一种基于锂离子电容器的加速能量包、纯电动汽车电源装置及其加速控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种基于锂离子电容器的加速能量包，采用该加速能量包的纯电动汽车电源装置及其加速控制方法，属于电动车能源技术领域。
【背景技术】
[0002]由于环境污染和非可再生能源危机，电动汽车已经逐渐成为一种重要的绿色交通工具，其具有节能、低噪声、降低排放等突出特点。电动汽车所用的动力电池与启动电源一般不相同，它是以较长时间的中等电流持续大电流放电(启动、加速或爬坡)。因此对动力电池的基本要求是:高能量密度、高功率密度、较长的循环寿命、较好的充放电性能、价格低等。(参考:《电源技术》，电动车，电动车用电源及其发展战略，雷惊雷等，2001年25卷)
目前应用于电动汽车的电源主要分为两类，一类是单一电源系统，例如:铅酸蓄电池、锂离子电池、超级电容器等，比如专利:CN103057407A、CN204315642U、CN201559546U ;另一类的复合电源，例如:蓄电池-超级电容器、动力电池-超级电容器、高能量动力电池-高功率动力电池等，比如专利:CN102501778A、CN104015626A、CN201457108U。
[0003]然而，对于市场化的纯电动汽车而言，主要是以动力电池驱动，辅以蓄电池为车内负载供电；高档电动车还配备有启停系统。
[0004]超级电容器是具有尚比功率、尚比能量、储能多等特点的储能兀件，并且还具有低内阻，充放电效率高，循环寿命长等优点，可以与其他动力电池等结合，用于电动车的启动、加速和爬坡。
[0005]而对于动力电池-超级电容器的复合电源系统而言，超级电容器的笨重、体积大导致这种方式很难大范围的应用于纯电动汽车。行驶的道路复杂，频繁加速行驶导致动力电池频繁的瞬时大功率放电，对动力电池的性能有很大的不可逆转的影响，例如使其循环使用寿命缩短、放电容量减少、内阻增加。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于锂离子电容器的加速能量包，采用该能量包的纯电动汽车电源装置及其加速控制方法，以消除纯电动汽车的频繁加速而对动力电池造成的不可挽回的影响。
[0007]锂离子电容器采用锂离子电池和超级电容器混合结构，其正极采用超级电容器的正极，负极采用锂离子电池的负极结构，兼具超级电容器的高功率、长寿命特性和锂离子电池高能量密度(其能量密度远大于铅酸蓄电池)的特性。本身具有很高的电压保持能力，常温25°C放置3个月，电压下降< 5% ;宽使用温度范围的运行安全性、可靠性。
[0008]本发明在不改变现有纯电动汽车构造的基础上，提出了一种基于锂离子电容器的加速能量包，主要包括锂离子电容器模组、单向直流电源和第二直流继电器，所述锂离子电容器模组设有三个接线端，包括两个正极接线端和一个负极接线端，其中两个正极接线端分别连接至单向直流电源的正极端和第二直流继电器。
[0009]本发明还提出了一种采用以上基于锂离子电容器的加速能量包用于纯电动汽车电源装置，包括依次连接并可形成第二闭合回路的动力电池、第一直流继电器、逆变器和三相电机，
所述加速能量包里的锂离子电容器模组依次通过第二直流继电器、逆变器与三相电机连接，可形成第一闭合回路；
所述动力电池通过单向直流电源与所述锂离子电容器模组连接，可形成第三闭合回路。
[0010]进一步地，所述单向直流电源导通方向为从动力电池到锂离子电容器模组。
[0011]本发明还提出了采用所述的纯电动汽车电源装置对汽车加速的控制方法，包括如下步骤:
(1)、接收电动汽车踏板发出的加速信号，第一直流继电器断开，第二闭合回路断开；
(2)、在步骤(I)的同时，第二直流继电器闭合，第一闭合回路导通，逆变器将锂离子电容器模组的直流电压转换为交流电压为三相电机提供大功率电压使其短时快速运转，为电动汽车加速提供大功率的动力；
(3)电动汽车踏板的加速信号取消时，第二直流继电器断开，第一闭合回路断开；
(4)、在步骤(3)的同时，第一直流继电器闭合，第二闭合回路导通，逆变器将动力电池的直流电压转换为交流电压为三相电机提供持续的长时间运转，为电动汽车稳速行驶提供动力；
(5)、电动汽车无加速信号运行时，当单向直流电源检测到锂离子电容器模组的电压低于提供一次纯电动汽车加速所需的最低电压要求，单向直流电源将第三闭合回路导通，并将动力电池的低压直流电压转为高压直流电压为锂离子电容器模组充电至额定电压，然后单向直流电源断开第三闭合回路。即该第三闭合回路主要用于对锂离子电容器组进行充电。
[0012]采用本发明的加速能量包得到的纯电动汽车的电源装置，可以避免动力电池的频繁的瞬时大功率的供电，有效改善了动力电池的使用条件，延长了动力电池的使用寿命，提高了动力电池在其使用寿命内的充放电循环性能。
[0013]与超级电容器相比，锂离子电容器具有高功率密度和高能量密度的特性，在满足相同的加速纯电动汽车的条件下所需的锂离子电容器的量大大减少，所需的体积和重量都远远小于超级电容器，因此将其设计成可拆装的加速能量包。即该加速能量包重量少、体积小，便于携带。
[0014]另外，由于锂离子电容器的高电压保持能力，几个月内未使用，也依旧有很高的电压来满足纯电动汽车的加速条件。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的加速能量包的线路电路示意图；
图2为原有纯电动汽车的电源装置的线路电路示意图；
图3为采用本发明的加速能量包的纯电动汽车的电源装置的线路电路图。
[0016]图中:动力电池BAT，直流继电器EV1、EV2，逆变器DC/AC，三相电机MOTOR，单向直流电源DC/DC，锂离子电容器模组LIC。
【具