KR20170010741A - 모의 신호 생성 장치 및 모의 신호 생성 방법 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

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KR20170010741A
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Abstract

운용 환경에 적합한 모의 신호를 생성하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태로서의 모의 신호 생성 장치는, 축전지 시스템의 충방전 조건을 취득하는 충방전 조건 취득부와, 축전지 시스템의 복수의 충방전 신호 특징량을 취득하는 신호 특징량 취득부와, 복수의 충방전 신호 특징량에 기초하여, 복수의 충방전 신호 특징량 각각을 갖는 복수의 특징 신호를 생성하는 특징 신호 생성 처리부와, 복수의 특징 신호를 합성하여, 축전지 시스템에 부여하는 충방전의 지령 신호인 모의 신호를 생성하는 모의 신호 생성부를 구비한다.

Description

모의 신호 생성 장치 및 모의 신호 생성 방법 및 컴퓨터 프로그램{SIMULATION-SIGNAL GENERATION DEVICE, SIMULATION-SIGNAL GENERATION METHOD AND COMPUTER PROGRAM}
본 발명의 실시 형태는, 모의 신호 생성 장치, 모의 신호 생성 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
정치용 대형 축전지 시스템(ESS: Energy Storage System)은, 전력 계통 또는 공장이나 빌딩 등의 로컬 계통에 있어서의 전력의 안정화나, 주파수 변동의 억제 등, 전력 품질의 향상에 이용될 수 있다. 또한, 수요가의 피크 사용시에 전력을 방전하거나, 잉여 전력을 충전하거나 하는 충방전 기능을 구비하고 있다. 이러한 축전 시스템은, 금후의 시장의 확대가 기대되고 있다.
축전지 시스템은, 운용 개시 전에, 소정의 성능을 만족시키는지를 시험하는 성능 시험이 행해진다. 성능 시험에서는, 실제 운용 환경을 상정한 충방전 지령값이 부여된다. 일반적으로, 시험시에 부여되는 충방전 지령값은, 기존의 데이터, 정전류, 혹은 정현파, 구형파, 삼각파 등을 조합한 모의 신호가 사용되지만, 가능한 한 실제의 운용 환경을 반영한 값이 바람직하다. 전지의 특성, 수명, 안전성 등이 운용 환경에 크게 의존하므로, 실제의 운용 환경의 반영이 불충분하면, 시험 결과에 기초하는 커스터마이즈나 안전책의 효과가 부족해진다. 또한, 정확한 시험 결과를 얻음으로써, 전지의 교환 시기 등을 고정밀도로 예측할 수 있어, 미리 대응 계획을 추측할 수 있다.
실제로 운용 중인 충방전 지령값은, 축전지 시스템의 다양한 용도마다의 충방전 지령의 중첩이 된다. 따라서, 실제의 충방전 지령값은, 축전지 시스템의 접속처의 계통의 다양한 환경 요인에 의존하여, 매우 복잡해진다. 그로 인해, 운용 시험에 있어서, 운용 환경과 매우 흡사한 충방전 지령값을 생성하는 것은 곤란하였다.
일본 특허 제3683753호 공보 일본 특허 제4697105호 공보 일본 특허 제5498414호 공보
International Electrotechincal Commission Market Strategy Board, Electrical Energy Storage White Paper, December 2011, p.10-p.14, 인터넷 <URL: http://www.iec.ch/whitepaper/pdf/iecWP-energystorage-LR-en.pdf>
본 발명의 실시 형태는, 운용 환경에 적합한 모의 신호를 생성하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태로서의 모의 신호 생성 장치는, 축전지 시스템의 충방전 조건을 취득하는 충방전 조건 취득부와, 축전지 시스템의 복수의 충방전 신호 특징량을 취득하는 신호 특징량 취득부와, 복수의 충방전 신호 특징량에 기초하여, 복수의 충방전 신호 특징량 각각을 갖는 복수의 특징 신호를 생성하는 특징 신호 생성 처리부와, 복수의 특징 신호를 합성하여, 축전지 시스템에 부여하는 충방전의 지령 신호인 모의 신호를 생성하는 모의 신호 생성부를 구비한다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 모의 신호 생성 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 블록도.
도 2는 일부하 곡선의 일례를 나타내는 도면.
도 3은 축전지 시스템의 용도 및 당해 용도마다의 발령 빈도와 충방전의 지속 시간의 분포를 나타내는 도면.
도 4는 FFT 및 역 FFT에 의한 모의 신호 생성의 흐름도.
도 5는 기본 신호를 사용한 모의 신호 생성의 흐름도.
도 6은 중첩 모의 신호 생성의 흐름도.
도 7은 제2 실시 형태에 관한 모의 신호 생성 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 블록도.
도 8은 피드백 처리의 흐름도.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 제1 실시 형태에 관한 모의 신호 생성 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 모의 신호 생성 장치(100)는, 신호 데이터 취득부(101)와, 신호 특징량 추출부(102)와, 신호 특징량 취득부(103)와, N개(N은 1개 이상의 정수)의 특징 신호 생성부(104)를 포함하는 특징 신호 생성 처리부(111)와, 충방전 조건 취득부(105)와, 모의 기본 신호 생성부(106)와, 모의 신호 합성부(107)와, 모의 신호 조정부(108)와, 모의 신호 출력부(109)를 구비한다.
