JP5132713B2 - Method and test bench for testing a hybrid drive system or partial components of the system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド駆動システム又はそのシステムの部分コンポーネントを試験するための方法であって、試験台システムに、バッテリシミュレータを介して可変直流電圧Ｕ（ｔ）が供給され、かつ、バッテリシミュレータが、所定のバッテリモデルに従った各負荷電流ｉ（ｔ）に対して当該の直流電圧を供給する方法に関する。さらに、本発明は、ハイブリッド駆動システム又はそのシステムの部分コンポーネント用の試験台に関し、この試験台は、駆動システム又はそのシステムのコンポーネントのための駆動ユニットあるいは負荷ユニットと、ハイダイナミックな閉ループ制御が可能な直流電圧源と、リアルタイムコンピュータを有する制御調整装置とを具備し、リアルタイムコンピュータにバッテリモデルが格納されており、このバッテリモデルが各負荷電流に対して当該の電圧を供給する。 The present invention is a method for testing a hybrid drive system or a partial component of the system, wherein the test stand system is supplied with a variable DC voltage U (t) via a battery simulator, and the battery simulator comprises: The present invention relates to a method for supplying the DC voltage to each load current i (t) according to a predetermined battery model. Furthermore, the invention relates to a test bench for a hybrid drive system or a partial component of the system, the test bench being capable of high dynamic closed-loop control with a drive unit or load unit for the drive system or components of the system. A direct current voltage source and a control adjustment device having a real-time computer, and a battery model is stored in the real-time computer, and this battery model supplies the corresponding voltage to each load current.
ハイブリッド車両は、機械、電気及び制御に関連するコンポーネントが組み合わされたものである。車両の試験方法では、通常、実際のコンポーネントが模擬的なコンポーネントに置き換えられる。従って又はイブリッド車両の場合の試験工程では、当然、電気系統のコンポーネントもシミュレートできることが要求される。さらにまた、制御ユニット用のハードウエアインザループ試験台としての働きと、動作条件における機械及び電気系統の駆動コンポーネントのハイダイナミックな試験を行う働きとを組み合わせることも可能でなければならない。 A hybrid vehicle is a combination of mechanical, electrical and control components. In vehicle testing methods, actual components are typically replaced with simulated components. Therefore, or in the test process in the case of hybrid vehicles, it is of course required that the components of the electrical system can also be simulated. Furthermore, it must also be possible to combine the function as a hardware-in-the-loop test stand for the control unit with the function of performing high dynamic testing of mechanical and electrical drive components in operating conditions.
電子制御ユニット用の試験台では、単独又は複数のユニットが、当該のシミュレーションモデルと結び付けられ、これにより、制御ユニットの各機能の検証及びネットワークにおける通信の検証、ならびに診断機構の検査及び基本的な利用が可能となる。駆動システム用の試験台には、複数のサブシステム、例えば内燃機関、変速機及び差動装置などのサブシステムが組み込まれる。同じようにして、車両内のバッテリシステムは、バッテリモデルに置き換えることができ、その結果、エネルギー管理の様々な方策の特性について試験することができる。従って、内部に実装されたリアルタイムバッテリモデルを用いて、極めて多様な方式及び構成のエネルギー貯蔵システム（バッテリ、スーパーキャパシタなど）の特性を模擬するバッテリシミュレータが既に開発されており、これらは、簡易化されたモデルによって実際のエネルギー貯蔵部を模擬している。簡易化されたこれらのバッテリモデル又はスーパーキャパシタモデルは、バッテリシミュレータにおいて、リアルタイムで、すなわちバッテリシミュレータがバッテリモデルの計算処理を行う内部クロック速度が１０ｋＨｚ以上で構成される。現時点の負荷電流が読み込まれ、模擬バッテリの端子電圧の設定値が出力される。このために、バッテリシミュレータは、リアルタイムコンピュータを具備しており、これにより、試験台における試験構成装備及び設定によって生じる条件の下で、真のバッテリ又はスーパーキャパシタの特性（インピーダンス）を模擬する。 In a test bench for an electronic control unit, a single unit or a plurality of units are linked to the simulation model in question, thereby verifying the functions of the control unit and verifying communication in the network, as well as checking the diagnostic mechanism and basic It can be used. A test bench for the drive system incorporates a plurality of subsystems, for example, subsystems such as an internal combustion engine, a transmission, and a differential. In the same way, the battery system in the vehicle can be replaced by a battery model, so that it can be tested for the characteristics of various measures of energy management. Therefore, battery simulators that simulate the characteristics of energy storage systems (batteries, supercapacitors, etc.) with a wide variety of methods and configurations have already been developed using real-time battery models installed inside. The actual energy storage unit is simulated by the model. These simplified battery models or supercapacitor models are configured in real time in the battery simulator, that is, the internal clock speed at which the battery simulator performs the battery model calculation processing is 10 kHz or more. The current load current is read, and the set value of the terminal voltage of the simulated battery is output. To this end, the battery simulator includes a real-time computer, which simulates the true battery or supercapacitor characteristics (impedance) under conditions resulting from the test configuration equipment and settings on the test bench.
