СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ И ИСПЫТАНИЯ ГИБРИДНЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ

1. Система для разработки и испытания гибридных накопителей энергии, содержащая испытательный комплекс и моделирующее устройство, при этом испытательный комплекс содержит:
(a) эмулятор (1) режима движения, который предназначен для эмуляции расхода энергии и/или генерирования энергии в режиме движения автомобиля;
(b) эмулятор гибридного накопителя энергии, который соединен с эмулятором режима движения для приема энергии и/или отдачи энергии, содержащий:
первый эмулятор (2) накопителя энергии,
по меньшей мере один второй эмулятор (3) накопителя энергии, и
блок (4) силовой электроники, с помощью которого обеспечивается возможность подачи энергии в первый (2) и по меньшей мере второй эмулятор (3) накопителя энергии и с помощью которого обеспечивается возможность отбора энергии из первого (2) и второго эмулятора (3) накопителя энергии;
при этом эмуляторы (2, 3) гибридных накопителей энергии выполнены с возможностью соответствующей настройки за счет вариации параметров накопителей энергии для эмуляции различных классов накопителей энергии и/или различных рабочих состояний накопителя энергии; и
с) управляющее устройство (5), которое предназначено для управления блоком (4) силовой электроники так, что управляющее устройство (5) задает блоку (4) силовой электроники, из какого из эмуляторов (2, 3) накопителей энергии обеспечивается подача энергии для эмулятора (1) режима движения и/или в какой из эмуляторов (2, 3) накопителей энергии подается энергия, генерируемая эмулятором (1) режима движения;
при этом управляющее устройство (5) выполнено с возможностью настройки для выполнения различных способов управления; и
при этом моделирующее устройство (6) предназначено для моделирования работы гибридных накопителей энергии с помощью испытательного комплекса для различных настроек управляющего устройства (5) и/или различных параметров накопителей энергии.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что параметры накопителей энергии содержат по меньшей мере один из следующих параметров накопителя энергии: плотность энергии, плотность мощности, накопительная емкость и состояние зарядки (SoC).
3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что первый эмулятор накопителя энергии и/или по меньшей мере один второй эмулятор накопителя энергии содержит управляемый источник/сток (7) постоянного тока, модель накопителя энергии и управляющее устройство, при этом управляющее устройство управляет источником/стоком постоянного тока в зависимости от модели накопителя энергии.
4. Система по п. 2, отличающаяся тем, что первый эмулятор накопителя энергии и/или по меньшей мере один второй эмулятор накопителя энергии содержит управляемый источник/сток (7) постоянного тока, модель накопителя энергии и управляющее устройство, при этом управляющее устройство управляет источником/стоком постоянного тока в зависимости от модели накопителя энергии.
5. Система по п. 3, отличающаяся тем, что предусмотрено вычислительное устройство (6), в котором сохранены модели накопителей энергии для эмулированных накопителей энергии гибридного накопителя энергии, и которое через линии (8) передачи сигналов соединено с управляемым источником/стоком (7) постоянного тока, при этом вычислительное устройство (6) предназначено для приема через линии (8) передачи сигналов значения тока, измеренного на клеммах постоянного тока источника/стока (7) постоянного тока, в качестве входной величины для сохраненной модели накопителя энергии соответствующего эмулированного накопителя энергии и для задания реакции эмулированного накопителя энергии на измеренный процесс зарядки или разрядки в виде номинального значения для напряжения на клеммах постоянного тока в управляемом источнике/стоке (7) постоянного тока в зависимости от сохраненной модели накопителя энергии и измеренного значения тока.
6. Система по п. 4, отличающаяся тем, что предусмотрено вычислительное устройство (6), в котором сохранены модели накопителей энергии для эмулированных накопителей энергии гибридного накопителя энергии, и которое через линии (8) передачи сигналов соединено с управляемым источником/стоком (7) постоянного тока, при этом вычислительное устройство (6) предназначено для приема через линии (8) передачи сигналов значения тока, измеренного на клеммах постоянного тока источника/стока (7) постоянного тока, в качестве входной величины для сохраненной модели накопителя энергии соответствующего эмулированного накопителя энергии и для задания реакции эмулированного накопителя энергии на измеренный процесс зарядки или разрядки в виде номинального значения для напряжения на клеммах постоянного тока в управляемом источнике/стоке (7) постоянного тока в зависимости от сохраненной модели накопителя энергии и измеренного значения тока.
7. Система по п. 5, отличающаяся тем, что вычислительное устройство (6) дополнительно предусмотрено для работы в качестве моделирующего устройства (6), при этом посредством вариации параметров накопителей энергии в сохраненных моделях накопителей энергии обеспечивается возможность моделирования гибридных накопителей энергии с помощью испытательного комплекса для различных параметров накопителей энергии.
