JP2019122251A

JP2019122251A - バッテリー充放電シミュレーションシステム及びその運用方法

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Publication number: JP2019122251A
Application number: JP2018241427A
Authority: JP
Inventors: 孝友許; Hsiao Yo Hsu; 鴻熙林; Hung Hsi Lin; 聖樺陳; Sheng Hua Chen
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Current assignee: Ship & Ocean Ind R&d Center; Ship and Ocean Industries R&D Center
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2019-07-22
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Abstract

【課題】バッテリー充放電シミュレーションシステム及びその運用方法を提供する。【解決手段】本発明のバッテリー充放電シミュレーションシステムは、動力シミュレーションシステムと、電子コントローラと、バッテリーシミュレーションシステムを含み、該電子コントローラは内部のマルチパーティ通信コントローラを通じ、該動力シミュレーションシステムと該バッテリーシミュレーションシステムにそれぞれ接続され、該バッテリーシミュレーションシステムは、ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタと、シミュレーションバッテリー管理システムと、商用電源を含み、該シミュレーションバッテリー管理システムと該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタは接続され、該シミュレーションバッテリー管理システムと該商用電源は接続され、該動力シミュレーションシステムは、モーターと、モータードライブと、クラッチと、発電エンジンと、プロペラを含み、該モータードライブと該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタは接続される。【選択図】図１

Description

本発明はバッテリー充放電シミュレーションシステムに関し、特に、バッテリーシミュレーションシステムとＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ及びシミュレーションバッテリー管理システムを利用して、バッテリーの動作モードをシミュレートするバッテリー充放電シミュレーションシステム及びその運用方法に関する。

科学技術の進歩に伴い、従来技術において、充電周辺設備、例えば、充電ステーション、マルチパーティ通信装置等の装置の試験方法は、充電フローと通信フローを分けて検査するため、実際の充電過程において充電ステーションとマルチパーティ通信装置が同時に運用される状況を検査することができず、これでは後の使用時に予期せぬエラーの発生につながる可能性がある。しかしながら、試験過程において、バッテリーパックと接続して周辺設備の動作状態を測定する必要があるが、周辺設備にエラーや不安定な状態が発生したりする可能性があるため、実際のバッテリーパックで試験すると、バッテリーパックの過熱や損壊、さらには爆発といった状況を引き起こしやすい。このため、バッテリーの実際の動作をシミュレートすることができるバッテリーシミュレーション装置で周辺設備の検査を補助することが非常に重要である。

中華民国特許第Ｉ２６２３８２号に記載された先行技術は、まず各バッテリーの特性データをバッテリーシミュレーション装置に入力する必要があり、バッテリーシミュレーション装置がバッテリーの特性データに基づいて必要な変化を実行するが、この方法は時間を掛けて予めバッテリーの特性データを入力する必要があるだけでなく、バッテリーシミュレーション装置で充電過程におけるバッテリーパックの実際の特性変化をシミュレート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あまり近付けることができない。また例えば、中華民国特許第Ｉ５４７７０５号の先行技術は、バッテリー容量予測パラメータのうちの一項目がバッテリー内部抵抗情報から提供され、従来技術は通常いずれも複数のバッテリーパックを試験プラットフォームとして、繰り返し実験テストを行う方法で、容量補償についてバッテリー内部抵抗補償のルックアップテーブルを構築するが、同じ材料のバッテリーパックは異なる使用状況で抵抗も異なるため、容量予測の正確性が実務上大きな問題となる。このほか、米国特許第７７６４０６６号は、電位差を利用してバッテリーの充電が必要な状況や損壊開回路の状況をシミュレートするが、そのシミュレーション方法も充電過程におけるバッテリーパックの実際の特性変化をシミュレートすることができないため、やはり実際のバッテリーパックの充電状況に近付けることができない。

中華民国特許第Ｉ２６２３８２号明細書中華民国特許第Ｉ５４７７０５号明細書米国特許第７７６４０６６号明細書

以上に基づき、本発明の目的は、バッテリーシミュレーションシステムと、電子制御ユニット（ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ，ＥＣＵ）と、動力シミュレーションシステムを含む、バッテリー充放電シミュレーションシステムを提供することにある。

