JP2017509883A

JP2017509883A - エネルギー貯蔵装置エミュレータ及びエネルギー貯蔵装置をエミュレートするための方法

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Publication number: JP2017509883A
Application number: JP2016554721A
Authority: JP
Inventors: シプファー・ゴットフリート
Original assignee: アー・ファウ・エル・リスト・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2035-03-10
Also published as: JP6694392B2; KR20160132954A; US20180017630A1; PL3117228T3; US10539624B2; CN106104289A; KR102333330B1; EP3117228B1; HUE036550T2; CN106104289B; AT513676B1; EP3117228A1; WO2015135922A1; AT513676A2; AT513676A3

Abstract

エネルギー貯蔵装置のエミュレーション時に当該エネルギー貯蔵装置のエミュレーションの精度を向上させるため、前記電気エネルギー貯蔵装置２０に対する電気負荷電流要求を前記エネルギー貯蔵装置２０の構成に基づいて前記基準セル６の電池試験器負荷電流ＩＺに換算し、前記電池試験器負荷電流ＩＺが、実際の１つの前記基準セル６に通電される。この場合、前記基準セル６のセル電圧ＵＺが測定され、前記基準セル６のセル電圧ＵＺが、前記エネルギー貯蔵装置２０の構成に基づいて第１エネルギー貯蔵装置電圧ＵＢに換算され、第２エネルギー貯蔵装置電圧ＵＢ＿Ｍｏｄが、前記エネルギー貯蔵装置モデル１０と前記負荷電流要求とから計算され、前記第１エネルギー貯蔵装置電圧ＵＢが、前記第２エネルギー貯蔵装置電圧ＵＢ＿Ｍｏｄと比較され、前記第１エネルギー貯蔵装置電圧ＵＢが、予め設定されている許容範囲ＴＢだけ前記第２エネルギー貯蔵装置電圧ＵＢ＿Ｍｏｄと異なるときに、前記エネルギー貯蔵装置モデル１０が適合される。

Description

本発明は、複数のセルから構成される１つの電気エネルギー貯蔵装置をエミュレートするための１つのエネルギー貯蔵装置モデルと、１つの電池試験器を介して１つのエネルギー貯蔵装置エミュレータに接続されている実際の少なくとも１つの基準セルとを有する当該エネルギー貯蔵装置エミュレータに関し、及び１つのエネルギー貯蔵装置をエミュレートするための方法に関する。

電気エネルギー貯蔵装置、特にハイブリッド電気自動車又は電気自動車用の車両用蓄電池又はバッテリーパックの開発では、エネルギー貯蔵装置の実際の運転をエミュレートするエネルギー貯蔵装置エミュレータが、大きな役割を果たす。このようなエネルギー貯蔵装置は、非常に高価である。それ故に、当該エネルギー貯蔵装置をエミュレートすること、及び、開発業務又は試験を当該エミュレーションで実行することが有益である。この場合、１つのエネルギー貯蔵装置が、電力要求、例えば希望の電流から、実際のバッテリで発生する出力電圧を設定する１つのエネルギー貯蔵装置モデルを有する。当該エネルギー貯蔵装置モデルの複雑性に応じて、例えば、負荷、温度、充電状態（ＳｏＣ−充電状態）、電池化学等のような、様々な影響変数が考慮され得る。このようなエネルギー貯蔵装置エミュレータは、例えばオーストリア特許出願公開第５１０９９８号明細書に開示されている。

それぞれのエネルギー貯蔵装置に対して、要求される精度に応じて、異なるエネルギー貯蔵装置モデルが与えられる。さらに、同様に異なるエネルギー貯蔵装置モデルを必要とする、例えばリチウムイオン電池又はリン酸鉄リチウム電池のような、異なるバッテリタイプがある。さらに、１つのエネルギー貯蔵装置が、セルレベル、モジュールレベル（複数のセルから構成されるユニット）又はパックレベル（複数のモジュールから構成されるユニット）にモジュール化され得る。そして、最終的には、各エネルギー貯蔵装置モデルが、依然として異なってパラメータ化され得ない。それ故に、実際には、エネルギー貯蔵装置モデルの生成とエネルギー貯蔵装置モデルのパラメータ化とのための経費は、非常に高い。しかも、一般に、１つのエネルギー貯蔵装置モデルが、バッテリのその全体の動作範囲にわたって同じ品質の出力量を提供しない。それ故に、当該エネルギー貯蔵装置モデルを特定の動作範囲に適合するためには、エミュレーションの前に又はそのエミュレーション中にも当該エネルギー貯蔵装置モデルを再較正又は交換することも、場合によっては必要である。一般に、当該エネルギー貯蔵装置モデルのモデルパラメータが、較正時に適合される。しかし、当該エネルギー貯蔵装置モデルの品質が、例えば充電状態、温度のような、その他の影響変数によっても影響されるので、当該エネルギー貯蔵装置モデルが再較正又は交換されなければならない時点をその前段階で特定することは困難である。

