Mesure sûre sur les auxiliaires haute tension et les composants de puissance haute tension.
Configuration
HV-BREAKOUT BOX HIGH POWER
HV-BREAKOUT BOX LOW POWER
MULTI-HV ETH
Avec le développement continu et la complexité croissante des systèmes électriques de véhicule haute tension, le nombre de points de mesure augmente lui aussi. Une intégration rapide des capteurs et des valeurs mesurées précises sont donc d’autant plus importantes pour mener à bien le développement.
La technologie de mesure haute tension de KLARIC aide les services développement et qualité à atteindre leurs objectifs et à optimiser le cycle de développement en termes de temps.
Réalisation de la mesure
La première étape consiste à installer l’instrumentation de mesure dans le véhicule. Les HV breakout boxes avec connecteurs d’origine sont idéales pour cela. La breakout box est équipée d’une KLARIC HV-P-PROBE, puis dotée de connecteurs HV identiques à ceux du véhicule d’essai. Afin de déterminer l’emplacement de montage optimal, les conditions d’installation doivent d’abord être clarifiées.
Image 1 – Installation d’un adaptateur de mesure haute tension
À cette fin, une analyse d’encombrement est réalisée. Les adaptateurs de mesure peuvent être implantés dans le véhicule à l’aide d’un modèle CAO de remplacement afin de vérifier clairement la faisabilité d’installation. Pour garantir des propriétés optimales en matière de résolution de mesure et de charge électrique de la HV-P-PROBE, le courant nominal attendu consommé par le consommateur HV doit être connu. Une fois l’adaptateur de mesure installé par du personnel formé, il doit être raccordé au KLARI-QUAD 2 1500V. Le module de mesure HV est alimenté en tension et configuré après son raccordement à la HV breakout box. Les points de mesure sont alors configurés et nommés dans la Klari toolbox. Une fois le module de mesure connecté à un enregistreur ou à une interface CAN/Ethernet pour l’acquisition de données, la mesure peut démarrer.
Résolution de la HV-P-PROBE
Résistance [mΩ]
Plage de mesure [A]
Résolution [mA/bit]
Courant permanent [A]
2
-120 / +525
0.15
80
1
-240 / +1,050
0.3
120
0.5
-480 / +2,100
0.6
130
0.2
-1,200 / +5,250
1.5
180
0.1
-2,400 / +10,500
3
310
HV-U-PROBE
Gain
Plage de mesure [V] – 200 V
Résolution [mV/bit] – 200 V
Plage de mesure [V] – 1,000 V
Résolution [mV/bit] – 1,000 V
100
± 6
0.2
± 45
1.5
40
± 18
0.6
± 135
4.5
25
± 28
0.9
± 210
7
5
± 140
5
± 1,000
35
1
-160/+700
24
–
–
Évaluation de la mesure
Les valeurs mesurées peuvent être enregistrées via une interface CAN, un enregistreur ou un système d’acquisition de données à l’aide du protocole XCP. Si le bus CAN est utilisé, les données véhicule peuvent être enregistrées en parallèle des données de mesure. Cela est illustré dans l’image 2.
Image 2 – Évaluation des données de mesure
Cela simplifie la corrélation entre consommation et récupération en cas d’accélération négative du véhicule. Les données de mesure fournissent des informations sur le rendement de la chaîne de traction et des consommateurs HV, qui convertissent l’énergie de la batterie de traction via le compresseur de climatisation électrique (ECC) ou le chauffage auxiliaire électrique (HV-PTC).
Mesure de puissance pendant le processus de charge – CHARGE-MONITOR
Mesure des valeurs de performance lors de la charge de véhicules tout électriques (EV) ou hybrides rechargeables (PHEV).
Qu’est-ce que l’EV CHARGE-MONITOR ?
L’EV CHARGE-MONITOR est un système de mesure mobile destiné à mesurer le courant, la tension et le flux de puissance électrique entre la borne de recharge et le BEV, ou entre le raccordement mural et la borne de recharge pendant le processus de charge. Les données enregistrées peuvent être consignées simultanément et affichées sur un écran intégré. Les données peuvent ainsi être acquises pour un affichage direct et pour un post-traitement dans le cadre d’une surveillance longue durée pendant l’ensemble du processus de charge ou de décharge.