しかし、これまで用いられてきたバッテリモデルは、リアルタイムコンピュータで安定して実行されるような簡単な構成である場合、実際のエネルギー貯蔵システムを十分精密に模擬してはいない。また、モデルが現実をどのような精度で模擬しているのかもほとんど示すことができない。一方、構成が複雑なエネルギー貯蔵システム、例えばスーパーキャパシタを可能な限り厳密に反映するバッテリモデルは、シミュレーション計算のコストが非常に大きく、リアルタイムの試験台利用には適していない。 However, the battery model that has been used so far does not simulate an actual energy storage system sufficiently accurately if it has a simple configuration that can be stably executed by a real-time computer. Moreover, it is hardly possible to show how accurately the model simulates reality. On the other hand, an energy storage system with a complicated configuration, for example, a battery model that reflects a super capacitor as closely as possible, has a very high simulation calculation cost and is not suitable for real-time test bench use.
従って、本発明の課題は、非常に複雑なエネルギー貯蔵システムについて、バッテリシミュレータを用いて、可能な限り安定的かつ精密であり、しかもその精度が管理可能であるリアルタイムシミュレーションを行いながら、テストランを実施するための方法及び試験台を提示することである。また、用いられたシミュレーションモデルの物理的な解析が、簡易化されることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to perform a test run on a very complicated energy storage system using a battery simulator while performing a real-time simulation that is as stable and accurate as possible and whose accuracy can be managed. It is to present a method and test bench for carrying out. Another object is to simplify the physical analysis of the simulation model used.
この課題は、ハイブリッド駆動システム又はこのハイブリッド駆動システムの部分コンポーネントを試験するための方法であって、可変直流電圧Ｕ（ｔ）が、バッテリシミュレータを通じて試験台システムに供給され、前記バッテリシミュレータが、所定のバッテリモデルに従って各負荷電流ｉ（ｔ）に対して、付随する直流電圧を供給し、別の１つの抵抗器と直列にある２つの直列に接続されたＲＣ回路によって定義された縮小されたバッテリモデルが、前記バッテリシミュレータ内で起動され、このバッテリシミュレータが、この縮小されたバッテリモデルの構成要素に関する具体的な値によってパラメータ化される当該方法において、前記縮小されたバッテリモデルより複雑なバッテリモデルが、このモデルを定義する構成部材に関する値によってパラメータ化され、引き続き数理的なモデル縮小が実行されるときに、直列に接続された２つのＲＣ回路とこれらのＲＣ回路に直列に接続された別の１つの抵抗器とに関する等価の値が自動的に求められ、前記バッテリシミュレータ内で起動された前記縮小されたバッテリモデルが、これらの等価の値によってパラメータ化されることによって解決される。
さらに、この課題は、ハイブリッド駆動システム又はこのハイブリッド駆動システムの部分コンポーネント１用の試験台であって、当該試験台は、駆動システム又はこの駆動システムの部分コンポーネント用の駆動ユニット又は負荷ユニット２と、ハイダイナミックに制御可能な直流電圧源１３と、制御調整装置３と、各負荷電流ｉ（ｔ）に対して、付随する直流電圧Ｕ（ｔ）を供給する縮小されたバッテリモデルが格納されているリアルタイムコンピュータ１４を有するバッテリシミュレータ８とを有し、別の１つの抵抗器１２と直列にある２つの直列に接続されたＲＣ回路１１によって定義されている縮小されたバッテリモデル１５が、前記リアルタイムコンピュータ１４内に格納されている当該試験台において、前記縮小されたバッテリモデルより複雑なバッテリモデル１８の数理的なモデル縮小に関するアルゴリズムが、前記リアルタイムコンピュータ１４内に格納されていて、前記より複雑なバッテリモデル１８が、モデル縮小によって直列に接続された２つのＲＣ回路１１とこれらのＲＣ回路１１に直列に接続された別の１つの抵抗器１２とに関する等価の値を前記縮小されたバッテリモデルの回路図より複雑な回路図から供給することによって解決される。
この課題を解決するために、本発明では、冒頭に説明した方法が以下の特徴を有している。すなわち、バッテリシミュレータにおいて、直列に接続された２つのＲＣ回路が別の抵抗器に直列に接続されている構成により定義されたバッテリモデルが起動されること、及び、バッテリシミュレータが、このバッテリモデルの構成要素に関する具体的な値を用いてパラメータ化されることを特徴としている。また、この種のモデルは、リアルタイムに良好に計算処理を行うことが可能であり、現実のエネルギー貯蔵システムの良好なシミュレーションを提供する。さらに、複雑な構成をより簡単な回路に置き換えることによって、良好に物理的解析を行うことが可能となっており、このことは、バッテリシミュレータで安定的に利用できるかどうかを判断する上で重要である。本発明に係る方法は、インピーダンスモデルを通じて適当な回路図によって示すことできるあらゆるエネルギー貯蔵システムについて、シミュレーションを行うことに適している。
This problem is a method for testing a hybrid drive system or a partial component of this hybrid drive system, wherein a variable DC voltage U (t) is supplied to a test bench system through a battery simulator, A reduced battery defined by two series-connected RC circuits in series with another resistor, for each load current i (t) according to the battery model of A battery model that is more complex than the reduced battery model in the method in which a model is launched in the battery simulator and the battery simulator is parameterized by specific values for the components of the reduced battery model Is related to the component that defines this model. The equivalent value for two RC circuits connected in series and another resistor connected in series to these RC circuits when parameterized by value and subsequent mathematical model reduction is performed Is automatically resolved, and the reduced battery model activated in the battery simulator is solved by being parameterized by their equivalent values.