シミュレーションバッテリー管理システム（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ，ＢＭＳ）がリアルタイムで計算してバッテリーシミュレーションシステムの電圧値を更新し、その電圧値が充電の流れに伴って変化して、シミュレーション用高圧バッテリーパックに実際のバッテリーパック充電時の特性変化をシミュレートさせ、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と充電の機能を検査することができる。

本発明のバッテリー充放電シミュレーションシステムは、バッテリーシミュレーションシステムを含み、該バッテリーシミュレーションシステムは、ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタと、シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）と、商用電源を含み、該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタと該商用電源は接続され、該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）は該バッテリーシミュレーションシステムの充電モードまたは放電モードを制御するために用いられ、かつ該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ及び電子制御ユニット（ＥＣＵ）にそれぞれ接続され、該電子制御ユニット（ＥＣＵ）は各センサーの信号を収集し、計算と比較を行うために用いられ、かつそれぞれ発電エンジン及びモータードライブの制御に用いられ、該電子制御ユニットはさらにマルチパーティ通信コントローラを含み、該バッテリーシミュレーションシステムが必要とする電流データと電圧データを受け取るために用いられる。

本発明が開示する別の態様において、前述のバッテリー充放電シミュレーションシステムはさらに動力シミュレーションシステムを含み、該動力シミュレーションシステムは、該モータードライブと、モーターと、クラッチと、該発電エンジンと、プロペラを含み、該モーターと該モータードライブ及び該クラッチは接続され、該モーターはさらに該プロペラに接続され、該クラッチと該発電エンジンは接続される。

該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタはＡＣ側とＤＣ側を備え、該ＡＣ側と該商用電源は接続され、該ＤＣ側と該モータードライブは接続される。該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタは、電源変圧器と、整流回路と、フィルタ回路と、レギュレータ回路を含む。

さらに、該動力シミュレーションシステムが純粋電気モード（Ｐｕｒｅｅｌｅｃｔｒｉｃｍｏｄｅ）で動作するときは、該クラッチは開回路状態（ｏｐｅｎｃｉｒｃｕｉｔ）となり、該バッテリーシミュレーションシステムはバッテリーによる電力供給をシミュレートして該モーターを運転させ、該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）は該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタを通じて電力伝送を制御する。

さらに、該動力シミュレーションシステムがハイブリッド動力モード（Ｈｙｂｒｉｄｐｏｗｅｒｍｏｄｅ）で動作するときは、該クラッチは導通状態となり、該発電エンジンは該クラッチを通じて該モーターを駆動して運転させ、該モーターは該プロペラを回転させる。該発電エンジンが該モーターに必要な電力を超過して電力を生成すると、電力は該モータードライブを経由して該バッテリーシミュレーションシステムに対して充電を行う。

さらに、前述のバッテリー充放電シミュレーションシステムの接続関係と同じように、本発明の開示する別の態様において、バッテリーの放電シミュレーション方法は、（ａ１）該クラッチと該モーターをリリースさせる工程と、（ａ２）該電子制御ユニット（ＥＣＵ）がスロットルの運転コマンドを受け取ったとき、該モータードライブを起動して該モーターを動かす工程と、（ａ３）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）が該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタの電圧値低下を検出する工程と、（ａ４）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）が放電モードをシミュレートする工程と、（ａ５）該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタが交流電流（ＡＣ）を直流電流（ＤＣ）に変換し、該バッテリーシミュレーションシステムが該動力シミュレーションシステムに対して放電する工程と、を含む。

さらに、前述のバッテリー充放電シミュレーションシステムの接続関係と同じように、本発明の開示する別の態様において、バッテリーの充電シミュレーション方法は、（ｂ１）該クラッチと該モーターを接合する工程と、（ｂ２）該電子制御ユニット（ＥＣＵ）が該発電エンジンを起動する工程と、（ｂ３）該モーターの回転速度が発電回転速度に達したと該モータードライブが検出したとき、該モータードライブが発電モードに変換される工程と、（ｂ４）該モータードライブの両端の電位差が該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）の両端の電位差より大きい工程と、（ｂ５）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）が充電モードをシミュレートする工程と、（ｂ６）該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタが直流電流（ＤＣ）を交流電流（ＡＣ）に変換し、該動力シミュレーションシステムがバッテリーシミュレーションシステムに対して充電する工程と、を含む。

