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스코프 3 배출 감소를 위한 제품 개발을 가속(LR8450, CT7812)

  스코프 3 배출 감소를 위한 제품 개발을 가속(LR8450, CT7812) [2.61 MB]

요약

 


 

 

스코프 3(※1) 이미션을 달성하고 탈탄소(카본 중립, 제로 카본)에의 적합을 실현하기 위해서는, 자사 제품이 환경에 미치는 영향을 올바르게 파악할 필요가 있습니다. 앞으로 제조업체는 자사 제품의 전력 소비를 앤드유저에게 명시해야 합니다. 개발 엔지니어에게는 제품의 전력 소비를 줄이는 것이 중요한 작업입니다.

 

이 애플리케이션 노트에서는 스코프 3의 실현을 고민하는 개발자를 위한 전류와 온도 데이터 수집을 통해 어떻게 전자기기 내의 부품의 에너지 손실을 발견할 수 있는 힌트를 소개합니다.

 

（※1）스코프 1, 2, 3이란?

 

스코프 1: 사업자 스스로 온실가스의 직접 배출(연료 연소, 산업 공정)

스코프 2: 타사로부터 공급된 전기, 열·증기의 사용에 따른 간접 배출

스코프 3: 스코프 1, 스코프 2 이외의 간접 배출(사업자 활동과 관련된 타사 배출)


 

 

 

배경

전자 장치에는 안정적이고 적절한 전원을 공급하기 위해 스위칭 전원이 탑재되어 있습니다. 스위칭 전원은 상용 AC 전원에서 저압 DC 전원으로 고효율로 변환해야 합니다. 고효율 전원을 얻으려면 가능한 한 열 손실을 줄이는 관리가 필요합니다. 발열하는 열에너지는 에너지의 손실에 직결하기 때문에 가능한 한 작은 것이 좋다. 전자 기기에 사용되는 부품의 소비 전류와 열에 의한 손실을 파악함으로써 제품의 소비 전력을 삭감하는 대책을 준비할 수 있습니다. 

 

  • ECU 및 기타 디바이스의 소비 전류와 암전류를 파악하기 위해 수십 mA 정도의 DC 전류를 고정확도로 측정하고 싶다
  • ECU가 예기치 않은 타이밍에서 전류를 소비하고 있지만, 원인이되는 부분을 확인할 수 없다
  • 퓨즈의 정격이 적정한지를 실차의 퓨즈 박스로 확인하고 싶다
  • ECU의 암전류가 정상 범위 내에 있는지, 다양한 조건에서 조사하고 싶다

개발 제품의 소비 전력을 줄이는 문제

개발 제품의 소비 전력을 줄이기 위해서, 다음과 같은 문제에 직면합니다.

 

  1. 다른 동작 모드에 의한 소비 전류 파악
  2. 에너지 손실점 파악
  3. 개발 속도에 대응

 



1. 다른 동작 모드에 의한 소비 전류 파악
제조업체는 앤드유저에게 자사 제품의 소비 전력을 명시해야 합니다. 전력계를 사용하여 제품의 정격 전력을 측정하는 것은 물론, 다른 동작 모드의 소비 전력 데이터의 요구도 증가하고 있습니다. 개발 제품의 소비 전류를 대기, 정격 동작, 과부하 등의 다양한 동작 모드 검증한 데이터는 그 제품을 사용하는 앤드유저에게도 귀중한 데이터이며, 스코프 3에 신속하게 대응할 수 있다는 장점이 있습니다.

2. 에너지 손실점 파악
에너지 낭비를 줄이기 위해 소비 전류, 발열 및 진동과 같은 에너지 손실을 동시에 파악하면 이러한 인과 관계를 쉽게 이해할 수 있습니다.
예를 들어, 전기 기기 내의 부품의 발열의 대부분은 부품에 큰 전류가 흐르면 발생합니다. 그 전류값과 온도의 인과관계를 알면, 예를 들면 회로 내의 전류를 억제하여 발열량을 저감시키는 등의 대책이 가능해집니다.

