CN111591166A - 一种安全快速换电电池及配套底盘 - Google Patents

Abstract

一种安全快速换电电池及配套底盘。优化电池电芯排布提升了电池安全性，改进快速换电电池和配套底盘接口增加了纯电汽车使用安全性，优化底盘电池组布局增加纯电汽车使用安全性。电池组标准分组管理和循环利用提升使用经济性，电池组4+N组合适应不同电动汽车不同使用场景提升使用经济性，快速换电电池仅在放电阶段和电动汽车结合使用提升使用经济性。纯电动汽车快速顺位换电技术实现三十秒快速换电补充标准续航300公里或者高速续航200公里。在解决纯电动汽车使用安全性，使用经济性和续航里程忧虑三个核心痛点后，电动汽车才能迅速普及。

Description

一种安全快速换电电池及配套底盘

技术领域

电动汽车领域。快速换电。电动汽车使用安全性，使用经济性和续航里程忧虑。

背景技术

目前随着比亚迪刀片电池推出，动力电池自燃现象得到较好解决，但是动力电池防水问题和动力电池使用经济性等问题依然存在。

动力电池模型，动力电池有七个基本参数，质量能量密度，体积能量密度，充电时间，放电倍率，适宜工作温度，电池安全性，充电80％的衰减循环次数。电池的化学材质决定质量能量密度，放电倍率，适宜工作温度，充电时间，充电80％的衰减循环次数。电池的物理包装结构决定体积能量密度，电池安全性。

动力电池生命周期中可以分为充电时间，放电时间，静置时间。其中对我们有用的做功部分就是放电时间，因此我们要把有效地放电时间段和车体结合，无效的充电时间段和静置时间段最好能和车分离。

一块动力以一定得价格投放市场使用才产生经济效益，在这个动力电池衰减到80％以前能驱动电动汽车所跑的里程数越长经济效益越高。燃油车的平均油耗为0.5元每公里，如果电池价格除以总里程得出来的单位里程损耗低于0.5元每公里，则纯电车就取得和燃油车相当的经济性；如果电池价格除以总里程得出来的单位里程损耗低于0.4元每公里，则纯电车就取得和燃油车的经济性的相对优势。只有纯电车的经济性高于燃油车，纯电车才能迅速取代燃油车。

磷酸铁锂电池50千瓦时的动力电池价格大约5万元，50千瓦时电量能驱动车辆行驶 350公里，磷酸铁锂电池充电80％的衰减循环次数约为2500次，以最低数值计，电池衰减到80％以前能驱动车辆跑约80万公里。相当于每公里约0.06元的电池损耗。就算是我们只跑10年20万公里，电池损耗也只折合0.25元每公里，加上电费0.15元每公里，也是略低于燃油车油费消耗0.5元每公里的。这从理论上，电动汽车就要超越燃油车啦，但是现实社会中电动汽车销量占比依旧不如人意。

深入分析一下我们的现在市场上的电动车我们就发下，电池根本跑不到理论上的8年 12万公里，就会衰减到80％以下。磷酸铁锂电池充电80％的衰减循环次数约为2500次是在恒温恒压恒湿，慢充快放，满充满放，放完立即充等条件下测得的，而我们现实使用环境和这个标准环境有很大不同。一则市面上的动力电池材质大多数是三元锂而不是长寿命的磷酸铁锂，三元锂使用寿命只有800个充电循环。二则就是电池使用保养方法不对，这里就引出了快速充电技术，快速充电能得巨大电流能对电池造成不可逆伤害，迅速充电产生的高电流导致石墨负极的锂枝晶快速生长能刺破电池隔膜，导致电池报废,快速充电时产生的大量热量极易导致电池热失控。三则，动力电池的电量最好不要用到一点都不剩，最好每次还剩20％以下就赶紧给补满电，最好每块动力电池都安装最后5％电量的低压断电保护器，就像我们的燃油车油箱，永远给留着个地板油不能用干，否则你的燃油泵可能因无法冷却而烧毁。电池不怕频繁充放电,就怕长期亏电。尽可能给电池提供一个恒定适宜的工作环境。