特開２０１２−０４７７１５には、エネルギー貯蔵装置モデルが記載されている。このエネルギー貯蔵装置モデルの場合、実際の基準セル又は実際の基準セル群が、当該実際のセルの電圧挙動を検出するために使用される。このとき、実際の１つのバッテリの全体の電圧挙動を算出するため、当該個々のセルの電圧挙動が、当該バッテリの複数のセルに換算される。このバッテリ電圧が、１つの電圧源によって生成され、１つの電気負荷に接続される。したがって、１つのバッテリの全体が、個々の実際の基準セルに基づいてエミュレートされ得る。しかし、当該エミュレートされるバッテリは、したがって常に同じセルから構成される。しかし、このことは、通常では実際に起こり得ない状況である。異なるセル状態が、この方法でエミュレートされ得ない。このことは、エミュレーションの可能性を制限する。

オーストリア特許出願公開第５１０９９８号明細書特開２０１２−０４７７１５オーストリア特許出願公開第５１１８９０号明細書

それ故に、本発明の課題は、エネルギー貯蔵装置のエミュレーション時に、一方では当該エネルギー貯蔵装置のエミュレーションの精度を向上し、他方では上記の問題をエネルギー貯蔵装置モデルによって除去し、それにもかかわらず、エネルギー貯蔵装置のエミュレーションの可能性における柔軟性を維持することにある。

本発明によれば、この課題は、当該エネルギー貯蔵装置に対する負荷要求が、当該エネルギー貯蔵装置の構成に基づいて実際の１つの基準セルの電池試験器負荷電流に変換され、当該電池試験器負荷電流が、当該実際の基準セルに通電され、このときに、当該基準セルのセル電圧が測定され、当該基準セルのセル電圧が、当該エネルギー貯蔵装置の構成に基づいて第１エネルギー貯蔵装置電圧に変換され、第２エネルギー貯蔵装置電圧が、当該エネルギー貯蔵装置モデルと当該負荷電流要求とから計算され、当該第１エネルギー貯蔵装置電圧が、当該第２エネルギー貯蔵装置電圧と比較され、当該第１エネルギー貯蔵装置電圧が、予め設定されている許容範囲だけ当該第２エネルギー貯蔵装置電圧と異なるときに、当該エネルギー貯蔵装置モデルが適合されることによって解決される。このことは、当該エネルギー貯蔵装置モデルを必要に応じて適合すること、したがって当該エネルギー貯蔵装置の全体の動作範囲にわたって十分な精度を保証することを可能にする。このとき、様々なエネルギー貯蔵装置モデルが使用され得るので、当該方法は、様々なエネルギー貯蔵装置のエミュレーションを実行できるように十分な柔軟性を維持する。したがって、当該エネルギー貯蔵装置モデルが適合される時点、すなわちモデルと現実との間の誤差が非常に大きくなる時点が正確であることがさらに保証される。したがって、当該エネルギー貯蔵装置のエミュレーションに対する影響が、直接に把握され得る。特に、当該エネルギー貯蔵装置モデルが、例えば異なる充電状態及び／又は温度状態を有する複数の基準セルによって試験運転の前と試験運転中とに較正若しくは再調整され得るか又は特に最初に算出され得る。

当該エネルギー貯蔵装置モデルの１つのモデルパラメータが、当該基準セルの１つの測定値から新たに計算されるときに、当該エネルギー貯蔵装置モデルが、非常に簡単に適合され得る。いずれにしても、１つの基準セルの複数の測定値が、当該エネルギー貯蔵装置のエミュレーション中に検出されるので、これらの測定値が、当該適合のために有益に使用され得る。