Furthermore, the subject is a test stand for a hybrid drive system or a partial component 1 of this hybrid drive system, the test stand comprising a drive unit or a load unit 2 for the drive system or a partial component of this drive system; A DC voltage source 13 that can be controlled dynamically, the control adjustment device 3, and a reduced battery model that supplies an accompanying DC voltage U (t) to each load current i (t) are stored. A reduced battery model 15 defined by two series-connected RC circuits 11 having a battery simulator 8 having a real-time computer 14 and in series with another resistor 12. 14 in the test table stored in 14. An algorithm for mathematical model reduction of the battery model 18 that is more complex than the model is stored in the real-time computer 14, and the two RC circuits 11 in which the more complex battery model 18 is connected in series by model reduction. And another equivalent resistor 12 connected in series to the RC circuit 11 is provided by supplying a more complex circuit diagram than the circuit diagram of the reduced battery model.
In order to solve this problem, in the present invention, the method described at the beginning has the following features. That is, in the battery simulator, a battery model defined by a configuration in which two RC circuits connected in series are connected in series to another resistor is activated, and the battery simulator It is characterized in that it is parameterized using specific values for the constituent elements. Also, this type of model can perform good computations in real time and provides a good simulation of real energy storage systems. In addition, it is possible to perform a good physical analysis by replacing a complicated configuration with a simpler circuit, which is important in determining whether the battery simulator can be used stably. It is. The method according to the invention is suitable for simulating any energy storage system that can be represented by a suitable circuit diagram through an impedance model.
本方法の１つの有利な態様では、非常に複雑なバッテリモデルが、このモデルを定義する構成部材に関する値を用いてパラメータ化され、それに続いて、数理的なモデル縮小が行われる。その際、直列に接続された２つのＲＣ回路とこれに直列に接続された別の抵抗器とに関する等価の値が自動的に求められ、バッテリシミュレータにおいて起動されるバッテリモデルが、これらの値を用いてパラメータ化される。これによって、複雑なエネルギー貯蔵システム、特にスーパーキャパシタの特性を、精度管理が可能な形で、バッテリシミュレータにおいてリアルタイムに模擬することが可能となる。 In one advantageous aspect of the method, a very complex battery model is parameterized with values for the components that define the model, followed by mathematical model reduction. At that time, equivalent values for the two RC circuits connected in series and another resistor connected in series are automatically determined, and the battery model activated in the battery simulator determines these values. Parameterized. This makes it possible to simulate the characteristics of a complex energy storage system, particularly a supercapacitor, in real time in a battery simulator in a form that allows precision control.