磷酸铁锂电池除了能量密度不是很高之外，其它指标可以说非常优异，快速顺位换电技术正好弥补了磷酸铁锂电池能量密度低的缺陷，把磷酸铁锂电池的综合经济性指标最大化。

比亚迪汉的磷酸铁锂刀片电池，特斯拉用的宁德时代产的磷酸铁锂CPT电池，我们发现这两款电池的全生命周期续航里程都超过一百万公里，而统计学给出的数据是我们的私家车最多用不超过二十年，每年基本平均行驶距离为2万公里。这就意味着车体跑散架了，超大容量的电池也没衰减到80％。用超大容量电池一半的甚至三分之一动力电池全生命周期行驶里程为五十万公里，这就和汽车车体生命周期比较吻合了。也就是我我们安装在车上的动力电池在50千瓦时左右会比较合适。对应的低速交流充电桩，分布要以城市内5公里，农村20公里内可以到处寻找到，低速交流桩安装成本低，是按电流量来征收电费和服务费的。

要想快速换电，电池当然越小越轻越容易快速更换，但是电池容量越小所需要的换电站数量就会需要很多，如何找到二者平衡点，根据地级市的密度来，中东部地级市之间间距多数在200公里以内。我们订标准在50KWH一块标准快速更换动力电池，单块重量约450千克，换电站约200公里一站。

合肥工业大学2019年一篇硕士论文中提出，《新能源汽车与传统燃油汽车的生命周期成本评估》上面讲：通过科学的汽车全生命周期评价模型计算出，如果除去牌照和环境等等因素影响，同一款车型，燃油版本的生命周期每百公里成本151块钱，纯电动179块钱，插电混动190块钱。2019年4月的这篇论文提交的时候每百公里纯电动比燃油车贵28元。

我们先抛开插电混动汽车，先单纯比较纯电动版和纯燃油版汽车的差别。纯电动汽车和纯燃油版汽车的车体和车轮座椅基本相同；纯电动汽车的电机相比纯燃油版汽车的发动机成本低、容易维修且保值；纯电动汽车的电控变压器相比纯燃油版汽车的变速箱成本低、容易维修且保值；纯电动汽车的动力电池储电相比纯燃油版汽车油箱加油成本高、充能时间过长和电池衰减不保值。从以上分析纯电动汽车除了在动力电池这个环节大劣之外，其他环节相比燃油车能持平或相对有优势。因此电动汽车要想普及，必须在动力电池经济实用的方向上突破，使动力电池的使用经济性高于燃油车。动力电池经济实用性不突破，单纯的靠电动汽车科技感多么高，充电速度多么快，电池多安全，补贴有多高，等其它非主要因素角度的突破对提振电动汽车销量助力均有限。

目前纯电动汽车补能方式有充电和换电二种，快速充电对电池寿命和电池安全是极大考验，再快的快充速度也没能比加油速度快。目前换电技术已经达到数分钟级别，和加油速度比较接近了，我发明了数十秒级的快速换电技术，使车辆在慢速驶过换电站的同时完成换电工作，接下来的发明主要阐述换电电池和换电底盘的有关安全性和经济性的精细结构及相关使用方法。2020年,针对快速换电,我已经提交了三篇专利申请,专利号为2020100568439,2020102620112,2020205242313.如果能做到汽车经过高速入口减速取卡的时间内完成给电动汽车更换电池的操作，快速换电将成为符合国情的最佳动力能源补给方式，能有效提升动力电池使用经济性和把最不保值的动力电池做成最保值和最赚钱的核心。

发明内容

一种安全快速换电电池及配套底盘含安全快速换电池和配套安全底盘两部分。对于目前汽车领域而言，纯电动汽车慢充十小时补充续航300公里，纯电动汽车快充一小时补充续航300公里，燃油车加油三分钟补充续航300公里，纯电动汽车快速顺位换电技术实现三十秒换电补充续航300公里。上句话里的一个逗号代表着一次补能效率一个数量级的飞跃，快速补能技术一定会取代慢速补能技术。实现快速顺位换电技术前提是发明一种安全架构的超经济实用的快速换电电池及配套安全架构纯电底盘。

