電気車両用バッテリーの測定と分析

毎日、地上（NEV、BEV）だけでなく、水上や空中でもグリーン電力と電気自動車両で、さらに持続可能なモビリティのビジョンに近づきつつあるよう感じています。

CO2排出量を削減する「持続可能なソリューション」を使用して気候を保護するというメガトレンドは、大容量/高出力バッテリ、またはH2ベースの燃料電池などのテクノロジーをモバイルエネルギーの主要な供給源として推進しています。内燃機関からの脱却には、新しい安全概念、新しい試験環境、新しいタイプのセンサと測定技術、適応したデータ分析など、試験と測定における新しい考え方も必要です。

新しい駆動系技術–新しい試験要件

持続可能なグリーンモビリティの検索において、HBKは早くから車両用モバイルエネルギー貯蔵の開発と試験で課題に直面していました。試験・測定、電力試験、サウンド・振動・環境試験のマーケットリーダーとして、HBKは革新的なエネルギー貯蔵と全体的なNEVコンセプトの検証の観点から、自動車車や商用車両などの業界から多くの要件やニーズに対する早期の洞察を得ています。

現代の車両に搭載される最大1000Vのバッテリーは、危険な電圧やリチウムを電気化学的プロセスのコア要素として扱う際の特別な安全対策を伴う、膨大な範囲の試験を必要とします。試験範囲で、HBKはほとんどの測定変数をカバーします：

電気、電圧、電流、電力による性能および効率分析
安全短絡試験および最適化された充電試験
機械的耐久性と包装分析のための力、ひずみ、圧力、重量
熱耐久性分析のための温度、流れ、圧力

内燃機関の試験には、最大300の温度測定スポットに加え、非常に動的なトルク、速度、圧力測定が含まれます。バッテリと燃料電池の統合により、測定チャンネル数は現代の駆動系における最大のコンポーネントとしてエネルギー貯蔵に向かっています。

測定とデータ分析を行う理由

今日の電動化パワートレインソリューションでは、シングルセルバッテリからバッテリパックまでのすべての側面が、仮想試験（シミュレーション）および物理試験によってカバーされます。試験範囲は、次のとおりです。

放電/充電サイクル（低速、高速）、個々のセルの張力と温度の測定を含む自己放電、および全体的な電力分析に焦点を当てた、バッテリの長期信頼性試験
電力、効率、逆負荷フィードバックに重点を置いたダイノ試験
特定のユースケース指向機械負荷プロファイルをシェーカーで実行し、気候室温度の上下循環を組み合わせた環境試験
誤使用およびインパクト試験（過負荷、短絡、過熱、機械的応力、欠陥）
RLDA（道路荷重データ収集のための移動車試験）、過渡現象を伴う夏/暑/冬/寒試験から始まる構造完全性試験

燃料電池

燃料電池スタック、改質器（熱交換器、触媒）、ポンプなどのシステム部品、療養中のエネルギー貯蔵用バッテリーの測定を目指し、HBKの試験・測定ソリューションは燃料電池付き電気自動車両（FCEV）屋外の主要顧客と協力しています。

Battery Structural Testing

The battery is among the largest and heaviest part of modern electric vehicles. Overall lightweight design and flexible packaging need to be balanced. Optimal weight, structural durability, and overall life-cycle estimation are key parameters that need to be validated before the start of production. HBK is among the leading supplier of seamless measurement chains not only for measurement and physical structural durability testing, but also virtual structural durability testing and lifetime estimation.

バッテリー電流遮断器短絡テスト

高出力トラクションバッテリのサーキットブレーカと電流遮断器を認定するには、ピーク電流をキャッチするために非常に高いサンプルレートで数キロアンペアの範囲の電流を測定する能力が必要です。また、数アンペアの電流を高精度かつ高ダイナミクスで測定する能力も必要です。また、高電圧、大電流、および非常に高速な立ち上がり時間により、EMI、過電圧保護、および絶縁に関して、使用されるDAQシステムに高い要求がが求められます。この短絡テストを実現する方法の1つは、非線形電流センサとGenesis HighSpeedデータレコーダを使用することです。

パウチセルテスト:バッテリーのメカニカルテスト

力トランスデューサは、充電/放電サイクル中のバッテリセルへの応力を評価するために使用できるため、バッテリ容量がどのくらいの速さで減衰するかを理解するのに役立ちます。

いわゆるパウチセルテストでは、力センサは、異なる充電条件下でバッテリ内部で発生する応力を測定する。この応力は、容量のフェードや極端な状況ではバッテリの完全な故障につながる可能性があるため、バッテリの性能に関連しています。

メカニカルバッテリテスト用の力センサの最も関連性の高い特性について学びます。このホワイトペーパーでは、パウチセル試験における測定の不確実性を推定する簡単な方法についても説明します。

ホワイトペーパーを読む

動的負荷条件下での電気的認定と検証

トラクションバッテリーが市場に投入される前に、これらのシステムの認定と検証は避けられません。適切なテストベンチは、高電圧および電流範囲と高ダイナミックをカバーする必要があり、必要なテストを可能な限り現実的に、アプリケーションに基づいた方法で実行する必要があります。この目的のために、測定技術は高精度かつダイナミックでなければなりません。