모의 신호 생성 장치(100)는, 축전지 시스템(201)과, 신호 데이터 저장부(301)와, 신호 특징량 저장부(302)와, 정격 정보 저장부(303)와 접속된다.
모의 신호 생성 장치(100)는, 축전지 시스템(201)에 부여하는 모의 신호를 생성하는 것이다. 모의 신호는, 전력과 시간의 관계로 나타내어지는 신호이며, 축전지 시스템(201)에 충방전을 행하게 하기 위한 지령 신호(충방전 지령값)로서 사용된다. 여기서는, 축전지 시스템(201)이 실제의 운용을 위해 설치되기 전의 축전지 시스템 전체의 운용 시험에서, 생성된 모의 신호를 충방전 지령값으로서 사용하는 것을 상정하고 있다.
생성되는 모의 신호는, 축전지 시스템(201)의 상정 운용 환경에서의 충방전 지령값과 동일한 특징을 가지면서, 임의의 데이터 길이로 생성된다. 생성 방법에 대해서는, 후술한다.
축전지 시스템(201)은, 모의 신호 생성 장치(100)에 의해 생성된 모의 신호에 기초하여, 접속되어 있는 전력 계통에 대해 충방전을 행한다. 충방전에 의해, 축전지 시스템(201) 내부에 있어서의 인버터와 전지 팩의 상호 작용, 인버터의 동작에 수반하여 발생하는 노이즈 전류 등에 대해 조사할 수 있다. 행한 충방전에 관한 데이터(충방전 계측 데이터)는, 신호 데이터 저장부(301)로 보내진다. 충방전 계측 데이터에는 전압, 전류, 축전지의 온도 등의 정보가 포함된다. 충방전 계측 데이터를 모의 신호 생성 장치(100)에 피드백하여, 모의 신호의 정밀도 향상에 사용할 수도 있다.
신호 데이터 저장부(301)는, 과거에 생성된 모의 신호나, 운용 중인 다른 축전지 시스템의 충방전 계측 데이터 등의 신호 데이터를 저장한다. 신호 데이터는, 시계열의 신호에 관한 데이터이다. 시간 t(t는 0 이상의 수)에 있어서의 신호 데이터 S(t)는, 데이터 수 n개(n은 1 이상의 정수)의 집합이며, 다음 식과 같이 나타내어진다.
Figure pct00001
T는 샘플링 주기이고, s(nT)는 시각 nT에 있어서의 전력값을 나타낸다.
신호 특징량 저장부(302)는, 모의 신호의 생성에 이용하는, 축전지 시스템에의 충방전 신호 특징량 혹은 제어 신호 특징량(이하, 「신호 특징량」이라고 함)을 저장한다. 신호 특징량은, 생성하고자 하는 모의 신호에 관한 통계적인 정보나, 당해 모의 신호를 부여하는 축전지 시스템(201)에 관한 이용 정보가 사용된다.
통계적인 정보로서는, 확률 밀도 함수(PDF: Probability Density Function)나 주파수 스펙트럼 밀도(PSD: Power Spectral Density) 등에 관한 정보가 있다. 예를 들어, 확률 밀도 함수에 있어서의 평균값, 분산값, 변형도, 첨도, 편평도 등 및 주파수 스펙트럼에 있어서의 각 주파수의 진폭, 위상 등이 특징량으로서 사용된다.
축전지 시스템(201)에 관한 이용 정보로서는, 예를 들어 축전지 시스템(201)의 용도, 당해 용도의 비율 등이 있다. 용도로서는, 주파수 조정, 전압 조정, 피크 시프트, 예비력 확보 등이 있다. 용도의 비율은, 전체에 대한 각 용도의 실행 시간 또는 실행 횟수 또는 이들 양쪽의 비율 등이 있다. 각 용도가 이용 불가인 경우는, 당해 비율은 0으로 해도 된다. 또한, 축전지 시스템 전체가 아니라, 축전지를 구성하는 단위 전지(셀)나 전지 모듈 등의 정보나 이들의 접속 구성 등이어도 된다.
신호 특징량으로서, 축전지 시스템(201)의 이용 정보를 사용하는 것은, 시계열 신호인 모의 신호의 주기성과, 축전지 시스템(201)의 용도나 규모 등을 대응시킬 수 있다고 생각되기 때문이다. 일반적으로, 시계열 신호는, 장기 변동, 주기적 변동, 불규칙 변동으로 분해하여 해석된다. 주기적 변동의 변동 성분에 대해서는, 전력 계통으로부터 본 부하 변동 성분 중, 일간 변동, 월차 변동, 계절 변동 등, 서로 다른 기간의 주기적인 변동 성분을 포함하는 것이 알려져 있다.
도 2는, 하루 중에서의 전력 소비량의 변화를 나타낸 일부하 곡선의 일례를 나타낸다. 이와 같이 국가나 지역, 계통의 규모에 따라서 다르며, 자연히 계통에 접속된 축전지 시스템이 담당하는 역할이나 시스템의 규모, 요건 등에 의해, 충방전 지령의 값이나 빈도 등이 다르다.