Des paramètres tels que la valeur d’utilité, qui explique la relation entre l’autonomie électrique et la distance parcourue sur les véhicules hybrides, ou encore l’autonomie et la consommation énergétique des BEV en conditions de conduite réelles, prennent une importance croissante dans un monde comptant de plus en plus de véhicules hybrides et électriques à batterie.
Qui utilise l’EV CHARGE-MONITOR ?
Le système de mesure est utilisé par les ingénieurs des services R&D des constructeurs automobiles, des équipementiers et des prestataires de services. Les utilisateurs se concentrent sur la mesure de la consommation d’énergie des PHEV/BEV et sur la mesure du rendement de la borne de recharge. Comme le groupe motopropulseur des véhicules électriques est alimenté par la batterie, l’importance de la gestion de l’énergie augmente pour les ingénieurs de conception. L’EV CHARGE-MONITOR convient aux mesures de certification selon la procédure WLTP.
Comment l’EV CHARGE-MONITOR est-il utilisé ?
Après avoir sélectionné le connecteur approprié côté mur et borne de recharge, ou côté borne de recharge et véhicule, le KLARIC EV CHARGE-MONITOR est prêt pour une utilisation de type plug-and-measure. Le système fournit des valeurs mesurées immédiatement après l’installation. Pour cela, l’EV CHARGE-MONITOR est mis sous tension, les connecteurs du système de charge sont branchés, puis la mesure peut commencer. Ce principe offre aux ingénieurs un avantage significatif : des résultats rapides et précis.
Les données sont enregistrées et affichées en même temps pour une évaluation en ligne et ultérieure du rendement. Les données peuvent ainsi être consignées en parallèle et transmises via bus CAN ou Ethernet. Dans un environnement de plus en plus complexe et avec une grande diversité d’applications liées à la recharge, l’EV CHARGE-MONITOR offre aux utilisateurs une solution de mesure simple.
Accessoires
Standards de charge
AC
Type 1/2
GB/T AC
CEE 32A/ 63A/ 125A
DC
CCS Type 1
CCS Type 2
GB/T DC
CHAdeMO
EV CHARGE-MONITOR RUGGEDConfiguration de connexion du CHARGE-MONITOR
Solution pour des mesures autonomes du courant de veille dans les systèmes électriques de véhicules jusqu’à 80 V.
Produits
KLARI-CHARGE 2
KLARI-CORD 5
KLARIC HP-PROBE TYPE BF2
Montage
Connexion de la HP-PROBE au câble de masse de la batterie.
Connexion du KLARI-CORD 5 à la HP-PROBE.
Mesure du courant de fonctionnement et du courant de veille
La mesure des courants et des tensions fait déjà partie intégrante du programme d’essai dès les premières phases du développement des véhicules et accompagne le processus de développement à toutes les étapes jusqu’à la validation pour la production en série. Dans les premières phases de développement, les composants individuels et leur interaction ne sont pas encore optimisés en termes de consommation d’énergie. Des mesures de courant de veille avec une résolution élevée ne peuvent alors pas être réalisées de manière pertinente, car plusieurs dizaines d’ampères peuvent parfois circuler. Ce n’est qu’aux phases de développement ultérieures qu’un niveau de consommation est atteint permettant d’effectuer des mesures de courant de veille significatives afin d’identifier les « mauvais élèves ».
Les constructeurs automobiles utilisent les modules de mesure KLARI-MOD et KLARI-CORD de Stefan Klaric GmbH&Co.KG, Stuttgart, pour les mesures sur véhicule complet. Par rapport aux techniques de mesure utilisées auparavant, où différents shunts étaient insérés dans la chaîne de mesure selon le courant attendu, ces modules peuvent mesurer avec un seul shunt l’ensemble de la plage de courant typiquement rencontrée dans le véhicule – voir tableau 1.
