JP2015021925A - High voltage battery charging simulation system and charging simulation method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はバッテリー充電模擬システムに関し、特に、高電圧のバッテリーに用いるバッテリー充電模擬システム及びそれを使用した充電模擬方法に関する。 The present invention relates to a battery charge simulation system, and more particularly to a battery charge simulation system used for a high voltage battery and a charge simulation method using the same.
従来の技術において、充電ステーション、マルチパーティ通信装置等の充電周辺設備装置のテスト方法は、充電フローと通信フローを分けて測定するものであるため、実際の充電過程における充電ステーションとマルチパーティ通信装置の同時動作状況を検出することができない。これは後に使用上予期せぬエラーの発生を引き起こす可能性がある。テスト過程において、バッテリーパックと接続して周辺設備の動作状態をテストする必要があるが、周辺設備にエラーや不安定な状態が出現する可能性があるため、実際のバッテリーパックでテストすると、バッテリーパックの過熱や破損、さらには爆発が発生する危険がある。このため、バッテリーの実際の動作を模擬できるバッテリー模擬装置で周辺設備の測定を補助することが非常に重要である。 In the prior art, a charging station, a charging peripheral equipment device testing method such as a multi-party communication device is a method of measuring a charging flow and a communication flow separately, so the charging station and the multi-party communication device in the actual charging process It is not possible to detect the simultaneous operation status. This can cause unexpected errors later in use. In the test process, it is necessary to test the operation status of the peripheral equipment by connecting to the battery pack.However, there is a possibility that an error or unstable condition may appear in the peripheral equipment. There is a risk of overheating and damage to the pack and even explosion. For this reason, it is very important to assist the measurement of peripheral equipment with a battery simulation device that can simulate the actual operation of the battery.
特許文献1に開示された技術では、先に各バッテリーの特性データをバッテリー模擬装置に入力する必要があり、バッテリー模擬装置がバッテリー特性データに基づいて必要な変化を実行するが、この方法はバッテリー特性データをあらかじめ入力するのに時間がかかるだけでなく、バッテリー模擬装置が充電過程中のバッテリーパックの実際の特性変化を模擬することができないため、実際のバッテリーパックの充電状況に厳密に近づけることができない。また、特許文献2に開示された技術は、電位の差異を利用してバッテリーの要充電または破損開路の状況を模擬するものであるが、その模擬方法も充電過程中のバッテリーパックの実際の特性変化を模擬することができないため、実際のバッテリーパックの充電状況に近づけることができない。
In the technique disclosed in
本発明の目的は、高電圧バッテリー充電模擬システム及びそれを使用した充電模擬方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a high voltage battery charging simulation system and a charging simulation method using the same.
本発明の高電圧バッテリー充電模擬システムは、模擬高電圧バッテリーパック、模擬高電圧バッテリー管理システム、マルチパーティ通信装置、充電ステーションを含む。模擬高電圧バッテリー管理システムは、模擬高電圧バッテリーパックの電圧値を即時に計算して更新し、その電圧値が充電フローに伴って変化して、模擬高電圧バッテリーパックが実際のバッテリーパックの充電時の特性変化を模擬することができる。それによりマルチパーティ通信装置及び充電ステーションの実際の充電時における通信及び充電の機能を測定することができる。 The high voltage battery charging simulation system of the present invention includes a simulated high voltage battery pack, a simulated high voltage battery management system, a multi-party communication device, and a charging station. The simulated high voltage battery management system immediately calculates and updates the voltage value of the simulated high voltage battery pack, the voltage value changes with the charging flow, and the simulated high voltage battery pack charges the actual battery pack. It is possible to simulate changes in characteristics over time. As a result, the communication and charging functions during actual charging of the multi-party communication device and the charging station can be measured.
