Essais & Simulations n° 131

MESURES DOSSIER CEM

MESURES DOSSIER CEM REPORTAGE Les essais CEM, un autre savoir-faire de Valeo Le 8 novembre dernier, le site de Valeo Créteil accueillait la journée technique ASTE consacrée à la prise en compte de la compatibilité électromagnétique dans la fiabilité des systèmes complexes. L’occasion pour la rédaction d’Essais & Simulations de se rendre sur les lieux d’un des plus importants laboratoires R&D de l’équipementier. © Valeo Sur le site cristolien de Valeo, le laboratoire Geeds, entité d’expertise R&D transverse de Valeo et consacrée aux activités de compatibilité électromagnétique (CEM), emploie une trentaine de collaborateurs à la fois en recherche, en conception et en essais. Ce laboratoire est la référence dans le groupe pour le développement et le déploiement de nouveaux outils ou nouvelles méthodes d’essais et d’investigations. « Caractériser pour modéliser », voici comment on pourrait résumer l’activité d’expertise CEM de Valeo Créteil, pour reprendre les termes employés par Fréderic Lafon, EMC Master Expert – expertise and innovation team manager. Celle-ci se compose de moyens d’essais de pointe à la fois pour l’investigation sur les produits et la caractérisation de composants comme les circuits intégrés et des composants passifs à l’exemple des condensateurs. Au sein du département CEM de l’équipementier, dans le laboratoire dédié à la caractérisation, une salle d’une vingtaine de mètres carrés abrite des moyens permettant à l’équipe de chercheurs, d’ingénieurs et de techniciens de générer des modèles et, via la simulation numérique, de prédire le comportement des produits. Exemple de moyen de test significatif, un banc de cartographie champ proche (allant de 100 kHz à 4 GHz) capable d’automatiser un déplacement de sondes de mesures permettant de cartographier un circuit ou une carte électronique. « Ici, nous identifions un problème, une source de bruit, puis on oriente les analyses dans telle ou telle direction », précise Fréderic Lafon. Mais l’équipe va plus loin, jusqu’à exploiter les résultats de manière à obtenir un dérivé de rayon équivalent sous la forme d’un modèle de rayonnement dans Matlab ou dans des outils de simulation 3D ; l’objectif étant de prédire les risques de couplage interne, voire les risques d’auto-compatibilité. Autre exemple d’équipement : un banc générateur TLP pouvant monter jusqu’à 4 kV et permettant de caractériser des composants afin d’en définir la robustesse. « Nous obtenons ainsi l’ensemble des informations qui nous aideront à prédire, grâce à la simulation, la résistance des composants face aux décharges électrostatiques », encore appelées ESD – soit un transfert de charges entre des corps ayant des potentiels électrostatiques différents. Outre un impédancemètre, trois analyseurs de réseau vectoriel et un banc triaxial, le service a recours à un banc d’injection DPI (Direct Injection Power) – allant d’1 MHz à 3 GHz – dont le rôle est d’injecter des perturbations directement sur la broche d’un circuit intégré ; « nous avons en outre la possibilité de réutiliser ces résultats expérimentaux dans la simulation complète d’un test BCI [Bulk Current Injection – NDLR] ; nous sommes par exemple capables de prédire les performances d’un équipement avec les éléments de protection et optimiser les solutions mises en place ». Si ces dernières années ont été consacrées à valider les méthodes DPI et Near Field Tests Bench, aujourd’hui, le laboratoire a atteint son rythme de croisière. Ces deux méthodes ont même réussi à faire l’objet de standards internationaux en 2016. Il faut dire que l’enjeu est crucial, à un moment où les véhicules autonomes sont en plein développement. « On en est à ce jour à un niveau 3 d’autonomie mais pour atteindre le niveau 5, il faut avoir une confiance aveugle dans le système, le conducteur ne devant plus avoir à faire attention à ce qui se passe sur la route ». 38 IESSAIS & SIMULATIONS • N°131 • Décembre 2017