3. 개발 속도에 대응
제품 출시 일정을 보호하기 위해, 개발 엔지니어는 제한된 검증 시간 내에서 장기 신뢰성, 내구성, 파괴 시험 등을 지연없이 실시해야 합니다. 세상의 변화 속도에 대응하기 위해서는 개발 속도를 높이고 효율적으로 평가를 진행할 필요가 있습니다. 그러므로 다점 계측 및 전류나 온도 등의 다양한 파라미터를 동시에 기록할 필요가 있습니다.


소비 전류와 온도를 기록하고 낭비를 확인하기 위한 HIOKI의 제안

개발 제품의 소비 전류와 온도를 장시간 기록하여 에너지 손실의 원인을 파악할 수 있습니다. 데이터 로거 LR8450 및 소형 고정밀 DC 전류 센서 CT7812 (또는 CT7822)가 이 용도에 최적입니다. LR8450은 측정 유닛의 조합에 따라 최대 330채널의 전류, 전압, 온도, 온도, 진동 등의 물리량이나 CAN 버스상의 데이터를 관측할 수 있는 다채널 로거입니다.



LR8450과 CT7812(또는 CT7822)가 이번과 같은 개발 제품의 소비 전류와 온도 측정에 최적인 이유
1. 클램프만으로 측정할 수 있는 검지 손가락 크기의 고정밀도 전류 센서
2. 각종 파라미터의 동시 측정으로 에너지의 낭비를 특정 가능
3. 범용성 높은 계측 모듈




1. 클램프만으로 측정할 수 있는 검지 손가락 크기의 고정밀도 전류 센서
소형 DC 전류 센서 CT7812(2A), CT7822(20A)는 전원 장치 주변의 좁은 위치에서 사용하기 적합한 제품입니다. 배선을 절단하지 않고 클램프만으로 측정할 수 있으므로, 제품 시스템에 미치는 영향이나 접속을 위한 공수를 최소화합니다.

또한, 이미 설치되어 있는 설비의 소비 전류를 파악하는 등의 유지보수 용도에도 적합합니다. 플럭스 게이트 기술을 사용한 이 전류 센서는 낮은 드리프트로 온도 안정성이 우수하므로, 장시간 고정밀 소비 전류를 기록할 수 있습니다.



2. 각종 파라미터의 동시 측정으로 에너지의 낭비를 특정 가능
전류 센서가 접근할 수 없는 부품 레벨의 손실을 확인하기 위해, 온도와 진동 측정이 효과적입니다. LR8450 데이터 로거는 온도 측정 및 열 흐름 측정, 진동 및 변형 측정에도 대응합니다.

소비 전류와 동시에 기록함으로써 발열이나 진동 등에 기인하는 에너지 손실을 신속하게 특정할 수 있습니다. 기록 데이터는 실시간으로 디스플레이에 표시되어 설계 검증 및 디버깅을 가속화합니다.



3. 범용성 높은 계측 모듈
LR8450에는 7개의 계측 모듈이 있으며 다양한 신호 기록을 지원합니다. 기본적인 기록 파라미터인 전압·전류·저항과 온도뿐만 아니라 펄스나 로직 출력의 센서, 스트레인 게이지 센서, CAN 버스의 계측 데이터를 통합할 수 있습니다. 측정 채널 수의 확장성이 높기 때문에 다양한 평가 용도에 이용할 수 있습니다.

<평가 용도의 예시>
  • 온도 사이클 시험: PT의 온도 센서를 사용하여 제품 온도를 고정밀도로 기록
  • 케이블의 굴곡 내구성 시험: 배선 저항을 모니터
  • 배터리의 못 침투 시험: 급격한 전압 변화나 온도 변화를 고속 1ms 샘플링으로 기록
  • 대규모 열 시험: 열 설계 검증을 위해 상세한 온도 데이터를 취득, 최대 330ch



조합할 수 있는 제품 소개

그림은, 전자 기기 부품의 전류와 온도를 측정하는 조합 예입니다. 전류 측정용 모듈에는 직결 타입의 U8556과 무선 타입 LR8536이 있습니다. 두 모듈 모두 최대 5개의 전류 센서와 연결할 수 있습니다. LR8450은 전류 센서 모델을 자동으로 인식하고 전류 스케일로 변환하여 데이터를 표시하므로 장비를 설정하는 번거로움을 줄일 수 있습니다. 온도 기록에 관해서는 전압·온도 모듈 U8550 또는 무선 모듈 LR8530과 T열전대의 9811을 사용합니다.