好ましくは、非常に複雑なバッテリモデルは、平衡打ち切り法によるモデル縮小を受ける。この方式によって、安定したモデル縮小が可能であり、これにより、精度を管理しながら安定した形で、非常に複雑なバッテリモデルから、より簡単なモデルを生成することができる。これらの簡単なモデルは、抵抗とキャパシタンスとを含んだ分かりやすい等価回路として表されることによって、良好に物理的な解析を行うことができる。このことはまた、バッテリシミュレータで安定的に利用できるかどうかを判断する上で重要である。 Preferably, very complex battery models undergo model reduction by balanced truncation. By this method, it is possible to reduce the model stably, and thereby it is possible to generate a simpler model from a very complicated battery model in a stable manner while managing accuracy. These simple models can be well analyzed by being expressed as an easy-to-understand equivalent circuit including resistance and capacitance. This is also important in determining whether the battery simulator can be used stably.
また、例えば、「バッテリストレッシング（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ）」などの関連用途における、複雑なエネルギー貯蔵システムの非常に素早い状態変化を考慮することができるように、１つの実際のバッテリについて、それぞれ個別の非常に複雑なバッテリモデルによる複数の構成が定義される。その際、各バッテリモデルについて、数理的なモデル縮小が行われて、モデルライブラリに格納される。例えば、相異なる故障シナリオが、それぞれ別個のモデルとしてモデルライブラリに保管される。モデルのこの種のライブラリは、エネルギー貯蔵システムの、相異なる動作温度及び／又は周囲温度に関しても作成することができる。その際、縮小されたモデルによって、この場合に物理的に解析可能なパラメータを用いることで、中間温度を求めるための補間を行うことも可能となる。 Also, for each real battery, each individual emergency battery can be considered so that it can take into account the very quick state changes of a complex energy storage system in related applications such as “Battery Stressing”. A plurality of configurations with a complicated battery model are defined. At that time, mathematical model reduction is performed for each battery model and stored in the model library. For example, different failure scenarios are stored in the model library as separate models. Such a library of models can also be created for different operating and / or ambient temperatures of the energy storage system. At this time, it is possible to perform interpolation for obtaining an intermediate temperature by using a parameter that can be physically analyzed in this case by using a reduced model.
バッテリモデルに関する値の決定は、基礎となるバッテリモデルの複雑さあるいはコンピュータの性能に応じて、バッテリシミュレータにおけるバッテリのシミュレーションの前に、又は、このシミュレーションと並行して実施することができる。 The determination of the value for the battery model can be performed before or in parallel with the simulation of the battery in the battery simulator, depending on the complexity of the underlying battery model or the performance of the computer.
冒頭に挙げた課題は、又はイブリッド駆動システム用又はそのシステムの部分コンポーネント用の試験台によっても解決され、本発明に係るこの試験台は、直列に接続された２つのＲＣ回路が別の抵抗器に直列に接続されている構成により定義されたバッテリモデルが、リアルタイムコンピュータに格納されていることを特徴とする。 The problems mentioned at the outset are also solved by a test bench for an hybrid drive system or for a partial component of the system, in which the two RC circuits connected in series are separate resistors. A battery model defined by a configuration connected in series to each other is stored in a real-time computer.
この種の試験台の１つの有利な実施形態は、リアルタイムコンピュータに、非常に複雑なバッテリモデルの数理的なモデル縮小に関するアルゴリズムが格納されていることを特徴とし、これにより、モデル縮小を行うことによって、複雑な回路図に基づいて、直列に接続された２つのＲＣ回路とこれに直列に接続された別の抵抗器とに関する等価の値が供給される。 One advantageous embodiment of this kind of test bench is characterized in that the real-time computer stores an algorithm for mathematical model reduction of very complex battery models, thereby performing model reduction Provides an equivalent value for two RC circuits connected in series and another resistor connected in series thereto, based on a complex circuit diagram.
その際、リアルタイムコンピュータに結合されたプリプロセッサを備えることができ、このプリプロセッサに、非常に複雑なバッテリモデルの数理的なモデル縮小を行うためのアルゴリズムが格納されている。このアルゴリズムが、複雑な回路図に基づいて、直列に接続された２つのＲＣ回路とこれに直列に接続された別の抵抗器とに関する等価の値を供給し、これらの値をリアルコンピュータによって利用できるようにする。 In this case, a preprocessor coupled to the real-time computer can be provided, and an algorithm for performing mathematical model reduction of a very complicated battery model is stored in the preprocessor. The algorithm provides equivalent values for two RC circuits connected in series and another resistor connected in series based on a complex circuit diagram, and these values are used by a real computer. It can be so.