8. Система по п. 6, отличающаяся тем, что вычислительное устройство (6) дополнительно предусмотрено для работы в качестве моделирующего устройства (6), при этом посредством вариации параметров накопителей энергии в сохраненных моделях накопителей энергии обеспечивается возможность моделирования гибридных накопителей энергии с помощью испытательного комплекса для различных параметров накопителей энергии.
9. Система по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что первый эмулятор (2) накопителя энергии предназначен для эмулирования накопителя энергии с большей плотностью энергии и меньшей плотностью мощности, чем по меньшей мере один второй эмулятор (3) накопителя энергии.
10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что первый эмулятор (2) накопителя энергии предназначен для эмулирования заряжаемого аккумулятора, и по меньшей мере один второй эмулятор (3) накопителя энергии предназначен для эмулирования накопителя мощности, предпочтительно суперконденсатора или двухслойного конденсатора.
11. Система по п. 9, отличающаяся тем, что блок (4) силовой электроники расположен между эмулятором (3) накопителя энергии с более высокой плотностью мощности и сетью постоянного напряжения, при этом сеть постоянного напряжения работает с напряжением бортовой сети транспортного средства, подлежащего испытанию.
12. Система по п. 10, отличающаяся тем, что блок (4) силовой электроники расположен между эмулятором (3) накопителя энергии с более высокой плотностью мощности и сетью постоянного напряжения, при этом сеть постоянного напряжения работает с напряжением бортовой сети транспортного средства, подлежащего испытанию.
13. Система по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что эмулятор (1) режима движения
a) эмулирован с помощью управляемой силовой электроники, или
b) эмулирован с помощью привода движения, приводимого в движение во взаимодействии с нагрузочной машиной нагрузки.
14. Система по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что испытательный комплекс дополнительно содержит эмулятор источника энергии.
15. Система по п. 14, отличающаяся тем, что источник энергии содержит топливный элемент, двигатель внутреннего сгорания с генератором и/или воздушный контактный провод.
16. Система для разработки и испытания накопителей энергии, содержащая испытательный комплекс и моделирующее устройство, при этом испытательный комплекс содержит:
(а) эмулятор режима движения, который предназначен для эмуляции расхода энергии и/или генерирования энергии в режиме движения автомобиля;
(b) по меньшей мере один эмулятор источника энергии, который предназначен для эмулирования генерирования энергии источника энергии для транспортного средства;
(c) эмулятор накопителя энергии, который для приема энергии и/или отдачи энергии соединен с эмулятором режима движения и по меньшей мере с одним источником энергии; и
(d) блок силовой электроники, с помощью которого обеспечивается возможность подачи энергии из эмулятора накопителя энергии и первого источника энергии, и с помощью которого обеспечивается возможность подачи энергии, которая генерируется эмулятором режима движения и по меньшей мере одним источником энергии, в эмулятор накопителя энергии;
при этом эмулятор накопителя энергии и по меньшей мере один источник энергии выполнены с возможностью настройки за счет вариации параметров накопителей энергии для эмуляции различных классов накопителей энергии и/или источников энергии и/или различных рабочих состояний накопителя энергии и/или источника энергии; и
е) управляющее устройство, которое предназначено для управления блоком силовой электроники так, что управляющее устройство задает блоку силовой электроники, обеспечивается ли энергия для эмулятора режима движения эмулятором накопителя энергии и/или энергия, генерируемая эмулятором режима движения и/или по меньшей мере одним источником энергии, подается ли эмулятору накопителя энергии;
при этом моделирующее устройство предназначено для моделирования работы испытательного комплекса для различных настроек управляющего устройства и/или различных параметров эмулятора накопителя энергии и/или по меньшей мере одного источника энергии.
17. Способ разработки и испытания накопителей энергии с помощью системы по любому из пп. 1-15, при этом способ содержит следующие этапы:
(а) задания первой конфигурации испытательного комплекса за счет первого выбора параметров накопителя энергии эмуляторов накопителей энергии и/или первой настройки управляющего устройства (S1);
(b) испытания гибридного накопителя энергии посредством приведения в действие испытательного комплекса, согласно первой конфигурации, при этом определяют значение целевой функции (S3);
(c) повторяемого задания измененной конфигурации испытательного комплекса посредством изменения параметров накопителя энергии эмуляторов накопителей энергии и/или посредством варьирования настойки управляющего устройства, и повторяемого испытания измененных конфигураций испытательного комплекса, пока значение целевой функции не достигнет заданного значения, и/или пока не будет достигнут критерий завершения (S4-S6).