これがどのように達成され、HBK製品がここでどのように役立つかは、こちらからご確認いただけます。

バッテリ熱管理

バッテリーは、現代のバッテリー駆動電気自動車(BEV)または新しい電気自動車(NEV)の中核であり、最大の単一コンポーネントです。これは、完全なセットアップに最適なキーパラメータを見つけて検証することです。

極端な温度でのリチウムイオン電池の性能が限られているため、補助アグリゲーションとクーリング経路をサポートする熱管理システムの複雑さが増しています。温度が高すぎると、破壊や火災(熱暴走)につながる可能性があります。したがって、広範なテスト、特に熱検証は、全体的なテストセットアップに不可欠です。

操作上の安全性は、最も重要な要件の1つです。耐用年数の要求は、少なくとも10年、450,000キロメートル、またはスーパーチャージャーでの充電目標時間5分によって異なります。また、バッテリーの再利用とセカンドライフタイムも重要なトピックです。

バッテリの熱管理は、速度性能、セキュリティ、価格設定などの重要なパラメータにとって非常に重要です。したがって、熱解析には、一般的に要求される高精度やノイズ抑制とは別に、多点温度測定に最も要求されることは、小さな測定スポット、二重絶縁センスラインを使用した最大限の安全性、電気的に絶縁されたチャンネル、非接触プラグなどです。

From Sensors to Qualified Data

Our end-to-end solution helps you validate and optimize HV battery storage – thermally, electrically, and mechanically.

Thermal Analysis of High-voltage Batteries

Computer-based thermal simulation done by Computational Fluid Dynamics (CFD) models serves as an important step towards optimal system design. Real physical testing, however, is still required, as simulation considers not all architectures, integration aspects or parameters.

While battery performance is monitored in climate chambers, important data is gathered. In this environmental and performance test routine, the impact of extreme temperatures can be investigated. It becomes apparent which cooling systems are the best to reach customer use and performance targets. The load case can be scaled and cover all integration levels − from component testing to the entire drivetrain − to optimize the entire system and thermal management before starting production and series.

熱試験の長年のエキスパート

HBKは熱バリデーション測定チェーンに必要な部品を何年も開発し提供しています。これらのソリューションは、電気、光学、または複合-ハイブリッド-測定チェーンでカバーされます。

すでに内燃機関は動力が発熱するという事実に対処しなければなりません。モビリティの電動化が進み、ここでも熱試験手法の開発が迫られる中、HBKは既存のプロセスに目を向け、新たな視点で改良を加えました。このように、すべての経験と知識が処理され、eモビリティの熱試験とこの中で、バッテリ試験のスペシャリストにも適応されています。

HBKエネルギー貯蔵熱試験システムは、電圧、電流、温度、湿度、冷却フロー、圧力、トークツーバッテリー管理システムなどのパラメータを測定します。電力、効率、ホットスポットの監視、可視化、分析の計算を行います。自動操作は試験管理と安全性に関わるものです。

HBKデータ収集および分析ソリューションは、セル電圧、全体電圧、電流測定など、電動ドライブトレインの車外およびバッテリーの深部を調査するための熱電対測定を提供します。ユニバーサル入力は、ユニバーサルフロー、圧力、湿度、およびその他の必須パラメータに対応します。

HBKは、熱分析、機械分析、電気試験試料分析のコスト効率に優れたワンストップソリューションプロバイダーです。

HBKバッテリー試験ソリューション：メリット

HBKソリューションのメリットを享受し、最大限の柔軟性と投資保護を確保:

安全第一 – HBKは電気安全規格EN61010に適合
拡張性と柔軟性に優れた無料のマルチフィジックスDAQシステムで、電気、熱、機械、...
DC1500Vまでのチャンネル絶縁により、高電位での測定が可能
入力範囲は最大+/-1500 V、CAT III過電圧クラス付き
電磁騒音耐性信号品質
アイソレーションと騒音耐性を高めるアイソレーションデジタイザ(オプション)
すぐに使えるソフトウェアからリアルタイムの統合まで、強力なオープンソフトウェアコンセプト
試験台へのリアルタイム統合と並行してPC上でデータ分析と収集
ベンチ、ラボ、モバイルデータ収集を1つのソリューションでカバーし、ニーズに合わせて拡張可能

Main Menu

Main Menu

Main Menu

Main Menu

電気車両用バッテリーの測定と分析

新しい駆動系技術–新しい試験要件

測定とデータ分析を行う理由

燃料電池

Battery Structural Testing

バッテリー電流遮断器短絡テスト

パウチセルテスト:バッテリーのメカニカルテスト

動的負荷条件下での電気的認定と検証

バッテリ熱管理

From Sensors to Qualified Data

Thermal Analysis of High-voltage Batteries

熱試験の長年のエキスパート

HBKバッテリー試験ソリューション：メリット