一種基于鋰離子電容器的加速能量包、純電動(dòng)汽車(chē)電源裝置及其加速控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種基于鋰離子電容器的加速能量包，采用該加速能量包的純電動(dòng)汽車(chē)電源裝置及其加速控制方法，屬于電動(dòng)車(chē)能源技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于環(huán)境污染和非可再生能源危機(jī)，電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)逐漸成為一種重要的綠色交通工具，其具有節(jié)能、低噪聲、降低排放等突出特點(diǎn)。電動(dòng)汽車(chē)所用的動(dòng)力電池與啟動(dòng)電源一般不相同，它是以較長(zhǎng)時(shí)間的中等電流持續(xù)大電流放電(啟動(dòng)、加速或爬坡)。因此對(duì)動(dòng)力電池的基本要求是:高能量密度、高功率密度、較長(zhǎng)的循環(huán)壽命、較好的充放電性能、價(jià)格低等。(參考:《電源技術(shù)》，電動(dòng)車(chē)，電動(dòng)車(chē)用電源及其發(fā)展戰(zhàn)略，雷驚雷等，2001年25卷)
目前應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的電源主要分為兩類(lèi)，一類(lèi)是單一電源系統(tǒng)，例如:鉛酸蓄電池、鋰離子電池、超級(jí)電容器等，比如專(zhuān)利:CN103057407A、CN204315642U、CN201559546U ;另一類(lèi)的復(fù)合電源，例如:蓄電池-超級(jí)電容器、動(dòng)力電池-超級(jí)電容器、高能量動(dòng)力電池-高功率動(dòng)力電池等，比如專(zhuān)利:CN102501778A、CN104015626A、CN201457108U。
[0003]然而，對(duì)于市場(chǎng)化的純電動(dòng)汽車(chē)而言，主要是以動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)，輔以蓄電池為車(chē)內(nèi)負(fù)載供電；高檔電動(dòng)車(chē)還配備有啟停系統(tǒng)。
[0004]超級(jí)電容器是具有尚比功率、尚比能量、儲(chǔ)能多等特點(diǎn)的儲(chǔ)能兀件，并且還具有低內(nèi)阻，充放電效率高，循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可以與其他動(dòng)力電池等結(jié)合，用于電動(dòng)車(chē)的啟動(dòng)、加速和爬坡。
[0005]而對(duì)于動(dòng)力電池-超級(jí)電容器的復(fù)合電源系統(tǒng)而言，超級(jí)電容器的笨重、體積大導(dǎo)致這種方式很難大范圍的應(yīng)用于純電動(dòng)汽車(chē)。行駛的道路復(fù)雜，頻繁加速行駛導(dǎo)致動(dòng)力電池頻繁的瞬時(shí)大功率放電，對(duì)動(dòng)力電池的性能有很大的不可逆轉(zhuǎn)的影響，例如使其循環(huán)使用壽命縮短、放電容量減少、內(nèi)阻增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種基于鋰離子電容器的加速能量包，采用該能量包的純電動(dòng)汽車(chē)電源裝置及其加速控制方法，以消除純電動(dòng)汽車(chē)的頻繁加速而對(duì)動(dòng)力電池造成的不可挽回的影響。
[0007]鋰離子電容器采用鋰離子電池和超級(jí)電容器混合結(jié)構(gòu)，其正極采用超級(jí)電容器的正極，負(fù)極采用鋰離子電池的負(fù)極結(jié)構(gòu)，兼具超級(jí)電容器的高功率、長(zhǎng)壽命特性和鋰離子電池高能量密度(其能量密度遠(yuǎn)大于鉛酸蓄電池)的特性。本身具有很高的電壓保持能力，常溫25°C放置3個(gè)月，電壓下降< 5% ;寬使用溫度范圍的運(yùn)行安全性、可靠性。