高電圧バッテリー充電模擬システムの模擬工程は次のとおりである。模擬高電圧バッテリー管理システムが先に模擬高電圧バッテリーパックの電圧初期値を設定する。そして現在の電圧及び現在の充電電流のデータをマルチパーティ通信装置に送信する。マルチパーティ通信装置は受信したデータに基づき演算した充電ニーズを充電ステーションが使用する言語に変換し、充電ステーションに送信する。充電ステーションは充電ニーズと実際に模擬高電圧バッテリーパックが必要とするニーズが同じであることを確認した後、充電を開始する。前記模擬高電圧バッテリー管理システムは充電フローの開始に伴い、模擬高電圧バッテリーパックの電圧値の計算と更新を継続し、模擬高電圧バッテリーパックの電圧値が充電電圧と同じになると充電フローを終了する。 The simulation process of the high voltage battery charging simulation system is as follows. The simulated high voltage battery management system first sets the initial voltage value of the simulated high voltage battery pack. Then, the current voltage and current charging current data are transmitted to the multi-party communication device. The multi-party communication device converts the charging needs calculated based on the received data into a language used by the charging station, and transmits the language to the charging station. The charging station starts charging after confirming that the charging needs and the needs actually required by the simulated high voltage battery pack are the same. The simulated high voltage battery management system continues to calculate and update the voltage value of the simulated high voltage battery pack as the charging flow starts, and terminates the charging flow when the simulated high voltage battery pack voltage value is equal to the charging voltage. To do.
本発明の利点は、操作が便利で、実際のバッテリーの充電過程中の特性変化を効果的に模擬できるシステム及び動作工程を提供することである。マルチパーティ通信装置や充電ステーションなどの周辺設備を測定するとき、高電圧バッテリー充電模擬システムを使用すれば周辺設備の実際の充電時の機能をすぐに知り、修理することができる。直接実際のバッテリーパックで周辺設備を測定することを回避し、周辺設備内部の不安定さやエラーによってバッテリーパックの充電過程において過熱や破損、さらには爆発が発生することを予防できる。したがって測定時の安全性を大幅に高め、コストの損失を効果的に減少することができる。かつ、模擬高電圧バッテリー管理システムは工業用コンピュータ、組み込みコンピュータ等の制御と表示機能を備えた制御装置とすることができる。簡単な設定を通してバッテリーパックが異なる状態における充電状況を模擬できるため、システム使用上の利便性が高まる。 An advantage of the present invention is that it provides a system and operation process that is convenient to operate and can effectively simulate characteristic changes during the actual battery charging process. When measuring peripheral equipment such as multi-party communication devices and charging stations, the high voltage battery charging simulation system can be used to immediately know and repair the functions of the peripheral equipment during actual charging. It is possible to avoid directly measuring the peripheral equipment with the actual battery pack, and to prevent the battery pack from being overheated, damaged, or exploded due to instability or error inside the peripheral equipment. Therefore, safety at the time of measurement can be greatly increased, and cost loss can be effectively reduced. Moreover, the simulated high voltage battery management system can be a control device having control and display functions of an industrial computer, an embedded computer, or the like. Since the battery pack can be simulated in different states through simple settings, the convenience of using the system is enhanced.