Gain
Plage de mesure
Résolution
4,8
+/-750 A
22,89 mA
24
+/-150 A
4,58 mA
50
+/-75 A
2,29 mA
100
+/-37,5 A
1,14 mA
Tableau 1 – Plage de mesure du courant et résolution, KLARI-MOD et KLARI-CORD
La résistance de mesure présente une résistance extrêmement faible de 200 µΩ afin d’influencer le niveau de tension le moins possible. Le CAN utilisé dispose de 5 plages de mesure offrant chacune une résolution de 16 bits, automatiquement adaptées à la valeur mesurée en mode autorange. Selon la valeur mesurée, un microprocesseur prend en charge la commutation de plage du CAN, le traitement ultérieur ainsi que la sortie des valeurs mesurées. Les deux types de modules disposent de 3 voies de mesure permettant d’enregistrer, en plus du courant, soit 2 tensions (par exemple tension batterie et tension alternateur), soit 1 tension et 1 température (PT1000, par exemple pour la température de batterie).
Sortie des données
Tandis que KLARI-MOD transmet les données de mesure du courant nominal et de veille selon l’état du véhicule via CAN à un PC ou à un enregistreur externe, KLARI-CORD est optimisé pour les mesures longue durée avec une faible consommation propre, une mémoire intégrée des données de mesure (clé USB) et assure également l’équilibrage de batterie. Les données peuvent être analysées avec Klari-Viewer ainsi qu’avec tous les logiciels d’analyse de données courants du marché.
Modules basse tension compatibles
Module
Entrées
Voies
CAN
Fréquence d’échantillonnage max.
I
U
I+U
T
ETH
CAN
Fréquence d’échantillonnage dynamique
Autorange
Fonction d’enregistrement
Affichage
MULTI-8
8
16
16
8 kHz
√
√
√
√
–
1x
(√)
√
–
–
MULTI-8 ETH
8
16
16
8 kHz
√
√
√
√
√
–
(√)
√
–
–
MULTI-4
4
8
8
8 kHz
√
√
√
√
–
1x
(√)
√
–
–
MULTI-4 ETH
4
8
8
8 kHz
√
√
√
√
√
–
(√)
√
–
–
KLARI-CORD 5
4
8
8
8 kHz
√
√
√
√
√
2x
√
√
√
√
(√) fonction logicielle optionnelle
Mesure du courant tension interne véhicule au boîtier à fusibles
Pour l’analyse de consommateurs individuels ou de circuits dans le véhicule d’essai, les constructeurs automobiles, les prestataires de développement et les équipementiers utilisent souvent des modules de mesure MULTI-8, un millivoltmètre avec 8 entrées parallèles et indépendantes. Différentes sondes pour les mesures de courant, de tension et de température peuvent être raccordées à toutes les entrées. Ces sondes sont automatiquement reconnues par le module de mesure. Afin d’obtenir la meilleure précision possible lors du calcul de la valeur mesurée, la valeur d’étalonnage de chaque exemplaire est transmise au module de mesure et utilisée pour le calcul. Les données de mesure sont transmises via CAN et/ou Ethernet, avec une sortie maximale de 8 kHz par voie. Un large éventail d’options de configuration permet, par exemple, de réduire le volume de données grâce à différents modes de fonctionnement et au moyennage des valeurs mesurées.
Ces modules sont de préférence installés dans l’habitacle du véhicule et, par exemple, insérés directement dans un circuit via le boîtier à fusibles du véhicule – voir figure 1.
Afin de protéger le véhicule d’essai, extrêmement coûteux, contre d’éventuels courts-circuits, les circuits de mesure sont protégés par le fusible d’origine du véhicule. L’intégration du shunt de mesure dans un boîtier séparé garantit que les valeurs mesurées ne sont pas faussées par des effets thermiques. Cette technique de mesure est également utilisée pour des mesures sur des véhicules de laboratoire, dans lesquels l’ensemble du système électrique/électronique est reproduit à l’aide des faisceaux de câbles d’origine dans une structure dite de banc.
Évaluation
En plus des valeurs mesurées de courant et de tension, de nombreuses autres données de mesure sont souvent enregistrées, puis évaluées à l’aide de logiciels courants d’analyse de données de mesure. La transmission des valeurs mesurées avec leur propre horodatage, indépendant du bus CAN, permet une affectation temporelle précise et leur corrélation avec d’autres données de mesure.
Grâce à cette technologie de mesure haute résolution, qui permet une mesure précise des grandeurs électriques sur une très large plage, il est possible d’identifier même les plus petits consommateurs d’énergie. Avec jusqu’à 180 calculateurs dans un véhicule haut de gamme, cela ouvre un potentiel d’optimisation considérable.
