CN102082309B - 电动车辆快速补充电能的方法及其供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动车辆快速补充电能的方法及其相应的供电装置。其是在电动车辆上设置可充电电池组，在换电站里设置电池更换装置、充电库和电池库，可充电电池组由电池箱和标准化的标准电池单元组成，电池腔室内设有容纳多个标准电池单元工位，沿标准电池单元装入方向设有导轨，标准电池单元工作时位于电池箱内，并且能够沿导轨在电池箱中顺畅地装入和退出，标准电池单元到位后电池电极与电极触轨接触，电极触轨之间通过固定的串并联电路连接，将上述可充电电池组装配在电动车辆上，需要补充电能时，驶入换电站将电池箱内的乏电标准电池单元更换成充好电的标准电池单元即可。本发明使用方便，性能可靠，特别适用于电动车辆快速补充电能，具有广阔的推广应用前景。

Description

电动车辆快速补充电能的方法及其供电装置

技术领域

本发明属于交通运输领域，涉及电动车辆的能量供应，具体为一种电动车辆快速补充电能的方法及其相应的供电装置。 

背景技术

随着科技的进步和经济的发展，人们的生产生活空间在不断扩大，各种车辆已经成为人们出行所不可或缺的交通工具。过去，车辆的动力能源主要来自石油产品和各种燃气，但是，随着油气资源的日趋减少以及噪声污染、大气污染、全球气候变暖等问题日益严重，开发和利用环保的替代能源、减少CO2排放成为人们的共识。在这种背景下，电能作为一种环保、高效、可靠的能源在车辆的动力供应中得到了广泛的应用，各种电动自行车、电动汽车、电动公交车、有轨电车等电动车辆成为未来交通运输车辆发展的一种趋势。以充电电池为动力的纯电动车辆普遍存在一个问题，普通车用电池充电时间需要数小时，无法象各种油汽燃料一样在加油站快速地完成能量补充，因此极大地限制了电动车辆的普及。为了解决上述问题，申请号为200810006771.6的专利提出了一种快速更换大型蓄电池组的方法和装置，这些方法一般采用所谓的高压电池组或全压电池组作为更换单元，为了更换方便，电池的重量和体积都很大，由于不同型号、不同品牌的电动车辆外形各异，其内部空间差异较大，采用尺寸较大的大型高压蓄电池在客观上使电池的规格型号难以标准化，无法用有限几种型号的电池适用于市场上大部分车型，而尺寸形状各异的蓄电池组也增加了建设类似加油站的电能补充机构的难度，使各种电动车辆通过更换蓄电池来实现快速补充电能也变得十分困难，因此也进一步制约了电动车辆的普及。目前，相关技术的研究还停留在如何将这些大型蓄电池快速地充电，但目前即使快充也需要约10-20分钟，这就需要大量的场地，以便同时给很多车辆充电，显然无法适应大范围建设类似加油站的电能补充机构、进而推动电动车辆普及的需要。此外，由于采用高电压大容量的蓄电池，在保存、使用等各各环节，也都提出了较高的安全防护要求，这也在一定程度上增加了运营成本。有配套电弓电网提供电能的城市有线电车，由于架设电网线路不仅占用大量城市空间，而且还带来影响市容、增加维护成本等诸多问题，所以其应用前景更不容乐观。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种可以适用于市场上各种电动车电池组充电电 池快速更换，且无需外设配套电弓电网就可以实现电动车辆快速补充电能的方法。 

本发明电动车辆快速补充电能的方法是这样实现的，在电动车辆上设置可充电电池组，在换电站里设置电池更换装置、充电库和电池库，可充电电池组由电池箱和标准化的标准电池单元组成，标准电池单元的型号、大小和形状能够适用于市场上绝大多数电动车形状各异的电池箱，其区别仅在于不同车型的电动车辆电池箱所使用的标准电池单元型号不同、或/和数量不同、或/和电池排列不同、或/和电池单元之间的串并联连接方式不同，电池箱内设有至少一个容纳标准电池单元的电池腔室，电池腔室内沿电池装入方向设有导轨，电池腔室内沿电池装入方向设有多个容纳标准电池单元的工位，标准电池单元工作时位于电池箱内，并且能够沿导轨在电池箱中顺畅地装入和退出，标准电池单元的电极位于装入方向的侧面，标准电池单元到位后电池电极与电极触轨接触，电极触轨之间通过固定的串并联电路连接，一旦充足电的标准电池单元全部到位，电池组即达到所需的电池组额定电压和电池组容量，将上述可充电电池组预先装配在电动车辆上，电动车辆需要补充电能时，驶入换电站付费将电池箱内的乏电标准电池单元更换成充好电的标准电池单元。通常情况下，本发明电动车辆快速补充电能的方法包括如下步骤： 

1)电动车辆驶入换电站中的换电工位，司机根据所需标准电池单元的型号和数量订购要更换的标准电池单元，并将电池箱切换到换电状态，解除对电池箱内标准电池单元的定位锁定； 

2)按照订购电池量，利用电池更换装置将电动车辆电池箱内需要更换的乏电标准电池单元替换为充足电的标准电池单元； 

3)电池更换装置同步显示装入的标准电池单元型号、数量和价格； 

4)电池箱内乏电标准电池单元更换完毕后，移走电池更换装置，重新将电池组内标准电池单元锁定，电动车辆电能补充完毕； 

5)标准电池单元进入电池箱全部到位后即与电极触轨正确接触并通过电极触轨之间固定设置的串并联线路组合达到所需的电池组额定电压和电池组容量； 

6)期间司机按照预订的电池更换数量缴费，或按照最终显示的实际更换电池数量缴费； 

7)将更换下来的乏电标准电池单元送入充电库充电，将充好电的足电标准电池单元送入电池库备用。 

应用本发明电动车辆快速补充电能的方法时，利用电池更换装置将电动车辆电池箱内需要更换的乏电标准电池单元替换为充好电的足电标准电池单元，这一过程根据电池箱的结构 不同，可以具体采用如下方式操作完成：(1)电池箱中电池腔室的一端设置标准电池单元的入口，另一端设置标准电池单元的出口，解除对电池箱内标准电池单元的定位锁定后，将电池更换装置的装填口与电动车辆的电池腔室入口对接，启动电池更换装置，按照所订购标准电池单元的型号和数量，自电池腔室入口逐一将充满电的标准电池单元送入，同时该电池腔室内的乏电标准电池单元逐粒自电池腔室出口退出，对于设置了多个电池腔室的电池箱，为提高换电效率，多个电池腔室中的标准电池单元可以同时装入、同时退出；(2)电池箱中同一电池腔室仅设置一个供标准电池单元进入及退出共用的出入口，解除对电池箱内标准电池单元的定位锁定后，将电池更换装置回收口与电池箱的电池腔室出入口对接，先将电池箱内的标准电池单元逐粒自电池箱腔室出入口退出，再将电池更换装置的装填口与电池腔室出入口对接，按照所订购标准电池单元的型号和数量，自电池腔室出入口逐一将充满电的标准电池单元送入，同理，电池箱设置多个电池腔室时，多个电池腔室中的标准电池单元可以同时退出、同时装入。 

基于本发明的方法，可以应用现有铅酸蓄电池、或铅酸胶体电池、或金属氢化物/镍电池、或锂离子电池、或铁氧锂电池等各种电池为电动车辆提供能量，因此，所述标准电池单元可以是上述任意一种可充电的电池基本单元，本发明中，电池基本单元是指不可再继续拆分的独立电池个体，为了便于制作和组合摆放，优选的，电池基本单元的形状为圆柱形或长方形，当然也可以是其他形状。 

除利用标准化的现有充电电池作为标准电池单元直接使用外，为保证使用过程中标准电池单元的电极与电极触轨始终保持有效接触，本发明的第二个目的在于提供另一种适用于本发明电动车辆快速补充电能的方法的标准电池单元，其包括一个电池基本单元，电池基本单元的电极设有弹性伸缩结构，弹性伸缩结构由金属弹簧或弹性材料构成，所述弹性材料包括橡胶材料或者弹性聚氨酯材料等。 

另外，除了直接以电池基本单元的形式进行应用外，为了提高工作效率，便于更换和使用，本发明的第三个目的在于提供又一种适用于本发明电动车辆快速补充电能的方法的标准电池单元，标准电池单元由多个电池基本单元串联或/和并联组成，并放置于一个在应用过程中不再拆解的标准外壳之中，在标准外壳上设置电极。为了便于与外部接电线路连接，所述标准电池单元的电极也可以设有弹性伸缩结构，所述弹性伸缩结构由金属弹簧或弹性材料构成，所述弹性材料包括橡胶材料或者弹性聚氨酯材料等。标准外壳的形状也优先设置为圆柱形或长方形，此外，所述应用过程是指电池正常的使用寿命周期内。利用设置标准外壳的技术方案更换电池更加方便快捷，可以使电池的电压、容量以及重量尺寸更为适中，与全压 大电池相比更容易布置于复杂形状的电池箱，因此可以更充分地利用电动车辆的可用空间；与电池基本单元相比，有利于进一步缩短电动车辆电能补充的时间。本发明标准电池单元的电极位于标准电池单元装入方向的侧面。 