簡単かつ安定的であり、しかも物理的に良好に解析できるモデル縮小を実現できるように、リアルタイムコンピュータあるいはプリプロセッサにアルゴリズムが実装されており、このアルゴリズムによって、非常に複雑なバッテリモデルが、平衡打ち切り法によるモデル縮小を受ける。 An algorithm is implemented in a real-time computer or preprocessor so that a model reduction that is simple, stable, and physically well analyzed can be achieved. Receive model reduction.
本試験台の別の実施例では、リアルタイムコンピュータ又はそれに結合されたメモリ装置に、複数のバッテリモデルを有するライブラリが実装されている。これらのバッテリモデルが、実際のバッテリモデルに関する、それぞれ個別の非常に複雑な複数のバッテリモデルを数理的にモデル縮小することによって生成されている場合、複雑なエネルギー貯蔵システムの非常に素早い状態変化を考慮することもできる。 In another embodiment of the test bench, a library having a plurality of battery models is mounted on a real-time computer or a memory device coupled thereto. When these battery models are generated by mathematically scaling down individual, highly complex multiple battery models with respect to the actual battery model, the very rapid state change of the complex energy storage system It can also be considered.
以下の説明において、本発明について、添付の図面を参照しながら、例を挙げて詳述する。 In the following description, the present invention will be described in detail by way of example with reference to the accompanying drawings.
図１に示した試験台の場合、ハイブリッド車両のエンジン・変速機ユニット１が、電動式の駆動機械あるいは負荷機械２と結合されており、これらの機械は、実際の動作においてエンジン・変速機ユニット１に作用するモーメントを模擬する。そのために、駆動機械あるいは負荷機械２は、試験台制御兼自動化部３を介して制御される。同様に、試験台制御兼自動化部３には、公知の方式でエンジン制御機器４、車両制御機器５及びハイブリッド制御機器６も結合されている。これらの制御機器（ＳＧ）は、バスシステム７に接続されていて、これにより相互につながれており、さらに試験台制御兼自動化部３に接続されている。また、試験台制御兼自動化部３によってバッテリシミュレータ８が制御され、バッテリシミュレータは、それぞれ準備されたエネルギー貯蔵システムが有する特性及びそれの現時点の状態を模擬して、現時点の負荷電流を読み込んだ後、エネルギー貯蔵システムの端子電圧の設定値を出力する。 In the case of the test stand shown in FIG. 1, an engine / transmission unit 1 of a hybrid vehicle is coupled to an electric drive machine or a load machine 2, and these machines operate in the actual operation. Simulate the moment acting on 1. For this purpose, the drive machine or the load machine 2 is controlled via the test table control / automation unit 3. Similarly, an engine control device 4, a vehicle control device 5, and a hybrid control device 6 are also coupled to the test bench control / automation unit 3 in a known manner. These control devices (SG) are connected to the bus system 7, connected to each other, and further connected to the test bench control / automation unit 3. Further, the battery simulator 8 is controlled by the test bench control / automation unit 3, and the battery simulator reads the current load current by simulating the characteristics and the current state of each of the prepared energy storage systems. Outputs the set value of the terminal voltage of the energy storage system.
図２は、これまでしばしば用いられてきたバッテリモデルの回路図を示す。このバッテリモデルによって、定電圧源９と調整可能な抵抗器１０とを用いて、所定の負荷電流に従って端子電圧ＵＢａｔが調整される。しかし、この種のモデルは、実際のエネルギー貯蔵システムを十分精密に模擬していない。さらに、このモデルがどのような精度で現実を模擬しているのかについて、ほとんど示すことができない。 FIG. 2 shows a circuit diagram of a battery model that has been frequently used so far. By this battery model, the terminal voltage Ubat is adjusted according to a predetermined load current using the constant voltage source 9 and the adjustable resistor 10. However, this type of model does not simulate an actual energy storage system sufficiently accurately. Furthermore, it is hardly possible to show how accurately this model simulates reality.