도 3은, 축전지 시스템의 용도 및 당해 용도마다의 발령 빈도와 충방전의 지속 시간의 분포이다. 도 3에서는, 축전지 시스템의 역할이, 예비력 확보, 타임 시프트, 전압의 유지 조정, 주파수의 유지 조정의 4개의 종류로 분류되어 있다. 당해 용도의 종류에 따라 사용 빈도나 사용 시간이 다르므로, 충방전 지령값도, 행해지는 용도의 비율에 따라 변동된다.
정격 정보 저장부(303)는, 축전지 시스템(201)에 관한 정격 정보를 저장한다. 정격 정보라 함은, 축전지 시스템(201)의 스펙 등의 정보이다. 예를 들어, 축전 시스템 단체의 성능에 의해서만 정해지는 충방전 상하한값, 축전 용량, 소비 전력, 충전 시간, 충전 횟수, 사용 온도 등의 환경, 전지의 종류 등이 있다. 또한, 축전지 시스템(201) 내의 축전지를 구성하는 단위 전지(셀)나 전지 모듈 등의 정보여도 된다. 또한, 이들의 접속 구성 등이어도 된다.
다음으로, 모의 신호 생성 장치(100)의 내부 구성에 대해 설명한다.
신호 데이터 취득부(101)는, 신호 데이터 저장부(301)에 저장된 신호 데이터(시계열 데이터)로부터, 1개 이상의 신호 데이터를 취득한다. 취득된 신호 데이터는, 신호 특징량 추출부(102)로 보내져, 신호 특징량의 생성에 사용된다. 취득되는 신호 데이터는, 실제의 운용 시에 있어서 축전지 시스템(201)에 부과되는 조건인 운용 조건을 만족시키는 것으로 한다. 운용 조건은, 예를 들어 축전지 시스템(201)이 운용될 예정인 장소, 주변 환경, 예정되는 충방전의 빈도, 축전지 시스템(201)의 용도 종류나 비율, 설비의 규모 등이 고려되어 정해진다. 또한, 축전지 시스템(201) 전체가 아니라, 축전지를 구성하는 단위 전지(셀)나 전지 모듈 등의 정보여도 된다. 또한, 이들의 접속 구성 등이어도 된다.
신호 특징량 추출부(102)는, 신호 데이터 취득부(101)로부터 신호 데이터를 취득하고, 신호 데이터에 대해, 통계적 처리 등 1개 이상의 신호 처리를 행하고, 1개 이상의 신호 특징량을 생성한다. 신호 특징량 추출부(102)가 실행하는 신호 처리의 종류는, f1(S)로부터 fN(s)까지의 N개가 있다. 모든 신호 처리가 행해진 경우, 1세트의 시계열 신호 S(t)로부터, N세트의 신호 특징량이 구해진다. 신호 처리는, 예를 들어 평균 또는 분산 또는 이들 양쪽 등이 있다. 평균 μ, 분산 V는, 1 이상의 정수인 p를 사용하여, 다음 식으로 구해진다.
Figure pct00002
Figure pct00003
신호 특징량 추출부(102)는, 필요에 따라서, 신호의 확률 분포의 치우침, 정규 분포로부터의 일탈의 정도 등, 더욱 높은 차원의 모멘트를 산출하여 신호 특징량으로 해도 된다. 이 신호 특징량에 의해, 생성되는 모의 신호의 조정을 행할 수 있다.
신호 특징량 취득부(103)는, 신호 특징량 추출부(102)로부터, 1개 이상의 신호 특징량을 취득한다. 또는, 신호 특징량 저장부(302)로부터, 운용 조건을 만족시키는 신호 데이터의 신호 특징량을 취득해도 된다. 신호 특징량은 개개의 내용에 따라서, 개별로 특징 신호 생성부(104)로 보내진다.
또한, 신호 특징량 저장부(302)로부터 신호 특징량을 취득하는 기능과, 개별로 특징 신호 생성부(104)로 보내는 기능은, 나누어도 된다.
각 특징 신호 생성부(104)는, 신호 특징량 취득부(103)로부터 각각으로 보내진 단일의 신호 특징량에 기초하여, 특징 신호를 생성한다. 생성되는 특징 신호는, 당해 신호 특징량을 갖는다. 또한, 생성되는 특징 신호는, 소정의 데이터 길이로 한다. 특징 신호 생성부(104)는, 소정의 데이터 길이로 하므로, 내삽, 외삽 등의 처리를 행해도 된다. 특징 신호는, 모의 신호 합성부(107)로 보내진다.
