KR100494937B1 - Battery system simulation device of hybrid electric vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실차 상태로 배터리 시스템을 실시간 시험함으로 개발기간을 단축할 수 있으며, 배터리 시스템 시험에 대한 부품 신뢰성을 증대시킬 수 있는 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치에 관한 것으로, 배터리 시스템의 충방전 상태를 시험하는 배터리 시험기와; 상기 배터리 시스템의 설정된 충방전 조건에 따라 배터리의 전류/온도/전압 등에 대한 제어신호를 상기 배터리 시험기에 공급하여 제어함으로써 상기 배터리 시스템 성능을 시험하고, 시험된 결과를 입수하여 상기 배터리 시스템의 상태를 표시하는 제어용 컴퓨터(PC)와; 상기 배터리 시스템의 배터리 정보를 예측하고 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)의 제어부(ECU)의 정보를 실시간으로 입수하여 배터리 시스템의 시뮬레이션 시험을 관장하는 마스터 제어기와; 시뮬레이션상에 적용된 하이브리드 전기 차량 운행 프로파일에 따른 소모 전력을 상기 마스터 제어기에 공급하고, 상기 배터리 시스템의 하드웨어를 시뮬레이션 루프안에 포함시켜 실시간으로 상기 배터리 시스템의 상태를 시뮬레이션 하는 시뮬레이션부를 포함하여 구성한다.The present invention relates to a battery system simulation apparatus of a hybrid electric vehicle that can shorten the development period by real-time testing the battery system in a real vehicle state and can increase the reliability of parts for the battery system test. A battery tester for testing the; The battery system performance is tested by supplying and controlling a control signal for the current / temperature / voltage of the battery to the battery tester according to the set charge / discharge condition of the battery system, and obtain the tested result to check the state of the battery system. A control computer (PC) for displaying; A master controller which obtains in real time information from a control unit ECU of a battery management system BMS that predicts and manages battery information of the battery system and manages simulation tests of the battery system; And a simulation unit for supplying power consumption according to the hybrid electric vehicle driving profile applied in the simulation to the master controller, and including hardware of the battery system in a simulation loop to simulate the state of the battery system in real time.

Description

하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치{BATTERY SYSTEM SIMULATION DEVICE OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}BATTERY SYSTEM SIMULATION DEVICE OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery system simulation apparatus for a hybrid electric vehicle.

도 1을 참조하면, 통상적으로 하이브리드 전기 차량용 배터리 시스템(130)의 충방전 상태를 시험하기 위해서 배터리 시험기(110)(Battery Tester)를 제어하는 제어용 컴퓨터(PC)(120)는 미리 설정된 배터리 시스템(130)의 충방전 조건에 따라 배터리의 전류/온도/전압 등에 대한 제어신호를 배터리 시험기(110)에 공급함으로서 배터리 시스템(130)의 용량/파워/내구 성능 등을 시험하고, 시험된 결과를 입수하여 배터리 시스템(130)의 상태를 측정/표시하도록 되어 있다.Referring to FIG. 1, a control computer (PC) 120 controlling a battery tester 110 to test a charge / discharge state of a battery system 130 for a hybrid electric vehicle typically includes a preset battery system ( By supplying a control signal for the current / temperature / voltage of the battery to the battery tester 110 according to the charging and discharging conditions of 130), the capacity / power / durability performance of the battery system 130 is tested, and the tested results are obtained. To measure / display the state of the battery system 130.

상기한 바와 같이 종래 기술은 기존의 내연 기관 차량에 장착되는 배터리 시험에 착안되어, 배터리를 충방전하는 배터리 시험기(110)와 그 대상인 배터리 시스템(130)으로만 구성되었다.As described above, the prior art focuses on a battery test mounted on an existing internal combustion engine vehicle, and consists only of a battery tester 110 for charging and discharging a battery and a battery system 130 that is a target.

이러한 구성의 종래 기술은 배터리 시스템(130) 자체 시험에 초점이 맞추어져 있어 기본적인 배터리 시스템(130) 정보 즉, 배터리 전압, 전류, 온도 밖에는 측정할 수 없었다.The prior art of such a configuration is focused on the battery system 130 self-test, so that only basic battery system 130 information, that is, battery voltage, current, and temperature can be measured.