动力电池使用成本下降百分之四十的方法，充电电池按使用功能可分为：动力电池、通信电池、储能电池、回收利用电池四种。在上述几种电池中，动力电池指标最为苛刻，动力电池需要在运动中使用，磷酸铁锂动力电池只能在衰减到80％以前使用约2500次。5G通信电池规格已经确定为磷酸铁锂版的10千瓦时电池包，采购价格约为1万元每块，电池衰减到50％以前使用5000次，就算每天充放电一次也能用十多年。太阳能发电储能电池要求就更低了，电池衰减到20％以前使用8000次，可以用二十多年，然后电池就报废回收处理。我们准备把磷酸铁锂电池包电量定在12.5千瓦时每包，采购价约1.25万每包；当电池衰减到 10千瓦时每包时，以5000元价格卖给通信电池商；这就意味着，通信电池商以一半的价格购得10千瓦时电池包，我们以7500元价格获得电池包前20％衰减期使用资格。目前动力电池之所以贵，是因为无法回收利用。利用以上可回收利用电池包，相当于动力电池使用成本下降百分之四十。

通信电池商以5000元价格买到10千瓦时电池包，用十年后电量衰减到5千瓦时时，以2000元价格把5千瓦时电池包卖给太阳能(风能)发电商，太阳能(风能)发电商把电池用十年用到报废后，把报旧电池包以500元价格卖到国家补贴的指定的电池回收利用中心，太阳能发电商相当于用1500元买到了原价5000元的5千瓦时容量电池。在动力电池商，5G通讯电池商，太阳能(风能)发电电池商和旧电池回收商都有利可图的利益驱使下，循环回收利用成为可行性方案。

动力电池分割技术又称4+N动力电池搭配组合。目前比亚迪汉装配一款约75千瓦时的磷酸铁锂刀片电池，有些车商甚至给汽车装上了超100千瓦时的大容量电池。很明显在小型核聚变技术之前我们不能单靠一台汽车自身的载电量实现无限里程的续航。很明显我们需要很多充电站或者换电站，快充电池伤不起，慢充充电需要很长时间，于是有人发明了玩着充睡着充电的多功能车来适应慢充；还有人发明了数十秒级超快的快速顺位换电技术，在有快速顺位换电这项技术后，我们就可以把动力电池分成两块，中间一块是50千瓦时容量的标准可快速更换电池，其余部分是传统的不可快速更换电池部分。中间50千瓦时容量的标准可更换电池是由四组12.5千瓦时的电池包组成，其余传统的不可快速更换电池部分是由若干组 12.5千瓦时的电池包组成，这些12.5千瓦的电池包都可以在衰减到80％时作为通信电池回收利用。利用动力电池分割技术，可换电电池是租来的，不会影响电动汽车的保值，电动汽车不可快速更换电池的衰减造成的汽车贬值会比原来至少少一半，纯电动汽车保值率大大提升。

图1，小型乘用车换电底盘，中央为标准换电电池箱主体优选尺寸长1.8米宽0.9米高 0.14米。标准换电电池箱具体结构和换电站换电工作原理参阅(专利号为2020100568439，2020102620112，2020205242313)。标准换电电池箱主体是一个可升降开口朝下 C型框，标准换电电池箱主体通过三或四根动力桩腿连接在底盘支架，标准换电电池箱主体前部是可沿顶部滑道前后移动的底盘前取电头挡板，标准换电电池箱主体后部是底盘电池弱弹性后挡板。标准换电电池箱四周可以排布几组不可快速更换的12.5千瓦时电池包，这些电池包在城市内行驶时，或者驶过换电站换电时给电动汽车提供能量。随着换电站的普及，不可快速更换电池包的数量会越来越少，不可更换电池衰减对电动汽车保值的影响越来越小，电动汽车会越来越保值。

可快速换电电池开展租赁服务前，要解决几个关乎电池安全和电池、汽车底盘的防水问题，否则一场大水，泡水的出租电池的公司亏到倒闭。

图2，奇数电芯错位排列单通道电池风冷暖结构，基于上文数据我们知道每个可回收电池包的优选容量为12.5千瓦时，这个电池包内部是由奇数个长条电芯错位排列，以比亚迪产的横截面为118*13.5mm的11根长条电芯为例，那就是6根长条电芯顶着电池包头部尾部留空隙，5根长条电芯顶着电池包尾部头部留空隙，前六后五的电芯交错排布，每两根电芯间距约6毫米，最外侧电芯和电池包外壁也保留约6毫米的空隙。这道宽约6毫米的空隙形成一条折了11道弯空气通道，可以从电池包前方的一侧进气另一侧出气。利用这个通道里的气流，我们可以给电芯加热或降温。