当該エネルギー貯蔵モデルが、電気モデルとして存在する場合、当該基準セルの１つの測定値、例えば無負荷電圧が、当該エネルギー貯蔵装置の構成に基づいて当該エネルギー貯蔵装置モデルの１つのモデルパラメータに換算されることによって、当該適合が、非常に簡単に実行され得る。この場合、当該基準セルの無負荷電圧が、測定され、当該エネルギー貯蔵装置の構成に基づいてモデルパラメータとしての当該エネルギー貯蔵装置の無負荷電圧に換算され、当該電池試験器負荷電流が、当該エネルギー貯蔵装置の構成に基づいて当該エネルギー貯蔵装置に換算され、当該エネルギー貯蔵装置電圧を用いることで、モデルパラメータとしての当該エネルギー貯蔵装置の内部抵抗が、関係式

から計算されることによって、当該工程が有益に実行され得る。

当該エネルギー貯蔵装置モデルが、数学モデルとして存在する場合、当該エネルギー貯蔵装置モデルの新しい１つのモデルパラメータが、数学的最適化から計算されることによって、このエネルギー貯蔵装置モデルが、簡単に適合され得る。このような数学モデル及び最適化方法は、周知であり且つ簡単に変更可能である。

別のエネルギー貯蔵装置モデルがロードされることによって、当該適合の別の好適な種類が得られる。したがって、それぞれの動作範囲を最良に機能させる様々なエネルギー貯蔵装置モデルが、当該エネルギー貯蔵装置の当該様々な動作範囲に対して使用され得る。ここで、当該動作範囲が、前もって規定されていて、様々なエネルギー貯蔵装置モデルが、当該動作範囲に前もって割り当てられていることも提唱され得る。このことは、当該適合を簡略化する。

同様に、当該エネルギー貯蔵装置の予め設定されている動作点が達成されるときに、当該第１エネルギー貯蔵装置電圧が、当該第２エネルギー貯蔵装置電圧と比較され、当該エネルギー貯蔵装置モデルが、当該比較に応じて適合されることが有益に提唱され得る。したがって、モデルと現実との偏差が大きくなる前に、当該エネルギー貯蔵装置モデルの精度の検査がさらに達成され得、当該エネルギー貯蔵装置モデルが適合され得る。その結果、当該エネルギー貯蔵装置のエミュレーションの精度が向上され得る。

以下に、本発明を、例示的に、概略的に且つ限定しない本発明の好適な構成を示す図１〜４を参照して詳しく説明する。

本発明のエネルギー貯蔵装置を有する試験装置を概略的に示す。エネルギー貯蔵装置の典型的な構成を概略的に示す。エネルギー貯蔵装置エミュレータによって電力を供給される検査対象の一例を示す。電気エネルギー貯蔵装置モデル

図１には、検査対象２としての例えば電気自動車又はハイブリッド電気自動車の電気ドライブトレイン用の試験装置１１が示されている。この場合、検査対象２に電気を供給するための実際の電気エネルギー貯蔵装置２０が、エネルギー貯蔵装置エミュレータによってエミュレートされる。このような試験装置１１は、例えば、電気エネルギー貯蔵装置又は電気ドライブトレインの開発で使用される。

図２に示されているような電気エネルギー貯蔵装置２０は、例えば、バッテリ、燃料電池、スーパーキャパシタ等でもよい。１つのセル２２は、電気エネルギー貯蔵装置２０の最小の電気ユニットである。１つのモジュール２１が、複数のセル２２から構成され、１つのエネルギー貯蔵装置２０が、複数のモジュール２１及び／又は複数のセル２２を有し得る。この場合、これらのセル２２及びこれらのモジュール２１は、互いに直接及び／又は並列に任意に接続され得る。この場合、１つの電気エネルギー貯蔵装置２０の構成が、多くの場合にｘＳｙＰの形式でも表記される。この場合、ｘは、直列セル２１の数を示し、ｙは、並列モジュール２１の数を示す。したがって、符号１００Ｓ２Ｐは、直列に接続されたそれぞれ１００個のセル２２から構成される２つの並列モジュール２１から構成される１つのエネルギー貯蔵装置を示す。

図３には、インバータ３によって給電され、負荷４を駆動する電気モータＭを有する電気ドライブトレインが、検査対象２として例示的に示されている。様々な負荷状態を模擬できるようにするため、制御される負荷機械（例えば電気モータの方式では、いわゆるダイナモメータ）も、負荷４として可能である。当然に、その他の構成が、検査対象２として任意に可能である。検査対象２は、その実際の運転中に、例えば、当該ドライブトレイン用の予め設定されている再現すべき駆動プロファイルによって、エネルギー貯蔵装置電圧Ｕ_Ｂを発生させる負荷電流Ｉ_Ｂを引き起こす負荷電流要求又はこれと同等の電力要求をエネルギー貯蔵装置２０（ここでは、例えばバッテリ）に提供する。実際のエネルギー貯蔵装置２０のこの挙動は、エネルギー貯蔵装置エミュレータ１のエネルギー貯蔵装置モデル１０によって可能な限り正確にエミュレートされなければならない。