さらに、前述のバッテリー充放電シミュレーションシステムの接続関係と同じように、本発明の開示する別の態様において、バッテリーの放電シミュレーション方法は、（ｃ１）該クラッチと該モーターを接合する工程と、（ｃ２）該電子制御ユニット（ＥＣＵ）が起動コマンドを受け取ったとき、該電子制御ユニット（ＥＣＵ）が該モータードライブを制御して該モーターを運転させる工程と、（ｃ３）該モーターがアイドル運転（ＩｄｌｅＯｐｅｒａｔｉｏｎ）モードで動作する工程と、（ｃ４）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）が該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタの電圧値低下を検出する工程と、（ｃ５）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）が放電モードをシミュレートする工程と、（ｃ６）該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタが交流電流（ＡＣ）を直流電流（ＤＣ）に変換し、該バッテリーシミュレーションシステムが該動力シミュレーションシステムに対して放電する工程と、を含む。

以上の本発明に関する概要説明は、本発明の複数の側面と技術的特徴について基本的に説明することを目的としている。発明の概要説明は本発明に関する詳細な説明ではないため、特に本発明の重要な部材を列挙することを目的としておらず、また本発明の範囲を限定するために用いるものでもなく、簡潔に本発明の複数の概念を示しただけのものである。

本発明の一実施例のバッテリー充放電シミュレーションシステムのブロック図である。本発明の一実施例のバッテリー放電シミュレーションとエンジン回転速度の概略図である。本発明の別の一実施例のバッテリー充電シミュレーションとエンジン回転速度の概略図である。本発明のさらに別の一実施例のバッテリー放電シミュレーションとエンジン回転速度の概略図である。

本発明の技術的特徴及び実用性について理解できるように、かつ明細書の内容に従って実施することができるように、図面に示す最良の実施例を参照しながら、以下に詳細に説明する。

図１に示す本発明の一実施例のバッテリー充放電シミュレーションシステムのブロック図を参照する。本実施例のバッテリー充放電シミュレーションシステムは、バッテリーシミュレーションシステム３００と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００と、動力シミュレーションシステム１００を含む。さらに説明すると、本実施例のバッテリー充放電シミュレーションシステムは、バッテリーシミュレーションシステム３００を通じてバッテリーの動作モード（充電モードまたは放電モード）をシミュレートするもので、さらに電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００を組み合わせており、これは車載コンピューターとも呼ばれ、車両専用のマイクロコントローラであり、コンピューターの構成と同じように、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、Ｉ／Ｏインターフェイス（Ｉ／ＯＩｎｔｅｒｆａｃｅ）、集積回路で構成される。

電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００は、内在プロセスとデータに基づき気体流体計及び各種センサー（ｓｅｎｓｏｒｓ）から入力される情報に対して演算、処理、判断を行った後、制御コマンドを出力し、インジェクターに制御信号を提供して、インジェクターの燃料噴射量を制御する。該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００は内部にさらにマルチパーティ通信コントローラ６０を含み、該マルチパーティ通信コントローラ６０は、コアコントローラと通信コントローラを含み、該コアコントローラは工業用コンピューター、マイクロコントローラ、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ−ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）とすることができる。これは主に通信の役割を果たし、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００はそれを通じて動力シミュレーションシステム１００及びバッテリーシミュレーションシステム３００と信号の双方向通信を行う。該通信コントローラは動力シミュレーションシステム１００内の発電エンジン１０またはモータードライブ５０と通信信号の伝送に用いられ、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００の信号を動力シミュレーションシステム１００が処理可能な信号に変換する。また一方、該通信コントローラはバッテリーシミュレーションシステム３００内のシミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０と信号の双方向通信を行い、シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０が検出したそのときのバッテリーの電圧、電流、温度、バッテリーの充電/放電モード等の情報について、マルチパーティ通信コントローラ６０の通信コントローラが通信伝送も行う。