本発明では、実際のエネルギー貯蔵システムについてリアルタイムに良好に計算処理が可能な、できる限り精密なシミュレーションをバッテリシミュレータ８で行うために、図３に示したモデルが用いられる。このモデルは、直列に接続された２つのＲＣ回路１１が別の抵抗器１２に直列に接続された等価回路によって、実際のシステムを模擬したものである。これらのＲＣ回路と抵抗器とによって、このバッテリモデルは、シミュレーションを行うためにパラメータ化される。このパラメータ化は、試験台制御兼自動化部の適当なパラメータツールを介して具体的な値を入力することによって実現できる。図３に示した簡単な回路は、良好に物理的に解析可能であり、従ってまた、良好に判定することが可能である。このことは、バッテリシミュレータ８での安定的な利用に関連する。 In the present invention, the model shown in FIG. 3 is used in order to perform as accurate a simulation as possible with the battery simulator 8 that can be satisfactorily calculated in real time for an actual energy storage system. In this model, an actual system is simulated by an equivalent circuit in which two RC circuits 11 connected in series are connected in series to another resistor 12. With these RC circuits and resistors, the battery model is parameterized for simulation. This parameterization can be realized by inputting specific values via an appropriate parameter tool of the test bench control / automation unit. The simple circuit shown in FIG. 3 can be analyzed physically well and therefore can also be determined well. This is related to stable use in the battery simulator 8.
しかしまた、図３に示したバッテリモデルに関する値は、好ましくは、非常に複雑なバッテリモデル（その例が図４に示されている）を、この複雑なモデルを定義する構成部材に関する数値によってパラメータ化して、それに続いて、数理的なモデル縮小を行うことによって求めることもできる。次に、このモデル縮小に基づいて、直列に接続された２つのＲＣ回路１１とこれに直列に接続された別の抵抗器１２とに関する等価の値が自動的に求められる。さらに、これらの値は、バッテリシミュレータ８において起動されるバッテリモデルに関して引き渡される。モデル縮小の好ましい方式は、「平衡打ち切り法」である。この特殊な方式は、縮小されたモデルが実現した精度を定量的に診断できるという利点を有する。さらに、このモデルは、仮想バッテリの熱放散性も提供し、この特性は、好ましくは、別個に算定される、バッテリ温度のシミュレーションのために供される。しかしそれとは逆に、温度のシミュレーションを通じて求められた値を用いることによって、基本となる非常に複雑なモデルをパラメータ化することも可能である。この場合、モデル縮小を行った後、バッテリシミュレータ８において起動されるモデルに対して操作が加えられる。 However, the value for the battery model shown in FIG. 3 is preferably parameterized by a very complex battery model (examples of which are shown in FIG. 4) by numerical values for the components defining this complex model. And then mathematically reducing the model. Next, based on this model reduction, an equivalent value for two RC circuits 11 connected in series and another resistor 12 connected in series is automatically determined. Furthermore, these values are delivered for the battery model that is activated in the battery simulator 8. A preferred method for model reduction is the “balanced truncation method”. This special method has the advantage that the accuracy achieved by the reduced model can be quantitatively diagnosed. In addition, this model also provides heat dissipation of the virtual battery, which characteristic is preferably provided for separately calculated battery temperature simulation. However, on the contrary, it is also possible to parameterize a very complex model as a basis by using values obtained through temperature simulation. In this case, after performing model reduction, an operation is applied to the model activated in the battery simulator 8.
例えば図１に示されているような試験台では、上述の手順によって、図５に示された工程の流れが生じる。試験台において、本ハイブリッドシステム１は、バッテリシミュレータ８にとって一般的に電気負荷である。バッテリシミュレータ８は、ハイダイナミックに閉ループ制御可能な直流電圧源１３とリアルタイムコンピュータ１４とを有し、リアルタイムコンピュータにバッテリモデル１５（図３のモデルに準拠）が格納されている。電気負荷が受け取る各負荷電流について、リアルタイムコンピュータは、１０ｋＨｚ以上の内部クロック速度で当該の設定電圧Ｕ＿Ｓｏｌｌを算定して、直流電圧源を制御し、これにより、直流電圧源によって電圧Ｕ＿Ｓｏｌｌが調節される。 For example, in a test bench as shown in FIG. 1, the process flow shown in FIG. In the test bench, the hybrid system 1 is generally an electric load for the battery simulator 8. The battery simulator 8 includes a DC voltage source 13 and a real-time computer 14 that can be closed-loop controlled with high dynamics, and a battery model 15 (based on the model of FIG. 3) is stored in the real-time computer. For each load current received by the electrical load, the real-time computer calculates the set voltage U_Soll at an internal clock speed of 10 kHz or higher and controls the DC voltage source, whereby the voltage U_Soll is adjusted by the DC voltage source. .