MESURES DOSSIER CEM DES CONTRAINTES DE PLUS EN PLUS FORTES EN MATIÈRE DE CEM L’activité de validation est quant à elle focalisée sur la qualification d’équipements développés par les équipes projets et destinés à être produits en grand nombre et montés sur véhicule. Cette activité est accréditée par Cofrac ISO17025 depuis 2012, garantissant le plus haut niveau de qualité. Il couvre les deux grands domaines de la CEM : les essais d’émissions dont le but est de mesurer les bruits électromagnétiques non désirés générés par les produits, mais également les essais d’immunité dont l’objectif est de vérifier le comportement des produits lorsqu’ils sont soumis à des perturbations électromagnétiques. Deux cages de Faraday pour des essais en conduit et une chambre semi-anéchoïque pour effectuer des essais en rayonné composent le laboratoire et permettent de couvrir le besoin. À l’intérieur des cages, un plan de masse permet de simuler la carrosserie d’un véhicule, et le produit, les faisceaux associés et les bancs simulant les charges réelles sur véhicules sont placés sur celui-ci à l’aide de supports isolants. Les essais principaux en émissions conduites sont menés soit à l’aide d’une pince qui vient transformer le courant dans les faisceaux en tension mesurée de 20 Hz à 300 MHz ; soit au travers de © Valeo RSIL (réseau de stabilisation d’impédance de ligne) permettant d’effectuer des mesures sur des lignes d’alimentation allant de 100 kHz à 108MHz. D’autres essais concernent cette fois les essais en immunité conduite. Le principal, Bulk Current Injection (BCI), consiste à injecter à l’aide d’une pince une perturbation sur le faisceau en balayant en fréquence de 1MHz à 400MHz « Nous vérifions que les signaux RF simulant les agresseurs potentiels dans notre environnement sur différentes fréquences ou différentes modulations ne viennent pas perturber l’écran tactile, les systèmes télématiques ou encore les directions électronisées par exemple. L’élément crucial est la définition des modes de fonctionnement des produits à tester, ainsi que les moyens à mettre en œuvre pour contrôler leur bon fonctionnement», détaille Renaud Dupendant, EMC Expert et responsable de la Service Line CEM du Geeds, comprenant six laboratoires CEM dans le monde dont celui de Créteil. Des essais d’immunité rayonnée sont quant à eux effectués dans une chambre semi-anéchoïque (6,50 m x 5,50 m et de 3,50 m de hauteur). Équipée d’absorbants hybrides ferrites (mousse chargée en carbone) sur les quatre murs ainsi qu’au plafond, les réflexions des ondes électromagnétiques sur les parois sont fortement atténuées, recréant ainsi artificiellement un environnement dit « champ libre ». Ici sont réalisés des essais démarrant à 200 MHz à 4GHz et pouvant atteindre, d’ici à la fin 2017, 6 GHz ; une hausse des capacités de tests qui s’explique en raison de l’intensification des perturbateurs dans notre environnement, impliquant une extension des gammes de fréquences mais également des exigences accrues des constructeurs nécessitant de passer à 300 voire 400 V/m. Enfin, les essais peuvent être menés en champ proche en simulant des émetteurs embarqués dans les véhicules : « nous soumettons nos produits à des perturbations générées par un smartphone, un talkie-walkie, ou autre… ». Les émissions rayonnées sont réalisées en champ magnétique et électrique, couvrant une gamme de fréquence de 9kHz à 6GHz. « Nous sommes capables de mesurer tous les niveaux de bruit qui nous sont demandés grâce à des récepteurs de dernière génération mais aussi à des pré-amplificateurs et des antennes spécifiques qui ont récemment investi la chambre afin de répondre aux exigences de plus en plus fortes de la part de nos clients ». Une tendance à laquelle l’équipementier a l’habitude de faire face, au vue des investissements qu’il réalise chaque année pour faire de cette entité un laboratoire majeur dans le domaine de la CEM. Olivier Guillon © Valeo ESSAIS & SIMULATIONS • N°131 • Décembre 2017 I39