このほか、１つの完全なシミュレーションシステムのテストには実際の負荷（Ｌｏａｄｉｎｇ）が必要であるが、本発明の一実施例において、本実施例は動力シミュレーションシステム１００を負荷として採用し、該動力シミュレーションシステムは、モーター３０と、該モータードライブ５０と、クラッチ２０と、該発電エンジン１０と、プロペラ４０を含んで構成され、その接続関係は次のとおりである。該モーター３０は該モータードライブ５０、該プロペラ４０、該クラッチ２０にそれぞれ接続され、該発電エンジン１０はさらに該クラッチ２０に接続され、該モーター３０を動かして運転させる。該バッテリーシミュレーションシステム３００は、ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ８０と、シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０と、商用電源９０を含み、その接続関係は次のとおりである。該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ８０は該商用電源９０及び該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０にそれぞれ接続され、該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ８０のＤＣ側と該モータードライブ５０は接続され、他方の一側であるＡＣ側は該商用電源９０に接続され、接続方式は三相電源接続であり（例：三相発電機、振幅の大きさが同じで、周波数が同じで、位相のずれが１２０度の電位を発生できる発電機）、ここで本実施例の一つはシミュレーションバッテリーであるため、使用する三相電源が３８０Ｖの高電圧を提供することを好ましい実施例とする。

動力シミュレーションシステム１００、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００、バッテリーシミュレーションシステム３００の三者の接続関係を理解した後、図２に示すバッテリーの放電シミュレーションとエンジン回転速度を参照する。前述のシステム間の接続関係に基づき、本実施例は図２を組み合わせ、バッテリーの放電シミュレーション方法を説明する。その工程は次のとおりである。（ａ１）動力シミュレーションシステム１００で、該モーター３０と該クラッチ２０は元々電気的に接続されているが、いまでは、該クラッチ２０と該モーター３０をリリースする。（ａ２）該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００がスロットルの運転コマンドを受け取ったとき、即ち、該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００が外部コマンドを受け取る、またはその他の制御信号（例：車両または船舶のスロットル信号、ボートコントローラ信号、アクセラレータ信号など）を受け取ると、該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００が信号を発し、該モータードライブ５０を起動して該モーター３０を運転させ、同時に、告知信号を該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０に発し、モータードライブ５０の運転を開始させる。（ａ３）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０は該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ８０のＤＣ側の電圧値低下を検出する（該モータードライブ５０が運転を開始したことで、バッテリーシミュレーションシステム３００がエネルギーを提供する必要があるため）。（ａ４）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０が該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００の告知信号と、前述の（ａ３）の電圧値低下を受けて、該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０が放電モードに切り替わる。（ａ５）放電モード下で、該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０は制御信号を該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ８０に発し、該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ８０は交流電流（ＡＣ）を直流電流（ＤＣ）に変換し、該バッテリーシミュレーションシステム３００は該動力シミュレーションシステム１００に対して放電を行う。図２の電流Ｉと時間ｔの関係図を参照する。電流Ｉが放電を開始すると（０から時間ｔ１）、対応する発電エンジン回転速度（ＲｅｖｏｌｕｔｉｏｎＰｅｒＭｉｎｕｔｅ、ＲＰＭ）も上昇を開始し（０から時間ｔ１）、放電が安定すると（時間ｔ１から時間ｔ２）、回転速度も安定し、電流Ｉと回転速度ＲＰＭの両者がひとつの対応関係を構成する。