図１による実施の形態では、エネルギー貯蔵装置モデル１０が、電気エネルギー貯蔵装置２０をエミュレートするために実装されている。このエネルギー貯蔵装置モデル１０は、既知の方法で、当該エネルギー貯蔵装置の電圧Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}を負荷電流Ｉ_Ｂから算出する。当該電圧Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}が、エネルギー貯蔵装置エミュレータ１の出力部に出力される。このようなエネルギー貯蔵装置モデル１０は周知であり、当該エネルギー貯蔵装置の挙動を表す複数のパラメータを有する。図４に示されているようなバッテリ用の簡単な電気エネルギー貯蔵装置モデル１０が、無負荷電圧のための電圧源Ｕ_ＯＣＢと、並列に接続された抵抗Ｒ_１ＢとコンデンサＣ_１Ｂとから成るＲＣ回路と、別の抵抗Ｒ_０Ｂとの直列回路から構成される。もっとも簡単な場合には、エネルギー貯蔵装置モデル１０が、電圧源Ｕ_ＯＣＢと抵抗Ｒ_０Ｂとの直列回路から構成される。同様に、例えば、並列に接続された抵抗Ｒ_２ＢとコンデンサＣ_２Ｂとから構成される別のＲＣ回路が、エネルギー貯蔵装置モデル１０内にさらに含まれていることが考えられる。このような電気エネルギー貯蔵装置モデル１０は周知であるので、ここではさらに説明しない。当然に、より複雑なエネルギー貯蔵装置モデル１０も考えられる。エネルギー貯蔵装置モデル１０の較正時に、具体的な値が、モデルパラメータ、ここでは、例えば、電圧Ｕ_ＯＣＢと抵抗Ｒ_０Ｂ，Ｒ_１ＢとコンデンサＣ_１Ｂとに提供される。通常は、例えば、Ｕ_ＯＣ＝ｆ（Ｔ，ＳｏＣ）、Ｒ０＝ｆ（Ｔ，ＳｏＣ）が、特性図として提供される。当該特性図では、当該モデルパラメータ、例えば温度Ｔ及びＳｏＣ（充電状態）が、当該エネルギー貯蔵装置の状態変数に応じて規定されている。１つのエネルギー貯蔵装置の様々な充電挙動及び放電挙動を表すため、同様に、充電と放電とのためのモデルパラメータが、様々な複数の値で格納され得る。この場合、当該較正が、エネルギー貯蔵装置２０の１つのセル２２又はエネルギー貯蔵装置２０の１つのモジュール２１の対応する測定によって実行される。エネルギー貯蔵装置２０内の異なる複数のセル状態を表現し得るようにするため、エネルギー貯蔵装置モデル１０が、個々のセル２２又はモジュール２１のための複数の部分モデルを有してもよい。

さらに、電池試験器５に接続されている少なくとも１つの基準セル６が、試験装置１１内に存在する。ここでは、一群の直列及び／又は並列に接続された個々のセル若しくはモジュールも、基準セル６を意味する。電池試験器５は、周知の複数の電気回路である。これらの電気回路は、１つのセル、１つのモジュール又は１つのエネルギー貯蔵装置に接続され、当該接続されている構成要素に負荷電流（充電、放電）又はこれと同等の電力要求（充電、放電）を提供する結果、当該提供された負荷電流に対する応答としてセル電圧Ｕ_Ｚを検出する。このような電池試験器５は、例えば、オーストリア特許出願公開第５１１８９０号明細書に開示されている。電池試験器５は、例えば温度、ＳｏＣ又はＳｏＨ（健康状態）のような、基準セル６の別のパラメータもさらに検出し得るか、又は既知の方法で別の測定変数を計算し得る。

電池試験器５と基準セル６とを有する当該図示された構成は、エネルギー貯蔵装置エミュレータ１に固定式に結合されている必要はなくて、可動式に且つ要求に応じて取り付けられてもよい。