図1に示すように、本発明の高電圧バッテリー充電模擬システムは、模擬高電圧バッテリーパック1、模擬高電圧バッテリー管理システム2、マルチパーティ通信装置3、充電ステーション4を含む。
As shown in FIG. 1, the high voltage battery charging simulation system of the present invention includes a simulated high
模擬高電圧バッテリーパック1は、直流負荷装置11とスーパーキャパシタ12を含み、直流負荷装置11は模擬高電圧バッテリーパック1の現在の電圧V1を模擬するために用いられ、かつ直流負荷装置11は充電フローの開始時、充電ステーション4が出力する充電電圧V3を消耗するために用いられ、充電ステーション4が実際のバッテリーパックに対して充電するために充電電量を消耗する状況を模擬する。スーパーキャパシタ12は、正極及び負極でそれぞれ直流負荷装置11の正極及び負極に接続するように直流負荷装置11上に接続され、模擬高電圧バッテリーパック1の現在の開回路電圧V2を模擬するために用いられ、充電ステーション4が充電過程中も現在の開回路電圧V2を測定することができ、かつ同時にスーパーキャパシタ12に対して充電を行うため、現在の開回路電圧V2は充電フローに伴って増加でき、充電ステーション4が実際のバッテリーパックに接続された状況を模擬し、充電ステーション4に充電フローを継続させることができる。スーパーキャパシタ12に必要な容量(C)の計算方式は次のとおりである。
The simulated high
この模擬高電圧バッテリー管理システム2は工業用コンピュータ、組み込みコンピュータ等の制御と表示機能を備えた制御装置とすることができ、前記直流負荷装置11に接続され、測定された充電電流に基づき実際のバッテリーパックの充電特性を組み合わせ、現在の電圧V1をすぐに計算して更新し、実際のバッテリーパック充電時の特性変化を模擬するために用いられる。その計算方法は次のとおりである。
The simulated high-voltage battery management system 2 can be a control device having control and display functions of an industrial computer, an embedded computer, etc., and is connected to the
まず蓄積電荷を計算する。
計算で得た蓄積電荷Ahに基づき模擬高電圧バッテリーパック1の充電残量(State of charge、SOC)を計算する。
SOC=(蓄積電荷Ah/バッテリー容量Ah)*100%
Based on the accumulated charge Ah obtained by the calculation, the remaining charge (State of charge, SOC) of the simulated high
SOC = (accumulated charge Ah / battery capacity Ah) * 100%
模擬高電圧バッテリーパック1の現在の開回路電圧(Open circuit voltage、OCV)と模擬高電圧バッテリーパック1の充電残量は関数関係を成し、模擬高電圧バッテリーパック1のインピーダンス(Impedance)値も模擬高電圧バッテリーパック1の充電残量と関数関係を成すため、模擬高電圧バッテリーパック1の次の状態の現在の電圧V1は次のようになる。
V1=OCV(SOC)+I(t)*R(SOC)
The current open circuit voltage (OCV) of the simulated high-
V1 = OCV (SOC) + I (t) * R (SOC)
模擬高電圧バッテリー管理システム2はマルチパーティ通信装置3に接続され、計算で得られた現在の電圧V1及び測定された充電電流をマルチパーティ通信装置3にすぐに送信して、マルチパーティ通信装置3が受信した内容に照らして必要な充電電圧及び充電電流を選定できるか否かをテストし、かつそれを充電ステーション4が使用できる言語に変換した後充電ステーション4に送信して充電を行うために用いられる。
The simulated high-voltage battery management system 2 is connected to the
このシステムは充電ステーション4の機能をテストするために用いることができ、充電ステーション4はCHAdeMO、米国自動車技術者協会(Society of Automotive Engineers、SAE)、国際電気標準化会議(International Electrotechnical Commission、IEC)、中華人民共和国国家標準(GB)等の直流高速充電システムの規格を満たす直流高速充電ステーションとしてもよく、充電プラグとマルチパーティ通信装置3を接続し、マルチパーティ通信装置3が充電ステーション4に充電のニーズを送信すると、充電ステーション4がまずマルチパーティ通信装置3からその充電ニーズが現在の模擬高電圧バッテリーパック1の状態、例えば、現在の開回路電圧V2に適合しているか否かを確認し、現在の模擬高電圧バッテリーパック1の状態が充電ニーズに適合していると確認すると、充電ステーション4が充電を継続して行う。
This system can be used to test the functionality of the
充電状態の過程において、現在の電圧V1は現在の開回路電圧V2に等しい、またはそれ以上に、かつ充電電圧V3より低く設定する必要があり、これは、直流負荷装置11がスーパーキャパシタ12の現在の開回路電圧V2を消耗しないようにして、直流負荷装置11が充電過程に充電ステーション4の出力する充電電圧V3のみを消耗し、充電ステーション4が実際のバッテリーに対して充電するとき、実際のバッテリーが充電ステーション4の充電電圧V3を消耗する状況を模擬するためである。現在の電圧V1と現在の開回路電圧V2が充電電圧V3に等しくなるまで高められると、模擬高電圧バッテリーパック1の充電が完了したことになり、充電フローを終了することができる。