Module de mesure MULTI-8 ETHSonde à fusible FK2/ATOSonde FUSE-PROBE SLIM FK2/ATO
Au-delà de 100 mètres : comment connecter vos systèmes de mesure via fibre optique
Quand la distance, la bande passante et la synchronisation deviennent critiques, la fibre optique constitue
une solution particulièrement pertinente pour relier des équipements d’acquisition de données. Voici les
points essentiels à connaître pour choisir la bonne architecture.
Dans de nombreux environnements de test et mesure, les infrastructures réseau classiques en cuivre
atteignent rapidement leurs limites. Avec une portée généralement plafonnée à 100 mètres
en Ethernet cuivre classique, dès que les équipements doivent être répartis sur plusieurs centaines de
mètres, que les volumes de données augmentent ou que la précision de la synchronisation devient
indispensable, il devient nécessaire d’adopter une approche plus robuste.
La fibre optique répond précisément à ces enjeux. Elle permet de construire des réseaux capables de
transporter les données sur de longues distances — jusqu’à 550 m en multi mode à 10 Gb/s,
et plus de 40 km en single mode — avec une excellente immunité aux perturbations et des
performances adaptées aux architectures d’acquisition distribuées.
Cet article reprend les points les plus utiles à retenir pour comprendre comment intégrer la fibre optique
dans un réseau de mesure autour des systèmes DEWETRON, en particulier lorsqu’il s’agit de connecter
plusieurs équipements et de garantir la cohérence temporelle de l’ensemble.
Pour aller plus loin, vous pouvez télécharger le livre blanc complet sur la fibre optique et les réseaux
de mesure.
La fibre optique au service des réseaux de mesure DEWETRON.
Pourquoi la fibre optique est-elle intéressante en test et mesure ?
Le principal intérêt de la fibre optique réside dans sa capacité à transporter de grandes quantités de
données sur des distances nettement supérieures à celles du cuivre. Dans une infrastructure classique en
Ethernet cuivre (câbles à paires torsadées), la longueur de liaison est limitée à 100 mètres.
Dans un environnement de mesure industriel ou de banc d’essai, cette contrainte devient vite pénalisante.
La fibre permet d’aller beaucoup plus loin tout en conservant une bande passante élevée, de l’ordre de 10 Gb/s et au-delà. Elle apporte également un autre bénéfice décisif : son insensibilité
aux influences électromagnétiques, grâce à son cœur non conducteur. Cela en fait une technologie
particulièrement adaptée aux environnements techniques où cohabitent puissance, électronique et
instrumentation.
La fibre optique offre aussi un avantage en matière de sécurité. Contrairement au cuivre,
elle n’émet aucun signal exploitable de l’extérieur et se révèle très difficile à intercepter. Toute
tentative de dérivation entraîne une perte de lumière immédiatement détectable dans le système, ce qui en
fait un support de transmission intrinsèquement plus sûr.
En pratique, la fibre optique est donc à envisager dès lors que le projet impose de longues distances, des
besoins de débit élevés, un niveau de fiabilité supérieur ou une sécurité renforcée par rapport à une
liaison cuivre standard.
Single mode ou multi mode : comment faire le bon choix ?
Le choix d’une fibre optique commence par une distinction essentielle : single mode ou multi mode. Ces deux familles ne répondent pas aux mêmes usages et ne sont pas
interchangeables, notamment en raison de la différence de diamètre de leur cœur.
La fibre single mode possède un cœur très fin de 9 µm dans lequel la
lumière se propage en ligne droite, généralement émise par une diode laser. Ce mode de propagation se
traduit par une très faible atténuation, un minimum de distorsion et une portée pouvant dépasser 40 km, voire atteindre 200 km selon l’émetteur et le débit utilisés.
La fibre multi mode dispose d’un cœur plus large (50 µm ou 62,5 µm).
La lumière s’y propage selon plusieurs trajets en rebondissant sur la gaine, ce qui génère davantage de
dispersion sur de longues distances. Elle est donc privilégiée pour des liaisons plus courtes
(généralement inférieures à 500 m), avec un rapport performance / coût souvent avantageux.
