Dintec : les PDU sous-estiment souvent les composants des équipements mobiles

Commençons par les bases, d'accord ?

Un PDU utilisé par Dintec. (Photo : Dintec)

Une unité de distribution d'énergie (PDU) est le cœur d'une machine électrifiée. Elle distribue l'énergie entre chacun des composants du système électrique. Dans les systèmes haute tension (HT), le rôle des PDU est particulièrement crucial, car elles doivent être conçues pour interconnecter de manière sûre et efficace les composants recevant le courant continu de forte puissance nécessaire au fonctionnement des systèmes.

Selon Michael Schmitt, directeur général de Dintec, une société allemande spécialisée dans le développement de systèmes pour véhicules électriques, certains acteurs du secteur électrique considèrent le PDU comme un simple boîtier, sans reconnaître les opérations complexes et critiques qu'il représente.

« Lors de la conception d'un système haute tension, il est essentiel de réfléchir à son architecture », a-t-il déclaré. « Bien sûr, lors de la conception d'une machine, on commence par dimensionner les variateurs, calculer la quantité d'énergie nécessaire et, par conséquent, la taille de la batterie, etc. Mais parallèlement, et donc très en amont, il faut envisager de construire une architecture sûre et fiable. C'est là que les PDU jouent un rôle essentiel. »

Contrôle de puissance

Le PDU est le cerveau qui gère, actionne et surveille le flux d'énergie dans le système. Ses principales tâches consistent à gérer le courant HT et à garantir l'absence de défauts sur l'ensemble de l'unité d'alimentation.

« D’après notre expérience, 100 % des projets nécessiteront des modifications majeures au fur et à mesure que vous recevrez des retours après l’installation du prototype. »
-Michael Schmitt, Dintec.

La distribution électrique est la tâche la plus fondamentale. Elle est assurée par les entrées, les connecteurs, les câbles, les poteaux, etc. Cependant, ces éléments sont soumis à des exigences normatives précises, et c'est le premier obstacle à la conception. « Dans un engin mobile électrique de taille moyenne, les courants sont 15 à 20 fois supérieurs à ceux que nous connaissons dans nos foyers. Pour gérer des courants aussi élevés, de nombreux paramètres et exigences de sécurité doivent être pris en compte », explique Schmitt. « Par exemple, la température et même l'altitude de fonctionnement peuvent influencer la conception d'une PDU. »

Un autre aspect de conception sous-estimé est l'espace disponible. Sur une machine en fonctionnement, l'espace alloué au placement du PDU est généralement restreint, ce qui signifie qu'un boîtier relativement petit gère des courants et des tensions élevés.

« Concrètement, lors de la conception du système, il est nécessaire d'évaluer le fonctionnement de la machine. Cependant, certains aspects ne sont finalisés par le constructeur que plus tard dans le processus de conception, ce qui signifie que le PDU ne peut être entièrement spécifié qu'une fois l'architecture finale du véhicule définie », a expliqué Schmitt.

Il a poursuivi : « Tant que la machine n'est pas conçue structurellement, il est impossible de déterminer, par exemple, la disposition des câbles. Il faut garder à l'esprit qu'il s'agit de câbles épais qui ne peuvent pas être pliés à volonté. »

Selon Schmitt, les capteurs constituent un autre obstacle : « Tant que la stratégie de contrôle de la machine n'est pas définie, en fonction des modes de fonctionnement, vous ne pourrez pas déterminer quels capteurs seront nécessaires et où ils seront positionnés. »

Partenaire de confiance

Il est important pour les OEM d'avoir un partenaire expérimenté en matière de conception de PDU ; le partenaire agira efficacement comme un guide qui pourra guider le client tout au long de la phase de conception complète, en gérant le processus en fonction des niveaux de performance finaux convenus.

Une spécification correcte du PDU permettra d'obtenir un système d'alimentation fiable. (Photo : Dintec)

Après les évaluations et études initiales, la première étape consiste à livrer relativement rapidement un prototype pilote de PDU. D'après notre expérience, 100 % des projets nécessitent des modifications majeures suite aux retours d'expérience après l'installation du prototype. Ensuite, la conception de la machine progresse.

Dintec participe actuellement à un projet de fabrication portant sur la conception d'un véhicule utilitaire léger destiné aux transports spéciaux ; le premier prototype de PDU a déjà été livré. Après évaluation, il a été déterminé que le boîtier lui-même devait être plus petit, mais globalement plus large. Bien que le projet n'en soit qu'à ses débuts, Dintec a déjà reçu dix demandes de modifications majeures ; la capacité à réagir rapidement à ces changements est essentielle.

Bien sûr, le coût est un autre facteur important, et Schmitt a expliqué que Dintec propose généralement différentes technologies à différentes étapes du processus de développement de la machine. « Dans un premier temps, nous utilisons des jeux de barres en cuivre standard ; leur conception est flexible et relativement facile à changer, mais leur installation demande beaucoup de travail. Ce ne sont donc pas des composants que l'on utilisera pour la production en série de grandes quantités, mais ils sont parfaits pour démarrer avec un prototype. »

Responsable de la collaboration

Outre les équipementiers, Dintec peut également collaborer avec des fournisseurs de premier plan. Par exemple, lorsque les fabricants de batteries souhaitent que leurs clients les aident à intégrer leurs différents composants et systèmes électriques.

Il s'agit d'une situation courante lorsque plusieurs batteries sont utilisées dans la machine. Lorsque les batteries fonctionnent en parallèle, un système de gestion de batterie (BMS) est nécessaire, et le PDU fait office de cerveau, intégrant le BMS au système électrique complet.

Qu'il s'agisse d'un équipementier ou d'un fournisseur de premier plan, le partage des objectifs finaux et le choix des moyens d'y parvenir sont essentiels pour que chaque étape du processus soit rapide et rentable. Cette confiance se traduira invariablement par une conception finale de PDU répondant aux critères de fiabilité et de sécurité requis par l'architecture HT spécifique.

Note de l'éditeur : Cet article a été initialement publié dans le numéro du quatrième trimestre 2024 de Power Progress International.

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