In the process of charging, the current voltage V1 needs to be set equal to or higher than the current open circuit voltage V2 and lower than the charging voltage V3. The
図2に本発明の運用工程のフローチャートを示す。その工程は次のとおりである。
a.スーパーキャパシタ12を独立した状態で充電し、現在の開回路電圧V2を模擬するまで充電してから、直流負荷装置11と並列接続する。
直流負荷装置11は現在の電圧V1を模擬するために用いられる。
b.模擬高電圧バッテリー管理システム2が現在の電圧V1の初期値を設定する。
模擬高電圧バッテリー管理システム2は測定された充電電流に基づき実際のバッテリーパックの充電特性を組み合わせ、直流負荷装置11の現在の電圧V1を計算して更新する。
c.模擬高電圧バッテリー管理システム2が現在の電圧V1及び現在の充電電流をマルチパーティ通信装置3に送信する。
d.マルチパーティ通信装置3が受信した現在の電圧V1及び充電電流に基づき必要な充電電圧V3及び充電電流を決定する。
e.マルチパーティ通信装置3が充電電圧V3及び充電電流を充電ステーション4が使用する言語に変換し、充電ステーション4に送信する。
充電ステーション4はCHAdeMO、米国自動車技術者協会(Society of Automotive Engineers、SAE)、国際電気標準化会議(International Electrotechnical Commission、IEC)、中華人民共和国国家標準(GB)等の規格を満たす直流高速充電ステーションとすることができる。
f.充電電圧V3及び充電電流が正確であることを充電ステーション4が確認した後、充電を開始する。
充電ステーション4はまずマルチパーティ通信装置3からその充電ニーズが現在の模擬高電圧バッテリーパック1の状態に適合するかを確認する。
g.模擬高電圧バッテリー管理システム2が充電フローの開始に伴い、現在の電圧V1の計算と更新を継続し、かつ測定された充電電流及び現在の電圧V1をマルチパーティ通信装置3に送信する。
h.現在の電圧V1及び現在の開回路電圧V2と充電電圧V3が同じになると、充電フローを終了する。
FIG. 2 shows a flowchart of the operation process of the present invention. The process is as follows.
a. The supercapacitor 12 is charged in an independent state, charged until the current open circuit voltage V2 is simulated, and then connected in parallel with the
The
b. The simulated high voltage battery management system 2 sets the initial value of the current voltage V1.
The simulated high voltage battery management system 2 combines the actual charging characteristics of the battery pack based on the measured charging current, and calculates and updates the current voltage V1 of the
c. The simulated high voltage battery management system 2 transmits the current voltage V1 and the current charging current to the
d. The required charging voltage V3 and charging current are determined based on the current voltage V1 and charging current received by the
e. The
f. After the charging
The charging
g. The simulated high voltage battery management system 2 continues to calculate and update the current voltage V1 as the charging flow starts, and transmits the measured charging current and the current voltage V1 to the
h. When the current voltage V1, the current open circuit voltage V2, and the charging voltage V3 are the same, the charging flow is terminated.
以上の説明は、本発明の最良の実施例に基づくものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、本特許出願の特許請求の範囲及び明細書の内容に基づいた同等な同等の効果を有する変形や修正はすべて本発明の技術的範囲に含まれる。 The above description is based on the best embodiment of the present invention, and is not intended to limit the technical scope of the present invention. The equivalent description based on the claims and the contents of the specification of the present patent application. All variations and modifications that have the following effects are included in the technical scope of the present invention.
