Activites de recherche et formation doctorale

2.3.3.3 : étude thermique de planches de bord [R32]

A partir de 1995, un nouveau partenaire s’est intéressé à nos travaux : l’équipement ECIA, filiale du groupe PSA, dont la volonté affichée était, à l’époque, de proposer aux constructeurs automobiles un habitacle complet, et conçu pour offrir à l’usager un confort thermique et une sécurité maximale.

En réalité, les retours de certains véhicules de haut de gamme avec des planches de bord présentant des cloques inesthétiques autant que visibles n’étaient pas vraiment appréciés par la Direction de cette entreprise, qui a décidé de mettre en place un programme de recherche pour remédier à cette situation. Nous lui avons donc proposé une thèse CIFRE.
Le but de cette thèse était la modélisation et l’étude du comportement thermique de la planche de bord d’un véhicule automobile soumises à des contraintes climatiques réelles. Il s’agissait de déterminer sa cartographie thermique en vue d’évaluer les contraintes mécaniques induites par ce champ de température.
Après avoir instrumenté finement la planche de bord de notre véhicule d’essais, une première série de manipulations a démontré la nécessité de modifier la prise en compte de cet élément dans nos codes de calculs. En effet, si la température extérieure de la planche de bord, très influencée par l’ensoleillement direct, était bien représentée dans ATHEBES, il n’en était pas de même pour l’intérieur de l’élément, notamment au niveau des différents gradients présents dans la partie supérieure de l’objet.
Nous avons donc créé un module spécifique : planche de bord, très détaillé, bi dimensionnel, ATHEBES servant alors de générateur de conditions aux limites pour ce module.
Il a fallu notamment prendre en compte les diverses cavités, au sein desquelles des échanges par convection naturelle ont été introduits. De même, la planche de bord contenant de plus en plus de câbles électriques et objets divers, il a fallu, notamment pour les phénomènes d’inertie, les prendre en compte.
Après avoir validé les différentes hypothèses sur des mesures réalisées sur plusieurs planches de bord de véhicules divers, nous avons pu tester diverses solutions pour éviter les surchauffes locales en surface, et diminuer les gradients locaux, qui entraînaient une décohésion des différentes couches constituant l’enveloppe de la planche de bord.
Après diverses propositions testées virtuellement, une solution pratique a été retenue, après avoir démontré qu’elle était réalisable sur les chaînes de montages du service de production.
Il s’agissait d’associer une sous-couche conductrice de la chaleur (en seconde peau de la planche) à des ponts thermiques reliés à la caisse du véhicule (partie non exposée au soleil et restant à la température ambiante). Un prototype a été réalisé et testé avec succès sur le banc d’essais : les températures maximales obtenues étaient moins chaudes de 15 °C, et les gradients locaux beaucoup plus faibles. Cette solution entraînait cependant un alourdissement de la planche de bord, et faisait perdre un peu de souplesse au toucher de la surface. A ce stade du développement, le produit a été livré au bureau d’études du partenaire, et je ne sais pas si une série de telles planches de bord a réellement été montée sur un ou plusieurs véhicules.