基準セル６は、ここでは、実際の基準セル６からのエネルギー貯蔵装置モデル１０の偏差を測定するために使用される。このため、最初に、検出されたセル電圧Ｕ_Ｚが、例えば以下で説明するように、エネルギー貯蔵装置電圧Ｕ_Ｂに変換される。エネルギー貯蔵装置モデル１０が、２０Ａｈ及び３．３ＶＤＣの定格電流及び定格電圧、すなわちエネルギー貯蔵装置２０用の４０Ａｈ及び３３０ＶＤＣを呈するＬｉＦｅＰｏ４（リン酸鉄リチウム）セルから成るタイプ１００Ｓ２Ｐの電気エネルギー貯蔵装置２０をエミュレートする。８０Ａの負荷電流Ｉ_Ｂが、例えば電気モータＭを加速させるために、試験運転中に、例えば試験装置自動化システム９によって予め設定されると、当該エネルギー貯蔵装置の構成から成るこの要求、例えば１００Ｓ２Ｐが、エネルギー貯蔵装置エミュレータ内でエネルギー貯蔵装置２０の単一の電気ユニット、例えば１つのセル２１又は１つのモジュール２２又はこれらの組み合わせの電池試験器負荷電流Ｉ_Ｚに換算され、この電池試験器負荷電流Ｉ_Ｚが、電池試験器５に接続されている基準セル６に通電される。それ故に、当該引用されたエネルギー貯蔵装置２０の構成の場合、８０Ａの負荷電流が、エネルギー貯蔵装置２０の１つのセル２２又は１つのモジュール２１に対する電池試験器負荷電流Ｉ_Ｚ＝４０Ａに換算されてある。この場合、（複数のセルと複数のモジュールとから構成される）基準セル６の構成が、当該電気ユニットに換算されるこの電気ユニットの構成に相当する。最も簡単な場合には、当該１つの基準セル６は、エネルギー貯蔵装置２０の単一のセル２２に換算され、エネルギー貯蔵装置２０の単一の実際のセル２２である。負荷電流Ｉ_Ｂの代わりに、これと等価の電力Ｐが予め設定されてもよい。基準セル６の応答が、セル電圧Ｕ_Ｚ、例えば３．１５ＶＤＣとして電池試験器５によって検出され、エネルギー貯蔵装置エミュレータ１に提供される。エネルギー貯蔵装置エミュレータ１が、受け取ったセル電圧Ｕ_Ｚを当該エネルギー貯蔵装置の構成、例えば１００Ｓ２Ｐに基づいてエネルギー貯蔵装置電圧Ｕ_Ｂ、ここでは、例えば３１５ＶＤＣに変換する。この場合、既知の方法で、充電状態又は健康状態のようなエネルギー貯蔵装置２０の別のパラメータも、例えば電池試験器５又はエネルギー貯蔵装置エミュレータ１によって算出され得る。当該算出は、例えば回生による電気エネルギー貯蔵装置２０の充電の場合にも当然に実行され得る。この場合には、基準セル６が、電池試験器５に通電する負荷電流Ｉ_Ｂに応じて電池試験器負荷電流Ｉ_Ｚによって充電される。したがって、当該実際の基準セル６は、実際の１つのエネルギー貯蔵装置２０の状態を反映し且つ応答するものである。

当然に、例えば、異常な複数のセル又は不平衡の複数のセルを有するエネルギー貯蔵装置２０をエミュレートするために、図１のように、異なる複数の基準セル６又は電池試験器５から構成されるエネルギー貯蔵装置モデル１０を提供することも考えられる。この場合、例えば、当該エネルギー貯蔵装置モデル１０は、複数の、例えば図４に示されているような（部分）モデルから構成されてもよい。

こうして算出されたエネルギー貯蔵装置電圧Ｕ_Ｂが、エネルギー貯蔵装置モデル１０によって同じ電力要求から計算されたエネルギー貯蔵装置電圧Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}と比較される。当該計算されたエネルギー貯蔵装置電圧Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}が、当該算出されたエネルギー貯蔵装置電圧Ｕ_Ｂに関して予め設定されている許容範囲ＴＢ内に存在する場合、すなわち｜Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}−Ｕ_Ｂ｜＜ＴＢが成立する場合、当該計算されたエネルギー貯蔵装置電圧Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}が、エネルギー貯蔵装置エミュレータ１によって生成され、検査対象２に接続される。