图3，超级防水电池，防水电池防水取电头结构设计；超级防水可更换标准电池除了前端的取电头具备四组四孔的圆孔接头外，其他部分都为防水密封的壳体。四组四孔的圆孔接头对应连接电池主体里面四组12.5千瓦时电池包，每组的四个孔从上到下依次为电池正极孔，进气孔，排气孔，电池负极孔。电池正极孔和进气孔组成上防水室，电池负极孔和排气孔组成下防水室，上防水室和下防水室之间有隔板隔开。上防水室和下防水室内均有一块防水绝缘隔板，每块防水绝缘隔板通过两根弹簧连接在防水室后壁，防水绝缘隔板对应电池正负极孔的位置镶嵌一块贯穿防水绝缘板的铜片。防水绝缘隔板就像轮胎上用的气针，摁下时能打气或排气，松开时能使轮胎密闭。防水绝缘隔板在弹簧弹力作用下紧贴防水室前壁，能抵抗3米深的水压72小时电池内部不进水的防水等级。防水室后壁对应电池正负极孔高度各有一根长度约为防水室一半的正负电极，正负电极穿过防水室后壁通过电缆连接电池包的正负极。上下防水室分别有上下开口或向后开口通过气管连接电池包的左右气道。

图4，图5，图6，底盘前取电头挡板上有四组取电头，每组取电头从上到下依次是正极柱，输气管，排气管，负极柱，底盘前取电头挡板上有四组取电头和动力电池前端的四组取电头一一对应。正极柱,负极柱分别通过导线连接汽车电控系统。底盘前取电头挡板内部有四组电热吹风机和四块状态切换挡板；状态切换挡板可在两种状态间切换，同时挡住外部进气口和排气口状态时，动力电池启动加热内循环工作模式；挡住外部进气口和排气口中间把两者隔开状态时，动力电池启动降温外循环工作模式。这两种工作模式可在外界不同气温时开启，使动力电池始终保持在较佳运行温度。

当超级防水可更换标准电池顺位装入电动汽车内部后，底盘前取电头挡板往后移动，底盘前取电头挡板的正极柱，输气管，排气管，负极柱，分别对应插入电池前端取电头的电池正极孔，进气孔，排气孔，电池负极孔。前者把后者内侧的防水绝缘隔板往后推，弹簧被压缩，当防水绝缘板上的铜片贴到电池防水室内的正负电极时，(正极柱，铜片，正电极接触；负极柱，铜片，负电极接触)形成电流回路。同时底盘前取电头挡板和电池前取电头前面密切接触，达到停车时抵抗1米深水压72小时电池内部不进水的防水等级或行驶中连续抵抗1 米深水压半小时不进水的防水等级。同时输气管，进气孔，上防水室，电池包内部6mm气道，下防水室，排气孔，排气管组成气流回路。

图7，风口设计，倒U管末端漏斗形圆锥浮漂排风口和连接乘员仓的顶部的进风口。外部进气口设在右前A柱靠近车顶位置，通过管道连接底盘前取电头挡板的输气管，把乘员舱的空气排入动力电池调节温度，只要不是全乘员舱进水，水就不通过进气管进入电池。底盘前取电头挡板的排气管，连接一段倒U形管道，排出的高温气体出了底盘前取电头挡板先顺倒U形管道上升到中控台高度，然后转弯向下，倒U形管道末端连接一个倒置漏斗形排气口，排气口漏斗底部用短绳掉挂一个圆锥浮漂。正常情况下，圆锥浮漂下垂，顺利往外排风；涉水行驶时，圆锥浮漂受水浮力向上运动，正好能把倒置漏斗形排气口堵死，防止水进入排气管，就算圆锥浮漂收杂物影响没有完全把水隔绝在排气管外，水位高度没达到中控台的倒 U形管道顶部高度，水依然进入不了电池内部。这种设计能够满足涉水1米深度行驶半小时车辆内不进水。乘员舱内外循环切换挡板位于排气管上，可以控制流经动力电池的热空气通过倒置漏斗形排气口排出车外或者通过乘员舱内循环出气口来加热乘员舱。