1 模擬高電圧バッテリーパック
2 模擬高電圧バッテリー管理システム
3 マルチパーティ通信装置
4 充電ステーション
11 直流負荷装置
12 スーパーキャパシタ
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記直流負荷装置に接続された模擬高電圧バッテリー管理システムと、
前記直流負荷装置、前記スーパーキャパシタ、前記模擬高電圧バッテリー管理システムに接続され、前記模擬高電圧バッテリー管理システムが送信する前記模擬高電圧バッテリーパックが必要とする充電電圧情報と充電電流情報を受信するために用いられるマルチパーティ通信装置と、
前記マルチパーティ通信装置に接続され、前記充電電圧及び前記充電電流を提供するために用いられる充電ステーションと、
を含む高電圧バッテリー充電模擬システム。 A simulated high voltage battery pack including a DC load device and a super capacitor;
A simulated high voltage battery management system connected to the DC load device;
Connected to the DC load device, the supercapacitor, and the simulated high voltage battery management system, and receives the charging voltage information and charging current information required by the simulated high voltage battery pack transmitted by the simulated high voltage battery management system. A multi-party communication device used for
A charging station connected to the multi-party communication device and used to provide the charging voltage and the charging current;
Including high voltage battery charging simulation system.
a.スーパーキャパシタを独立した状態で充電し、現在の開回路電圧を模擬するまで充電してから、直流負荷装置と並列接続する工程と、
b.模擬高電圧バッテリー管理システムが現在の電圧の初期値を設定する工程と、
c.前記模擬高電圧バッテリー管理システムが前記現在の電圧及び現在の充電電流をマルチパーティ通信装置に送信する工程と、
d.前記マルチパーティ通信装置が受信した前記現在の電圧及び前記充電電流に基づき必要な充電電圧及び前記充電電流を決定する工程と、
e.前記マルチパーティ通信装置が前記充電電圧及び前記充電電流を充電ステーションが使用する言語に変換し、前記充電ステーションに送信する工程と、
f.前記充電電圧及び前記充電電流が正確であることを前記充電ステーションが確認した後、充電を開始する工程と、
g.前記模擬高電圧バッテリー管理システムが充電フローの開始に伴い、前記現在の電圧の計算と更新を継続し、かつ測定された前記充電電流及び前記現在の電圧を前記マルチパーティ通信装置に送信する工程と、
h.前記現在の電圧及び前記現在の開回路電圧と前記充電電圧が同じになると、充電フローを終了する工程と
を含む高電圧バッテリー充電模擬システムを使用した充電模擬方法。 A simulation method using a high voltage battery charging simulation system,
a. Charging the supercapacitor in an independent state, charging until the current open circuit voltage is simulated, and then connecting in parallel with the DC load device;
b. A simulated high voltage battery management system setting an initial value of the current voltage;
c. The simulated high voltage battery management system transmitting the current voltage and current charging current to a multi-party communication device;
d. Determining a required charging voltage and the charging current based on the current voltage and the charging current received by the multi-party communication device;
e. The multi-party communication device converts the charging voltage and the charging current into a language used by a charging station, and transmits the language to the charging station;
f. Starting the charging after the charging station has confirmed that the charging voltage and the charging current are accurate; and
g. The simulated high-voltage battery management system continues to calculate and update the current voltage as the charging flow begins, and transmits the measured charging current and the current voltage to the multi-party communication device; ,
h. A charging simulation method using a high voltage battery charging simulation system, comprising: a step of terminating a charging flow when the current voltage and the current open circuit voltage become equal to the charging voltage.
The charging station in step e is a DC high-speed charging system such as CHAdeMO, Society of Automotive Engineers (SAE), International Electrotechnical Commission (IEC), People's Republic of China National Standard (GB), etc. The charging simulation method using the high voltage battery charging simulation system according to claim 9, wherein the DC high speed charging station satisfies a standard.
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