当該計算されたエネルギー貯蔵装置電圧Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}が、当該許容範囲外に存在する場合、エネルギー貯蔵装置モデル１０が、エミュレーションの品質を維持するためにエネルギー貯蔵装置エミュレータ１内で適合される。当該計算されたエネルギー貯蔵装置電圧Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}を許容範囲ＴＢ内に移行させるため、例えば、必要な少なくとも１つのモデルパラメータ、例えば、無負荷電圧Ｕ_ＯＣＢ、抵抗Ｒ_０Ｂ，Ｒ_１Ｂ及びコンデンサＣ_１Ｂが、基準セル６の実際の測定値、例えば、セル電圧Ｕ_Ｚ、温度等から計算されるか、又は、当該モデルパラメータが、基準セル６で測定され、当該エネルギー貯蔵装置に換算されるように、当該適合は実行される。ここでは、当該工程は、エネルギー貯蔵装置モデル１０の種類に応じて様々に実行され得る。

無負荷電圧Ｕ_ＯＣＢの１つの電圧源と１つの抵抗Ｒ_０Ｂ（エネルギー貯蔵装置の内部抵抗）との直列回路を成す非常に簡単な電気エネルギー貯蔵装置モデル１０の場合には、当該工程は、例えば以下のように実行され得る。最初に、実際の動作点に最良に適合する、当該エネルギー貯蔵装置の適切な１つの基準セル６が選択される。当該エネルギー貯蔵装置の実際の動作点が、例えば、２５℃の温度Ｔのときに２０％である場合、同様にこの動作点を有する特に１つの基準セル６が使用される。このような基準セル６が存在しない場合、この動作点に最も近い１つの基準セル６が使用される。次いで、電池試験器５が、この動作点で当該基準セル６の無負荷電圧Ｕ_ＯＣ、すなわち無負荷の基準セル６の出力電圧を測定する。次いで、当該無負荷電圧Ｕ_ＯＣ、すなわち当該出力電圧が、上記のように当該エネルギー貯蔵装置の無負荷電圧Ｕ_ＯＣＢに変換される。その後に、当該電池試験器５が、実際の電池試験器負荷電流Ｉ_Ｚを当該基準セル６に印加し、当該基準セル６の出力電圧Ｕ_Ｚとしての応答を測定する。さらに、当該応答が、当該エネルギー貯蔵装置のエネルギー貯蔵装置電圧Ｕ_Ｂに変換される。同様に、電池試験器負荷電流Ｉ_Ｚが、当該エネルギー貯蔵装置（Ｉ_ＺＢ）に換算される。したがって、このとき、当該エネルギー貯蔵装置の内部抵抗Ｒ_０が、関係式

から計算され得る。

次いで、こうして算出された当該エネルギー貯蔵装置のエネルギー貯蔵装置モデルのモデルパラメータ、ここでは無負荷電圧Ｕ_ＯＣＢ及び内部抵抗Ｒ_０Ｂは、基礎となる特性図中の実際の動作点の位置で実現される。（当該動作点によって与えられる）この測定点の値が、当該動作点で、新たに算出された値と置換される。対応する測定点が、当該実際の動作点に対して当該特性図中にない場合、新しい１つの測定点が、この実際の動作点に対して設定され得るか、又は最も近くに存在する測定点に変更され得る。

エネルギー貯蔵装置モデル１０が、数学モデルとして、例えば、関数Ｕ_Ｂ＝ｆ（Ｉ_Ｂ，Ｔ，ＳｏＣ）、ニューロンネットワーク、ローカルモデルネットワーク（ＬＭＮ）又は多層パーセプトロンとして存在する場合、当該算出された２つのエネルギー貯蔵装置電圧間の誤差が最小になることによって、当該数学モデルの新しいモデルパラメータが、（例えば、当該モデルの係数として）数学的最適化から生成され得る。

この代わりに又はこれに加えて、別のエネルギー貯蔵装置モデル１０が、例えば、充電状態、ＳｏＨ（健康状態）又は温度によって与えられる実際の動作点に応じてロードされてもよい。このため、様々な複数のエネルギー貯蔵装置モデル１０が、例えば、エネルギー貯蔵装置エミュレータ１内に又は試験装置自動化システム９内に格納され得る。このとき、最適のエネルギー貯蔵装置モデル１０、すなわち基準セル６で測定される出力電圧Ｕ_Ｚに関して最小の誤差を有するエネルギー貯蔵装置モデル１０が、これらのエネルギー貯蔵装置モデル１０から選択される。場合によっては、当該新たに選択されたエネルギー貯蔵装置モデル１０は、適切に較正されてもよい。同様に、異なる複数のエネルギー貯蔵装置モデル１０を異なる複数の動作点範囲に対して事前に設定することが考えられる。