电池健康指标有测量风速和气温，电压三指标。风速和气温感应器安装在底盘前取电头挡板上的取电头的排气管上。以前的动力电池体检方式主要是给电池量电压，我们新发明的动力电池体检方式是量风速、气温和电压的组合，气温超高或者风速偏低都说明电池包出了问题需要检修。电池包里，13.5mm宽的电芯两侧各留有约6mm宽的空隙，电芯异常出现时，电芯就会发热膨胀，空隙就会减小，风速就会降低，同时流经的气温就会升高。我们可以通过检查气流速度和温度及时发现异常，我们也可以立即断电和增加气流给电芯降温。就算是热失控了，由于电池包间的隔板防护，也只是损失一条电芯或者一组电池包。

电控管理采用若干组标准电池包分区管理模式，每个12.5千瓦时的标准电池包能独立的给车辆动力系统供电，也可以几组标准电池包一起合力为动力系统供电，采用内圈低压并列线圈，外圈为高压可变线圈，随着电池从满电到半电电压的减小，调整外圈输出电压的有效圈数就能给动力电机提供稳定的工作电压。即使动力电池里的电池包有一组或者几组意外损坏，剩下的电池包依然能驱动车辆行驶。这样改进后意外损失从换整块动力电池，变成换一根电芯或者换一包电芯，即更换坏掉的一根电芯或者一包电芯，动力电池就能恢复正常使用，大大减小动力电池维修成本。

可换电标准电池尺寸；比亚迪刀片电池电芯13.5*118*Nmm，长度可变宽高固定。车辆宽度约为1.8米，动力电池宽度设为车宽一半比较合适，车轴距一般2-3米，12.5千瓦时的电池包里电芯数量为奇数，动力电池长宽比为二比一比较合适，动力电池长度超过二米或者宽度超过一米不容易安排在底盘。动力电池长度越短，重量越轻越利于加快顺位换电速度。通过以上数据的计算比较我们得出。

50度动力电池的较优方案为，比亚迪5号电芯长2.5米，每组7根电芯，每根电芯宽13.5mm，间隔0.6mm前四后三错位排布,四组电芯的电池总宽度0.6米。

50度动力电池的较优方案为，比亚迪4号电芯长2米，每组9根电芯，每根电芯宽13.5mm，间隔0.6mm前五后四错位排布,四组电芯的电池总宽度0.75米。

50度动力电池的较优方案为，比亚迪3号电芯长1.3米，每组13根电芯，每根电芯宽13.5mm，间隔0.6mm前七后六错位排布,四组电芯的电池总宽度1.1米。

50度动力电池的最优方案为，最优电芯长1.6米，每组11根电芯，每根电芯宽13.5mm，间隔0.6mm前六后五错位排布,四组电芯的电池总宽度0.9米。加上电池外壳和前取电头，电芯前后错开的距离，50度动力电池长1.7米宽0.9米高0.125米。标准换电电池箱长1.8米宽 0.9米高0.14米。装长1.6米宽0.8米高0.006米的可更换电池底护板在可更换电池底部中央。

小型乘用车换电底盘可拓展接口，适合已有和未来的补能接口。原加油口位置带限压限流装置的手动快充接口，原加油口位置手动交流慢充标准接口，车辆后保险杠中央的停车自动充电接口。电池底护板的移动电磁感应无线充电接口，车尾左侧IW受电弓移动有线充电接口。底盘中央标准换电箱的标准快速顺位换电接口和底盘中前部的深度防水排气口。

附图说明

图1车辆底盘布局图

可快速更换标准电池(1)，可快速更换标准电池箱(2)参考专利2020102620112；

车体(9)，前不可快速更换标准电池(91a)，左不可快速更换标准电池(91b)，右不可快速更换标准电池(91c)，后不可快速更换标准电池(91d)，车轮(92)，传统加油口位置的手动充电口(93)，停车自动充电口(94)，IW受电弓接口(95).

图2可快速更换标准电池结构可快速更换标准电池(1)，一组12.5千万时的标准电池包(11)，电池包之间隔板(12)，一条电芯(13)；标准电池前取电头(15)，进气孔进气道(18)，排气孔排气道(19).