충방전 조건 취득부(105)는, 정격 정보 저장부(303)로부터, 축전지 시스템(201)의 정격 정보를 취득한다. 충방전 조건 취득부(105)는, 취득한 정격 정보에 의해 정해지는 충방전의 제약을 나타내는 충방전 조건을 생성한다. 축전지 시스템의 충방전 조건은, 인버터의 성능에 의해 규정될 뿐만 아니라, 그 축전지 시스템이 설치되고, 접속되는 앞의 계통의 용량이나, 그 축전지 시스템과는 별도로 있는 발전 시스템이나 전력을 소비하는 기기에 의해서도 규정된다. 즉, 그들 기기나 다른 시스템이 운용되는 패턴과, 발전과 부하 사이의 미스 매치 등의 외적 조건에 의해서도, 축전지 시스템에의 충방전은 규정된다. 여기서 말하는 충방전 조건이라 함은, 이러한 외적으로 규정되는 조건도 포함한 것이다. 또한, 이들 충방전 조건을 고려한 시뮬레이션을 통해, 축전지 시스템에의 지령값이라고 하는 형태로 충방전이 행해지는 패턴을 얻는 것이 가능하다. 그리고, 충방전 조건은, 모의 신호를 생성하는 제약 조건이 된다. 이때, 취득하는 정격 정보에, 모의 신호의 생성에 불필요한 정보가 포함되는 경우는, 그 정보를 제거한 후 충방전 조건을 생성해도 된다. 충방전 조건을 나타내는 데이터는, 모의 기본 신호 생성부(106)와 모의 신호 조정부(108)로 보내진다.
모의 기본 신호 생성부(106)는, 모의 신호의 생성을 위한 기본 신호를 생성한다. 기본 신호는, 모의 신호의 기초가 되는 신호이다. 모의 기본 신호 생성부(106)는, 취득한 충방전 조건을 만족시키도록 기본 신호를 생성한다. 이 충방전 조건에 기초하여 생성되는 기본 신호는, 전술한 복수의 특징 신호 중 하나로서 간주할 수 있다. 기본 신호는, 균일 분포 또는 가우스 분포로 분포하는 신호로 해도 된다. 또한, 예를 들어 충방전 조건을 만족시키는 신호의 균일 분포의 난수를 발생시킨 후, 박스=뮬러법 등에 의해 발생시킨 정규 분포 난수를 합성하는 방법 등이 있다. 생성된 기본 신호는, 모의 신호 합성부(107)로 보내진다.
모의 신호 합성부(107)는, 1개 이상의 특징 신호 생성부(104)로부터의 1개 이상의 특징 신호와, 기본 신호에 기초하여, 모의 신호를 생성한다. 또한 기본 신호는, 모의 기본 신호 생성부(106)가 생성한 기본 신호가 아니라, 신호 데이터 저장부(301)에 저장된 신호 데이터를 사용해도 된다. 생성 방법은, 기본 신호에 대해 특징 신호를 중첩시켜, 합성하는 방법 등이 있다. 기본 신호를 사용하지 않고, 복수의 특징 신호를 합성하여 모의 신호를 생성하는 실시예도 가능하다. 합성된 모의 신호는 모의 신호 조정부(108)로 보내진다.
모의 신호 조정부(108)는, 합성된 모의 신호에 대해 충방전 조건 취득부(105)가 생성한 충방전 조건이 충족되어 있는지를 확인한다. 또한, 필요에 따라서, 모의 신호의 조정을 행한다. 예를 들어, 모의 신호의 값에 소정의 계수를 곱하는 등의 조정을 행한다. 조정 완료된 모의 신호는, 모의 신호 출력부(109)로 보내진다. 또한, 모의 신호의 형식은 시간과 전력값의 관계를 나타내고, 이것을 축전지 시스템이 시간에 따른 충방전의 지령값으로서 해석할 수 있는 것으로 하지만, 필요에 따라서, 축전지 시스템이 해석 가능한 형식으로 변환해도 된다.
모의 신호 출력부(109)는, 모의 신호 조정부(108)로부터의 모의 신호를, 축전지 시스템(201)에 출력한다.
이상이, 제1 실시 형태에 관한 모의 신호 생성 장치의 개략 구성이다.
다음으로, 실제로 모의 신호 생성 장치(100)가 모의 신호를 생성하는 방법의 일례를 설명한다. 도 4는 FFT(이산 고속 푸리에 변환) 및 역 FFT에 의한 모의 신호 생성의 흐름도이다.
신호 데이터 취득부(101)는, 신호 데이터 저장부(301)에 저장된 복수의 신호 데이터로부터, 적어도 1개의 신호 데이터(기준 신호라고 칭함)를 취득한다(S101).
취득하는 기준 신호는, 유저가 지정해도 되고, 신호 데이터 취득부(101)가 선택해도 된다. 선택 방법은, 시험하는 축전 시스템의 운용 환경, 사용 목적, 정격 등이 일치하는 축전 시스템의 데이터를 선택하면 된다.
신호 특징량 추출부(102)는, 신호 데이터 취득부(101)가 취득한 기준 신호로부터, 당해 신호의 특징량(신호 특징량)을 추출한다(S102).
추출하는 특징량은, 미리 정해져 있는 것으로 한다. 여기서는, 신호 특징량 추출부(102)는 FFT 또는 자기 회귀 모델 등에 의해, 주파수 스펙트럼, 위상 스펙트럼을 산출한 후, 주파수 스펙트럼, 위상 스펙트럼에 관한 신호 특징량을 산출하는 것으로 한다.
신호 특징량 취득부(103)는, 신호 특징량 추출부(102)로부터 취득한 복수의 신호 특징량 각각을, 각 특징 신호 생성부(104)에 할당한다(S103).
할당처는, 입력하는 신호 특징량에 의해 미리 정해져 있는 것으로 한다.