또한 이 정보만을 이용하여 시험하므로 배터리 시스템(130)의 상태 변화에 따라 제어되는 하이브리드 전기 차량 레벨(Level)의 시험이 불가능하였다.In addition, since the test using only this information, it was impossible to test the level of the hybrid electric vehicle controlled according to the state change of the battery system 130.

즉, 실제 배터리 시스템(130)의 상태정보(배터리 잔존 용량(SOC), 가용 충방전 파워, Fault, Warning등등)를 활용할 수 없어, 배터리 시스템(130) 상태변화와 상관성이 적어 하이브리드 전기 차량 상태의 구현시험과 차이가 많고, 간단한 문제 발생시에도 시험이 중단되거나 감지가 불가능하여 페일(Fail)까지 시험을 진행하는 문제점이 있었다.That is, it is impossible to utilize the state information (battery remaining capacity (SOC), available charge and discharge power, Fault, Warning, etc.) of the actual battery system 130, and there is little correlation with the state change of the battery system 130, so that the state of the hybrid electric vehicle state There are many differences from the implementation test, and even if a simple problem occurs, the test is stopped or cannot be detected, so there is a problem that the test is executed until a failure.

본 발명의 목적은 실차 상태로 배터리 시스템을 실시간 시험함으로 개발기간을 단축할 수 있으며, 배터리 시스템 시험에 대한 부품 신뢰성을 증대시킬 수 있는 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a battery system simulation apparatus for a hybrid electric vehicle that can shorten the development period by real-time testing the battery system in a real vehicle state, and can increase the parts reliability for the battery system test.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치에 있어서, 상기 배터리 시스템의 충방전 상태를 시험하는 배터리 시험기와; 상기 배터리 시스템의 설정된 충방전 조건에 따라 배터리의 전류/온도/전압 등에 대한 제어신호를 상기 배터리 시험기에 공급하여 제어함으로써 상기 배터리 시스템 성능을 시험하고, 시험된 결과를 입수하여 상기 배터리 시스템의 상태를 표시하는 제어용 컴퓨터(PC)와; 상기 배터리 시스템의 배터리 정보를 예측하고 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)의 제어부(ECU)의 정보를 실시간으로 입수하여 배터리 시스템의 시뮬레이션 시험을 관장하는 마스터 제어기와; 시뮬레이션상에 적용된 하이브리드 전기 차량 운행 프로파일에 따른 소모 전력을 상기 마스터 제어기에 공급하고, 상기 배터리 시스템의 하드웨어를 시뮬레이션 루프안에 포함시켜 실시간으로 상기 배터리 시스템의 상태를 시뮬레이션 하는 시뮬레이션부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a battery system simulation apparatus for a hybrid electric vehicle, comprising: a battery tester for testing a charge / discharge state of the battery system; The battery system performance is tested by supplying and controlling a control signal for the current / temperature / voltage of the battery to the battery tester according to the set charge / discharge condition of the battery system, and obtain the tested result to check the state of the battery system. A control computer (PC) for displaying; A master controller which obtains in real time information from a control unit ECU of a battery management system BMS that predicts and manages battery information of the battery system and manages simulation tests of the battery system; And a simulation unit for supplying power consumption according to the driving profile of the hybrid electric vehicle applied in the simulation to the master controller, and including hardware of the battery system in a simulation loop to simulate the state of the battery system in real time. It is done.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. While many specific details, such as the following description and the annexed drawings, are shown to provide a more general understanding of the invention, these specific details are illustrated for the purpose of explanation of the invention and are not meant to limit the invention thereto. And a detailed description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템(200) 시뮬레이션 장치 구성을 설명한다.Referring to Figure 2 will be described the configuration of the battery system 200 simulation apparatus of a hybrid electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예는 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템(200) 시뮬레이션 장치에 있어서, 배터리 시험기(210)(Battery Tester), 제어용 컴퓨터(212)(PC), 마스터 제어기(220)(Master Controller), 시뮬레이션부(230)(HILS ; Hardware In the Loop Simulation)를 포함하여 구성한다.Embodiment of the present invention is a battery system 200 simulation apparatus for a hybrid electric vehicle, battery tester 210 (Battery Tester), control computer 212 (PC), master controller 220 (Master Controller), simulation It comprises a unit 230 (HILS; Hardware In the Loop Simulation).

