专利名称：电动车用标准通用电池模组的制作方法
电动车用标准通用电池模组目前纯电动汽车的最大问题在于车载电池体积大、电量消耗快以及充电时 间长，这样大大限制了纯电动汽车的发展和普及。我们现在的解决方向一直是 在研制高能量电池和高效的快速充电器上，虽然现在的技术已经在高能量电池 方面取得了一定的突破，但高效的快速充电器却无法实现。从理论上讲，要研制一种充电器能用io几分钟的时间(汽车加油的时间)给一块电池充满电，而 这块电池所充的电量要能支持电动车以80公里的时速行驶400公里以上的里 程，这样的充电器是根本不能用可普及的技术实现的。因为这样的充电器必须 功率巨大，能在瞬间释放出惊人的电能。为解决这一技术瓶颈，我设想了车用 标准通用电池模组的方法，其主要包括标准的可更换的超薄电池单元(刀片 电池，必需是高能电池)和标准的通用电池单元支架两部分。主要思想是采用 化整为零的方法，既然电动车要用很大的一块电池供电，我们就不如把一块大 电池分成几块小电池，每块小电池独立的为电动车供电，那块用完了就换下那 一块。由于每个小电池的容量相同、尺寸相同、接口相同，所以只要制造出足 够数量的电池单元，每辆电动车就可以不断地更换电池单元，从而可以在公路 上像现在的汽车一样正常的连续行驶。而换下来的电池单元拿到专门的充电站 充电，充好电后又可以再次使用。现在的加油站就可以改造为充电站，方便采 用这一技术的电动车更换电池单元。所不同的只是现在的加油站里存储的是汽 油、柴油，而将来的充电站存储的是电池单元。这样电动车就再也不用当没电 的时候要停在一个地方用几个小时充电，而只需要用几分钟的时间更换电池单 元就可以了。根据上面的描述，现总结具体的特点如下 1. 采用标准可更换的通用型超薄高能电池单元(刀片电池)，每个单元可独 立的供电，可根据需要随意的更换和扩充，并单独充电。每个单元预计能维持电动车行驶的里程为50~80公里(根据现在的技术是可以把这样的电
池做的比较小的)，每辆车可根据需要配置6 10个电池单元。电池单元本 身带有充电次数和电量指示器，以便告知使用者和维护者电池是否在正常的工作范围内；2. 标准的通用电池单元支架除起到承载和固定电池单元的作用外，还要作为电池向电动车供电的基本桥梁。上面带有电池的电极触点，可保证电池供 电和充电的顺利进行。支架上带有每个电池单元的电量指示器并带电量不 足报警功能。支架本身也应是标准的，可根据需要随意扩展能够支持的电池单元数量；3. 电池单元和支架之间的连接和固定形式可参考现代计算机系统中的刀片 服务器技术；4. 为了给采用这一技术的电动车充电，要设立专门的充电站。由于每个电池 单元可自由更换，所以电动车在充电站只需取下没有电的电池单元，再将 充好电电池单元安装到车上的标准支架上，电动车的充电工作就完成了， 可以直接开走。而换下的电池单元将放在充电站的标准充电设备上充电， 待充好电后再次使用(可见附图
)；5. 每辆电动车出厂时可标配1~2个标准电池单元，车主在购车后直接到充电 站添加自己所需的电池单元。这点就像现在刚从汽车商店提了新车后，再 到加油站加油一样；6. 每次到充电站更换电池单元的费用可用下面的假设公式计算 每次更换一个电池单元的费用U、每个电池单元的制造费用W、单个电池单元每次充满电的费用C、单个电池全寿命期的维护费用M、建立充电站而分 摊到每个电池单元上的费用S、单个电池单元的全寿命期利润B，单个电池单元 的充电次数N，贝lj: U=C + (W+M+S+B)/N7. 优点①可以完全解决电动车电池充电时间长的问题，电池的充电工作都在充电站 完成，车主在充电站只是更换电量耗尽的电池单元，再装上充满电的电池 单元后就可以离开。