标准电池单元的电极除设置于同一端面外，还可以将标准电池单元的正负电极分别设置于标准电池单元的两端，并且使正负电极分别凸出标准电池单元的相应端面，这样更有利于标准电池单元与外部输电路的有效连接。此外，为了防止外部冲击造成意外损坏，还可以在本发明标准电池单元的棱角或突出部位设置弹性缓冲垫层。另外，为了适用于本发明电动车辆快速补充电能的方法，可以在本发明标准电池单元上对应电池箱导轨的位置设置耐磨垫层，这样可以减轻导轨对于标准电池单元的直接磨损，防止标准电池在反复装卸过程中因过度磨损而损坏，从而提高产品的使用寿命。 

本发明的第四个目的在于提供一种适用于本发明电动车辆快速补充电能的方法及各种标准电池单元的电池箱，包括电池箱体，电池箱体内设有至少一个可以容纳多个标准电池单元的电池腔室，电池腔室内在沿电池装入方向设有导轨，电池腔室内在沿电池装入方向设有多个标准电池单元工位，电池箱内设有电池定位机构，在电池腔室内电池装入方向的侧面设有直接与标准电池单元电极接触的电极触轨，电极触轨由阳极触轨和阴极触轨组成，至少一个阳极触轨和至少一个阴极触轨上带有用于与外部电路相连的输出端口，或者是连接着用于与外部电路相连的输出端口。所述的输出端口可以是接线座、插头或电线等多种形式。阳极触轨或/和阴极触轨设置多个时，根据需要，彼此之间通过固定的串联或/和并联电路连接。特别要指出的是，本文中所述的串并联电路，即是指串联电路、并联电路或串联和并联组合电路中的任一种。 

需要说明的是，本发明电池箱中既可以直接应用现有各种电池作为标准电池单元，又可以应用本发明目的二和目的三中所述的标准电池单元，因此，若无特别说明，本文中所述的标准电池单元是现有电池构成的标准电池单元及本发明目的二和目的三中所述的标准电池单元的统称。为了表述方便，在本发明以下的行文中，有时也直接以电池来统称现有电池构成的标准电池单元及本发明目的二和目的三中所述的标准电池单元。 

根据实际需要，可以在本发明电池箱中每个电池腔室的一端设置标准电池单元的入口，另一端设置标准电池单元的出口；也可以在电池箱中同一电池腔室仅设置一个电池装入和退出共用的出入口。另外，为了防止使用过程中电池意外脱出，以及水或其他异物进入，在电池腔室的入口、出口或出入口处设置有可开启的保护盖。保护盖与电池箱体之间可以利用紧固件连接，也可以利用卡口结构、铰链结构、锁扣结构或者螺纹结构进行连接。为了防止水 或异物进入电池腔室，造成短路或断路等故障，必要时，还可以在保护盖与电池箱体之间设置密封元件或密封结构，所述密封元件包括密封套、密封垫、密封圈或密封条等等，密封结构包括卡口结构等等。 

本发明电池箱的电极触轨设置在电池装入方向的侧面，与电池电极对应的部位。标准电池单元装入到位后电池电极即与电极触轨正确接触，电极触轨的串联或/和并联是预设固定的，虚位以待电池单元，一旦电池正确到位，即组合达到所需的电池组电压和电池组容量。本发明电池箱中电极触轨的设置形式多样，例如，可以采用每个电池腔室内至少一条电极触轨由在与电池电极的接触方向具有弯曲弹性的良导体制成、并通过比良导体材料更软的弹性材料与电池箱体联接的技术方案，必要时还可以在电极触轨与电池箱体之间增设绝缘材料层；也可以采用每个电池腔室内至少一条电极触轨由刚性较大的良导体制成、在电极触轨与电池箱体之间设置弹性元件的技术方案，必要时也可以在电极触轨与电池箱体之间增设绝缘材料层；还可以采用电极触轨能够相对电池的电极移动或转动的技术方案，即电极触轨非固定设置，可以根据需要与电池电极保持接触或分离。根据电动车辆的车型及载荷不同，可以通过控制电池箱中设置电池的数量或是电池间的串并联及其组合方式，来获得适宜的电压及电能总容量。为实现这一目的，电池箱中的阳极触片和阴极触片可以对应的分段设置，利用电极触片段与段之间不同连接方式，可以实现各电池之间的串联或/和并联设置。这样，通过分段设置阳极触片和阴极触片可以构成多个子电池组，通过子电池组间的串联或/和并联的组合关系，又可以获得适宜的电压及电能总容量。 

本发明电池箱的导轨为滑动导轨或滚动导轨，比较典型的滚动导轨由转辊构成、或由转辊及导向传动带构成，当然也可以是其他形式滚动导轨；滑动导轨形式也非常多样，可以为固定在电池腔室内的导向条，也可以是电池箱体自身侧壁上设置的导向凹凸结构等。只要可以顺利实现对电池的限位及导向作用，都可以实现同样的功能。为防止车辆行驶过程中因道路颠簸对电池造成的冲击，进而产生脱离电弧或造成电池损坏，在导轨与电池箱体之间还可以设置弹性缓冲减振垫层，所述弹性缓冲减振垫层由橡胶材料、弹性发泡材料或弹性聚氨酯材料等弹性材料制成。这种技术方案可以在不影响减振性能的同时，避免在本发明标准电池单元的棱角或突出部位设置弹性缓冲垫层时，对电池散热带来的不利影响。 

为了便于电池装入或退出电池箱，本发明电池箱还设有电池的装卸驱动机构。所述装卸驱动机构可以由控制系统、驱动电机、减速装置和传动装置组成，传动装置为皮带传动、或链轮传动、或齿轮齿条传动、或涡轮蜗杆传动、或滚珠螺杆传动；装卸驱动机构也可以由控制系统、控制阀及气缸或液压缸组成。 

为了便于电池在电池箱中的定位，并防止电池箱内的电池在使用过程中发生意外窜动或移位，本发明电池箱中设置了电池定位机构，所述电池定位机构为可伸入及退出电池腔室的活动挡块，可以随时控制活动挡块做出伸入或退出电池腔室的动作来实现或解除对电池腔室内标准电池单元的定位锁定。这样，与导轨等其他结构配合，就可以实现对电池箱内电池位置的限定。 

另外，为了防止标准电池单元装入时阳极和阴极颠倒造成的不良影响，在电池箱中的电池腔室内还可以设置标准电池单元电极的自动辩别防错装置。所述自动辨别防错装置的形式多种多样，可以是针对不同尺寸电极设置的电池箱体不同尺寸腔室结构；也可以是电池腔室内固定设置的与标准电池单元上凹槽相配合的凸起或销钉等结构；还可以是设置在电池腔室入口或出入口的、带有针对电极特定形状开孔的挡板。 

电池箱内或电池箱周围设有冷却散热系统，以保证在使用过程中，电池箱内电池所产生的热量能够及时散出，避免因高温对电池、电池箱及其他设备造成损坏。所述的冷却散热系统可以是气冷通道，气冷通道设有进气端口和出气端口，进气端口上设置可更换或可清洗的过滤网，在电池周围设置通风子道，通风子道通过气冷通道与外部空气相连通，气冷通道上可以设置风机强制通风，或气冷通道进气端口设有以车辆行驶气动压力作为通风动力的动压集气端口；冷却散热系统也可以是循环散热管路，散热管路由吸热部、散热部、循环连接管、动力循环泵组成，循环散热管路内装有冷却介质，吸热部置于电池周围或与电池外壁相接触，散热部与外部流通空气相接触，或与散热外壳相接触；冷却散热系统还可以是重力式热管，重力式热管由蒸发部、冷凝部、上升管、下降管组成，蒸发部或冷凝部至少之一由多根连通的排管组成，排管内装有低沸点工质，蒸发部与电池紧密接触、或通过良导热材料与电池相接触、或置于电池周围，冷凝部位于蒸发部上方，通过上升管和下降管与蒸发部相连通，冷凝部位于外部流通空气中或与散热外壳相接触，所述散热外壳包括与外部流通空气相接触的至少部分电池箱体外壳或至少部分电动车外壳。 

在本发明电池箱内装入本发明可充电的标准电池单元，即构成适用于本发明电动车辆快速补充电能的方法的可充电电池组。由于使用的标准化电池基本单元尺寸较小，适用性强，将这种可充电电池组应用于各种电动自行车、电动汽车、电动公交车、有轨电车等电动车辆上以后，便于实现广泛建设类似加油站的电能补充机构，再按照本发明电动车辆快速补充电能的方法，就可以实现为电动车辆快速补充电能，为电动车辆的普及提供良好的条件。当然，也可以利用现有加油站添置相应设施提供为电动车辆更换电池、补充电能的服务，同时加油站对换下电池进行随时充电，以备循环使用；同理，对于有弓网(有线)的城市电车，可 以根据车辆耗电实际情况，停靠指定站点进行电池替换、补充电能作业，彻底省去弓网。这样就可以彻底解决目前电动车辆电能补充时间过长，难以大范围普及的社会难题。 