생성되는 모의 신호에, 기준 신호와는 다른 신호 특징량을 갖게 하고자 하는 경우 등, 모의 신호에 특정 신호 특징량을 추가하는 경우는, 신호 특징량 취득부(103)는 신호 특징량 저장부(302)로부터 당해 신호 특징량을 취득해도 된다.
각 특징 신호 생성부(104)는, 각각이 취득한 신호 특징량에 기초하여, 특징 신호를 산출한다(S104). 신호 특징량이 N개 있는 경우는, N개의 특징 신호가 생성된다.
본 플로우에서는, 각 특징 신호 생성부(104)는, 부여된 주파수 스펙트럼 또는 위상 스펙트럼에 대해 미리 정해진 데이터 길이가 되도록 내외삽의 처리를 행한 후, 이산 역 푸리에 변환을 행한다. 이에 의해, N개의 특징 신호(N개의 시계열 데이터)가 생성된다.
모의 신호 합성부(107)는, 각 특징 신호 생성부(104)가 생성한 복수의 특징 신호를 합성한다(S107).
본 플로우에서는, 모의 기본 신호 생성부(106)가 생성하는 기본 신호를 사용하지 않고, 특징 신호만이 합성된다. 이 합성에 의해, 모의 신호가 기준 신호의 특징을 갖는 것이 된다.
모의 신호 조정부(108)는, 생성된 모의 신호를 조정하고(S108), 모의 신호 출력부(109)는 모의 신호를 출력한다(S109). 출력된 모의 신호는 축전 시스템으로 보내진다. 이상으로, 모의 신호 생성의 플로우는 종료된다.
다음으로, 모의 기본 신호 생성부(106)에 의해 생성되는 기본 신호를 이용하여, 모의 신호를 생성하는 플로우를 설명한다. 도 5는 기본 신호를 사용한 모의 신호 생성의 흐름도이다. 본 플로우는, 기본 신호와 마찬가지의 특징을 갖는 새로운 모의 신호를 생성하는 것이다. 상술한 플로우라 함은, 기본 신호를 생성하는 처리가 추가된 점과, 구체적인 처리가 다르다.
신호 데이터 취득부(101)의 처리는, 상술한 플로우와 동일하다(S101).
신호 특징량 추출부(102)는, 기준 신호의 주파수 스펙트럼 밀도(PSD), 확률 밀도 함수(PDF)를 산출한 후, PSD, PDF에 관한 신호 특징량을 산출하는 것으로 한다.
신호 특징량 취득부(103)의 처리는, 상술한 플로우와 동일하다(S103).
각 특징 신호 생성부(104)는, 확률 밀도 함수(PDF)에 관한 신호 특징량에 기초하여, 특징 신호를 산출한다(S104). 구체적으로는, 균일 분포의 그래프를 생성한 후, 난수를 발생시켜, PDF에 관한 신호 특징량에 합치하는 시계열 그래프를 생성한다.
또한, 특징 신호 생성부(104) 중 하나는, 주파수 스펙트럼 밀도(PSD)에 기초하여, 기준 신호의 주파수 스펙트럼 형상을 모의하는 주파수 필터를 생성한다. 스텝 S104에서 난수를 기초로 생성된 시계열 그래프는, 주파수 스펙트럼 상에서는 랜덤이므로, FIR 필터 또는 IIR 필터 등에 의한 필터링이 필요하기 때문이다.
충방전 조건 취득부(105)는, 정격 정보 저장부(303)로부터, 정격 정보를 취득한다(S201).
충방전 조건 취득부(105)에는, 예를 들어 시험하는 축전 시스템의 번호 등이 미리 부여되어 있는 것으로 하고, 당해 번호 등에 의해, 취득하는 정격 정보를 정해도 된다.
모의 기본 신호 생성부(106)는, 취득한 특징량 및 정격 정보 저장부(303)로부터 취득한 정격 정보에 기초하여, 기본 신호를 생성한다(S202).
생성하는 기본 신호의 종류는, 미리 정해 두어도 되고, 기준 신호의 특징량에 기초하여 결정해도 된다.
모의 신호 합성부(107)는, 각 특징 신호 생성부(104)가 생성한 복수의 특징 신호와, 모의 기본 신호 생성부(106)로부터의 기본 신호를 합성한다(S107).
이후의 처리는, FFT 및 역 FFT에 의한 모의 신호 생성의 흐름도(도 4 참조)와 동일하다. 이상으로, 기본 신호를 사용한 모의 신호 생성의 플로우는 종료된다.
다음으로, 용도마다의 모의 신호가 중첩된 모의 신호를 생성하는 방법을 설명한다. 도 6은 중첩 모의 신호 생성의 흐름도이다.
축전 시스템의 용도가 복수 있는 경우, 모의 신호는, 용도마다 생성된 복수의 모의 신호를 중첩하여 생성된다. 이후, 용도마다 생성된 모의 신호를, 용도마다의 모의 신호라고 칭하고, 복수의 용도마다의 모의 신호를 중첩하여 생성된 모의 신호를, 중첩 모의 신호라고 칭한다.
축전지 시스템을, FR(주파수 변동 억제), 전압 제어, 피크 시프트의 3종류의 용도로 사용하는 경우를 상정한다. 신호 데이터 취득부(101)는, 상기 3종류의 용도마다의 기준 신호를 취득한다(S301A, S301B, S301C).