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템(200) 시뮬레이션 장치는 기존의 배터리 시스템 시험장치를 구성하는 배터리 시험기(210)와 제어용 컴퓨터(212)의 구성에 마스터 제어기(220)와 시뮬레이션부(230)를 더 포함하여 구성한 것이다.As described above, the apparatus for simulating the battery system 200 of the hybrid electric vehicle according to the exemplary embodiment of the present invention includes the master controller 220 in the configuration of the battery tester 210 and the control computer 212 constituting the existing battery system test apparatus. ) And the simulation unit 230 is configured to further include.

배터리 시험기(210)는 배터리 시스템(200)의 충방전 상태를 시험한다.The battery tester 210 tests the charge / discharge state of the battery system 200.

배터리 시험기(210)는 마스터 제어기(220)에서 캔(CAN ; Controller Area Network) 통신을 통한 직접적인 제어신호를 받을 수 있도록 연결되어져 있다.The battery tester 210 is connected to receive a direct control signal through a CAN (Controller Area Network) communication from the master controller 220.

제어용 컴퓨터(212)는 일반적 시험시 배터리 시스템(200)의 설정된 충방전 조건에 따라 배터리(202)(배터리 팩 ; Battery Pack)의 전류/온도/전압 등에 대한 제어신호를 배터리 시험기(210)에 공급하여 제어함으로써 배터리 시스템(200) 성능을 시험하고, 시험된 결과를 입수하여 배터리 시스템(200)의 상태를 표시하는 기능을 하나 제안된 실시간 차량 조건 시험에서는 결과 상태 모니터링을 주목적으로 한다.The control computer 212 supplies a control signal for the current / temperature / voltage of the battery 202 (battery pack) to the battery tester 210 according to the set charge / discharge conditions of the battery system 200 during a general test. Control the battery system 200 performance, and obtain the tested results and display the status of the battery system 200. However, in the proposed real-time vehicle condition test, the result status monitoring is mainly aimed at.

마스터 제어기(220)는 배터리 시스템(200)의 배터리(202) 정보를 예측하고 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)의 제어부(204)(ECU)와 통신하여 배터리(202) 상태 정보를 실시간으로 입수하고, 이를 이용하여 미리 설정된 시뮬레이션부(230)에서 계산한 결과를 입수하여 배터리 시스템(200)의 시뮬레이션 시험을 제어하고, 관장하는 기능을 한다.The master controller 220 communicates with the control unit 204 (ECU) of the battery management system (BMS) for predicting and managing the battery 202 information of the battery system 200 to obtain the battery 202 state information in real time. By using this, the result calculated by the preset simulation unit 230 is obtained to control and manage a simulation test of the battery system 200.

마스터 제어기(220)는 중앙처리장치(CPU)와 메모리(RAM, ROM)을 가지고 있어서 통신 프로그램 및 제어로직을 컴퓨터(PC)로부터 쉽게 다운로드 할 수 있다.The master controller 220 has a central processing unit (CPU) and memory (RAM, ROM) so that communication programs and control logic can be easily downloaded from a computer (PC).

또한, 컴퓨터(PC)와의 통신을 위해 직렬 통신 모듈이 있으며 데이터 교환을 위해 캔(CAN) 통신 모듈도 가지고 있다.In addition, there is a serial communication module for communication with a computer (PC) and a CAN communication module for data exchange.

마스터 제어기(220)의 시험 모드는 크게 수동 모드와 자동 모드로 구성되며, 수동 모드는 용량/파워 등등 순수 배터리(202)의 기본 시험 및 상황에 따른 특정 시험을 설정하여 시험할 수 있도록 되어 있다.The test mode of the master controller 220 is largely composed of a manual mode and an automatic mode, the manual mode is to set and test a specific test according to the basic test and the situation of the pure battery 202, such as capacity / power.