为了满足自行充电的需求，在电池箱上设置慢充接口及相应的变电装置，这样可以利用诸如停放在停车场等闲置时间对电动车辆进行充电，优先利用峰谷电，另外也可以利用风电或光伏发电进行充电。也可在电池箱上设置快充接口以及相应的快充变电装置，以便在没有备有可更换电池的充电站进行快充。 

本发明电动车辆快速补充电能的方法，利用标准化的小型电池基本单元构成的标准电池单元提供电能，通过快速装卸电动车辆电池箱中设置的标准电池单元，来实现电动车辆快速地电能补充。根据电动车型的不同将标准电池单元规范化后，可以利用现有加油站或车辆固定停靠站点对电动车辆进行电池更换，补充电能，使电动车辆的电能补充和目前汽车加油一样方便快捷。替换下的电池在加油站或车辆停靠站点重新充电，以备循环使用。当然也可以另外广泛建设类似加油站的电能补充机构来实现这一目的。应用本发明电动车辆快速补充电能的方法，就可以彻底解决目前电动车辆电能补充时间过长，司机不愿等待且占地面积大，难以大范围普及的社会难题，有利于迅速推动电动车辆的应用，同时可以实现节能、减排、降噪的环保目的。本发明标准电池单元使用方便，性能可靠，特别适用于本发明电动车辆快速补充电能的方法。本发明中采用的标准电池单元尺寸小、重量较轻、操作方便，适用性强，可以适应于市场上绝大部分车型，总表面积大，且易于散热；本发明中标准电池单元成功实现了在电动车辆中对中低电压电池的应用，在充电、使用过程中更加安全；而本发明电池箱，结构简单，工作可靠，可以方便地进行电池更换，设有散热装置，安全可靠，适用于各种电动车辆，应用前景十分广泛。将本发明标准电池单元装入本发明电池箱构成的可充电电池组装备于电动车辆后，可以根据需要实现对电池箱内标准电池单元的快速替换，使电能补充更加方便快捷。综上，本发明电动车辆快速补充电能的方法及相关供电装置，适用于电动自行车、电动汽车、电动公交运输车、有轨电车、有线电车等各种电动车辆，以及双模电动车或电动船舶等电动驱动交通工具，具有广阔的市场，其经济效益和社会效益十分巨大，是一项具有重大应用价值的、利国利民的好技术。 

附图说明

图1为本发明标准电池单元的结构示意图之一。 

图2为图1的左视图。 

图3为本发明标准电池单元的结构示意图之二。 

图4为图3的左视图。 

图5为本发明标准电池单元的结构示意图之三。 

图6为图5的左视图。 

图7为本发明标准电池单元的结构示意图之四。 

图8为图7的左视图。 

图9为本发明标准电池单元的结构示意图之五。 

图10为图9的左视图。 

图11为本发明标准电池单元的结构示意图之六。 

图12为本发明标准电池单元的结构示意图之七。 

图13为本发明标准电池单元的结构示意图之八。 

图14为图13的左视图。 

图15为本发明标准电池单元的结构示意图之九。 

图16为图15的左视图。 

图17为图15所示本发明标准电池单元的外形示意图二。 

图18为图15所示本发明标准电池单元的外形示意图三。 

图19为本发明电池箱的结构示意图之一。 

图20为图19的A-A剖视图。 

图21为图20所示本发明电池箱的应用示意图。 

图22为图21的B-B剖视图。 

图23为本发明电池箱的结构示意图之二。 

图24为本发明电池箱的结构示意图之三。 

图25为本发明电池箱的结构示意图之四。 

图26为图25所示电池箱中电极触轨的连接原理图。 

图27为图25的C-C剖视图。 

图28为图25所示本发明电池箱的应用示意图。 

图29为图28的E向示意图。 

图30为本发明电池箱的结构示意图之五。 

图31为图30的F向示意图。 

图32为图30所示本发明电池箱的应用示意图。 

图33为图25及图30所示本发明电池箱的应用示意图。 

图34为本发明电池箱的结构示意图之六。 

图35为图34的K向示意图。 

图36为图34所示电池箱中电极触轨的结构示意图。 

图37为图34中标准电池单元与电极触轨之间的电路接线示意图。 

图38为图34所示本发明电池箱的应用示意图。 

图39为图34所示电池箱中电极的自动辨别防错装置。 

图40为本发明电池箱的结构示意图之七。 

图41为本发明标准电池单元的结构示意图。 

图42为图41的左视图。 

图43为本发明电池箱的结构示意图之八。 

图44为图43的俯视图。 

图45为图43所示本发明电池箱的应用示意图。 

图46为本发明电池箱的结构示意图之九。 

图47为本发明电池箱的结构示意图之十。 

具体实施方式

实施例一 

如图1、图2所示本发明标准电池单元，包括一个电池基本单元87，电池基本单元87的阳极设有弹性伸缩结构17，弹性伸缩结构17由金属良导体材料制成的弹簧构成，为防止异物落入弹簧17内，在弹簧17的前端还设有金属良导体材料制成的电极帽16，电极帽与阳极可以实现相对滑动，但由于有弹簧17的连接，电极帽始终与阳极保持良好的连通状态。本例中电池基本单元的阴极采用常规的平底结构。 

本例中的电池基本单元87可以是铅酸蓄电池、或铅酸胶体电池、或金属氢化物/镍电池、或锂离子电池、或铁氧锂电池等各种电池中的任一种，并且是不可再继续拆分的独立电池个体。 

由于在电极处设置了弹性伸缩结构，在使用过程中电极可以自动调整伸缩量，从而与相 连电路的连接端口始终保持有效接触，其工作性能更加稳定可靠。 

本例中以圆柱形的电池基本单元87为例进行说明，在实际应用中，也可以采用长方形的电池基本单元或其他形状的电池基本单元，也都在本发明的保护范围内。这一点若无特别说明，适用于本发明所有的标准电池单元，在下面的实施例中不再反复叙述。 

实施例二 

如图3、图4所示本发明标准电池单元，与实施例一的不同之处在于，电池基本单元87的两端分别设置凸出其相应端面的电极，其阳极和阴极分别设有弹性伸缩结构17和19，本例中弹性伸缩结构17和19均由弹性橡胶材料制成。其中，弹性伸缩结构17上设有金属良导体材料制成的电极帽16，电极帽16通过导线28与电池基本单元87的阳极相连；弹性伸缩结构19上设有金属良导体材料制成的电极帽18，电极帽18通过导线29与电池基本单元87的阴极相连。电极帽与电极间应注意连接强度，以避免电极帽意外脱落带来不良影响。 

本例中仅以长方形的电池基本单元87为例进行说明，电极帽16的横截面轮廓形状为圆形，同样，电极帽18的横截面轮廓形状也为圆形，由于是简单的常规形状，在此仅以文字进行说明，不再别附图示。此外，为了便于区别阴极和阳极，电极帽16的尺寸设置的大于电极帽18。 

需要说明的是，在实际应用中，也可以将电极帽的外形设置成方形、三角形等其他形状，而且，区分电极帽16和电极帽18也可以通过颜色、尺寸和形状等其他特征来实现，其中尺寸不同最容易实现自动化识别，可以强制防止装错电极方向。另外，弹性伸缩结构除了由已经提到的金属弹簧及橡胶材料构成外，也可以采用弹性聚氨酯等材料，也都可以实现同样的效果。 

实施例三 

如图5、图6所示本发明标准电池单元，与实施例二的区别在于，本例中以圆柱形的电池基本单元87为例进行说明，弹性伸缩结构17和19均由金属弹簧构成，电极帽16和电极帽18的横截面轮廓形状设置为方形。此外，为了防止标准电池在反复装卸过程中因过度磨损而损坏，电池基本单元87上还设有耐磨垫层15，本例中，所述耐磨垫层15由耐磨耐热的工程塑料制成。 

由于本例所述的标准电池单元中包含了耐磨垫层15，可以对标准电池单元本身形成有效的保护，减轻使用过程中对标准电池单元外壳的磨损，因此，可以大大提高产品的使用寿命。 

需要指出的是，为了便于标准电池单元散热，优选的，耐磨垫层仅在标准电池单元使用过程中与外部结构发生接触的部位适当地进行局部设置。当然，对于散热性极好的材料制成的耐磨垫层，也不排除除电极位置外，在标准电池单元表面全部设置的可能，但从散热和节约成本的角度综合考虑，以适当地局部设置为宜。除提到的工程塑料外，也可以利用发泡材料或聚氨酯等材料制作耐磨垫层，可同时具有缓冲减振功能。 