この場合、当該エネルギー貯蔵装置モデルから計算されたエネルギー貯蔵装置電圧Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}と基準セル６での測定に基づいて算出されたエネルギー貯蔵装置電圧Ｕ_Ｂとの間の誤差が、予め設定されている許容範囲ＴＢ内に少なくとも存在するように、しかし特に最小になるように、当該適合は特に常に実行される。

しかし、例えば、０，１０，２０，３０，４０，．．．，８０，９０，１００に等しい充電状態のときのように、当該充電状態が、特定の動作点を例えば常に通過する場合、エネルギー貯蔵装置モデル１０の精度が、予め設定されている動作点でも検査され得る。このため、まったく同様に、対応するＳｏＣ値を有する多数の基準セル６が、貯蔵されて保持される。また、これらの基準セル６は、エミュレートされたエネルギー貯蔵装置にしたがって温度調節される。予め設定されている（ここではＳｏＣ値としての）複数の動作点のうちの１つの動作点が、試験運転中に通過されると、当該エネルギー貯蔵装置モデル１０の精度が、上記のように検査される。この場合、別の許容範囲ＴＢが予め設定されてもよい。当該精度が、当該許容範囲ＴＢ外に存在する場合、同様に、当該エネルギー貯蔵装置モデル１０が、上記のように適合される。

当該エネルギー貯蔵装置モデル１０の適合は、手動で実行されてもよく、又は、エネルギー貯蔵装置エミュレータ１内で対応するアルゴリズムによって好ましくは自動式に実行されてもよい。エネルギー貯蔵装置モデル１０の種類、例えば、電子化学モデル、電気モデル又は数学モデルに応じて、異なる複数のモデルパラメータが、当該モデルに対して適合され得る。こうして、例えば、基準セル６の老化時に、当該モデルをエネルギー貯蔵装置モデル１０の構造内に直接に再現することなしに、存在するエネルギー貯蔵装置モデル１０が、簡単にパラメータ化又は較正され得る、又は、当該モデルパラメータが、簡単に再現され得る。これにより、より簡単なエネルギー貯蔵装置モデル１０も、エネルギー貯蔵装置エミュレータ１内で使用され得る。

好ましくは、基準セル６のプール７が貯蔵されて保持される。例えば、様々なタイプ又は様々な状態（充電状態、健康状態）の基準セルが貯蔵されて保持される。当然に、基準セル６は、電池試験器５又は外部の充電器８によって前もって準備又は前もって調整されてもよい。例えば、１つの基準セル６が、当該プール７内で異なる負荷サイクルによって加熱運転される。特に、例えば人工気候室１２内の基準セル６の外部の温度調節によって可能になる加熱運転よりも現実的な温度分布が、当該加熱運転によってエミュレートされ得る。希望のエネルギー貯蔵装置が、それぞれの正しい１つ又は複数の基準セル６（タイプ、動作点）を選択することによって簡単にエミュレートされ得る。

この場合、例えば、周囲温度、空気の湿度等のような、その他の周囲条件をさらにシミュレートできるようにするため、当該エネルギー貯蔵装置の、１つの電池試験器５に接続されている１つのセル６が、周知の人口気候室１２内に配置されてもよい。

１エネルギー貯蔵装置エミュレータ
２検査対象
３インバータ
４負荷
５電池試験器
６基準セル
７プール
８充電器
９試験装置自動化システム
１０エネルギー貯蔵装置モデル
１１試験装置
１２人口気候室
２０電気エネルギー貯蔵装置
２１モジュール
２２セル
Ｍ電気モータ