具体的には、前述のシステム間の接続関係に基づき、本実施例に図３を組み合わせ、バッテリーの充電シミュレーション方法を説明する。その工程は次のとおりである。（ｂ１）該クラッチ２０と該モーター３０を接合する。即ち、該クラッチ２０と該モーター３０は電気的に接続される。（ｂ２）該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００が該発電エンジン１０を起動する。即ち、該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００は、外部信号（例：その他センサー（ｓｅｎｓｏｒｓ）信号、スロットル信号、ボートコントローラ信号等）を受け取ることができ、該外部信号が該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００に該動力シミュレーションシステム１００を起動する必要があることを通知すると、該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００が内部のマルチパーティ通信コントローラ６０を通じて該発電エンジン１０に制御信号を発し、該発電エンジン１０に動作を開始させ、同時に、該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００が該モータードライブ５０に制御信号を発し、該モータードライブ５０に動作の開始を通知する。（ｂ３）このとき、該発電エンジン１０はすでに該クラッチ２０により該モーター３０を運転させており、該モーター３０の回転速度が低回転速度からゆっくりと上昇して発電回転速度Ｈ１に達したことを該モータードライブ５０が検出すると、該モータードライブ５０が発電モードに切り替わる。（ｂ４）該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００は該バッテリーシミュレーションシステム３００に告知信号を発する。該動力シミュレーションシステム１００は工程（ｂ１）〜（ｂ３）のとおりすでに動作を開始し、かつ該動力シミュレーションシステム１００はすでに発電回転速度Ｈ１に達しており、該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０は電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００を通じて該モータードライブ５０の両端の電位差が該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０の両端の電位差より大きいことを知ることができる。即ち、動力シミュレーションシステム１００はバッテリーシミュレーションシステム３００より高い電位を有する。（ｂ５）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０が該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００の告知信号と、前述の（ｂ４）を受けて、該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０が充電モードに切り替わる。（ｂ６）該充電モード下で、該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０が該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ８０に制御信号を発し、該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ８０が直流電流（ＤＣ）を交流電流（ＡＣ）に変換し、該動力シミュレーションシステム１００が該バッテリーシミュレーションシステム３００に対して充電を行う。図３に示す回転速度ＲＰＭと時間ｔの関係図を参照する。発電エンジンが作動を開始して低回転速度からゆっくり上昇し、回転速度（ＲＰＭ）が発電回転速度Ｈ１（０から時間ｈ１）に達すると、電流Ｉが時間ｈ１で正の充電値を有し始め、回転速度（ＲＰＭ）が発電回転速度Ｈ１の閾値を超過すると、充電電流が安定に近付き、回転速度が最大値に達した後も安定している。

具体的には、前述のシステム間の接続関係に基づき、本実施例は図２を組み合わせ、バッテリーの放電シミュレーション方法を説明する。その工程は次のとおりである。（ｃ１）該クラッチ２０と該モーター３０を接合する。即ち、該クラッチ２０と該モーター３０は電気的に接続される。（ｃ２）該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００が起動コマンドを受け取ったとき、即ち、該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００が外部コマンドを受け取る、またはその他の制御信号（例：車両または船舶のスロットル信号、ボートコントローラ信号、アクセラレータ信号など）を受け取ると、該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００は信号を発し、該モータードライブ５０を起動して該モーター３０を運転させ、同時に、告知信号を該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０に発し、モータードライブ５０の運転を開始させる。（ｃ３）該モーター３０はアイドル運転（ＩｄｌｅＯｐｅｒａｔｉｏｎ）モード状態下で動作する（モーターの回転速度が先に上昇してから下降した後安定値を示す）。アイドル運転とは車両がアイドル運転の状態下でエンジンが自動的に停止され、再び動かそうとするとき、自動的にエンジンを起動して燃料を節約することを指す。（ｃ４）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０は、該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ８０のＤＣ側の電圧値低下を検出する（該モータードライブ５０が運転を開始したことで、バッテリーシミュレーションシステム３００がエネルギーを提供する必要がある）。（ｃ５）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０は該電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００の告知信号と、前述の（ｃ４）の電圧値低下を受けて、該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０が放電モードに切り替わる。（ｃ６）放電モード下で、該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）７０は制御信号を該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ８０に発し、該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ８０は交流電流（ＡＣ）を直流電流（ＤＣ）に変換し、該バッテリーシミュレーションシステム３００は該動力シミュレーションシステム１００に対して放電を行う。図４の電流Ｉと時間ｔの関係図を参照する。電流Ｉが放電を開始すると（０から時間ｋ１）、対応する発電エンジン回転速度も上昇を開始し、安定した後、低下する。回転速度（ＲＰＭ）が安定しているとき（時間ｋ１がＫ１に対応）、発電エンジンがアイドル運転の回転速度Ｋ１まで低下してこれも安定する。このとき、電流Ｉと回転速度（ＲＰＭ）の両者はひとつの対応関係を構成する。