实施例四 

本发明的技术方案除适用于阳极和阴极分别设置于电池基本单元87的两端外，还适用于阳极和阴极位于电池基本单元87的同一端的情况。如图7、图8所示本发明标准电池单元，与实施例三的区别在于，本例中电池基本单元87的外形为长方形，且其阳极和阴极位于同一个端面上。为了便于区分阳极和阴极，与阳极相连的电极帽16设置成红色，与阴极相连的电极帽18设置成绿色，需要指出的是，以上颜色未在附图中具体表示，仅在此以文字进行说明。另外，为了防止外部冲击造成意外损坏，本发明标准电池单元上还设置弹性缓冲垫层80。出于散热的考虑，本例中，弹性缓冲垫层80仍然采用局部设置的技术方案，弹性缓冲垫层80由橡胶材料制成。 

由于设置了弹性缓冲垫层，标准电池单元抵抗意外损坏的能力大大加强，因此有利于提高产品的使用寿命。而且，弹性缓冲垫层也是设置在与外部结构接触的标准电池单元表面，因此也可以对标准电池单元形成有效保护，避免其产生过度磨损，因此，弹性缓冲垫层也可以同时起到耐磨垫层的作用。 

除橡胶材料外，弹性缓冲垫层还可以由弹性聚氨酯或弹性发泡材料等材料制成。 

虽然可以通过颜色区分电极，但为了便于设备自动识别电池电极与纠错，优选的，将阳极电极帽和阴极电极帽设置成不同形状或不同尺寸。 

实施例五 

如图9、图10所示本发明标准电池单元，与实施例一的区别在于，标准电池单元由四个圆柱形的电池基本单元87两两串联后再通过导线82并联组成，并放置于一个在应用过程中不再拆解的标准外壳58之中，在标准外壳58上设置电极，所述电极包括阳极81和良导体金属板构成的阴极83，阳极81通过导线82与电池基本单元87组成的电池组相连。所述应用过程是指标准电池单元正常的使用寿命周期内，本例中标准外壳58由绝缘的工程塑料材料制成。为了便于散热，标准外壳58上设有多个用于与外部连通的通孔62。通过电池基本单元与标准外壳之间的空隙以及通孔62，就可以提供电池基本单元发散其工作时产生热量的通道。 

为了便于解释本例的技术原理，仅以标准外壳内设置四个电池基本单元为例进行说明，在实际应用中，根据需要，也可以适当增加或减少电池基本单元的数量。此外，基于本例的技术原理，标准外壳内的电池基本单元间的连接关系，也不局限于本例中所述的两两串联后再通过导线并联，可以根据实际需要设置成各种串联、或并联、或串联与并联组合的连接方式，基本原理是利用电池基本单元之间的串联来扩充标准电池单元的额定电压，利用电池基本单元之间的并联来扩充标准电池单元的容量。另外，利用连接过程中不仅可以利用导线进行连接，还可以使用良导体的金属片、金属条等材料进行连接，也都可以实现同样的效果。 

实施例六 

如图9和图11所示标准电池单元，与实施例五的区别在于，标准外壳58内设置八个电 池基本单元87，所述电池基本单元采用四个一组分两列平行布置于标准外壳58，两组电池基本单元最终通过导线82并联后与阳极81相连，其具体连接线路由于属常规技术，十分简单，在此不再专门附图说明。 

基于本例所述的技术原理，结合实施例五所述的技术原理可知，本发明标准电池单元可以根据实际需要设置标准外壳内电池基本单元的数量及其排列形式，都在本发明的保护范围内。 

实施例七 

如图12所示标准电池单元，与实施例五的区别在于，标准电池单元的阳极设有弹性伸缩结构17，弹性伸缩结构17由金属良导体材料制成的弹簧构成，为防止异物落入弹簧内，在弹簧的前端还设有金属良导体材料制成的电极帽16。 

另外要指出的是，由于金属弹簧具有良好的导电性能，直接利用弹簧连接电极帽16与标准电池单元的阳极81，不再另设导线。 

当然，本例所述类型的标准电池单元电极的弹性伸缩结构也可以由橡胶材料或弹性聚氨酯材料制成。 

实施例八 

如图13和图14所示标准电池单元，与实施例七的区别在于，采用外形为长方形的电池基本单元87，电池基本单元87上设置弹性聚氨酯材料制成的弹性缓冲垫层80。此外，标准电池单元阳极处电极帽16通过导线84与电池基本单元87的阳极相连，标准电池单元阴极处也设置凸出于标准外壳58端面的电极，电极上设置良导体金属弹簧19构成的弹性伸缩结构和电极帽18，电极帽18通过导线85与电池基本单元87的阴极相连。 

这种结构的标准电池单元由于内部电池基本单元上设置了弹性缓冲垫层，所以抵抗外部冲击的能力更强，又由于其阳极和阴极均设置了弹性伸缩结构，因此性能更加稳定可靠。 

实施例九 

如图15和图16所示标准电池单元，与实施例八的区别在于，标准电池单元的阳极和阴极设置在标准外壳的同一端，标准外壳58内的四个电池基本单元87通过彼此电极之间的连接以及导线86的连接构成一个由四个电池基本单元串联而成的电池组，电池组的阳极和阴极分别通过导线84和导线85与阳极电极帽16和阴极电极帽18相连。此外，标准外壳58的表面还设置有工程塑料制成的耐磨垫层15。为了区分标准电池单元的阳极和阴极，阳极电极帽16和阴极电极帽18的横截面轮廓分别设置成圆形和方形。 

由于本例所述类型的标准电池单元设置有耐磨垫层，因此更耐磨损，使用寿命更长。基于本例所述原理，采用不同形式的电池基本单元，最终本发明标准电池单元的具体形式可以多种多样，例如，根据选用的电池基本单元的形状及摆放不同，所获得的本发明标准电池单元的形状也可以如图17或图18所示，也都在本发明的保护范围之内。 

实施例十 

如图19、图20所示本发明电池箱，包括由绝缘的工程塑料制成的电池箱体1，电池箱体1内设有一个可以容纳多个标准电池单元7的电池腔室101，电池腔室101内在沿标准电池单元7装入方向设有导轨8，所述导轨8为滑动导轨，是电池箱体自身结构中包含的导向凹凸结构，在电池腔室内电池装入方向的侧面还设有直接与标准电池单元电极接触的电极触轨，电极触轨由阳极触轨2和阴极触轨4组成，阳极触轨2上带有用于与外部电路相连的输出端口3，阴极触轨4上连接着用于与外部电路相连的输出端口6，利用输出端口3和输出端口6与外部动力装置的电路相连，就可以实现为电动车辆的运行供电。阳极触轨2由在与标准电池单元电极的接触方向具有弯曲弹性的良导体材料制成，本例中采用的是铜条，并通过比铜材更软的耐热橡胶垫100与电池箱体1联接，阴级触轨4采用刚性较大的良导体材料制成，本例中仍然采用铜条，为了保证与标准电池单元之间的有效接触，在阴级触轨4与电池箱体1之间还设有弹性元件5，本例中弹性元件5为金属螺旋弹簧。电池腔室101的两端分别设置入口和出口，其中入口和出口处分别设置保护盖9a和9b，为防止水、异物或灰尘等进入电池腔室造成线路意外短路或者断路，在电池箱体1上设置密封元件90，本例中，密封元件90为橡胶密封垫。此外，为了便于标准电池单元的顺利装入，如图20所示，阴级触轨4在入口处局部设置成弯曲段，呈喇叭口状。电池箱内设有电池定位机构，本例中电池定位机构为保护盖9a和9b上设置的凸起部分，即伸入电池腔室内的挡块102和挡块103，装电池时，先将电池出口的保护盖9b和限位块103就位，然后在电池腔室内装入规定数量的电池后，利用紧固件(未具体示出)将保护盖9a与电池箱体连接成一体，此时，挡块102对电池腔室内的电池形成有效定位，本实施例中电极并联连接，因此标准电池单元到位后电池电极与电极触轨接触，电池即形成并联，所构成的电池组即达到所需的电池组额定电压和电池组容量。 

下面以现有电池基本单元作为标准电池单元7应用于本发明电池箱进行说明，本例中，电池箱内设置的标准电池单元7具体为圆柱形锂电池。应用于电动自行车时，如图21、图22所示，将本例所述的电池箱及标准电池单元7共同构成的可充电电池组预置在电动自行车10的支架11内，支架11由轻质金属型材13构成，其中标准电池单元7设置在电池箱的电池腔室内，入口设置在车座12下方，保护盖9a与车座12设置成一体，松开电池箱体与保护盖间的紧固件，掀开车座12即可同时打开保护盖9a。当电动自行车10需要补充电能时，驶入换电站付费将电池箱内的乏电标准电池单元更换成充好电的标准电池单元，具体方法如下： 

1)电动自行车驶入换电站中的换电工位，司机根据所需标准电池单元的型号和数量订购要更换的标准电池单元，打开保护盖9a和9b，将电池箱切换到换电状态，同时解除了对电池箱内标准电池单元7的定位锁定； 

