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CAN 데이터와 실측 데이터의 원활한 활용 사례: RDE 시험의 에너지 분석 간소화(PW4001,LR8450,SF4300)

요약

 

 

 WLTP(국제 조화 배출가스 및 연비 시험법)과 같은 실험실 기반 기준은 매우 중요하지만, 차량이 실제 환경에서 어떻게 동작하는지 모든 것을 포착할 수는 없습니다. 도시 교통 정체, 장거리 고속도로 주행, 산길 오르막 등 이러한 실제 주행 조건에서의 차량 성능과 환경 부하를 명확히 파악할 수 있는 것은 실제 주행 배출 시험(RDE)과 전기차(EV)의 실제 주행 전력 소비 시험뿐입니다. 유럽을 비롯한 각국 규제가 내연기관 차량에 대해 실제 도로를 통한 검증을 의무화하는 방향으로 나아감에 따라, RDE 시험은 법규 대응뿐만 아니라 개발 현장에서 그 중요성이 커지고 있습니다. EV의 경우 법적 의무는 없지만, 실제 에너지 소비 성능에 대한 관심이 높아지는 추세입니다.

 

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그림1　실주행에서의 전력 소비 및 항속 거리 시험

 

과제: 왜 실제 주행 시 전력 소비량 및 주행 거리 시험은 쉽지 않은가?

실제 주행 환경에서의 시험에는 다음과 같은 큰 과제가 있습니다.


· 고정밀 측정기는 대형이면서도 차량 내부에 설치해야 한다

· 시험 장비는 진동이나 온도 변화에 견뎌야 한다

· 전력·전류·온도·CAN 신호 등 다양한 데이터를 한곳에 집약하여 상관 분석을 수행해야 한다


사례 시나리오: 전기차(EV) 개발팀의 실제 주행 사례

HIOKI 솔루션이 지닌 가능성을 보여주기 위해 가상의 사례를 소개합니다. 개발 중인 전기차가 개발 거점을 출발하여 도심, 교외 도로, 고속도로를 포함한 80km의 시험 주행을 실시합니다.

개발팀의 주요 목적은 다음 세 가지입니다.


1. 배터리 전력 소비를 정확성과 안전성 측면에서 확실히 측정하는 것

2. 도심, 교외, 고속도로에서의 실제 전력 소비량을 파악하는 것

3. 에어컨의 전류 소비를 추적하는 것

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그림 2. 실제 도로 주행 시험 설정

 

실주행 테스트에서 전력 소모량을 측정하기 위한 준비

  차량 하부 등 좁은 공간에도 안전하게 설치할 수 있는 클램프 센서와 차량 탑재에 적합한 소형 파워 아날라이저 PW4001을 사용합니다.

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그림 3　AC/DC 전류 프로브 CT6834를 차량 하부에 장착하는 엔지니어


PW4001은 CAN 버스에서 획득한 전압 데이터와 클램프 센서로 획득한 전류 데이터를 결합하여 실시간으로 전력을 계산합니다. 고전압 단자에 대한 위험한 연결은 필요하지 않습니다.

그림 4. 차량 내에서 DBC 파일의 CAN ID를 PW4001로 전송하는 엔지니어


공조 시스템의 전류 측정을 위해 초소형 AC/DC 전류 프로브 CT6831을 사용하여 미세한 전력 변동까지 확실하게 포착합니다.