图3标准电池前取电头结构取电头绝缘防水壳(14)，标准电池前取电头(15)，电池正极孔(16)，电池负极孔(17)，进气孔进气道(18)，排气孔排气道(19).

图4，底盘前取电头挡板上的取电头和动力电池前端的取电头示意图

底盘前取电头挡板上的取电头(左)，电热吹风机(21)，状态切换挡板(22)，风速和气温感应器(23)，正极柱(26)，负极柱(27)，输气管(28)，排气管(29)；

动力电池前端的取电头(右)，防水室(10)，防水绝缘隔板(101)，防水绝缘隔板弹簧(102)，防水室隔板(103)，正电极(106)，负电极(107)，电池正极孔(16)，电池负极孔(17)，进气孔进气道(18)，排气孔排气道(19).

图5内循环加热工作模式，电热吹风机(21a)，状态切换挡板(22a).

图6外循环冷却工作模式，吹风机(21b)，状态切换挡板(22b).

图7通往外部进气排气管防水结构，圆锥浮漂(901)，倒置漏斗形排气口(902)，短绳(903)，倒U形管道(904)，乘员舱A柱进气口(905)，乘员舱内循环出气口(906)，乘员舱内外循环切换挡板(907)，进气管(908)，排气管909)。

具体实施方式

把目前最不保值的动力电池做成未来最保值和最赚钱的核心。

边睡边充(一款可变形车辆)

边玩边充(景区门口慢充桩布局)

边跑边充(升级后的电气化高速公路)

停车自充(自动充电桩)

路过补满(快速顺位换电技术)

不用手充(跟不上节奏,未来自动驾驶和自动泊车召唤车辆功能)

拒用快充(和下面三项冲突,上面五项做好了也就没必要快充了)

安全第一(防水,防撞，防自燃)

经济优先(分区管理,回收利用,长寿命,低衰减,慢充快放)

最佳保值(动力电池分割计划,动力电池组合计划，标准电池快速换电盈利计划,高速公路换电站布局,城市电亮换电站计划)。

动力电池制作，找磷酸铁锂长条电芯供应商采购对应型号电芯，按要求奇数错位排布在动力电池包里，安装电池前取电头，装好动力电池盖子，动力电池准备完成。

电动汽车制造商采购带标准换箱的纯电汽车底盘，在换电箱四周给车辆装上N组不可快速更换电池，一辆4+N组标准电池包架构的电动汽车制造完成。

首先以武汉为中心平均长度2000公里的G4 G42划十字串起中国前十大城市的高速十字计划。高速两侧间隔200公里设换电站，每个换电站车道准备50千瓦时容量标准电池400 组，实现八小时慢充和一分钟快换服务。G4 G42高速十字沿线各布置12组共计48座换电站，串起中国前十大城市。横向成都、重庆、武汉、合肥、南京、苏州、上海(杭州),纵向北京(天津)、石家庄、郑州、武汉、长沙、广州、深圳。从购买力强劲的核心城市做起，切实解决电动汽车续航焦虑，充电补能困难和不保值等核心痛点。采用上述方案实施会彻底颠覆人们对电动汽车的认知，从而加速电动汽车普及。

下一步，更多高速换电站安装和城市内换电站普及。

租电能赚钱:

1.动力电池分区管理回收利用计划,省40％电池使用成本

2.先从高速公路做起，建设高速换电站，按里程ETC自动收租电费用，0.5元每公里电池租赁费。解决长距离续航焦虑，高速公路换电站布局优化。引起标准化快速换电底盘改革。高速公路经过电气化改造收入翻番，乐意做这件事.

3.城市运营车辆围绕换电中心运营，省去充电等待时间，运营车辆可以采用包月付电费，使运营车辆乐意频繁通过换电池来获得能量补给.

4.城市非运营车辆推出月租计划，高速外按燃油车标准收750元每月送5次换电，超过5次换电后按50元每次收取换电费。这种收费方式和燃油车收费水平相当.

5.再施行核心城市的电亮换电站计划，引领换电站普及，达到换电站和加油站一样普及.