2)将电池更换装置(未具体示出)的装填口与电动车辆的电池箱入口对接，启动电池更换装置，按照所订购标准电池单元的型号和数量，自电池箱入口逐一将充满电的标准电池单元送入，同时电池箱电池腔室内的乏电标准电池单元逐粒自电池箱出口退出， 并由专门的容器收集； 

3)电池更换装置同步显示装入的标准电池单元型号、数量和价格； 

4)电池箱内乏电标准电池单元更换完毕后，移走电池更换装置，重新固定保护盖9a和9b，将电池组内标准电池单元锁定，电动车辆电能补充完毕； 

5)标准电池单元进入电池箱并经过锁定定位后即与电极触轨正确接触并通过电极触轨组合达到所需的电池组额定电压和电池组容量； 

6)期间司机按照预订的电池更换数量缴费，或按照最终显示的实际更换电池数量缴费； 

7)将更换下来的乏电标准电池单元送入充电库充电，将充好电的足电标准电池单元送入电池库备用。 

由于电动自行车的额定工作电压较低，所用标准电池单元的数量较少，重量较轻，因此也可以人工更换电池。可以象装弹匣那样逐粒将充好电的标准电池单元从电池箱入口装入，同时电池箱内原有的乏电标准电池单元从出口退出；也可以先将电池全部退出，然后再装入，均十分方便快捷。 

实施例十一 

如图23所示本发明电池箱，与实施例十的区别在于，导轨8为固定设置在电池腔室内的导向条，为了防止电动车辆运行过程中因颠簸造成接触不良或电池标准单元意外损坏等问题，导轨8与电池箱体之间还设置有弹性聚氨酯材料制成的弹性缓冲减振垫层14。此外，为了防止电池7(即标准电池单元)在反复充电装卸过程中与导轨8接触过多而发生过度磨损造成损坏，在标准电池单元上对应导轨8的位置设有耐磨垫层15，本例中耐磨垫层15由四氟乙烯材料构成。另外，标准电池单元7的电极设有弹性伸缩结构，本例中弹性伸缩结构由弹簧17构成，出于防止异物落入卡住弹簧的考虑，在弹簧顶端增设金属良导体材料制成的电极帽16，由于电池电极上设置了弹性伸缩结构可以保证电极与阳极触轨的有效接触，而阴极触轨与电池箱体之间也设置了弹性元件，因此这种结构的电池箱可以保证电极与电极触轨始终保持良好接触，性能更加可靠。 

本例所述的标准电池单元由于设置了耐磨垫层15，因此使用寿命更长。而本例所述的电池箱中由于在导轨与电池箱体之间设置有弹性缓冲减振垫层14，所以其抗振性能大大提高，性能更加稳定可靠，使用寿命也更长。 

实施例十二 

如图24所示，与实施例十一的区别在于，直接在标准电池单元7上设置弹性橡胶材料制成弹性缓冲垫层80，这样本例所示的电池箱中可以不必在导轨8与电池箱体1之间再另外设置弹性缓冲减振垫层，直接将导轨8与电池箱体1固定在一起即可。 

利用这样结构的本发明标准电池，可以节约电池腔室内的空间，使电池箱的整体尺寸更紧凑，进而提高电动车辆的空间利用率。值得一提的是，弹性缓冲垫层80也可以防止标准电 池单元7与导轨之间发生过度磨损，因此弹性缓冲垫层80还同时具有耐磨垫层的作用。 

实施例十三 

如图25、图26和图27所示本发明电池箱及标准电池单元，与实施例十一的区别在于，电池箱内设置两个非直线的电池腔室101，两个电池腔室中的标准电池单元构成的子电池组最终通过导线20并联在一起，由于并联线路为常规技术，十分简单，本例中没有具体表示出如何通过两根导线20将两个电池腔室并联的。导轨8采用绝缘且表面光滑的电木材料制成，下设橡胶材料制成的弹性缓冲减振垫层14，可以减轻对标准电池单元7的磨损，因此标准电池单元7上不再设置耐磨垫层，这种结构可以克服在电池上设置耐磨垫层对电池散热带来的不利影响，为了便于电池箱内的电池散热，电池箱体上设置多个与外部连通的通气孔22。另外，标准电池单元7对应阴级触轨4的电极也设置弹性伸缩结构，所述弹性伸缩结构包括弹簧19，在弹簧19顶端增设金属良导体材料制成的电极帽18。标准电池单元7的正负两极分别位于标准电池单元的两端，且电极凸出标准电池单元的相应端面。为了区别电池的阴阳两极，防止发生错误使用，电极帽18和电极帽16除了尺寸大小的区别外，形状也不同，本例中，电极帽16为圆柱体，电极帽18为正方体。阳极触轨2和阴极触轨4分别连接着用于与外部电路相连的输出端口3和输出端口6，本例中输出端口3和输出端口6均为导线。电池箱内还设有冷却散热系统，以保证在使用过程中，电池箱内电池所产生的热量能够及时散出，所述的冷却散热系统为循环散热管路，散热管路由吸热部23、散热部26、循环连接管24及动力循环泵25组成，循环散热管路内装有冷却介质，动力循环泵25为冷却介质的循环提供动力，吸热部23置于电池箱体内电池7的周围，冷却介质运行至吸热部时会带走电池箱内的热量为电池降温，散热部26与外部流通空气相接触，吸热后的冷却介质运行至散热部时将热量释放到空气中，冷却后的冷却介质经循环连接管重新流回至吸热部，开始下一次的循环。电池腔室101的入口和出口分别设置有保护盖9a和9b，保护盖9a和9b与电池箱体之间利用卡口相连。为防止异物进入，在保护盖与电池箱体之间还设置有密封结构90，本例中，密封结构90为保护盖上设置橡塑材料的卡口结构，其与电池箱体的卡口部分扣合后，可以形成自密封。在入口和出口处还分别设置有电池定位装置，在本例中，电池定位装置为可以插入或拔出电池腔室的活动挡块21。特别要说明的是，本发明电池箱中应用的标准电池单元为中低压电池，因此每个电池腔室101中的标准电池单元7之间均为串联设置，以适当增大系统额定电压。为实现这一目的，如图26所示，本例中电极触轨为局部小段设置，为保证标准电池单元的顺利装入，阳极触轨小段之间通过绝缘材料段91连成一体，同样阴极触轨小段之间也分别用绝缘材料段91连成一体，而阳极触轨小段与阴极触轨小段之间利用导线依次串连，如图所示，阳极触轨小段2.1与阴极触轨小段4.2之间、阳极触轨小段2.2与阴极触轨小段4.3之间……直至阳极触轨小段2.n与阴极触轨小段4.(n+1)之间分别通过导线92相连，并在电极触轨端部的阳极触轨小段2.(n+1)和阴极触轨小段4.1上分别设置输出端口3和输出端口6，这样装入标准电池单元后，相邻标准电池单元之间即可形成依次串联关系，进而 构成一整个串联供电电池组。 

应用于电动轿车时，如图28和图29所示，将本例所述的电池箱及标准电池单元装配在一起构成可充电电池组预置于电动轿车27上D处，利用输出端口3和输出端口6与小汽车驱动装置电路连接，为小汽车提供动力。当电动轿车27需要补充电能时，驶入换电站付费将电池箱内的乏电标准电池单元更换成充好电的标准电池单元，具体方法如下： 

1)电动轿车驶入换电站中的换电工位，司机根据所需标准电池单元的型号和数量订购要更换的标准电池单元，打开保护盖9a和9b，将电池箱切换到换电状态，同时拔出活动挡块21解除了对电池箱内标准电池单元7的定位锁定； 

2)将电池更换装置(未具体示出)的装填口与电动车辆的电池箱入口对接，启动电池更换装置，按照所订购标准电池单元的型号和数量，自电池箱入口逐一将充满电的标准电池单元送入，同时电池箱电池腔室内的乏电标准电池单元逐粒自电池箱出口退出，并由专门的装置收集起来； 

3)电池更换装置同步显示装入的标准电池单元型号、数量和价格； 

4)电池箱内乏电标准电池单元更换完毕后，移走电池更换装置，重新固定保护盖9a和9b，插入活动挡块21，将电池组内标准电池单元锁定，电动车辆电能补充完毕； 

5)标准电池单元进入电池箱并经过锁定定位后即与电极触轨正确接触并通过电极触轨组合达到所需的电池组额定电压和电池组容量； 

6)期间司机按照预订的电池更换数量缴费，或按照最终显示的实际更换电池数量缴费； 

7)将更换下来的乏电标准电池单元送入充电库充电，将充好电的足电标准电池单元送入电池库备用。 

需要指出的是，本例中以设置两套循环散热管路为例进行说明，在实际应用中根据需要也可以仅设置一套，另外，管路的设置也可以采取其他结构，只要能实现为电池散热的效果即可。除设置在电池周围外，冷却散热系统也可以设置在电池腔室内，直接与电池外壁接触，从而提高散热效率。散热部除了如本例中所述与外部流通空气相接触外，也可以与电动车辆的散热外壳相接触，所述散热外壳可以是用于散热的车体外壳部分或电池箱外壳部分。 