그림 5. 차량 내부의 밀집 배선에 장착된 AC/DC 전류 프로브 CT6831

 

주행 중 트렌드 데이터

 주행 중에는 PC 소프트웨어 GENNECT One에서 선택한 모든 파라미터를 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. (그림 6)

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그림 6　실주행 시험 결과 (전압, 전류, 에너지)


시동 후 약 15분 동안은 실내를 냉각시키기 위해 에어컨에 비교적 큰 전류가 흐릅니다. 그러나 실내 온도가 내려간 후에는 에어컨의 전류는 거의 안정됩니다. (그림 7)

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그림 7 실제 도로 주행 시험 결과 (전압, 전류)


에너지 측면에서는 산길과 고속도로에서 많은 에너지가 소비되었습니다. 그러나 고속도로의 실제 전력 소비량은 카탈로그 사양보다 우수한 결과를 보였습니다. 이는 이번 코스가 내리막길 중심이었기 때문으로 생각됩니다. 마찬가지로 시내에서도 코스의 대부분이 내리막길이었기 때문에 소비 에너지는 매우 적었습니다. (그림 8과 표 1) 

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그림 8. 실제 도로 주행 시험 결과(에너지)


표1 소비 에너지 결과(전기비)

 지역

 소비 에너지(주행 거리)

전비

 산길

-4.405 kWh (24 km)

184 Wh/km

 고속도로

-4.829 kWh (44 km)

110 Wh/km

 시내

-1.531 kWh (15 km)

102 Wh/km


시험 전체에서 eAxle의 에너지 소비량은 13kW이며, 이 중 약 26%에 해당하는 3.4kW를 회생 에너지로 배터리 충전에 활용할 수 있습니다. (표 2)


표2　소비 에너지 결과(소비 에너지와 회생 에너지)

 파라미터

결과

Wh_eAxle (consumption)

-12.859 kWh

Wh_eAxle (regenerative)

3.380 kWh

Wh_HeatPump (consumption)

-1.286 kWh

 Wh_Total (consumption)

-10.765 kWh

 

 

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그림 9. 차량 내 노트북으로 실시간 테스트 데이터를 확인하는 엔지니어



주행 시험을 실시간 및 재생 영상으로 시각화

GENNECT space는 HIOKI의 측정기에서 수집한 데이터를 PC에서 통합 및 분석하는 데이터 통합 소프트웨어입니다. 주행 시험 중의 측정 데이터를 실시간으로 PC에 기록하여 차량의 거동을 다각적으로 시각화합니다.


주요 특징


・전압·전류·전력·에너지 등의 측정 데이터를 최단 1ms 간격으로 실시간 기록

・GPS를 통한 지도 데이터와 동기화하여 주행 경로와 측정값을 동시에 파악

・차량 탑재 카메라 영상과 측정 데이터를 동기화하여 주행 장면과 에너지 거동을 시각화


시험 중에는 상태 변화나 이상 징후를 현장에서 직관적으로 확인할 수 있습니다. 또한 시험 후에는 주행 경로나 영상과 함께 데이터를 재생하여, 실제 주행 환경에서의 에너지 소비나 회생 제동 거동을 정확하게 되짚어 볼 수 있습니다.


이를 통해 주행 시험은 ‘단순히 기록하는’ 작업에서, 현장에서 이해하고 나중에 설명할 수 있는 평가로 진화합니다.

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왜 HIOKI 통합 솔루션을 써야하는가?

HIOKI는 실제 주행 테스트 현장에서 다음과 같은 탁월한 가치를 제공합니다.


 ・PW4001:

 고정밀 전력 측정, 안전한 측정

 ・CT6834:

 신뢰성 높은 클램프형 전류 센서

 ・CT6831:

 미세 전류의 확실한 측정

 ・GENNECT Space:

데이터 통합 및 데이터 분석을 용이하게 하는 플랫폼


결론

실주행 테스트는 단순히 규제 요건을 충족하기 위한 것이 아닙니다. 차세대 차량의 진정한 성능을 끌어내기 위한 중요한 수단입니다. 콤팩트하고 견고하며, 정밀도가 높습니다. HIOKI의 측정 기기는 차량용 계측의 과제를 해결하기 위해 설계되었습니다.


GENNECT Space는 이러한 분석을 실현하기 위한 소프트웨어로, 무료로 공개되어 있습니다.

직접 사용해 보시고 그 조작감을 체험해 보시기 바랍니다.