リアルタイムコンピュータ１４のバッテリモデルをパラメータ化するための値は、図５の例では、上流側に接続されたプリプロセッサ１６によって供給される。プリプロセッサは、エネルギー貯蔵システムの非常に複雑なモデル（図４）に関する数値を用いてパラメータ化が行われ、数理的なモデル縮小、好ましくは「平衡打ち切り法」によるモデル縮小を行うためのアルゴリズムを介して、リアルタイムコンピュータ１４内の簡易化されたバッテリモデル１５に準拠した構成部材に関する等価の値を供給する。 The values for parameterizing the battery model of the real-time computer 14 are supplied by the preprocessor 16 connected upstream in the example of FIG. The preprocessor is parameterized using numerical values for a very complex model of the energy storage system (Fig. 4) and through an algorithm for mathematical model reduction, preferably model reduction by the "balance truncation method". Thus, an equivalent value for a component that conforms to the simplified battery model 15 in the real-time computer 14 is provided.
その際、プリプロセッサ１６は、シミュレーションの開始前に、又はシミュレーションと並行して、１つの実際のバッテリの、それぞれ個別の非常に複雑なバッテリモデルによる複数の構成を、バッテリシミュレータ８のリアルタイムコンピュータ１４内のバッテリモデルに関する当該の値に換算して、好ましくは、リアルタイムコンピュータ１４の上流側に接続されたモデルライブラリ１７に格納する。このようにして、相異なるモデルタイプを格納することができる。例えば、バッテリの所定のセルに不具合があるモデルタイプを格納できる。このようなモデルタイプも、同様にモデル縮小によって簡易化される。「公称モデル」からこのようなモデルタイプに切り替えることによって、バッテリシミュレータ８は、不具合を有するバッテリセルの出現をリアルタイムに模擬することができる。また、このようなモデルライブラリで、エネルギー貯蔵システムの相異なる充電状態及び／又は温度を模擬することができる。いずれにせよ、複雑なバッテリモデルのオーム内部抵抗（図４のＲ１）、すなわちインピーダンスの実数部は、常時、直接かつ正確に、縮小モデル（図３、図５及び図６のＲ０）へと模擬される。その際、例えば平衡打ち切り法の場合、付随条件として、同じＤＣ増幅が必要とされる。 In this case, the preprocessor 16 configures a plurality of configurations of one actual battery by individual very complex battery models in the real-time computer 14 of the battery simulator 8 before the simulation starts or in parallel with the simulation. Preferably, the value is converted into the value related to the battery model, and is preferably stored in the model library 17 connected to the upstream side of the real-time computer 14. In this way, different model types can be stored. For example, it is possible to store a model type having a defect in a predetermined cell of the battery. Such model types are similarly simplified by model reduction. By switching from the “nominal model” to such a model type, the battery simulator 8 can simulate the appearance of a defective battery cell in real time. In addition, such a model library can simulate different charging states and / or temperatures of the energy storage system. In any case, the ohmic internal resistance of the complex battery model (R1 in FIG. 4), that is, the real part of the impedance is always directly and accurately simulated into the reduced model (R0 in FIGS. 3, 5 and 6). Is done. In this case, for example, in the case of the balanced truncation method, the same DC amplification is required as an accompanying condition.
図６に示された実施形態の場合、リアルタイムコンピュータ１４内の簡易化されたバッテリモデル１５の値の決定は、バッテリシミュレータ８でのバッテリのシミュレーションの前であっても、また、好ましくはシミュレーションと並行しても実施される。その際、直接リアルタイムコンピュータ１４において、非常に複雑なバッテリモデル１８（図１４に準拠）は、バッテリモデル１５のＲ及びＣの等価の値へとモデル縮小される。 In the case of the embodiment shown in FIG. 6, the determination of the simplified battery model 15 value in the real-time computer 14 is performed before the battery simulation in the battery simulator 8, and preferably with simulation. It is also implemented in parallel. At that time, in the direct real-time computer 14, the very complicated battery model 18 (compliant with FIG. 14) is reduced to an equivalent value of R and C of the battery model 15.