根据本例所述的技术原理，为达到所需工作电压及容量，按照实际情况，可以调整单个电池腔室的尺寸及容纳标准电池单元的数量，也可以调整电池腔室的串联或并联关系，还可以调整电池腔室的数量。例如，按本例所述连接方式，若采用电压为3.3V、容量为60A·h的标准电池单元(本例中为铁氧锂电池)，当n+1＝100时，则电池箱的总电压为每个腔室的串联总电压330V、总容量为两个腔室的容量之和120A·h。若采用每个电池腔室内设置50个标准电池单元，则可以设置四个电池腔室，两两串联，然后再并联，也可以实现总电压为330V、总容量为120A·h。据此原理，在同样的总电压和总容量要求下，可以根据电动汽车内的可用空间分布和标准电池单元的大小，优化电池腔室及电池箱形状、尺寸、数量和分布，对电 动汽车的整体优化设计带来很大方便。 

实施例十四 

如图30和图31所示本发明电池箱及标准电池单元7，与实施例十三的区别在于，电池腔室设置成“U”字形，电池腔室外侧仍采用电木材料的导轨8，此外，电池腔室中部还设置有由可旋转的转辊33及导向传动带32构成的滚动导轨。标准电池单元7的阴阳电极分别设有弹性聚氨酯材料构成的弹性伸缩结构17和19，弹性伸缩结构17和19中设置有导线28和29使阴阳电级分别与电极帽16和电极帽18相连。阳极触轨2和阴极触轨4上分别带有用于与外部电路连接的输出端口3和6，在此，输出端口3和6均为标准接线座。在电池腔室的出口和入口处设置保护盖9，保护盖9一端与电池箱体1铰接，另一端可以与电池箱体通过卡口牢固相连。保护盖上还设有密封元件90，扣好保护盖后，可以实现对电池腔室的密封，本例中，密封元件为弹性聚氨酯密封条。保护盖上设置的凸起构成可伸入或退出电池腔室的活动挡块104。扣好保护盖9，则同时活动挡块会自动实现对电池的定位。此外，为了防止标准电池单元7在装入时阳极和阴极装反而造成的意外，在电池腔室内还固定设置有针对电极的自动辩别防错装置206，本例中，自动辩别防错装置206是与标准电池单元7壳体上设置的凹槽相互配合的销钉。 

电池箱体上设置用于散热的通孔22。另外，围绕电池周围的电池箱体1表面设置有冷却散热管路，本例中冷却散热系统是重力式热管，重力式热管由蒸发部、冷凝部35、上升管30、下降管31组成，蒸发部由多根连通的蒸发部排管34组成，围绕在电池周围的电池箱体表面，排管34内装有低沸点工质，冷凝部35位于蒸发部上方，同样由多根连通的排管组成，并通过上升管30和下降管31与蒸发部相连通，冷凝部35位于外部流通空气中。为了便于维修，上升管30和下降管31中分别设有控制阀门36，在上升管的最高处设置用于添加低沸点工质的开口，并在开口处设置控制阀门。蒸发部吸收电池工作散发的热量后，蒸发部排管34内的低沸点工质被加热变成气态，沿上升管30进入冷凝部35中，冷凝部向空气中散热后，低沸点工质重新转化成液态，并沿下降管31回流至蒸发部，开始下一次热循环，经过这样反复的热循环过和程，从而达到使电池箱内电池工作时产生的热量能够及时散出，避免因高温对电池、电池箱及其他设备造成损坏。整个散热过程不额外消耗能源，节能环保，经济性好，由于热管导热效率高，电池工作过程中温度较低，有利于延长其使用寿命。 

需要说明的是，本例中电池腔室内的标准电池单元之间仍是彼此串联设置，其串联接线的原理与实施例十三中所述的原理相同，在此不再另附图说明。 

应用于电动轿车时，如图32所示，将本例所述的电池箱及标准电池单元装配在一起构成可充电电池组按图示方向预置于电动轿车27上G处，利用输出端口3和输出端口6与小汽车驱动装置电路连接，为小汽车提供动力。为提高电池箱容量，在电动轿车上同时设置两组上述电池箱及标准电池单元一起构成可充电电池组，两者间并联设置。以每个电池腔室中设置92个电压为3.6V、容量为60A·h的标准电池单元(锂离子电池)为例，电池箱内的标准电 池单元串联后的电压为331V，两个电池腔室并联后电池箱的总容量为120A·h，则全部电池组的储能总量达到39.7千瓦时，以目前电动车辆百公里耗电能15千瓦时的水平估算，充一次电大约可以维持电动车辆行驶265公里。 

当电动轿车27需要补充电能时，驶入换电站付费将电池箱内的乏电标准电池单元更换成充好电的标准电池单元，其过程与实施例十三中所述补充电能过程除解除及恢复对电池箱内标准电池单元7的定位锁定操作不同外，其余过程基本相同。 

除本例所述的技术方案外，蒸发部也可以直接与电池外壁紧密接触、或通过良导热材料与其相接触，也都可以起来很好的散热效果。另外，冷凝部除位于外部流通空气中外，也可以与电动车辆的散热外壳相接触。特别要指出的是，由于冷却散热系统中采用的重力式热管是以低沸点工质自身的重力作为动力实现循环的，因此，在使用时，应保证冷凝部的位置高于蒸发部。 

实施例十五 

如图33所示，与实施例十三及实施例十四的不同之处在于，可以同时在电动轿车27的不同部位上设置超过一个可充电电池组。本例中电动轿车的D处设置有图25和图27所示本发明电池箱和标准电池单元组成的可充电电池组，电动轿车的G处设置有图30和图31所示本发明电池箱和标准电池单元组成的可充电电池组。此外，G处设置的可充电电池组除了采用重力式热管构成的冷却散热系统对电池实施散热外，本例中冷却散热系统还包括电动轿车前端设置的气冷通道37，气冷通道设有进气端口和出气端口，进气端口上设置可更换或可清洗的过滤网38，电池箱体上设置的通孔22以及电池之间的间隙在电池周围构成通风子道，通风子道通过气冷通道与外部新鲜空气相连通，气冷通道进气端口设有以车辆行驶气动压力作为通风动力的动压集气端口。这样电动车辆行驶时，外部新鲜空气就会沿气冷通道及通风子道直达电池处，在空气流通过程中自然带走电池产生的热量，达到为电池降温的作用。当然，也可以在气冷通道上设置风机进行强制通风。 

本例以电动轿车上设置两个可充电电池组进行说明，实际应用中，也可以根据车体空间及实际需要设置更多可充电电池组，另外所采用的可充电电池组可以不同，也可以相同。 

实施例十六 

如图34、图35、图36和图37所示本发明电池箱，与实施例十的区别在于，其包含两个电池腔室，在每个电池腔室仅设置一个电池装入和退出共用的出入口，在每个电池腔室的出入口处设置可以伸入或退出电池腔室的活动挡块21，所述活动挡块21一端与电池箱体1铰接，另一端可以通过锁具48与电池箱体固定相连。此外，两个电池腔室共用一个保护盖9，保护盖9的一端与电池箱体1铰接，另一端可以通过紧固件(未具体示出)与电池箱体固定相连。保护盖与电池箱体间设置密封条90。另外，每个电池腔室内均设置转辊构成的滚动导轨。其中出入口端的两根转辊做为主动转辊39，经链轮45和链轮46及链条95由电机44直 接驱动，其余转辊均为从动转辊40。另外，与两根主动转辊39位于同侧的从动转辊40还分别通过链轮94、链轮94a和链条97构成的传动链以及链轮96、链轮96a和链条97构成的传动链，与主动转辊实现同步运转。驱动电机44、控制系统43、减速装置42及传动装置共同组成电池装卸驱动机构，本例中，传动装置包括主动转辊及从动转辊上设置的链轮45、链轮46、链轮94、链轮96、链轮94a、链轮96a、链条95、链条97以及链条98。利用电机带动主动转辊及其同侧的从动转辊转动，标准电池单元7装入过程中又带动另一侧的从动转辊转动，进而实现标准电池单元7顺利装入电池腔室。本例所述电池箱还包含冷却散热系统，所述的冷却散热系统为循环散热管路，循环散热管路由吸热部23、散热部26、循环连接管24及动力循环泵25组成，循环散热管路内装有冷却介质，动力循环泵25为冷却介质的循环提供动力，吸热部23管路置于电池7的下方电池箱体内，冷却介质运行至吸热部时会带走电池箱内的热量为电池降温，散热部26与外部流通空气相接触，吸热后的冷却介质运行至散热部时将热量释放到空气中，冷却后的冷却介质经循环连接管重新流回至吸热部，开始下一次的循环。再有，为了防止转辊与电池接触过程中因挤压对电池造成损害，在包括主动转辊39和从动转辊40的所有转辊表面设置弹性橡胶制成的保护层41，保护层同时也可以起到缓冲减振的作用。为了减少标准电池单元装入及退出时的磨擦阻力，在电池腔室内还固定设置有四氟乙烯板制成的、连续的滑动导轨200。此外，为了防止标准电池单元7在装入时阳极和阴极装反而造成的意外，在电池腔室内还固定设置有针对电极的自动辩别防错装置206，本例中，自动辩别防错装置206是针对不同尺寸电极设置的电池箱体的不同尺寸腔室结构，由于阴极所处的腔室尺寸略大于阴极电极帽18，但小于阳极电极帽16的尺寸，因此一旦标准电池单元的电极装反，则标准电池单元无法正常进入电池腔室。 