신호 데이터 취득부(101), 신호 특징량 추출부(102), 신호 특징량 취득부(103)의 처리는, 모의 신호 생성의 처리와 동일하므로 생략한다.
각 특징 신호 생성부(104)는, 역 푸리에 변환을 행하기 전에, 내삽 처리(S302A, S302B, S302C)를 행하여, 데이터 길이를 조정한다.
충방전 지령에 대한 축전 시스템의 응답 속도(시상수)는, 축전 시스템의 용도마다 다르므로, 용도마다의 모의 신호의 시계열 데이터의 시간 간격도 다를 것이 예상된다. 그러므로, 용도마다의 모의 신호를 그대로 중첩하면, 중첩 모의 신호의 시계열 데이터의 시간 간격이 불균일해진다. 또한, 이러한 중첩 모의 신호에 대해 내삽을 행하면, 신호 특징량이 상실되어 버린다. 따라서, 신호 특징량을 적절하게 반영시킨 중첩 모의 신호를 생성하기 위해서는, 중첩하기 전에, 용도마다의 모의 신호에 내삽 처리를 행하여, 각 모의 신호의 시계열 데이터의 시간 간격을 미리 균일하게 해 둘 필요가 있다.
각 특징 신호 생성부(104)는, FR, 전압 제어, 피크 시프트의 3종류의 용도마다의 모의 신호 각각에 대해, 내삽 처리를 행하여, 시계열 데이터의 수를 3종류 모두에 동일하게 한다. 내삽은, 다른 용도마다의 모의 신호의 시계열 데이터가 존재하는 시각에, 값이 0인 데이터를 내삽한다. 단, 동 시각에 자기의 시계열 데이터가 있는 경우는 내삽하지 않는다. 이와 같이, 데이터를 필요한 수만큼 추가한 후에, 신호 특징량을 유지하기 위해 FIR 필터를 적용한다.
또한, 내삽은, 1차 내삽(선형 보간), 2차 내삽(포물선 보간), 0차 내삽(최근방 보간) 등의 방법을 이용해도 된다.
이후의 특징 신호 생성부(104), 모의 신호 합성부(107), 모의 신호 조정부(108), 모의 신호 출력부(109)의 처리는, 모의 신호 생성의 처리와 동일하므로 생략한다. 이상으로, 중첩 모의 신호 생성의 플로우는 종료된다. 이와 같이 하여, 용도별의 모의 신호를 중첩시켜 중첩 모의 신호를 생성할 수 있다.
이상과 같이, 제1 실시 형태에 따르면, 실제의 운용시와 마찬가지로, 주파수 제어, 전압 제어, 피크 시프트 등의 다양한 용도에 의해 복잡화된 충방전 지령값과 유사한 모의 신호를 생성하고, 축전지 시스템에 인가함으로써, 운용시의 상황을 실현할 수 있다. 그러므로, 운용 전의 시험에 있어서, 신뢰성이 높은 시험 결과를 얻을 수 있다.
또한, 시험에서 취득한 충방전 데이터를 기준으로 하여, 금후의 운용에서의 충방전 데이터와 비교함으로써, 축전지 시스템을 정지 혹은 해열시키지 않고, 축전지 시스템의 상태 변화나 열화의 진행 등을 추정하는 것이 가능해진다.
(제2 실시 형태)
도 7은, 제2 실시 형태에 관한 모의 신호 생성 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 제2 실시 형태는, 제1 실시 형태에 대해 축전지 응답 취득부(110), 응답 특성 평가부(111), 모의 신호 보정부(112)가 추가되어 있다. 응답 특성 평가부(111)는, 특징 신호 생성부(113)에 포함되어 있지만, 특징 신호 생성부(113)의 외측에 배치되어도 된다.
축전지 응답 취득부(110)는, 축전지 시스템(201)으로부터의 응답을 취득한다. 응답이라 함은, 축전지 시스템(201)이 모의 신호에 따라서 충방전을 행하였을 때에 계측된 충방전 계측 데이터이다. 즉, 모의 신호에 대한 결과가 축전지 시스템(201)으로부터 피드백된다. 축전지 응답 취득부(110)는, 피드백된 충방전 계측 데이터로부터, 모의 신호를 평가하기 위한 데이터(응답 데이터)를 선택 또는 산출한다. 응답 데이터를 선택 또는 산출하는 방법은, 미리 정해져 있는 것으로 한다.
예를 들어, 축전지 응답 취득부(110)가, 축전지의 응답으로서, 축전지의 충방전 시의 전류값, 전압값 및 온도의 데이터를 취득하였다고 하자. 축전지 응답 취득부(110)는, 미리 유지하고 있는 표 형식 파일 등에 의해, 취득한 전류값, 전압값 및 온도 데이터에 대응하는 응답 데이터 또는 응답 데이터의 산출식 등을 읽어들인 후, 응답 데이터를 산출한다. 또한, 대응 데이터는 신호 데이터 저장부 등에 저장되고, 축전지 응답 취득부(110)가 필요에 따라서 취득해도 된다.
또한, 도 7에서는, 축전지 응답 취득부(110)는 모의 신호 생성 장치(100)의 내부에 저장되어 있지만, 외부에 있어도 된다.