Critère
Single mode
Multi mode
Diamètre du cœur
9 µm
50 µm ou 62,5 µm
Propagation
Ligne droite (un seul mode)
Multiples trajets (rebonds)
Portée typique
> 500 m, jusqu’à 200 km
< 500 m (selon catégorie)
Atténuation
Très faible
Plus élevée sur longue distance
Coût
Plus élevé
Généralement plus abordable
Il faut également tenir compte des catégories de câble, car chacune offre des performances
différentes en termes de distance et de bande passante.
Catégorie
Type
Distance à 10 Gb/s
OM1
Multi mode (62,5 µm)
~30 m
OM2
Multi mode (50 µm)
~80 m
OM3
Multi mode (50 µm)
~300 m
OM4
Multi mode (50 µm)
~500 m
OM5
Multi mode (50 µm)
~500 m+
OS1
Single mode (9 µm)
Jusqu’à 10 km
OS2
Single mode (9 µm)
Jusqu’à 200 km
Autrement dit, le choix ne s’arrête pas au type de fibre : il faut aussi sélectionner la bonne catégorie
en fonction de la distance réelle du projet et du débit nécessaire.
Les modules SFP : l’élément clé entre la fibre et le switch
Dans un réseau fibre optique, le câble n’est qu’une partie de l’équation. Pour que la communication
fonctionne correctement, il faut aussi sélectionner les bons modules SFP (Small Form-factor
Pluggable), c’est-à-dire les émetteurs-récepteurs optiques qui équipent les switches.
La longueur d’onde utilisée par le module est un paramètre central. Les variantes les plus
courantes sont 850 nm, 1310 nm et 1550 nm. Plus la longueur
d’onde est élevée, plus la distance de transmission possible augmente. Ce point est fondamental, car les
modules utilisés aux deux extrémités d’une liaison doivent impérativement fonctionner avec la même
longueur d’onde. Par exemple, un émetteur à 850 nm ne pourra pas communiquer avec un récepteur à
1310 nm : la communication sera tout simplement impossible.
Au-delà de la longueur d’onde, il faut aussi tenir compte de la génération du module SFP,
qui conditionne le débit maximal :
SFP : jusqu’à 5 Gb/s
SFP+ : jusqu’à 10 Gb/s
SFP28 : jusqu’à 25 Gb/s
Chaque module est par ailleurs conçu pour un type de fibre précis (single mode ou multi mode). Il faut donc
raisonner le choix des SFP comme une partie intégrante de l’architecture réseau, et non comme un accessoire
secondaire ajouté en fin de projet.
Le switch ne sert pas seulement à relier les équipements
Dans une architecture de mesure, le switch a un rôle bien plus structurant qu’un simple point
d’interconnexion. Il doit évidemment accepter les modules SFP choisis, mais il peut aussi devoir répondre à
d’autres exigences essentielles selon le scénario de déploiement.
Si l’alimentation des équipements doit passer par Ethernet, le support du PoE (Power over
Ethernet) devient indispensable. Si plusieurs systèmes doivent rester parfaitement cohérents dans le temps,
le switch doit aussi être compatible avec le PTP (Precision Time Protocol), défini par la
norme IEEE 1588.
Il existe trois variantes de support PTP pour un switch, chacune correspondant à un niveau
d’implication différent dans la synchronisation :
Grandmaster clock : le switch agit lui-même comme maître PTP et synchronise directement
tous les équipements connectés.
Boundary clock : le switch reçoit le signal de synchronisation d’un maître PTP externe,
puis prend en charge la gestion de tous les esclaves connectés pour le compte du maître.
Transparent clock : le switch se contente de relayer le signal PTP du maître vers les
esclaves, sans intervenir dans la gestion. C’est la variante la plus simple et la plus économique,
suffisante pour de nombreuses applications.
En d’autres termes, le choix du switch conditionne non seulement la connectivité du réseau, mais aussi son
alimentation, sa synchronisation et, au final, la qualité globale de la chaîne de mesure.
Besoin du détail technique complet ?
Le livre blanc reprend plus en détail les types de fibre, les catégories de câbles, les modules SFP et la
logique de connexion d’un réseau DEWETRON.