如图37所示，本例以每个电池腔室中设置4枚电极位于同侧的长方形标准电池单元7为例说明如何将同一腔室内的标准电池单元串联再将两个电池腔室中串联后的电池组并联。使用如图36所示的电极触轨，由绝缘电木125中嵌置铜片制成，在电木125上方还设有橡胶弹性层115，这样电极触轨在电池箱内保持连续设置，且由于设置了橡胶弹性层115，可以适应电池电极高度的小范围差异。需要指出的是，图示电极触轨用于与标准电池单元的阳极123接触即为阳极触轨2，其中的铜片即为阳极触轨小段116；用于与标准电池单元的阴极124接触即为阴极触轨4，其中的铜片即为阴极触轨小段117。另外要说明的是，图37中为方便描述，将电极触轨中未设铜片段划“×”线进行示意，这样，利用交错在阳极触轨小段116和阴极触轨小段117之间设置的导线118即可实现将电池腔室中的标准电池单元(1)、标准电池单元(2)、标准电池单元(3)和标准电池单元(4)串联在一起构成电池组一，同样另一个电池腔室内的标准电池单元(5)、标准电池单元(6)、标准电池单元(7)和标准电池单元(8)串联在一起构成电池组二，再利用导线119和导线120将两个电池腔室中的电池组一和电池组二并联起来，最后通过导线121与阳极输出端口3相连，再通过导线122与阴极输出端口6相连。当然，根据这种技术原理，在实际应用中，可以根据需要增减标准电池单元的 数量，同时使用电池腔室的尺寸和容量适宜的电池箱，另外，也可以采用不同的阳极触轨和阴极触轨分段设置方法以及串联或并联电路形式，以满足不同的需求。 

需要说明的是，图37中用方框加圆圈表示标准电池单元的阳极，以区别圆圈代表的阴极，仅为说明方便，并不表示实际电极形状。 

下面以标准电池单元7为长方形铅酸电池为例进行具体应用说明。应用于电动客车时，如图38所示，将三组本例所述的电池箱及标准电池单元7装配在一起构成可充电电池组后预置于电动客车上L处，利用输出端口3和输出端口6与电动汽车驱动装置电路连接，为电动客车提供动力，鉴于本发明应用的都是中低压现有电池，因此为满足电动客车的较大额定工作电压，三组可充电电池组彼此串联设置，由于串联电路原理十分简单，在此不做具体图示说明。当电动客车49需要补充电能时，驶入换电站付费将电池箱内的乏电标准电池单元更换成充好电的标准电池单元，具体方法如下： 

1)电动客车驶入换电站中的换电工位，司机根据所需标准电池单元的型号和数量订购要更换的标准电池单元，打开保护盖9，将电池箱切换到换电状态，同时打开锁具48，转动活动挡块21解除了对电池箱内标准电池单元7的定位锁定； 

2)将电池更换装置回收口与电动车辆的电池箱出入口对接，先将电池箱内的标准电池单元逐粒自电池箱出入口退出，再将电池更换装置的装填口与电池箱出入口对接，按照所订购标准电池单元的型号和数量，自电池箱出入口逐一将充满电的标准电池单元送入，由于设置了两个电池腔室，为提高效率，两个电池腔室中的标准电池单元同时退出、同时装入； 

3)电池更换装置同步显示装入的标准电池单元型号、数量和价格； 

4)电池箱内乏电标准电池单元更换完毕后，移走电池更换装置，利用锁具48将活动挡块21与电池箱体固定，将电池组内标准电池单元锁定，重新固定保护盖9，电动车辆电能补充完毕； 

5)标准电池单元进入电池箱并经过锁定定位后即与电极触轨正确接触并通过电极触轨组合达到所需的电池组额定电压和电池组容量； 

6)期间司机按照预订的电池更换数量缴费，或按照最终显示的实际更换电池数量缴费； 

7)将更换下来的乏电标准电池单元送入充电库充电，将充好电的足电标准电池单元送入电池库备用。 

需要说明的是，装卸驱动机构中，传动装置除了采用链轮传动外，还可以采用皮带传动、或齿轮齿条传动、或涡轮蜗杆传动、或滚珠螺杆传动，也都能实现同样的效果。 

另外，基于本发明所述的针对电极的自动辩别防错原理，也可以在电池腔室入口处设置如图39所示的挡板207作为电极的自动辩别防错装置，挡板207上设置有略大于标准电池单元轮廓尺寸的通孔208，由于标准电池单元阳极尺寸较大，无法从阴极对应侧通过，因此只 有按正确方向进入时才能装入电池腔室。 

实施例十七 

如图40所示本发明电池箱，与实施例十六的不同之处在于，电池驱动机构由控制系统51、控制阀53、气缸50、进气管54及回气管52共同组成。打开保护盖9和活动挡块21，解除对电池的锁定后，利用控制系统驱动气缸50，使活塞55带动推板56前伸即可实现将电池7从电池腔室内退出。此外，为了便于标准电池单元7在电池腔室内的移动，在电池腔室对应标准电池单元侧面的电池箱体上还设置有导轨126，在此导轨126为光滑的工程塑料板构成的滑动导向。 

本例以气缸进行说明，根据本例所述技术原理，也可以利用液压缸等装置实现电池的退出。此外，根据气缸或其他驱动装置的位置不同，除将电池推出电池腔室外，还可以将电池拉出电池腔室，也可以实现同样的效果。由于本例所述的电池驱动机构不占用电池箱内部空间，因此可以使电池箱的结构更紧凑，占用空间也更小。 

除此之外，由于直线电机利用越来越普遍、价格逐渐降低，直线电机应当是各种方式中最理想的一种驱动方式之一。其由直线电机、直线导轨、控制系统和推板56组成，节省空间，动作快捷，控制方便。 

实施例十八 

如图41和图42所示本发明标准电池单元57，标准电池单元57包含多个长方体的电池基本单元87，电池基本单元经导线61串联在一起，并放置于一个在应用过程中不再拆解的标准外壳58之中，标准外壳58也为长方体，在标准外壳58上设置带有弹性伸缩结构的电极，其中，阳极的弹性伸缩结构包括弹簧17和电极帽16，阴极的弹性伸缩结构包括弹簧19和电极帽18，阳极和阴极分别通过导线60和59与两侧的电池基本单元87相连，从而构成所述标准电池单元57。为了便于散热，标准外壳58上设置了多个通孔62。此外，为了防止使用过程中电池基本单元受到意外冲击而损坏，在电池基本单元87上设有弹性缓冲垫层80，本例中所述弹性缓冲垫层80采用橡胶材料制成，除缓冲减振外还起到耐磨的作用，另外，由于在电池基本单元87上设置了弹性缓冲垫层80，电池基本单元87彼此之间会形成一定间隙，这些间隙与通孔62一起构成许多与外部连通的通道，从而更利于标准电池单元57散热。 

如图43和图44所示本例所述电池箱，电池箱体1是由轻质铝型材拼接而成框架结构，电池箱体1内设有三个可以容纳多个标准电池单元57的电池腔室101，电池腔室之间通过导线63并联在一起，电池腔室周围电池箱体1的轮廓在沿电池57装入方向构成导轨8，所述导轨8为滑动导轨，在电池腔室内电池装入方向的侧面还设有直接与标准电池单元57电极接触的电极触轨，电极触轨由阳极触轨2和阴极触轨4组成，阳极触轨和阴极触轨仍采用图36所述的结构。阳极触轨2上带有用于与外部电路相连的输出端口3，阴极触轨4上连接着用于与外部电路相连的输出端口6，本例中，输出端口3和输出端口6均为标准电源接头，利 用输出端口3和输出端口6与外部动力装置相连，就可以实现为电动车辆的运行供电。在电池箱体上还设置有摆杆机构控制的活动挡块64，活动挡块64设置在电池腔室的出入口端，可以通过电池箱体1上设置的通孔66伸入至池池腔室101内。为了便于散热，电池箱体1上留有与外部空间连通的通孔65，此外，本例所述电池箱还包含冷却散热系统，所述的冷却散热系统为循环散热管路，循环散热管路由吸热部23、散热部26、循环连接管24及动力循环泵25组成，循环散热管路内装有冷却介质，动力循环泵25为冷却介质的循环提供动力，吸热部23置于电池7周围铝型材所包含的空腔中，冷却介质运行至吸热部时会带走电池箱内的热量为电池降温，散热部26与外部流通空气相接触，吸热后的冷却介质运行至散热部时将热量释放到空气中，冷却后的冷却介质经循环连接管重新流回至吸热部，开始下一次的循环。 