複雑なオリジナルモデル（図４）と縮小されたモデル（図３）とをステップ応答（負荷電流）の比較を通じて比べることによって、あるいは、ボード線図（有効な上限周波数はバッテリシミュレータの帯域幅によって定められる）を利用することによって、モデル縮小を通じてリアルタイム性を有する精密なバッテリモデルが得られることを検証することができた。縮小されたバッテリモデルは、その帯域幅が、バッテリシミュレータ８の帯域幅に適合され、これにより、リアルタイムコンピュータ１４の計算能力を最適に利用して、閉ループ制御回路の安定性を改善することができる。これは、このバッテリモデルが、バッテリシミュレータ８の閉ループ制御回路を乱調させることがない、もしくは乱調させる度合が無視できる程度に小さいからである。 Comparing a complex original model (Fig. 4) with a reduced model (Fig. 3) through a comparison of step response (load current), or Bode diagram (the effective upper frequency is determined by the bandwidth of the battery simulator) It is possible to verify that an accurate battery model having real-time characteristics can be obtained through model reduction. The reduced battery model has its bandwidth adapted to the bandwidth of the battery simulator 8, which can optimally utilize the computing power of the real-time computer 14 to improve the stability of the closed loop control circuit. . This is because this battery model does not distort the closed loop control circuit of the battery simulator 8 or the degree of turbulence is so small that it can be ignored.
Claims (8)
別の１つの抵抗器と直列にある２つの直列に接続されたＲＣ回路によって定義された縮小されたバッテリモデルが、前記バッテリシミュレータ内で起動され、このバッテリシミュレータが、この縮小されたバッテリモデルの構成要素に関する具体的な値によってパラメータ化される当該方法において、
前記縮小されたバッテリモデルより複雑なバッテリモデルが、このモデルを定義する構成部材に関する値によってパラメータ化され、引き続き数理的なモデル縮小が実行されるときに、直列に接続された２つのＲＣ回路とこれらのＲＣ回路に直列に接続された別の１つの抵抗器とに関する等価の値が自動的に求められ、前記バッテリシミュレータ内で起動された前記縮小されたバッテリモデルが、これらの等価の値によってパラメータ化されることを特徴とする方法。 A method for testing a part component of the hybrid drive system or this hybrid drive system, a variable DC voltage U (t) is supplied to the test stand system through a battery simulator, the battery simulator, a predetermined battery model for each load current i (t) in accordance with, and supplies the associated DC voltage,
Battery model reduced defined by another one resistor and two connected RC circuit in series in the series, it is started in the battery simulator, the battery simulator, the reduced battery model in the method it is parameterized by the specific values for components,
Two RC circuits connected in series when a battery model more complex than the reduced battery model is parameterized by values for the components defining the model and subsequent mathematical model reduction is performed Equivalent values for another resistor connected in series with these RC circuits are automatically determined, and the reduced battery model activated in the battery simulator is determined by these equivalent values. A method characterized by being parameterized .
別の１つの抵抗器（１２）と直列にある２つの直列に接続されたＲＣ回路（１１）によって定義されている縮小されたバッテリモデル（１５）が、前記リアルタイムコンピュータ（１４）内に格納されている当該試験台において、
前記縮小されたバッテリモデルより複雑なバッテリモデル（１８）の数理的なモデル縮小に関するアルゴリズムが、前記リアルタイムコンピュータ（１４）内に格納されていて、前記より複雑なバッテリモデル（１８）が、モデル縮小によって直列に接続された２つのＲＣ回路（１１）とこれらのＲＣ回路（１１）に直列に接続された別の１つの抵抗器（１２）とに関する等価の値を前記縮小されたバッテリモデルの回路図より複雑な回路図から供給することを特徴とする試験台。 A test stand of a hybrid drive system or this hybrid drive system parts component (1) for, the test stand includes a drive system or drive unit or load units for partial components of the drive system (2), high A dynamically controllable DC voltage source (13), a control regulator (3), and a reduced battery model for supplying the associated DC voltage U (t) for each load current i (t) are stored. and a battery simulator (8) having a real-time computer (14) being,
A reduced battery model (15) defined by two series-connected RC circuits (11) in series with another one resistor (12) is stored in the real-time computer (14) . In the test bench
An algorithm for mathematical model reduction of a more complex battery model (18) than the reduced battery model is stored in the real-time computer (14) so that the more complex battery model (18) is model reduced. Circuit of the reduced battery model with an equivalent value for two RC circuits (11) connected in series by and another resistor (12) connected in series to these RC circuits (11). A test stand that is supplied from a more complex circuit diagram than the figure .
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