電気自動車（EV）テスト用の電力解析ツール
08.10.2024
プロジェクト概要
このプロジェクトは、電気自動車（EV）のパワートレインの開発およびテスト段階において、特定のテストおよび測定ツールを適用する自動車メーカーに焦点を当てています。目的は、各要素、制御機構、モータの動作、駆動信号のフィードバックを含むパワートレイン全体のシステムが厳格な品質基準を満たしていることを確認することです。これらの包括的なテストに合格した後にのみ、システムは実走行試験に進むことができます。この事例は、製品開発中に電動パワートレインシステムの信頼性と性能を向上させるために、自動車メーカーや部品メーカーが採用した実践的なアプローチを示しています。
システム要件
- バッテリー／インバータ：テストは直流（DC）電圧および電流の伝送に焦点を当てており、特に電流の測定が重要なポイントとなっています。
- インバータ／モータ：バッテリーからの直流（DC）電力をモータ用の交流（AC）電力に変換するため、交流（AC）電圧および電流の測定が必要です。
- モータ／負荷：最終的なトランスミッション機構を駆動する回転力を出力し、トルクおよびエンコーダ信号の測定が求められます。
- 電圧（交流（AC）および直流（DC））
- 電流（交流（AC）および直流（DC））
- トルク
- エンコーダ信号
導入製品
システム概要
アドバンテックのAMAX-5580とiDAQ-964データ収集プラットフォームを組み合わせることで、同期したデータ収集、信号トリガー入力、および計算機能を提供します。AMAX-5580は、Intel® Core™ i7/i5/Celeron® プロセッサを搭載した制御IPCで、EtherCATスライスI/O拡張に対応しています。さらに、HDMIおよびVGAによるディスプレイ出力、イーサネット、USB、シリアル通信ポートなどの重要な機能を備えており、データ収集と処理に加えて、周辺I/Oデバイスの接続や表示機能も提供します。
iDAQ-841の測定モジュールは、電圧および電流測定用に8チャネルを備え、各チャネルごとに柔軟な入力範囲設定が可能です。最大±20Vの信号入力に対応し、多様な測定要件を満たします。外部信号コンバータと組み合わせることで、10～800 Vrmsの電圧測定も可能です。バッテリ、インバータ、モータからの電圧・電流測定に加え、トルク測定にも対応しています。さらに、最大1MS/s（メガサンプル毎秒）のサンプリングレートで各チャネルを同期して取得できるため、あらゆるアナログ信号測定のニーズに対応できます。
iDAQ-784モジュールは、エンコーダ信号の測定に対応しており、代表的な3種類のエンコーダ（Signed Pulse、CW/CCW、AB相）と互換性があります。エンコーダ信号をカウントに変換することで、回転速度や位置などの情報を取得できます。さらに、iDAQ-784は、高速アナログ入力プロセスと同様に、高速クロックを使用してエンコーダの読み取りをキャプチャすることができます。取得したデータは、DAQNaviが提供するBuffered Counter APIを介してシステムにフィードバックされます。
iDAQ-841とiDAQ-784はデバイス融合による同期が可能であり、電圧・電流データとエンコーダの速度・位置情報を同時に取得できます。これにより、物理的な値とモータ回転を関連付けた測定が可能となります。さらに、DAQNaviが提供するAPIとテスト環境は複数のプログラミング言語に対応しており、本プロジェクトではC#を用いて電動パワートレインシステムのテストが実施されました。
システム構成図
まとめ
このシステムアーキテクチャでは、高速A/D変換、エンコーダ信号の取得、統合型同期取得デバイスの3つの要素が、アプリケーションの実現を支えています。アドバンテックは、データ取得、制御、計算において重要な役割を果たします。電圧・電流・力センサーの信号収集から、高性能コンピューティングプラットフォーム（AMAX-5580）上で動作するソフトウェア、さらに電力解析のための開発ツールキット（DAQNavi）に至るまで、各構成要素が不可欠な役割を担っています。
さらに、DAQNavi環境内でソフトウェアを完全に開発できる点は、大きなメリットです。これにより、100%のソフトウェア互換性が確保され、追加の開発リソースが不要となります。その結果、開発プロセスの効率化が進み、開発時間の短縮および運用管理コストの削減につながります。
アドバンテックが選ばれる理由
- 最大32チャネルの同時サンプリング対応アナログ入力、最大1MS/s
- エンコーダ測定および同期対応
- 16ビット分解能のADC搭載
- 最大40Vpp（±20V範囲）の入力範囲
- 優れたノイズ耐性
- 多様なプログラミング言語に対応