下面以现有额定电压为3.3V、额定容量为60A·h的铁氧锂电池作为电池基本单元87构成标准电池单元57为例进行说明。当前的电动轿车的额定工作电压一股为300V左右，其每100公里耗电量约为15度。将图41所示，将5个额定电压为3.3V、额定容量为60A·h的铁氧锂电池串联并置入标准外壳58中构成标准电池单元57，单个标准电池单元电压为16.5V，容量为60A·h。将该标准电池单元57置入图43所示的电池箱中，每个电池腔室中设置20个，并利用预置导线将上述20个标准电池单元57串联在一起。由于在实施例十六中已经详细描述了如何将电池腔室中的多个标准电池单元串联在一起，以及如何将不同电池腔室中的串联电池组并联在一起，因此本例中不再专门附图说明。按上述方式每个电池腔室中的标准电池单元串联后的电压为330V，三个电池腔室并联后总容量为180A·h，则本例所述电池箱和标准电池单元构成的可充电电池组的总能量可达59.4度，按目前电动轿车每100公里耗电量约为15度估算，该电池组电能可以维持电动轿车行驶约400公里。应用于电动轿车27时，如图45所示，将上述可充电电池组预置于电动轿车上M处。当电动轿车27需要补充电能时，驶入换电站付费将电池箱内的乏电标准电池单元更换成充好电的标准电池单元，其具体过程与实施例十六中所述补充电能过程除解除及恢复对电池箱内标准电池单元57的定位锁定操作不同外，其余过程基本相同，在本例中采用摆杆机构控制的活动挡块，解除或恢复对标准电池单元的定位锁定是通过旋转摆杆110来实现的。 

本例所述的这类标准电池单元电压较低，采用这种标准电池单元与采用现有技术中的大型蓄电池相比，安全性更高，例如本例中标准电池单元57的额定电压仅为16.5V，大大低于人体安全电压36V的标准，因此应用本发明标准电池单元可以有效保障使用过程中的人身安全，大大降低了触电的风险。另外，与全压大电池相比更容易布置于复杂形状的电池箱，因此可以更充分地利用电动车辆的可用空间；与电池基本单元相比，有利于进一步缩短电动车辆电能补充的时间(电池更换时间)。 

需要指出的是，本例中以标准电池单元中设置5块串联的电池基本单元进行说明，在实际应用中，根据要达到的工作电压不同，或充电电池组容量不同，或使用的电池性能不同，构成标准电池单元的电池基本单元的数量及连接形式也可以有所差异。例如基本电池之间除 串联外，还可以是并联，或是串联和并联共用。另外，本例以电池箱设置三个并联的电池腔室进行说明，在实际应用中根据实际需要也可以设置少于三个或多于三个电池腔室，且电池腔室内的标准电池单元使用量及电池腔室之间的连接方式也都可以有所差异。而且，电池腔室也可以分开放置在电动车辆的不同位置。 

实施例十九 

如图46所示电池箱，与实施例十八的区别在于，阳极触轨2中与输出端口3相连的一段阳极触轨小段116与气缸68相连。补充电能时，转动摆杆使活动挡块退出电池腔室时，气缸同步运动，使与输出端口3相连的一段阳极触轨小段116远离标准电池单元57的电极。这样整个电池箱的供电电路被截断，可以防止补充电能过程中意外触电事故的发生，更加安全可靠。电能补充完毕后，转动摆杆使活动挡块进入电池腔室重新锁定标准电池单元时，气缸同步动作使与输出端口3相连的一段阳极触轨小段116与标准电池单元57的电极恢复接触。需要指出的是，气缸的动力由另一常备充电蓄电池(图中未具体示出)供给。 

当然除了采用电极触轨可以相对电池电极移动的技术方案外，也可以采用电极触轨相对于电池电极转动的技术方案，只要可以实现使整个电池箱内供电电路中断的目的，都可以实现同样的效果。而具体实施的装置除应用气缸外，也可以采用其它电动、液压或机械装置，在此不一一累述。 

实施例二十 

如图47所示电池箱，与实施例一的区别在于，电极触轨仅设置一根，位于电池腔室中标准电池装入方向的侧面，电极触轨由间隔设置的金属良导体材料段205和绝缘体材料段201组成，并保持连续。电极触轨与电池箱体1之间设置弹性元件，弹性元件具体为弹性聚氨酯垫100。作为一种特例，本实施例所述电池箱的电极触轨中，金属良导体段205兼有阳极触轨和阴极触轨功能。如图47，当电池腔室内设置电极位于同侧的长方形标准电池单元7时，电池到位后，通过金属良导体段205即可以实现将所有标准电池单元串联在一起。电极触轨两端设置的金属良导体段205除与标准电池单元的电极相连外，还分别与阳极输出端口3和阴极输出端口6相连，从而构成整个电池组供电线路。为了便于说明，图47中用叉线区分标准电池单元的阳极203和阴极204。 

这种结构的电池箱，省去了导线连接，大大简化了电池箱内部结构，占用空间更小，实用性更强。 

Claims (7)

1.一种电动车辆快速补充电能的方法，在电动车辆上设置可充电电池组，在换电站里设置电池更换装置、充电库和电池库，其特征在于可充电电池组由电池箱和标准化的标准电池单元组成，所述标准电池单元包括一个电池基本单元，电池基本单元的电极均设有弹性伸缩结构，弹性伸缩结构由金属弹簧或弹性材料构成，电池箱内设有至少一个容纳标准电池单元的电池腔室，电池腔室内设有容纳多个标准电池单元工位，沿标准电池单元装入方向设有导轨，标准电池单元工作时位于电池箱内，并且能够沿导轨在电池箱中顺畅地装入和退出，电池的电极位于装入方向的侧面，标准电池单元到位后电池电极与电极触轨接触，电极触轨之间通过固定的串并联电路连接，一旦标准电池单元全部到位，电池组即达到所需的电池组额定电压和电池组容量，将上述可充电电池组预先装配在电动车辆上，电动车辆需要补充电能时，驶入换电站付费将电池箱内的乏电标准电池单元更换成充好电的标准电池单元即可。

2.根据权利要求1所述的电动车辆快速补充电能的方法，其特征在于包括如下步骤：

1）电动车辆驶入换电站中的换电工位，司机根据所需标准电池单元的型号和数量订购要更换的标准电池单元，并将电池箱切换到换电状态，解除对电池箱内标准电池单元的定位锁定；

2）按照订购电池量，利用电池更换装置将电动车辆电池箱内需要更换的乏电标准电池单元替换为充足电的标准电池单元；

3）电池更换装置同步显示装入的标准电池单元型号、数量和价格；

4）电池箱内乏电标准电池单元更换完毕后，移走电池更换装置，重新将电池组内标准电池单元锁定，电动车辆电能补充完毕；

5）标准电池单元进入电池箱全部到位后即与电极触轨正确接触并通过电极触轨之间固定设置的串并联线路组合达到所需的电池组额定电压和电池组容量；

6）期间司机按照预订的电池更换数量缴费，或按照最终显示的实际更换电池数量缴费；

7）将更换下来的乏电标准电池单元送入充电库充电，将充好电的足电标准电池单元送入电池库备用。

3.根据权利要求1所述的电动车辆快速补充电能的方法，其特征在于电池箱中电池腔室的一端设置标准电池单元的入口，另一端设置标准电池单元的出口，解除对电池箱内标准电池单元的定位锁定后，将电池更换装置的装填口与电动车辆的电池腔室入口对接，启动电池更换装置，按照所订购标准电池单元的型号和数量，自电池腔室入口逐一将足电的标准电池单元送入，同时该电池腔室内的乏电标准电池单元逐粒自电池腔室出口退出，对于多个电池腔室，标准电池单元可以同时装入、同时退出。

4.根据权利要求1所述的电动车辆快速补充电能的方法，其特征在于电池箱中同一电池腔室仅设置一个标准电池单元进入及退出共用的出入口，解除对电池箱内标准电池单元的定位锁定后，将电池更换装置回收口与电池箱的电池腔室出入口对接，先将电池腔室内的标准电池单元逐粒自电池腔室出入口退出，再将电池更换装置的装填口与电池腔室出入口对接，按照所订购标准电池单元的型号和数量，自电池腔室出入口逐一将充足电的标准电池单元送入，电池箱设置多个电池腔室时，标准电池单元可以同时退出、同时装入。

5.一种按权利要求1、2、3或4所述电动车辆快速补充电能的方法使用的标准电池单元，其特征在于标准电池单元的棱角或突出部位设置弹性缓冲垫层。

6.根据权利要求5所述的标准电池单元，其特征在于标准电池单元上设有耐磨垫层。

7.根据权利要求5所述的标准电池单元，其特征在于标准电池单元的正负电极分别位于标准电池单元的两端，且电极凸出于标准电池单元的相应端面。