本文中所用数据仅为较佳实例，并非对本发明的任何限制；利用本文所述的技术方案，或本领域的技术人员在本技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本专利要求的保护范围。本文未述及之处适用于现有技术。

Claims (9)

1.一种安全快速换电电池及配套底盘,所述快速换电电池特征在于,具备可循环利用标准电池包和分区管理的使用经济性结构，单电池包内具备奇数电芯错位排列的单通道温度控制系统和电池前取电头独特防水室结构; 所述快速换电电池的配套底盘特征在于底盘中央为标准快速顺位换电箱, 底盘前取电头挡板内外循环温控系统,倒U型排气管被动防水结构, 倒置漏斗形排气口和圆锥浮漂主动防水组合;整套设备特征在于在安全的基础上实现电动汽车快速顺位换电,充分挖掘动力电池的使用经济性。

2.根据权利要求1所述的一种安全快速换电电池及配套底盘，其特征在于，可快速更换标准电池箱（2）位于底盘中央，可快速更换标准电池箱（2）里容纳一块可快速更换标准电池（1）, 可快速更换标准电池（1）容量为五十千瓦时，电量能驱动一辆小型乘用车高速行驶200公里以上; 可快速更换标准电池（1）外形优选为长方体主体，各面光滑，四角斜面优化，增加底部中央护板和标准电池前取电头（15）；标准换电电池主体尺寸优选为长1.7米宽0.9米高0.125米；标准换电电池采用分区管理，每12.5千瓦时一个分区，每块标准动力电池含四个独立分区电池包，每个分区衰减到80%后和5G通信电池包容量10千瓦时一致，每个分区实行独立的电源电控管理，动力电池的每个分区电池包使用衰减到80%电容量时转化为5G通信电池继续使用，从而节约约40%的动力电池使用成本。

3.根据权利要求1所述的一种安全快速换电电池及配套底盘，其特征在于，可快速更换标准电池（1）的每个分区电池包的内部电芯为奇数条错位排布，形成一条6mm宽的空气通道，空气吹风调冷暖，具备外循环降温和内循环增温两种工作模式; 可快速更换标准电池（1）采用余电保护机制，最后的5% 电量无法取出，相当于燃油车的燃油留个底油无法取出用来冷却输油泵; 可快速更换标准电池（1）初级阶段为高速换电专用,后期会开发成全面推广；可快速更换标准电池（1）电芯材质优选为高循环衰减次数和高安全性的磷酸铁锂，配合快速换电达到经济性目标。

4.根据权利要求1所述的一种安全快速换电电池及配套底盘，其特征在于，可快速更换标准电池（1）前端是防水结构标准电池前取电头（15）设计；可快速更换标准电池（1）前端的标准电池前取电头（15）通过前方四组四孔的圆孔接头和外界接触，其他部分都为防水密封的绝缘壳体；四组四孔的圆孔接头对应连接电池主体里面四组12.5千瓦时电池包，每组的四个孔从上到下依次为电池正极孔（16），进气孔进气道（18），排气孔排气道（19），电池负极孔（17）；电池正极孔（16）和进气孔进气道（18）组成上防水室，电池负极孔（17）和排气孔排气道（19）组成下防水室，上防水室和下防水室之间有防水室隔板（103）隔开；上防水室和下防水室内均有一块竖置防水绝缘隔板（101），每块防水绝缘隔板（101）通过两根防水绝缘隔板弹簧（102）连接在防水室后壁，防水绝缘隔板对应电池正负极孔的位置镶嵌一块贯穿防水绝缘隔板的铜片；防水绝缘隔板（101）在防水绝缘隔板弹簧（102）弹力作用下紧贴防水室前壁，单块动力电池能抵抗3米深的水压72小时电池内部防水室不进水的防水等级；防水室后壁对应电池正负极孔高度各有一根长度约为防水室一半的正电极（106）或负电极（107），正负电极穿过防水室后壁通过电缆连接对应电池包的正负极；上下防水室分别有上下开口或向后开口通过气管连接电池包的左右气道。