[0008]本發(fā)明在不改變現(xiàn)有純電動(dòng)汽車(chē)構(gòu)造的基礎(chǔ)上，提出了一種基于鋰離子電容器的加速能量包，主要包括鋰離子電容器模組、單向直流電源和第二直流繼電器，所述鋰離子電容器模組設(shè)有三個(gè)接線端，包括兩個(gè)正極接線端和一個(gè)負(fù)極接線端，其中兩個(gè)正極接線端分別連接至單向直流電源的正極端和第二直流繼電器。
[0009]本發(fā)明還提出了一種采用以上基于鋰離子電容器的加速能量包用于純電動(dòng)汽車(chē)電源裝置，包括依次連接并可形成第二閉合回路的動(dòng)力電池、第一直流繼電器、逆變器和三相電機(jī)，
所述加速能量包里的鋰離子電容器模組依次通過(guò)第二直流繼電器、逆變器與三相電機(jī)連接，可形成第一閉合回路；
所述動(dòng)力電池通過(guò)單向直流電源與所述鋰離子電容器模組連接，可形成第三閉合回路。
[0010]進(jìn)一步地，所述單向直流電源導(dǎo)通方向?yàn)閺膭?dòng)力電池到鋰離子電容器模組。
[0011]本發(fā)明還提出了采用所述的純電動(dòng)汽車(chē)電源裝置對(duì)汽車(chē)加速的控制方法，包括如下步驟:
(1)、接收電動(dòng)汽車(chē)踏板發(fā)出的加速信號(hào)，第一直流繼電器斷開(kāi)，第二閉合回路斷開(kāi)；
(2)、在步驟(I)的同時(shí)，第二直流繼電器閉合，第一閉合回路導(dǎo)通，逆變器將鋰離子電容器模組的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓為三相電機(jī)提供大功率電壓使其短時(shí)快速運(yùn)轉(zhuǎn)，為電動(dòng)汽車(chē)加速提供大功率的動(dòng)力；
(3)電動(dòng)汽車(chē)踏板的加速信號(hào)取消時(shí)，第二直流繼電器斷開(kāi)，第一閉合回路斷開(kāi)；
(4)、在步驟(3)的同時(shí)，第一直流繼電器閉合，第二閉合回路導(dǎo)通，逆變器將動(dòng)力電池的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓為三相電機(jī)提供持續(xù)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，為電動(dòng)汽車(chē)穩(wěn)速行駛提供動(dòng)力；
(5)、電動(dòng)汽車(chē)無(wú)加速信號(hào)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)單向直流電源檢測(cè)到鋰離子電容器模組的電壓低于提供一次純電動(dòng)汽車(chē)加速所需的最低電壓要求，單向直流電源將第三閉合回路導(dǎo)通，并將動(dòng)力電池的低壓直流電壓轉(zhuǎn)為高壓直流電壓為鋰離子電容器模組充電至額定電壓，然后單向直流電源斷開(kāi)第三閉合回路。即該第三閉合回路主要用于對(duì)鋰離子電容器組進(jìn)行充電。
[0012]采用本發(fā)明的加速能量包得到的純電動(dòng)汽車(chē)的電源裝置，可以避免動(dòng)力電池的頻繁的瞬時(shí)大功率的供電，有效改善了動(dòng)力電池的使用條件，延長(zhǎng)了動(dòng)力電池的使用壽命，提高了動(dòng)力電池在其使用壽命內(nèi)的充放電循環(huán)性能。
[0013]與超級(jí)電容器相比，鋰離子電容器具有高功率密度和高能量密度的特性，在滿足相同的加速純電動(dòng)汽車(chē)的條件下所需的鋰離子電容器的量大大減少，所需的體積和重量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于超級(jí)電容器，因此將其設(shè)計(jì)成可拆裝的加速能量包。即該加速能量包重量少、體積小，便于攜帶。
[0014]另外，由于鋰離子電容器的高電壓保持能力，幾個(gè)月內(nèi)未使用，也依舊有很高的電壓來(lái)滿足純電動(dòng)汽車(chē)的加速條件。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的加速能量包的線路電路示意圖；
圖2為原有純電動(dòng)汽車(chē)的電源裝置的線路電路示意圖；
圖3為采用本發(fā)明的加速能量包的純電動(dòng)汽車(chē)的電源裝置的線路電路圖。
[0016]圖中:動(dòng)力電池BAT，直流繼電器EV1、EV2，逆變器DC/AC，三相電機(jī)MOTOR，單向直流電源DC/DC，鋰離子電容器模組LIC。
【具