前言

電動車(EV)的開發中，能源管理與熱管理有相當密切的關係。舉例來說，EV會因為空調系統的電力消耗影響可行走距離與性能，所以控制冷暖房能源消費是相當重要的課題。為此，熱幫浦與熱回收系統的效率需正確的評估。不僅需要測量電力消耗量，也需要測量產生的熱能，才能實現車輛整體能源分配最適化的調整。此外，急速充電的狀態下電池內部溫度就會上升，若持續放置就會導致性能劣化與安全性低下的可能。為防止這些問題，透過充電中的電流控制與冷卻系統的溫度管理是非常重要的。

綜上所述，若要提升EV整體能源效率與安全性，需要即時且同時監控功率與溫度變化。並使其保持在最適合的平衡中。
但是，實際的開發現場中，功率與溫度往往是分開以不同機器測量，在數據同步和整合上會花費很多時間與成本。

但是，這些數據若能統一在一個系統並即時且高精度的取得是可行的嗎?
本應用案例將介紹，EV的能源與熱管理目前面對的課題，與各自的解決方案。

適用的客戶

• EV動力系統控制開發擔當人員
• 空調系統的開發工程師
• 電池管理系統的開發工程師
• 大規模評價系統的系統整合商

課題：功率與溫度的數據無法同步，難以進行優化

若要使EV有效運用能源，熱產生與能源分配必須即時且正確的把握。但是多數的開發現場中，都是依靠以下儀器進行測量。

• 通用DAQ的溫度測量
• 使用可對應高電壓輸入的儀器(非專門功率測量)進行功率測量

這樣會導致以下問題產生。

• 數據的測量時間與間隔難以對齊，導致相關的分析非常困難
• 溫度變化與功率變化之間的因果關係難以觀察
• 測量後的數據整合相當花時間

解決方案：功率與溫度一次測量的整合測量系統

HIOKI的模組型LOGGER系統「LR8100系列」與擴充模組：功率模組M7103、電壓･溫度模組M7100兩種同時使用就能實現功率與溫度同步取得的整合測量解決方案。

主要特長

• 最快5 ms週期的功率演算（有效電力、無效電力、視在功率）
• 對應DC 1500 V的高電壓安全設計
• 最大可擴充至3000ch，熱電偶輸入
• 豐富的電流感測器可選擇各種尺寸與額定
• 對應CAN・XCP，便於其他系統連動
• 透過光纖連接最高可進行120ch的功率測量

 

在引擎室等繁雜的作業場所可以簡單且快速地進行， 大幅縮短燃料測試與性能測試的準備時間。	深處的配線或狹窄的場所也可以簡單地設置多個感測器。	HIOKI的測量儀器， 可以測量像EV等需要同時多點位的功率測量。
高精度測量電池電芯的溫度，早期檢測出過熱的徵兆。	空調的換氣、配線的溫度整體同時監控，支援性能評估與異常檢測。

活用案例介紹

  範例：功率整合功率測量系統

測量對象：

• DC/DC轉換器的效率測量
• 馬達移動中的電池與各種成分的功率測量
• 安全氣囊、車輛內、排氣、電池的溫度測量
• 車輛整體消耗功率的測量

課題：

• 依據室外氣溫與駕駛模式功率與溫度會有大幅變化
• 效率低下的領域無法鎖定，導致難以改善控制系統
• 測量的點位繁多，需要許多測量儀器
• 車輛內的測量處狹窄，難以連接多個感測器
• 眾多測量數據的收集方法

解決方法：

• 高精度的功率與溫度同時測量，使用一台儀器即可實現
• 透過M7103以最快5ms的週期記錄電池與整體的功率變化
• 使用M7100同時測量電池溫度與冷卻系統的溫度
• 使用小型輕量的勾式感測器CT6830系列可在實車環境下進行多點測量
• 眾多數據使用cAN輸出，便於與其他系統整合
• 可製作温度×功率的相關地圖，控制參數最佳化

導入效果：

• 消費功率的減少效果可視化，避免冷卻系統的過度運作
• 透過熱地圖找出冷卻性能與續航距離的最佳平衡點
• 可在實車環境（熱損失與待機性能的影響在控制在最小限度的狀態）下測量

• 使用單一儀器即可進行高精度的功率與溫度測量
• 以5 ms間隔，確實捕捉急速變化的功率
• 同時監控電池與冷卻系統的溫度
• 透過小型感測器可進行多點測量與CAN數據的整合

結語

EV的能源管理與熱管理，在提升續航距離與充電效率、車內溫度維持等扮演著重要的腳色。為了將其效果最佳化，需要以多通道且高精度的功率與溫度同時測量。
LR8101、LR8102能以一台儀器同時測量功率與溫度，能夠輕鬆解決以上問題。
讓EV的開發從「看不見的損失」到「可能的改善」。為下個世代的EV開發品質提升鋪路。

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