Claims

複数のセル（２２）から構成される１つの電気エネルギー貯蔵装置（２０）をエミュレートするための１つのエネルギー貯蔵装置モデル（１０）と、１つの電池試験器（５）を介して１つのエネルギー貯蔵装置エミュレータ（１）に接続されている実際の少なくとも１つの基準セル（６）とを有する当該エネルギー貯蔵装置エミュレータにおいて、
前記エネルギー貯蔵装置エミュレータ（１）が、前記電気エネルギー貯蔵装置（２０）に対する電気負荷電流要求を前記エネルギー貯蔵装置（２０）の構成に基づいて前記基準セル（６）に対する負荷電流要求に換算し、前記電池試験器（５）を介して電池試験器負荷電流（Ｉ_Ｚ）として前記基準セル（６）に入力するように構成されていて、
前記電池試験器（５）が、前記基準セル（６）のセル電圧（Ｕ_Ｚ）を前記電池試験器負荷電流（Ｉ_Ｚ）に対する応答として検出し、前記エネルギー貯蔵装置エミュレータ（１）に伝送するように構成されていて、
前記エネルギー貯蔵装置エミュレータ（１）が、前記基準セル（６）のセル電圧（Ｕ_Ｚ）を前記電気エネルギー貯蔵装置（２０）の構成に基づいて第１エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_Ｂ）に換算し、前記エネルギー貯蔵装置エミュレータ（１）が、前記エネルギー貯蔵装置モデル（１０）に基づいて前記電気負荷電流要求から第２エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}）を計算すること、及び
前記エネルギー貯蔵装置エミュレータ（１）が、前記第１エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_Ｂ）と前記第２エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}）とを比較し、前記第１エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_Ｂ）が、予め設定されている許容範囲（ＴＢ）だけ前記第２エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}）と異なるときに、前記エネルギー貯蔵装置モデル（１０）を適合することを特徴とするエネルギー貯蔵装置エミュレータ。
１つの電気エネルギー貯蔵装置（２０）が、１つのエネルギー貯蔵装置エミュレータ（１）とこのエネルギー貯蔵装置エミュレータ（１）内に実装された１つのエネルギー貯蔵装置モデル（１０）とによってエミュレートされる、前記エネルギー貯蔵装置のエミュレーションのための方法において、
前記エネルギー貯蔵装置（２０）に対する負荷電流要求が、前記エネルギー貯蔵装置（２０）の構成に基づいて実際の１つの基準セル（６）の電池試験器負荷電流（Ｉ_Ｚ）に換算され、前記電池試験器負荷電流（Ｉ_Ｚ）が、実際の１つの前記基準セル（６）に通電され、このときに、前記基準セル（６）のセル電圧（Ｕ_Ｚ）が測定され、前記基準セル（６）のセル電圧（Ｕ_Ｚ）が、前記エネルギー貯蔵装置（２０）の構成に基づいて第１エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_Ｂ）に換算されること、
第２エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}）が、前記エネルギー貯蔵装置モデル（１０）と前記負荷電流要求とから計算されること、及び
前記第１エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_Ｂ）が、前記第２エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}）と比較され、前記第１エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_Ｂ）が、予め設定されている許容範囲（ＴＢ）だけ前記第２エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}）と異なるときに、前記エネルギー貯蔵装置モデル（１０）が適合されることを特徴とする方法。
前記エネルギー貯蔵装置モデル（１０）の１つのモデルパラメータが、前記基準セル（６）の１つの測定値から新たに計算されることによって、前記エネルギー貯蔵装置モデル（１０）が適合されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記エネルギー貯蔵装置モデル（１０）は、電圧モデルとして存在し、前記基準セル（６）の１つの測定値が、前記エネルギー貯蔵装置電圧（２０）の構成に基づいて前記エネルギー貯蔵装置モデル（１０）の１つのモデルパラメータ（Ｕ_ＯＣＢ，Ｒ_０Ｂ，Ｒ_１Ｂ，Ｃ_１Ｂ）に換算されることによって適合されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記基準セル（６）の無負荷電圧（Ｕ_ＯＣ）が、測定され、前記エネルギー貯蔵装置（２０）の構成に基づいてモデルパラメータとしての前記エネルギー貯蔵装置（２０）の無負荷電圧（Ｕ_ＯＣＢ）に換算され、前記電池試験器負荷電流（Ｉ_Ｚ）が、前記エネルギー貯蔵装置（２０）の構成に基づいて前記エネルギー貯蔵装置（２０）に換算され、前記エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_Ｂ）を用いることで、モデルパラメータとしての前記エネルギー貯蔵装置（２０）の内部抵抗（Ｒ_０Ｂ）が、関係式

から計算されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
前記エネルギー貯蔵装置モデル（１０）は、数学モデルとして存在し、前記エネルギー貯蔵装置モデルの新しい１つのモデルパラメータが、数学的最適化から計算されることによって適合されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記エネルギー貯蔵装置モデル（１０）は、別のエネルギー貯蔵装置モデルがロードされることによって適合されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記エネルギー貯蔵装置（２０）の予め設定されている動作点が達成されるときに、前記第１エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_Ｂ）が、前記第２エネルギー貯蔵装置電圧（Ｕ_{Ｂ＿Ｍｏｄ}）と比較され、前記エネルギー貯蔵装置モデル（１０）が、当該比較に応じて適合されることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の方法。