5.根据权利要求1所述的一种安全快速换电电池及配套底盘，其特征在于，底盘中央为标准可快速更换标准电池箱（2），可快速更换标准电池箱（2）能容纳一块50千瓦时可快速更换标准电池（1），每块50千瓦时可快速更换标准电池（1）含4组12.5千瓦时电池包分区，大块动力电池分割成四组可快速更换和若干组不可快速更换电池包的技术或者称为4+N动力电池搭配组合，为车辆提供动力能源；若干组不可快速更换电池包选择性安装在底盘中央换电箱四周的位置，前不可快速更换标准电池（91a），左不可快速更换标准电池（91b），右不可快速更换标准电池（91c），后不可快速更换标准电池（91d）。

6.根据权利要求1所述的一种安全快速换电电池及配套底盘，其特征在于，底盘前取电头挡板内外循环温控系统, 底盘前取电头挡板上有四组取电头，每组取电头从上到下依次是正极柱（26），输气管（28），排气管（29），负极柱（27），底盘前取电头挡板上有四组取电头和动力电池前端的四组取电头一一对应；底盘前取电头挡板内部有四组电热吹风机（21）和四块状态切换挡板（22）；状态切换挡板可在两种状态间切换，同时挡住外部进气口和排气口状态时（22a），电热吹风机（21a）启动加热吹风升温内循环工作模式；挡住外部进气口和排气口中间把两者隔开状态时（22b），吹风机（21b）启动降温外循环工作模式，这两种工作模式可在外界不同气温时选择开启，使动力电池始终保持在较佳运行温度。

7.根据权利要求4和权利要求6所述的一种安全快速换电电池及配套底盘，其特征在于，底盘前取电头挡板向后运动，完全接合标准电池前取电头（15）时，底盘前取电头挡板的正极柱（26），输气管（28），排气管（29），负极柱（27），分别对应插入电池前端取电头的电电池正极孔（16），进气孔进气道（18），排气孔排气道（19），电池负极孔（17）；前者把后者内侧的防水绝缘隔板往后推，弹簧被压缩，当防水绝缘板上的铜片贴到电池防水室内的正负电极时，正极柱（26）、铜片、正电极（106）接触，负极柱（27）、铜片、负电极（107）接触形成电流回路；同时底盘前取电头挡板和电池前取电头前面橡胶垫密切接触，达到停车时抵抗1米深水压72小时电池内部不进水的防水等级或行驶中连续抵抗1米深水压半小时不进水的防水等级；同时输气管（28），进气孔进气道（18），上防水室，电池包内部6mm气道，下防水室，排气孔排气道（19），排气管（29）组成气流回路。

8.根据权利要求1所述的一种安全快速换电电池及配套底盘，其特征在于，倒U形排气管道（904）防水结构和乘员仓高开进气口的进气管（908），提供有效被动防水结构；倒置漏斗形排气口（902）和圆锥浮漂（901）防水组合，提供主动短期涉水防水防护结构；倒U形排气管道（904）末端连接倒置漏斗形排气口（902），倒置漏斗形排气口（902）通过顶部短绳系住圆锥浮漂（901）顶部，倒U形排气管道（904）连接底盘前取电头挡板上的排气管（29）；位于车顶部的乘员舱A柱进气口（905）通过进气管（908）连接在底盘前取电头挡板上的输气管（28），把乘员舱的空气排入动力电池调节温度，只要不是全乘员舱进水，水就不通过进气管进入电池；涉水行驶时，圆锥浮漂（901）受水浮力向上运动，正好能把倒置漏斗形排气口（902）堵死，防止水进入排气管;乘员舱内外循环切换挡板（907）位于排气管上，可以控制流经动力电池的热空气通过倒置漏斗形排气口（902）排出车外或者通过乘员舱内循环出气口（906）来加热乘员舱。

9.根据权利要求1所述的一种安全快速换电电池及配套底盘，其特征在于，风速和气温感应器（23）位于底盘前取电头挡板的排气管（29）上，以前的动力电池体检方式主要是给电池量电压，我们新发明的动力电池体检方式是量风速、气温和电压的组合，气温超高或者风速偏低都说明电池包出了问题需要检修；电池包里，13.5mm宽的电芯两侧各留有约6mm宽的空隙，电芯异常出现时，电芯就会发热膨胀，空隙就会减小，风速就会降低，同时流经的气温就会升高；我们可以通过检查气流速度和温度及时发现异常，可以立即断电和增加气流给电芯降温。

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