電動車(EV)的開發中，最重要的是掌握能源效率與消費電力。為了達成這個目標，就需要測量、分析多個系統，特別是電池、馬達、變頻器等數據。
使用像是DATA LOGGER與功率計(電力計)等高精度的測量工具，就能夠徹底解析這些系統的運作情況，並針對必須改善的地方進行作業。

EV開發與數據收集的基礎

本應用案例主要介紹的要點

必要的數據種類與測量方法

需要掌握車輛主要的架構中獲得的測量數據(電池的電壓與溫度、馬達的效率、變頻器的運作)。解說DATA LOGGER與功率計(電力計)的數據測量方式。

本文章的優點

數據取向的分析可以直觀看見業務效率的改善與製造品質的提升。主要可改善續航的延長、縮短充電時間、提升整體能源效率等具體要點。最終，透過所收集到的數據進行分析，可使EV性能更加提升。
本文將說明EV開發中數據收集的重要性與其效果。

EV開發所需要的數據

為了延長續航距離的重要步驟

電池的充放電測試

電池包性能評價是EV開發的核心部分之一。主要會進行充放電測試、觀察電池包在特定期間進行反復充放電後，評估其性能、耐久性與安全性。測試過程中正確記錄電池的電壓與溫度數據相當重要。為了準確記錄這些數據，推薦使用高精度DATA LOGGER。

電池包的高壓化

為提升EV整體性能，續航距離的延長與縮短充電時間都是非常重要的因素。為了實現這些訴求，必須將電池包的電壓提高。在充放電測試中，需要正確測量電池包各電芯的電壓與溫度，透過這些精準的數據，才能夠評估電池包整體的性能。為此，在充放電測試中使用的DATA LOGGER需要選用符合需求的型號。具體來說，需要高絕緣輸入、高耐電壓，並能對應多通道數據收集的產品最為適合。選用可以測量高電壓的型號，才能更加正確且安全的收集數據。

電池包的電芯電壓與溫度的測量

充放電評估測試中為了掌握電池整體的特性，會記錄電壓與溫度。電池包是由許多電池電芯所組成，各個電芯為串聯連接。當某個電芯有異常時會導致電池包整體效能的低下，故需要以電芯為單位來進行測量。電芯自身的電壓約落在數V(大概3.7V)，但由於串連堆疊的特性，會對DATA LOGGER的對地間會施加較高的電壓。為此所使用的DATA LOGGER也需要更高度的對地間電壓與絕緣性能。

由於電池包更加高電壓化，構成的電芯數量也會增加。所以，DATA LOGGER若能配合電芯數量擴充測量通道，能更加柔軟的對應各種產線。

HIOKI的DATA LOGGER提供可對應EV開發的高電壓電池包測量之解決方案。特別是DATA LOGGER LR8101、LR8102可選用可對應高電壓之模組。模組的對地電壓為1500V，就算是800V以上的電池包也能安全地進行電芯的測量。尤其在EV電池包日漸高壓化的近況來說更顯重要。

DATA LOGGER可以透過安裝更多測量模組來擴充通道數。所以能夠針對電池包中各個電芯的電壓溫度分別進行測量，也能同時測量多個電池包或是進行其他電器產品的測量。相當適用於複雜的EV系統測量。

電芯的電壓與溫度數據之記錄最適合的DATA LOGGER

EV的能源損耗

電動車（EV）中，能源損耗的管理也是相當重要的一環。最重要環節像是馬達、變頻器的效率優化，或是更省電的改善方案等，都與DC電流(DC輔助電池)息息相關。EV內的架構會使用DC電流，並且其消耗電流與暗電流都會與車輛的整體消耗產生影響。

DC電流的重要性
DC電流是EV內部許多產品的生命線。像是ECU（引擎控制模組）、雨刷、電動窗、加熱器、頭燈、冷卻風扇等設備。若可以正確保握這些設備的消費電流與暗電流，就能夠找出癥結點，並將能源損耗降至最低。

多點觀測的重要性與課題
消費電流與多點觀測中，需要數十mA左右的DC電流測量，並進行長時間的監控。並非簡單的作業。

活用HIOKI DATA LOGGER LR8450-01
另一款HIOKI DATA LOGGER LR8450-01，可以對應複雜的測量需求。DATA LOGGER可以對應多通道，且透過無線模組可以將模組置於被測物旁邊，並縮短配線作業。