车主在充电站停留的时间非常短，甚至可以比正常的 汽车加油时间还短；② 车主不用为造价高昂的电动车电池付费，而只需每次支付电池单元的更换 费用，相当于租用的价格，具体费用公式见上面第6条；③ 由于每个电池单元都在标准的和规范的充电站进行充电和正常的维护工 作，可有效的保证电池单元的使用效果和使用寿命；④ 由于更换电池单元的工作很简单，车主都可以在充电站独立完成，所以可 大大减少充电站的工作人员数量，甚至可以建立无人充电站；(D由于电池单元和电池支架都采用标准通用设计，所以电动车的制造厂家可 根据电动车的外形尺寸、性能、承载能力、使用要求等对所装载的电池单 元数量进行任意设计，以满足各种用户要求。 8. 电动车本身也应带有外接充电接口，在没有充电站的情况下可使用民用 220V电源为电池单元充电；(只作为应急备用方案，不需要高性能充电器 这一发明就是要利用现有的可实现技术，解决纯电动车的车载电池费用高、 充电时间长的难题。利用这一发明不用消耗大量的物理财力去研发高性能的充 电器，而采用化整为零的方法在电池身上想办法，应该能够促进纯电动车迅速 向实用化普及。本说明书带有附图，附图代表采用这一技术的电动车更换电池单元的流程。
权利要求
目前纯电动汽车的最大问题在于车载电池体积大、电量消耗快以及充电时间长，这样大大限制了纯电动汽车的发展和普及。我们现在的解决方向一直是在研制高能量电池和高效的快速充电器上，虽然现在的技术已经在高能量电池方面取得了一定的突破，但高效的快速充电器却无法实现。从理论上讲，能用10几分钟的时间(汽车加油的时间)给一块电池充电，而这块电池要能支持电动车以80公里的时速行驶400公里以上的里程，这样的充电器是根本不能用可普及的技术实现的。因为这样的充电器必须功率巨大，能在瞬间释放出惊人的电能。为解决这一技术瓶颈，我设想了车用标准通用电池模组的方法，其主要包括标准的可更换的超薄电池单元(刀片电池，必需是高能电池)和标准的通用电池单元支架两部分。主要思想是采用化整为零的方法，既然电动车要用很大的一块电池供电，我们就不如把一块大电池分成几块小电池，每块小电池独立的为电动车供电，那块用完了就换下那一块。由于每个小电池的容量相同、尺寸相同、接口相同，所以只要制造出足够数量的电池单元，每辆电动车就可以不断地更换电池单元，也就可以在公路上像现在的汽车一样正常的行驶。而换下来的电池单元拿到专门的充电站充电，充好电后又可以再次使用。现在的加油站就可以改造为充电站，方便采用这一技术的电动车更换电池单元。所不同的只是现在的加油站存储的是汽油、柴油，而将来的充电站存储的是电池单元。这样电动车就再也不用没电的时候要停在一个地方用几个小时充电，而只需要用几分钟的时间更换电池单元就可以了。具体特点如下1.采用标准可更换的通用型超薄高能电池单元(刀片电池)，每个单元可独立的供电，可根据需要随意的更换和扩充，并单独充电。每个单元预计能维持电动车行驶的里程为50～80公里(根据现在的技术是可以把这样的电池做的比较小的)，每辆车可根据需要配置6～10个电池单元。电池单元本身带有充电次数和电量指示器，以便告知使用者和维护者电池是否在正常的工作范围内；
1. 采用标准可更换的通用型超薄高能电池单元(刀片电池)，每个单元可独 立的供电，可根据需要随意的更换和扩充，并单独充电。每个单元预计能 维持电动车行驶的里程为50 80公里(根据现在的技术是可以把这样的电 池做的比较小的)，每辆车可根据需要配置6 10个电池单元。电池单元本 身带有充电次数和电量指示器，以便告知使用者和维护者电池是否在正常 的工作范围内；