자동 모드는 배터리 시스템(200) 측면에서의 미리 설정된 하이브리드 전기 차량 프로파일 시뮬레이션(Profile Simulation) 결과, 실차 시험결과, 내구 시험 결과 데이터 등을 연결하여 데이터 그대로 진행하도록 하는 일반 자동 모드 시험과 하이브리드 전기 차량 모델이 적용된 시뮬레이션부(230)(HILS)를 직접 이용하여 하이브리드 전기 차량 시뮬레이션시 배터리 시스템(200)은 리얼 모델(Real Model)을 적용하여, 리얼 타임(Real Time)으로 하이브리드 전기 차량 프로파일에 따라 하이브리드 전기 차량상태와 동일하게 배터리 시스템(200)의 상태를 고려하여 시험하도록 제어하는 하이브리드 전기 차량 제어 자동 모드로 구성한다.The automatic mode is a hybrid electric vehicle model and a general automatic mode test that connects preset hybrid electric vehicle profile simulation results, actual vehicle test results, and endurance test result data on the side of the battery system 200 to proceed as it is. In the simulation of the hybrid electric vehicle using the applied simulation unit 230 (HILS) directly, the battery system 200 applies a real model to the hybrid electric vehicle according to the hybrid electric vehicle profile in real time. In the same manner as the vehicle state, a hybrid electric vehicle control automatic mode for controlling to take into consideration the state of the battery system 200 is configured.

시뮬레이션부(230)는 시뮬레이션상에 적용된 하이브리드 전기 차량 운행 프로파일에 따른 소모 전력을 마스터 제어기(220)에 공급하고, 배터리 시스템(200)의 하드웨어를 시뮬레이션 루프안에 포함시켜 실시간으로 배터리 시스템(200)의 상태를 시뮬레이션 하는 기능을 한다.The simulation unit 230 supplies the power consumption according to the hybrid electric vehicle driving profile applied on the simulation to the master controller 220, and includes the hardware of the battery system 200 in the simulation loop of the battery system 200 in real time. Simulates a state.

즉, 시뮬레이션부(230)는 시뮬레이션 수행시 배터리 시스템(200)의 성능을 좌우하는 중요한 부품 또는 모델링이 어려운 복잡한 하드웨어를 시뮬레이션 루프안에 포함시킴으로써 시뮬레이션의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 실시간으로 시뮬레이션을 수행할 수 있다.That is, the simulation unit 230 may improve reliability of the simulation by including important components or complicated hardware that are difficult to model in the simulation loop, which may influence the performance of the battery system 200, and perform simulation in real time. Can be.

그리고, 제어용 컴퓨터(212)상에서 구현하던 하이브리드 전기 차량 시뮬레이션을 실제 하드웨어(Hardware)상에서 구현하여 하이브리드 전기 차량 탑재 전 기능 구현 및 개발이 가능하도록 한다.In addition, the hybrid electric vehicle simulation implemented on the control computer 212 may be implemented on real hardware to implement and develop all functions of the hybrid electric vehicle.

여기서는 기 적용된 배터리 시스템 모델 대신 실제 배터리 시스템(200)을 장착하고, 시뮬레이션상에 적용된 하이브리드 전기 차량 운행 프로파일에 따른 소모 전력을 마스터 제어기(220)에 공급함으로서 배터리(202) 상태에 따라 실제 실차와 동일하게 시험이 가능하도록 한다.In this case, the actual battery system 200 is installed instead of the previously applied battery system model, and the power consumption according to the hybrid electric vehicle driving profile applied in the simulation is supplied to the master controller 220 to be identical to the actual vehicle according to the state of the battery 202. To enable testing.

참조 번호 (232)는 시뮬레이션 제어용 컴퓨터이다.Reference numeral 232 is a computer for simulation control.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 하이브리드 전기 차량에서 배터리(202)의 정보를 예측하고 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)의 제어부(204)(ECU)의 정보를 실시간으로 입수하여 시험을 관장하는 마스터 제어기(220)에 보내줌으로서 하이브리드 전기 차량 상태와 같은 정보 취득 체계를 확보한다.As described above, an embodiment of the present invention obtains information of a control unit 204 (ECU) of a battery management system (BMS) that predicts and manages information of a battery 202 in a hybrid electric vehicle and manages a test in real time. By sending to the master controller 220, the information acquisition system such as the state of the hybrid electric vehicle is secured.