Exemple concret : connecter deux NEX[DAQ] via fibre optique
Un cas d’usage particulièrement parlant consiste à relier deux systèmes NEX[DAQ] éloignés
de 500 mètres, tout en centralisant l’acquisition sur un PC de contrôle.
Le NEX[DAQ] : système d’acquisition compact et robuste de DEWETRON.
Le NEX[DAQ] dispose de 2 connecteurs Ethernet M12 : l’un pour le relier à un PC ou
notebook pour l’acquisition, l’autre pour connecter plusieurs NEX[DAQ] en série. Un seul câble peut
assurer à la fois l’alimentation, le transfert de données et la synchronisation de l’équipement. Le
NEX[DAQ] peut aussi être alimenté via USB-C ou LEMO, mais dans cet exemple, l’alimentation passe par PoE (Power over Ethernet).
Le NEX[DAQ] ne disposant pas de port fibre optique natif, la fibre sert à relier les deux switches entre
eux, tandis que les équipements de mesure restent connectés localement en cuivre. Cette approche permet de
profiter de la portée de la fibre optique tout en conservant une connexion simple côté instrumentation.
Dans cet exemple, le module SFP retenu est un 1000BASE-SX (module multi mode), associé à
un câble multi mode de catégorie OM4 sur 500 m. Le switch choisi doit offrir au minimum un
port SFP, le support PoE et la compatibilité PTP (un transparent clock suffit ici).
Côté synchronisation, le premier NEX[DAQ] de la chaîne agit comme maître PTP : tous les
équipements suivants se synchronisent sur lui via le protocole IEEE 1588.
Plusieurs NEX[DAQ] connectés en série, reliés par fibre optique via des switches PoE.
Points à vérifier dans ce type d’architecture
Compatibilité entre type de fibre et modules SFP (ici multi mode + 1000BASE-SX)
Même longueur d’onde côté émission et réception
Switch avec support PTP / IEEE 1588 (au minimum transparent clock)
Support PoE si l’alimentation passe par Ethernet
Catégorie de fibre adaptée à la distance réelle du projet (ici OM4 pour 500 m)
Câbles cuivre pour les liaisons locales (PC → NEX[DAQ], NEX[DAQ] → switch)
Les erreurs les plus fréquentes à éviter
Beaucoup de difficultés rencontrées sur le terrain ne viennent pas d’un défaut de la fibre elle-même, mais
d’un mauvais alignement des composants du réseau. Les erreurs les plus fréquentes sont généralement
prévisibles :
Mélange entre fibre single mode et multi mode (incompatibles entre elles)
Modules SFP inadaptés au type de fibre ou à la longueur d’onde de l’autre extrémité
Oubli des contraintes de synchronisation PTP au niveau du switch
Sous-estimation de la distance réelle à couvrir, entraînant un choix de catégorie insuffisant
Choix d’un switch sans support PoE alors que l’alimentation des équipements en dépend
Le bon réflexe consiste à définir l’architecture à partir des besoins fonctionnels : distance, débit,
nombre d’équipements, mode d’alimentation et exigences de synchronisation. Le choix des composants vient
ensuite pour servir cette logique, et non l’inverse.
En résumé
La fibre optique constitue une réponse particulièrement adaptée dès qu’un réseau de mesure doit combiner
distance, performance et stabilité. Pour obtenir un résultat fiable, il faut toutefois penser l’ensemble de
la chaîne : type de fibre (single mode ou multi mode), catégorie de câble (OM1 à OM5, OS1/OS2), modules SFP
(longueur d’onde, génération, compatibilité), switch adapté (PoE, PTP) et synchronisation des équipements.
Bien dimensionnée, une architecture fibre permet de connecter efficacement plusieurs systèmes de mesure
DEWETRON et de construire une infrastructure solide pour des applications de test et validation exigeantes.
Télécharger le livre blanc
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les câbles, les modules SFP et la connexion des systèmes DEWETRON.
Si vous devez relier plusieurs systèmes d’acquisition, sécuriser une synchronisation réseau ou définir une
architecture fibre adaptée à votre application, nos équipes peuvent vous accompagner.
![Plusieurs NEX[DAQ] connectés en chaîne pour étendre les capacités d'acquisition](https://dewetron-services.com/wp-content/uploads/2023/12/NEXDAQ_daisychain_freigestellt-1536x1152-1.png)