응답 특성 평가부(111)는, 응답 데이터의 특성을 평가하여, 보정의 필요 여부를 판단한다. 판단은, 응답 데이터에 포함되는 전압, 전류, 온도 등의 계측값에 기초하여 행해진다. 모의 신호는, 주파수 변동 억제 등 축전지 시스템이 설치 예정처의 전력 계통, 배전 계통 등의 조건에 기초하여 결정되지만, 축전지의 정격 용량이나 정격 전류, 운용 온도 등 각종 운용 조건을 가미하지 않은 경우도 있을 수 있으므로, 모의 신호의 인가를 계속적으로 행한 경우, 축전지 시스템이 그 운용 조건을 일탈하는 경우도 있어, 보정이 필요해진다. 예를 들어, 응답 데이터의 특성 또는 계측값 또는 이들 양쪽 등이, 역치 또는 유효 범위 등에 의한 조건을 만족시키는지를 판단하여, 조건을 만족시키지 않는 경우에는, 모의 신호의 출력값에 보정이 필요하다는 평가를 행한다. 또한, 보정 방법 또는 보정 모드의 선택을 행하고, 그들을 평가 결과에 포함해도 된다.
모의 신호 보정부(112)는, 응답 특성 평가부(111)로부터의 평가 결과에 기초하여, 모의 신호 조정부(108)로부터의 조정 완료된 모의 신호에 대해 보정 처리를 행한다. 보정의 방법은, 보정의 내용에 따라서 미리 정해져 있어도 되고, 응답 특성 평가부(111)로부터 취득해도 된다. 보정하는 양은, 모의 신호 보정부(112)가 산출해도 된다. 보정 처리 적용 완료된 모의 신호는, 모의 신호 출력부(109)로 보내진다.
예를 들어, 축전 시스템의 충방전의 지금까지의 적산값이, 미리 정해진 범위를 일탈 또는 일탈할 우려가 있는 경우는, 모의 신호에 대해, 미리 정해진 계수를 곱하여 변동폭을 작게 한다고 하는 보정을 행해도 된다. 또는, 모의 신호 보정부(112)가 당해 범위를 일탈하지 않는 당해 계수값을 산출해도 된다. 그 밖에도, 정 또는 부의 일정값을 오프셋으로서 충방전값에 가산하는 보정, 시간의 경과에 대한 단조 증가 혹은 단조 감소의 오프셋을 가산하는 보정 등이 생각된다. 또한, 예를 들어 충방전에 의해 축전지 시스템의 내부 온도가 상승하여, 미리 정해진 한계 온도를 초과한 경우, 모의 신호 보정부(112)는, 시험을 1차적으로 정지해도 된다.
그 밖의 부분에 대해서는, 제1 실시 형태와 동일하다.
도 8은, 제2 실시 형태에서 추가된 각 부에 의한 피드백 처리의 흐름도이다. 본 흐름도는, 축전 시스템으로부터의 응답을 전지 응답 취득부가 수취하였을 때에 개시된다.
축전지 응답 취득부(110)는, 축전지 시스템(201)으로부터 피드백된 충방전 계측 데이터로부터, 응답 데이터를 선택 또는 산출한다(S401).
응답 데이터는, 응답 특성 평가부(111)로 보내진다.
응답 특성 평가부(111)는, 축전지 응답 취득부(110)로부터 취득한 응답 데이터의 특성을 평가하여, 보정의 필요 여부를 판단한다(S402, S403).
판단 기준은, 미리 정해져 있는 것으로 한다. 평가 결과는, 응답 데이터와 함께, 모의 신호 보정부(112)로 보내진다.
모의 신호 보정부(112)는, 응답 특성 평가부(111)의 평가 결과에 기초하여, 보정 처리를 행한다(S404). 보정 처리 적용 완료된 모의 신호는, 모의 신호 출력부(109)로 보내진다.
이후의 처리는, 제1 실시 형태에서의 흐름도와 동일하다. 이상으로, 피드백 처리의 플로우는 종료된다.
이상과 같이, 제2 실시 형태에 따르면, 생성된 모의 신호에 의한 충방전의 결과를 피드백함으로써, 더욱 신뢰성이 높은 시험 결과를 얻을 수 있다.
또한, 각 실시 형태의 모의 신호 생성 장치는, 예를 들어 범용의 컴퓨터 장치를 기본 하드웨어로서 사용함으로써도 실현 가능하다. 즉, 상기한 컴퓨터 장치에 탑재된 프로세서에 프로그램을 실행시킴으로써 실현할 수 있다. 이때, 모의 신호 생성 장치는, 상기한 프로그램을 컴퓨터 장치에 미리 인스톨함으로써 실현하는 것이나, 각종 기억 매체에 기억, 혹은 네트워크를 통해 상기한 프로그램을 배포, 이 프로그램을 컴퓨터 장치에 적절하게 인스톨함으로써 실현할 수 있다. 또한, 모의 신호 생성 장치 내의 각 기억부는, 상기한 컴퓨터 장치에 내장 혹은 외장된 메모리, 하드 디스크 혹은 CD-R, CD-RW, DVD-RAM, DVD-R 등의 기억 매체 등을 적절하게 이용하여 실현할 수 있다.