또한 제어용 컴퓨터(212)상에서만 구현되던 하이브리드 전기 차량 시뮬레이션을 실제 배터리(202) 모델에 연결함으로서 실시간 하이브리드 전기 차량 상태의 배터리 시스템(200) 시험이 가능하도록 구성하여 실차와 동일한 조건에서 배터리 시스템(200)의 성능, 신뢰성 및 내구성 등을 평가 할 수 있다.In addition, by connecting the hybrid electric vehicle simulation, which was implemented only on the control computer 212, to the actual battery 202 model, it is possible to test the battery system 200 in a real-time hybrid electric vehicle state, and the battery system 200 under the same conditions as the actual vehicle. ) Performance, reliability and durability can be evaluated.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치는 실시간 실차 상태로 배터리 시스템 시험이 가능함으로 실차에 적용할 수 있는 단계까지 제어시스템을 개발할 수 있어 개발기간의 단축 및 비용 절감의 효과가 있다.As described above, the battery system simulation apparatus for a hybrid electric vehicle according to the present invention can develop a control system up to a stage applicable to a real vehicle since the battery system can be tested in a real-time real vehicle state, thereby reducing the development period and reducing costs. There is.

또한, 배터리 시스템 시험시 고장(Fault)이나 경고(Warning)를 자동으로 처리하고 시험을 자동화하여 부품 신뢰성 및 편의성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can increase the reliability and convenience of parts by automatically handling faults and warnings during the battery system test and by automating the test.

도 1은 종래 기술에 따른 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시험 장치 구성을 도시한 도면.1 is a diagram showing a configuration of a battery system test apparatus for a hybrid electric vehicle according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치 구성을 도시한 도면.2 is a view showing the configuration of a battery system simulation apparatus of a hybrid electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

Claims (2)

하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치에 있어서,In the battery system simulation apparatus of a hybrid electric vehicle, 상기 배터리 시스템의 충방전 상태를 시험하는 배터리 시험기와;A battery tester for testing a charge / discharge state of the battery system; 상기 배터리 시스템의 설정된 충방전 조건에 따라 배터리의 전류/온도/전압 등에 대한 제어신호를 상기 배터리 시험기에 공급하여 제어함으로써 상기 배터리 시스템 성능을 시험하고, 시험된 결과를 입수하여 상기 배터리 시스템의 상태를 표시하는 제어용 컴퓨터(PC)와;The battery system performance is tested by supplying and controlling a control signal for the current / temperature / voltage of the battery to the battery tester according to the set charge / discharge condition of the battery system, and obtain the tested result to check the state of the battery system. A control computer (PC) for displaying; 상기 배터리 시스템의 배터리 정보를 예측하고 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)의 제어부(ECU)의 정보를 실시간으로 입수하여 배터리 시스템의 시뮬레이션 시험을 관장하는 마스터 제어기와;A master controller which obtains in real time information from a control unit ECU of a battery management system BMS that predicts and manages battery information of the battery system and manages simulation tests of the battery system; 시뮬레이션상에 적용된 하이브리드 전기 차량 운행 프로파일에 따른 소모 전력을 상기 마스터 제어기에 공급하고, 상기 배터리 시스템의 하드웨어를 시뮬레이션 루프안에 포함시켜 실시간으로 상기 배터리 시스템의 상태를 시뮬레이션 하는 시뮬레이션부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치.And a simulation unit for supplying power consumption according to the driving profile of the hybrid electric vehicle applied in the simulation to the master controller, and including hardware of the battery system in a simulation loop to simulate the state of the battery system in real time. Battery system simulation apparatus for a hybrid electric vehicle. 제1항에 있어서, 상기 배터리 시험기와 마스터 제어기 및 시뮬레이션부 (HILS)를 캔(CAN) 통신으로 연결하여 시뮬레이션을 수행하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치.The apparatus of claim 1, wherein the battery tester, the master controller, and the simulation unit (HILS) are connected by CAN communication to perform a simulation.
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