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公開番号2025010699
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-23
出願番号2023112827
出願日2023-07-10
発明の名称シミュレーション装置
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人開知
主分類G01R 31/367 20190101AFI20250116BHJP(測定;試験)
要約【課題】装置を構成する部品の状態量を計測するセンサから得られた計測データに基づいて、前記部品の任意の状態パラメータを推定することが可能なシミュレーション装置を提供する。
【解決手段】装置1の動作を再現するシミュレーション装置2において、装置1を構成する部品9の任意の状態パラメータについての支配方程式を構築するモデリング部5を備え、モデリング部5は、部品9の状態量を計測するセンサ4から得られた計測データと、前記支配方程式についての基底関数とに基づいて前記支配方程式を構築し、前記支配方程式を用いて前記状態パラメータを推定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
装置の動作を再現するシミュレーション装置において、
前記装置を構成する部品の任意の状態パラメータについての支配方程式を構築するモデリング部を備え、
前記モデリング部は、前記部品の状態量を計測するセンサから得られた計測データと、前記支配方程式についての基底関数とに基づいて前記支配方程式を構築し、前記支配方程式を用いて前記状態パラメータを推定する
ことを特徴とするシミュレーション装置。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
請求項１に記載のシミュレーション装置において、
前記計測データと、前記支配方程式から導き出される、前記計測データを再現する計測パラメータとが一致するように前記支配方程式を更新するデータ同化部を備える
ことを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項３】
請求項２に記載のシミュレーション装置において、
前記データ同化部は、前記計測データと、前記モデリング部で推定された前記状態パラメータとに基づいて、前記状態パラメータの確率分布または分散を算出し、
前記シミュレーション装置は、前記確率分布または前記分散を表示する表示部を備える
ことを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項４】
請求項２に記載のシミュレーション装置において、
前記データ同化部で更新した前記支配方程式を用いて前記状態パラメータの将来の予測値を算出する予測部と、
前記予測部で算出した前記予測値を表示する表示部とを備える
ことを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項５】
請求項１に記載のシミュレーション装置において、
クラウドと通信可能な通信部を備え、
前記基底関数は、前記クラウドに配置されており、
前記モデリング部は、前記支配方程式を構築する際に、前記通信部を介して、前記クラウドに配置されている前記基底関数を参照する
ことを特徴とするシミュレーション装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置の動作を再現するシミュレーション装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
機械装置を制御する際に、機械装置の動作をシミュレーションで再現するデジタルツインを構築し、デジタルツインを用いて機械装置の動作を推定し、最適な制御を実現する手法が利用されている。このようにシミュレーションを用いて、装置の動作状態を高速かつ高精度に推定するには、装置およびそれらを構成する部品の動作、反応などの物理現象を忠実に模擬することが求められる。例えばリチウムイオン電池を用いた電力供給装置における、電池温度を推定する場合、装置の構造をモデル化した熱流体シミュレーションを行うことで、装置内の空気温度や流れ場、部品温度を算出し、電池温度を推定することが可能となる。ここで、熱流体シミュレーションとして非定常３次元熱流体解析を行うと、装置全体の温度分布や流れ場と、それらの時間変化を推定することができる。ただし、詳細なシミュレーションを行う場合、計算負荷が大きく、高速なプロセッサが必要であり、さらには大量のデータを扱う必要がある。そのため、装置内の基盤などに配置される低速なプロセッサでは推定に時間がかかり、実現象を追従できないといった課題が生じる。
【０００３】
これらの課題に対して、簡略化した物理モデルを用いたシミュレーションを行う演算システムの搭載が検討されており、特許文献１には、「研磨物理量を出力する物理モデルを少なくとも含むシミュレーションモデルが記憶された記憶装置を有する演算システム」と記載されている。
【０００４】
また、シミュレーションモデルとして低次元化シミュレーションの適用が検討されており、例えば特許文献２には、「基底ベクトルに対応する重み係数との積の総和である線形和により前記系を表現する低次元化シミュレーションを行ない」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２１－１４６４９３号
特開２０１４－２６４４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、シミュレーションモデルが記憶された記憶装置を有する演算システムを研磨装置に備え、当該演算システムを用いて、実測データから推定研磨物理量を推定している。しかし、あらかじめ記憶された物理モデルを用いたシミュレーションでは、推定したいパラメータが変更された場合に、物理モデルを記憶し直さなければならない。
【０００７】
特許文献２では、事前に複数の基底ベクトル（基底関数）とそれらに対応する重み係数との線形和でシミュレーションを行う低次元化シミュレーション部により、解析対象の解析自由度を削減することなく、所望の自由度を有した解析を実施することが可能となる。しかし、あらかじめ低次元シミュレーションモデルを構築し、装置に記憶させておく必要があり、特許文献１と同様の課題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、装置を構成する部品の状態量を計測するセンサから得られた計測データに基づいて、前記部品の任意の状態パラメータを推定することが可能なシミュレーション装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、装置の動作を再現するシミュレーション装置において、前記装置を構成する部品の任意の状態パラメータについての支配方程式を構築するモデリング部を備え、前記モデリング部は、前記部品の状態量を計測するセンサから得られた計測データと、前記支配方程式についての基底関数とに基づいて前記支配方程式を構築し、前記支配方程式を用いて前記状態パラメータを推定するものとする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、装置を構成する部品の状態量を計測するセンサから得られた計測データに基づいて、前記部品の任意の状態パラメータを推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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