具体的には、前述のシステム間の接続関係に基づき、バッテリーの放電シミュレーション方法は、該バッテリーシミュレーションシステム３００の電位が、該モータードライブ５０と該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ８０が接続されたＤＣ側の電位より高いとき、バッテリーが放電をシミュレートする。バッテリーの充電シミュレーション方法は、該バッテリーシミュレーションシステム３００の電位が、該モータードライブ５０と該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ８０が接続されたＤＣ側の電位より低いとき、バッテリーが充電をシミュレートする。

本実施例の１つにおいて、該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタは、電源変圧器と、整流回路と、フィルタ回路と、レギュレータ回路を含む。交流電流を直流電流に変換する過程では、第一に、該電源変圧器を介して、入力端の交流電流の高電圧を低くする。第二に、該整流回路を介して、交流電流をパルス直流電流に変換する。第三に、該フィルタ回路を介して該パルス直流電流中の交流成分を除去し、直流成分を増加する。第四に、該レギュレータ回路を介して、負帰還技術を利用し、整流後の直流電流をさらに安定させ、最後に大容量のコンデンサを介して安定した電圧の直流電流を出力する。

本実施例の１つにおいて、バッテリーの蓄電を量る単位はキロワットアワー（ｋＷｈ）であり、本実施例のバッテリーシミュレーションシステムの範囲は２０ｋＷｈ〜２００ｋＷｈとすることができる。バッテリーシミュレーションシステムの利点は、充電または放電時に、複雑なバッテリー交換を繰り返し行う必要がなく、時間とコストを節約できることにある。台湾の日月潭を例とすると、日月潭は面積が約７.９３平方キロメートル、最大水深が約２７メートルで、日月潭上を航行する船舶が、ハイブリッド動力を使用する船舶である場合、該船舶に必要なバッテリーは約５０ｋＷｈ〜６０ｋＷｈのクラスである。さらに例を挙げると、台湾南部の高雄旗津漁港は、漁港の埠頭長さが約２６００キロメートル、水深が約６メートルであり、ここを往復するフェリーに必要なバッテリーは約１００ｋＷｈ〜２００ｋＷｈのクラスである。このため、バッテリーシミュレーションシステムは船舶に運用する電力設計において、またはその他複合動力の車載システムにおいて、バッテリーシミュレーションシステムを通じパラメータを先に調整しておくことで、研究開発の時間とコストを減少させることができる。

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、これらを以って本発明の実施の範囲を限定することはできず、本発明の特許請求の範囲及び明細書の内容に基づいた簡単な同等効果の変化や修飾はすべて本発明の範囲内に含まれる。

１００動力シミュレーションシステム
２００電子コントローラ
３００バッテリーシミュレーションシステム
１０発電エンジン
２０クラッチ
３０モーター
４０プロペラ
５０モータードライブ
６０マルチパーティ通信コントローラ
７０シミュレーションバッテリー管理システム
８０ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタ
９０商用電源
Ｈ１発電回転速度
Ｋ１アイドル運転の回転速度
ｔ１時間
ｔ２時間
ｈ１時間
ｋ１時間