2. 标准的通用电池单元支架除起到承载和固定电池单元的作用外，还要作为电池向电动车供电的基本桥梁。上面带有电池的电极触点，可保证电池供 电和充电的顺利进行。支架上带有每个电池单元的电量指示器并带电量不 足报警功能。支架本身也应是标准的，可根据需要随意扩展能够支持的电池单元数量；
3. 电池单元和支架之间的连接和固定形式可参考现代计算机系统中的刀片 服务器技术；
4. 为了给采用这一技术的电动车充电，要设立专门的充电站。由于每个电池 单元可自由更换，所以电动车在充电站只需取下没有电的电池单元，再将 充好电电池单元安装到车上的标准支架上，电动车的充电工作就完成了， 可以直接开走。而换下的电池单元将放在充电站的标准充电设备上充电， 待充好电后再次使用(可见附图)；
5. 每辆电动车出厂时可标配1~2个标准电池单元，车主在购车后直接到充电 站添加自己所需的电池单元。这点就像现在刚从汽车商店提了新车后，再 到加油站加油一样；
6. 每次到充电站更换电池单元的费用可用下面的假设公式计算-每次更换一个电池单元的费用U、每个电池单元的制造费用W、单个电池单元每次充满电的费用C、单个电池全寿命期的维护费用M、建立充电站而分 摊到每个电池单元上的费用S、单个电池单元的全寿命期利润B，单个电池单元 的充电次数N贝U: U=C + (W+M+S+B)/N
7. 优点① 可以完全解决电动车电池充电时间长的问题，电池的充电工作都在充电站 完成，车主在充电站只是更换电量耗尽的电池单元，再装上充满电的电池 单元后就可以离开。车主在充电站停留的时间非常短，甚至可以比正常的 汽车加油时间还短；② 车主不用为造价高昂的电动车电池付费，而只需每次支付电池单元的更换 费用，相当于租用的价格，具体费用公式见上面第6条；③ 由于每个电池单元都在标准的和规范的充电站进行充电和正常的维护工 作，可有效的保证电池单元的使用效果和使用寿命；④ 由于更换电池单元的工作很简单，车主都可以在充电站独立完成，所以可 大大减少充电站的工作人员数量，甚至可以建立无人充电站；⑤ 由于电池单元和电池支架都采用标准通用设计，所以电动车的制造厂家可 根据电动车的外形尺寸、性能、承载能力、使用要求等对所装载的电池单 元数量进行任意设计，以满足各种用户要求。
8. 电动车本身也应带有外接充电接口，在没有充电站的情况下可使用民用 220V电源为电池单元充电； 这一发明就是要利用现有的可实现技术，解决纯电动车的车载电池费用高、 充电时间长的难题。利用这一发明不用消耗大量的物理财力去研发高性能的充 电器，而采用化整为零的方法在电池身上想办法，应该能够促进纯电动车迅速 向实用化普及。
全文摘要
电动车用标准通用电池模组主要包括标准的可更换的超薄高能电池单元和标准的通用电池单元支架两部分。采用化整为零的方法，把一块大电池分成几块小电池，每块小电池独立的为电动车供电，那块用完了就换下那一块。由于每个小电池采用标准单元化制造，电动车就可以自由的更换电池单元，从而保证电动车正常行驶。而换下来的电池单元可以拿到充电站充电，充好电后又可以再次使用。这样电动车就再也不用没电的时候要停在一个地方用几个小时充电，而只需要用几分钟的时间更换电池单元就可以了。本发明旨在解决纯电动车的车载电池成本高、充电时间长的难题，促进电动车的实用化。
文档编号H01M10/42GK101159339SQ20061015975
公开日2008年4月9日 申请日期2006年10月8日 优先权日2006年10月8日
发明者郑玉民 申请人:郑玉民