Guide
EVのバッテリーパックは、車両の性能・安全性・航続距離・寿命に直結する重要部品です。バッテリーマネジメントシステム（BMS）は、セルやモジュールの状態を常時監視し、異常の早期検知、充放電制御、熱管理、劣化診断などを行います。
EVのバッテリーパックは、車両の性能・安全性・航続距離・寿命に直結する重要部品です。バッテリーマネジメントシステム（BMS）は、セルやモジュールの状態を常時監視し、異常の早期検知、充放電制御、熱管理、劣化診断などを行います。
そのため、EVバッテリー周辺で使用されるセンサーには、単に数値を測定するだけでなく、厳しい温度環境、振動、ノイズ、長期使用に耐える車載品質が求められます。
本ガイドでは、EVバッテリー監視用途で特に重要となるセンサーの種類と、選定時に確認すべきポイントを解説します。
EVバッテリー監視では、主に以下の情報を組み合わせて状態を判断します。
バッテリーセルは温度変化の影響を大きく受けます。過熱は劣化や安全リスクにつながり、低温環境では出力や充電性能が低下する場合があります。
温度センサーは、セル表面、モジュール内部、冷却プレート、バッテリーパック筐体などに配置されます。
確認すべき項目は以下です。
電流センサーは、充電・放電の状態を把握するために使用されます。SOC（State of Charge）やSOH（State of Health）の推定、過電流保護、急速充電制御などに関係します。
EVでは大電流を扱うため、測定範囲だけでなく、精度、絶縁性、応答性、温度ドリフトも重要です。
確認すべき項目は以下です。
セル電圧やモジュール電圧は、充放電状態や異常検知に欠かせません。過充電・過放電を防ぐため、BMSでは複数セルの電圧を高い精度で監視します。
電圧監視は専用ICやBMS回路で行われることが多いですが、センサー選定では電圧監視システムと周辺センサーの連携が重要です。
EVバッテリーパックは車体下部や床下に搭載されることが多く、走行時の振動、段差通過時の衝撃、長期使用による取付部の劣化などの影響を受けます。
加速度センサーを使用することで、バッテリーパックの異常振動、衝撃イベント、取付状態の変化を検知できます。
確認すべき項目は以下です。
水冷式バッテリーシステムでは、冷却液の圧力監視も重要です。圧力異常は、冷却性能低下、漏れ、ポンプ異常、配管詰まりなどの兆候となる場合があります。
圧力センサーは、バッテリー冷却回路、熱交換器、ポンプ周辺などに使用されます。
確認すべき項目は以下です。
EVバッテリー周辺は、外気温、急速充電時の発熱、走行負荷、冷却システムの状態によって温度が変化します。
標準的な車載用途では-40℃から125℃程度が目安になりますが、バッテリーパック内部や高温部位では150℃対応モデルが必要になる場合があります。
高温環境で使用する場合は、測定範囲だけでなく、センサー本体の動作温度、長期信頼性、温度ドリフトも確認してください。
高精度なセンサーは状態推定の精度向上に役立ちますが、すべての測定点で最高精度が必要とは限りません。
たとえば、セル近傍の温度監視では高精度が求められます。一方、冷却回路の大まかな異常検知では、応答速度や耐環境性の方が重要になる場合があります。
選定時には、以下を整理すると判断しやすくなります。
バッテリーパック周辺は、結露、水滴、粉塵、泥、塩害などの影響を受ける場合があります。
車両下部や外気に近い位置で使用する場合は、IP67以上の防水・防塵性能を持つモデルを推奨します。
室内側や保護された筐体内部で使用する場合でも、結露や洗浄工程を考慮して、十分な保護等級を選定することが重要です。
センサーの出力方式は、BMSや車両ネットワーク構成に合わせて選定します。
代表的な方式には以下があります。
少数のセンサーを短距離で接続する場合はアナログやSPIが適することがあります。一方、複数センサーを分散配置する場合や、車両ECUとの連携が必要な場合はCAN、CAN FD、Ethernetが選ばれます。
特に商用EVや大型バッテリーパックでは、センサー数が増えるため、通信速度、診断機能、配線設計、ノイズ耐性を含めて検討する必要があります。
EVバッテリー監視用途では、車載環境での長期信頼性が重要です。選定時には、以下のような項目を確認してください。
安全機能に関係するセンサーでは、ASIL-B、ASIL-Cなどの要求レベルに応じた製品選定が必要になる場合があります。
セル近傍の温度を高精度に監視する用途です。温度ばらつきの把握、冷却制御、異常発熱検知に使用されます。
推奨条件：
推奨製品例：
走行時の振動や衝撃を監視し、パック取付状態や異常イベントの検知に使用します。
推奨条件：
推奨製品例：
大型バッテリーパックでは、温度、電流、振動、冷却系の状態を複合的に監視する必要があります。
推奨条件：
推奨製品例：
急速充電時は大電流が流れるため、電流値、温度上昇、異常発熱を高い応答性で監視する必要があります。
推奨条件：
推奨製品例：
冷却水や冷媒の圧力を監視し、冷却性能低下や異常を検知します。
推奨条件：
推奨製品例：
EVバッテリー監視センサーを選定する際は、以下の項目を事前に整理してください。
測定範囲が合っていても、動作温度、防水性能、通信方式、取付形状が合わなければ量産設計には使いづらくなります。
高精度モデルが常に最適とは限りません。異常検知用途では、応答速度、耐環境性、コスト、供給性の方が重要になることもあります。
安全機能に関係するセンサーでは、開発後半でASIL要求が明確になると、部品選定のやり直しが発生する場合があります。初期段階から機能安全要件を確認しておくことが重要です。
試作段階ではアナログ出力で十分でも、量産段階でセンサー数が増えると配線や診断機能が課題になる場合があります。将来の拡張性を見越して、CAN FDやEthernet対応モデルを検討することをおすすめします。
標準的な乗用EV向けの構成です。高精度な温度監視とCAN FD対応の電流・圧力監視により、BMSとの連携を容易にします。
高温環境や長時間稼働を想定した商用EV向け構成です。150℃対応、IP67、CAN FD、ASIL-B対応製品を中心に構成しています。
高出力バッテリーや大型パックを想定した構成です。Ethernet対応製品を含めることで、大容量データ取得や高度な診断システムとの連携に適しています。
EVバッテリー監視センサーの選定では、測定範囲や精度だけでなく、動作温度、防水性能、通信方式、車載品質、機能安全への対応を総合的に評価することが重要です。
特にEVでは、バッテリー性能と安全性が車両価値に直結します。開発初期からセンサー選定条件を明確にし、BMS、熱管理、車両ECUとの連携を考慮した設計を行うことで、量産段階での手戻りを抑えられます。
シンメトリックセンサーでは、EVバッテリー監視向けに、温度、加速度、電流、圧力の各センサーをラインアップしています。用途や安全要求に応じて、標準EV、商用EV、次世代EV向けの構成をご提案します。