Claims

バッテリー充放電シミュレーションシステムであって、バッテリーシミュレーションシステムを含み、
該バッテリーシミュレーションシステムは、ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタと、シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）と、商用電源を含み、該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタと該商用電源は接続され、
該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）は該バッテリーシミュレーションシステムの充電モードまたは放電モードを制御するために用いられ、かつ該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタと電子制御ユニット（ＥＣＵ）にそれぞれ接続され、
該電子制御ユニット（ＥＣＵ）は各センサーの信号を収集して計算及び比較を行い、かつ発電エンジンとモータードライブをそれぞれ制御するために用いられ、
該電子制御ユニット（ＥＣＵ）はさらにマルチパーティ通信コントローラを含み、該バッテリーシミュレーションシステムが必要とする電流データと電圧データを受け取るために用いられる、ことを特徴とする、バッテリー充放電シミュレーションシステム。
さらに動力シミュレーションシステムを含み、該動力シミュレーションシステムは、
該モータードライブと、モーターと、クラッチと、該発電エンジンと、プロペラを含み、
該モーターと該モータードライブ及び該クラッチは接続され、該モーターはさらに該プロペラに接続され、該クラッチと該発電エンジンは接続され、該モータードライブと該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタは接続されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリー充放電シミュレーションシステム。
前記ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタはＡＣ側とＤＣ側を備え、該ＡＣ側と該商用電源は接続され、該ＤＣ側と該モータードライブは接続されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリー充放電シミュレーションシステム。
前記ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタは、電源変圧器と、整流回路と、フィルタ回路と、レギュレータ回路を含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリー充放電シミュレーションシステム。
前記動力シミュレーションシステムが純粋電気モード（Ｐｕｒｅｅｌｅｃｔｒｉｃｍｏｄｅ）で動作するとき、該クラッチは開回路状態（ｏｐｅｎｃｉｒｃｕｉｔ）となり、該バッテリーシミュレーションシステムはバッテリーによる電力供給をシミュレートして該モーターを運転させ、該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）は該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタを通じて電力伝送を制御することを特徴とする、請求項２に記載のバッテリー充放電シミュレーションシステム。
前記動力シミュレーションシステムがハイブリッド動力モード（Ｈｙｂｒｉｄｐｏｗｅｒｍｏｄｅ）で動作するとき、該クラッチは導通状態となり、該発電エンジンは該クラッチを通じて該モーターを駆動して運転させ、該モーターは該プロペラを回転させ、該発電エンジンが該モーターに必要な電力を超過して電力を生成すると、電力が該モータードライブを経由して該バッテリーシミュレーションシステムに対して充電を行うことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリー充放電シミュレーションシステム。
バッテリーの放電シミュレーション方法であって、請求項２に記載のバッテリー充放電シミュレーションシステムにより実行され、該方法は、
（ａ１）該クラッチと該モーターをリリースする工程と、
（ａ２）該電子制御ユニット（ＥＣＵ）がスロットルの運転コマンドを受け取ると、該モータードライブを起動して該モーターを動かす工程と、
（ａ３）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）が該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタの電圧値低下を検出する工程と、
（ａ４）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）が放電モードをシミュレートする工程と、
（ａ５）該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタが交流電流（ＡＣ）を直流電流（ＤＣ）に変換し、該バッテリーシミュレーションシステムが該動力シミュレーションシステムに対して放電を行う工程と、
を含むことを特徴とする、バッテリーの放電シミュレーション方法。
バッテリーの充電シミュレーション方法であって、請求項２に記載のバッテリー充放電シミュレーションシステムにより実行され、該方法は、
（ｂ１）該クラッチと該モーターを接合する工程と、
（ｂ２）該電子制御ユニット（ＥＣＵ）が該発電エンジンを起動する工程と、
（ｂ３）該モーターの回転速度が発電回転速度に達したことを該モータードライブが検出すると、該モータードライブが発電モードに切り替わる工程と、
（ｂ４）該モータードライブの両端の電位差が該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）の両端の電位差より大きくなる工程と、
（ｂ５）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）が充電モードをシミュレートする工程と、
（ｂ６）該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタが直流電流（ＤＣ）を交流電流（ＡＣ）に変換し、該動力シミュレーションシステムがバッテリーシミュレーションシステムに対して充電を行う工程と、
を含むことを特徴とする、バッテリーの充電シミュレーション方法。
バッテリーの放電シミュレーション方法であって、請求項２に記載のバッテリー充放電シミュレーションシステムにより実行され、該方法は、
（ｃ１）該クラッチと該モーターを接合する工程と、
（ｃ２）該電子制御ユニット（ＥＣＵ）が起動コマンドを受け取ると、該電子制御ユニット（ＥＣＵ）が該モータードライブを制御して該モーターを動かし、運転させる工程と、
（ｃ３）該モーターがアイドル運転（ＩｄｌｅＯｐｅｒａｔｉｏｎ）モードで動作する工程と、
（ｃ４）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）が該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタの電圧値低下を検出する工程と、
（ｃ５）該シミュレーションバッテリー管理システム（ＢＭＳ）が放電モードをシミュレートする工程と、
（ｃ６）該ＡＣ／ＤＣ双方向電源アダプタが交流電流（ＡＣ）を直流電流（ＤＣ）に変換し、該バッテリーシミュレーションシステムが該動力シミュレーションシステムに対して放電を行う工程と、
を含むことを特徴とする、バッテリーの放電シミュレーション方法。