité des véhicules électriques et hybrides dans un environnement de plus en plus saturé sur le plan électromagnétique. Lorsqu’il conduit une voiture électrique, le conducteur devient l’utilisateur d’un certain nombre de technologies, qui ne sont pas seulement étroitement liées à l’électronique.