高精度電流感測器
HIOKI的電流模組U8556、無線電流模組 LR8536(LR8450模組)可搭配電流感測器CT7812（2A）、CT7822（20A），其主要特徵為小型尺寸。可以輕鬆深入內部的配線，在EV車內有限空間中有效率的進行測量。適用於車載測量，有效率的監控EV能源損耗。

使用AC/DC電流感測器 CT7812（2 A）, CT7822（20 A）電動車檢測示意圖
 

車體的CAN訊號與溫度、震動等類比訊號與功率數據的觀測

馬達、變頻器的效率
EV開發中，為了讓馬達與變頻器調整到最佳狀態，需要在有限的電池容量中有效的使用。在這裡相當重要的是，使用功率計進行消費功率的測量與分析。測得數據中包含可以讓系統效率上升的基礎。

系統整體最適化與數據整合
xEV系統的評價中，需要重視車輛整體效率的能源管理。為了找出最佳化的條件，需要將功率數據、溫度震動等類比訊號和CAN訊號等進行綜合分析。透過整合多種數據並分析，可提高系統整體性能與效率，並提升續行距離等多種最佳化。

效率與性能的最大化
若想要將EV的馬達與變頻器最主要的效能最佳化，也會與整體的能源效率有相關。透過正確捕捉高速變動的功率數據，可及時把握車輛的整體狀態，並且構築效率良好的系統。透過這般多方面的數據分析，可提升EV的整體效率。

功率計(電力計)PW8001產品頁面

 

• 溫度監控
  EV中溫度會對續航距離帶來莫大的影響。一般而言，會使用DATA LOGGER測量溫度與電流，並且使用功率計測量消耗功率。

• 溫度與能源效率的關聯性
  當車輛整體的熱環境控制在適當的溫度中(熱管理)，電池能夠發會最大效益，並且抑制整體的能源消耗。

• 數據同步性與整合
  整合DATA LOGGER與功率計的時間軸，是在制定管理策略中相當重要一環。將具有CAN輸入的DATA LOGGER與CAN輸出的功率計一同使用，可以將溫度、電流、功率等多種參數數據統一化，並進行更加正確的分析

• 提升效率
  整合所有的數據後，可以大幅減少數據整理的時間，並提升業務效率。透過正確且迅速的數據分析，能夠更有效率的制定EV性能與續航距離的最佳化策略。

  在EV生產中，溫度的監控與其他數據整合，是能夠有效提升能源效率與續航距離的要素。正確的溫度管理與數據分析，是EV開發中成功的要件。

無線CAN模組　LR8535

類比訊號、CAN訊號、功率變動以相同時間軸觀測

EV中活用DATA LOGGER的優點 (可透過測量數據實現的觀測)

高精度的數據，可提供EV改善方案中不可或缺的洞察資料。特別是使用HIOKI的產品，可以確保數據收集的精度與信賴性。

為延長續航距離的熱管理與電池電壓

若想延長EV的續航距離，不僅僅要增加電池的容量，也需要進行熱管理。電池的溫度會直接對電池的效能產生影響，舉例來說在30℃與40℃行駛時，續航距離會有顯著的差異。理想的電池環境一般來說是20℃~30℃左右的保證範圍，為了確保電池可在這區間運作，就需要進行熱管理。為了使電池保持在適當溫度中，會使用液冷與空冷系統來進行降溫。
電池電芯的電壓測量時若有數%的精度誤差，也會造成實際行駛的距離有10幾公里的誤差。所以，正確測量電池電壓是相當重要的。使用高精度DATA LOGGER，可以精準捕捉微小的電壓變動。所以能夠讓電池確保在最適當的條件中，就可以使續航距離保持在最佳的狀態。

EV的功率管理最適化

使用電流感測器的EV電流檢測與使用無線輸入模組進行分散測量的示意圖

像在EV這種複雜的電氣系統中，有時會發生預期外的電力消耗與洩漏電流的出現。這些問題可能是電池的效率低下，甚至會引發安全上的風險。為此，特定這些問題，並進行對應是不可或缺的。
這種情況可以使用HIOKI的DATA LOGGER LR8450 作為觀測的工具。LR8450具有高精度、多通道的電流測量，就算是微小的電流變化也能精準捕捉。所以可以有效特定車內的電力系統與電力消費和洩漏電流。