본 발명은 상기 실시 형태 그대로에 한정되지 않고, 실시 단계에서는 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합으로, 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시 형태에 나타내어지는 전체 구성 요소로부터 몇 가지의 구성 요소를 삭제할 수 있고, 서로 다른 실시 형태에 걸치는 요소를 적절하게 조합할 수도 있다.
상기에, 본 발명의 일 실시 형태를 설명하였지만, 이들 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.
100 : 모의 신호 생성 장치
101 : 신호 데이터 취득부
102 : 신호 특징량 추출부
103 : 신호 특징량 취득부
104 : 특징 신호 생성부
105 : 충방전 조건 취득부
106 : 모의 기본 신호 생성부
107 : 모의 신호 합성부
108 : 모의 신호 조정부
109 : 모의 신호 출력부
110 : 축전지 응답 취득부
111 : 응답 특성 평가부
112 : 모의 신호 보정부
201 : 축전지 시스템
301 : 신호 데이터 저장부
302 : 신호 특징량 저장부
303 : 정격 정보 저장부

Claims (9)

  1. 축전지 시스템의 충방전 조건을 취득하는 충방전 조건 취득부와,
    상기 축전지 시스템에의 복수의 충방전 신호 특징량을 취득하는 신호 특징량 취득부와,
    상기 복수의 충방전 신호 특징량에 기초하여, 상기 복수의 충방전 신호 특징량 각각을 갖는 복수의 특징 신호를 생성하는 특징 신호 생성 처리부와,
    상기 복수의 특징 신호를 합성하여, 상기 축전지 시스템에 부여하는 충방전의 지령 신호인 모의 신호를 생성하는 모의 신호 생성부를 구비한, 모의 신호 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 1개의 다른 축전지 시스템에서 계측된 복수의 충방전 신호 중에서, 상기 축전지 시스템의 운용 조건을 만족시키는 충방전 신호를 취득하는 신호 데이터 취득부와,
    상기 신호 데이터 취득부에서 취득된 충방전 신호로부터 상기 충방전 신호 특징량을 추출하는 신호 특징량 추출부를 더 구비한, 모의 신호 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신호 특징량 추출부는, 상기 충방전 신호 특징량으로서, 상기 충방전 신호의 주파수 스펙트럼 및 위상 스펙트럼에 관한 정보를 추출하는, 모의 신호 생성 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 충방전 신호 특징량은, 확률 밀도 함수에 관한 정보, 주파수 스펙트럼 밀도에 관한 정보, 상기 축전지 시스템의 용도에 관한 정보, 평균 및 분산 중 적어도 한쪽에 관한 정보 중 임의의 복수를 포함하는, 모의 신호 생성 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축전지 시스템의 충방전 조건에 기초하는 신호의 균일 분포 또는 가우스 분포를 사용하여 난수에 의해 상기 신호를 발생시키고, 발생시킨 신호를 합성함으로써 상기 복수의 특징 신호 중 하나인 기본 신호를 생성하는 모의 기본 신호 생성부를 더 구비한, 모의 신호 생성 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축전지 시스템이 상기 모의 신호에 따라서 충방전을 행하였을 때에 계측된 충방전 계측 데이터를 취득하는 축전지 응답 취득부와,
    상기 충방전 계측 데이터의 특성을 평가하는 응답 특성 평가부와,
    상기 응답 특성 평가부의 평가 결과에 따라서, 상기 모의 신호를 보정하는 모의 신호 보정부를 더 구비한, 모의 신호 생성 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 응답 특성 평가부는, 상기 충방전 계측 데이터가 상기 축전지 시스템의 운용시에 부과되는 조건인 운용 조건에 합치하는지를 판단하고,
    상기 모의 신호 보정부는, 상기 충방전 계측 데이터가 상기 운용 조건에 합치하지 않는 경우에, 상기 모의 신호를 보정하는, 모의 신호 생성 장치.
  8. 축전지 시스템의 충방전 조건을 취득하는 충방전 조건 취득 스텝과,
    축전지 시스템에의 복수의 충방전 신호 특징량을 취득하는 신호 특징량 취득 스텝과,
    상기 복수의 충방전 신호 특징량에 기초하여, 상기 복수의 충방전 신호 특징량 각각을 갖는 복수의 특징 신호를 생성하는 특징 신호 생성 처리 스텝과,
    상기 복수의 특징 신호를 합성하여, 상기 축전지 시스템에 부여하는 충방전의 지령 신호인 모의 신호를 생성하는 모의 신호 생성 스텝을 구비한, 모의 신호 생성 방법.
  9. 축전지 시스템의 충방전 조건을 취득하는 충방전 조건 취득 스텝과,
    축전지 시스템에의 복수의 충방전 신호 특징량을 취득하는 신호 특징량 취득 스텝과,
    상기 복수의 충방전 신호 특징량에 기초하여, 상기 복수의 충방전 신호 특징량 각각을 갖는 복수의 특징 신호를 생성하는 특징 신호 생성 처리 스텝과,
    상기 복수의 특징 신호를 합성하여, 상기 축전지 시스템에 부여하는 충방전의 지령 신호인 모의 신호를 생성하는 모의 신호 생성 스텝을 컴퓨터에 실행시키기 위한, 컴퓨터 프로그램.
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