本發(fā)明涉及用于電動(dòng)車輛的供電系統(tǒng)。本發(fā)明具體地涉及使電動(dòng)車輛尤其是電動(dòng)汽車的充電便利和加速的電池組件和電池單元。

背景技術(shù)：

電氣設(shè)備，尤其是電動(dòng)汽車或其他電動(dòng)車輛，受其電池的長充電時(shí)間之苦。長充電時(shí)間導(dǎo)致當(dāng)電池在充電時(shí)汽車或車輛必需固定不動(dòng)，或者必需更換體積通常較大的電池或電池組件。電池的更換意味著在充電站從汽車中取出體積較大的電池并將其置于此進(jìn)行充電，同時(shí)將已經(jīng)充好電的電池插入到汽車中。

后者的方案使汽車之間的電池規(guī)格兼容性、用于已充電電池的大儲(chǔ)存空間以及用于更換電池的快速更換過程成為必然。

在當(dāng)前最好的方案中電池更換時(shí)間為大約2分鐘，這對(duì)于駕駛員或許是能接受的。然而，在平均每天訪問加油站1000次的情況下，加油站需要儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)數(shù)量的電池，這些電池要么正在充電要么準(zhǔn)備好插入到汽車中。在每個(gè)電池或電池組件具有1.2米×1米×0.6米的平均大小的情況下，需要的儲(chǔ)存空間使大量的基礎(chǔ)設(shè)施投資和加油站本身的概念的重大改變成為必然。

因此，本發(fā)明的目的包括提供一種電動(dòng)汽車電池組件，該電動(dòng)汽車電池組件允許在可接受的時(shí)間范圍內(nèi)例如在少于兩分鐘的時(shí)間內(nèi)對(duì)汽車的電池進(jìn)行再充電，與任何汽車品牌或型號(hào)兼容，要求最小的再充電基礎(chǔ)設(shè)施，不需要從根本上改變現(xiàn)有加油站的組織，并且可以提供一些更多的優(yōu)點(diǎn)作為“副產(chǎn)物”。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)利用根據(jù)對(duì)應(yīng)的獨(dú)立權(quán)利要求的電池單元和電池組件來實(shí)現(xiàn)。

具體地，這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)利用一種電池單元實(shí)現(xiàn)，該電池單元包括：由電絕緣殼體材料制成的殼體，在該殼體的外表面上具有多個(gè)導(dǎo)電外墊片，所述導(dǎo)電外墊片彼此電絕緣；在殼體內(nèi)用于儲(chǔ)存和提供電能的電池單體(battery cell，電池組電池)，該電池單體包括陽極和陰極；其中，至少一些外墊片與陽極或陰極電接觸，每個(gè)外墊片的極性取決于其在根據(jù)外力的方向確定的參照中相對(duì)于電池單元的幾何中心的位置，而與電池單元在所述參照內(nèi)的定向無關(guān)。

在實(shí)施方案中，電池單體能在殼體內(nèi)自由地定向，并且被構(gòu)造成能在外力的影響下定向。所述外力例如是地心引力，并且電池單體的重心與其幾何中心不重合。在實(shí)施方案中，然后陽極和陰極處于電池單體的彼此相對(duì)側(cè)的電池單體的表面上，接近穿過所述電池單體的重心和幾何中心的對(duì)稱軸線。當(dāng)電池單體相對(duì)于所述外力處于穩(wěn)定的位置時(shí)，與陽極電接觸的外墊片例如在電池單元的下半部分內(nèi)，而與陰極電接觸的外墊片位于電池單元的上半部分內(nèi)；或者與陽極電接觸的外墊片在電池單元的上半部分內(nèi)，而與陰極電接觸的外墊片位于電池單元的下半部分內(nèi)。根據(jù)前述任一項(xiàng)所述的電池單元1，所述電池單體7能相對(duì)于所述殼體3自由地定向，所述電池單體7在所述殼體3內(nèi)的定向是根據(jù)所述外力的方向確定的。

在實(shí)施方案中，所述殼體形成球形內(nèi)部空間并且在所述殼體內(nèi)的電池單體能相對(duì)于所述殼體圍繞任何軸線自由地轉(zhuǎn)動(dòng)。

在實(shí)施方案中，所述殼體還包括在其內(nèi)表面上的導(dǎo)電內(nèi)墊片，其中每個(gè)外墊片與內(nèi)墊片電接觸。然后，陽極和陰極例如是電池單體的表面的每個(gè)都與內(nèi)墊片中的至少一些電接觸的部分。

這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)還利用一種用于電氣設(shè)備的電池組件來實(shí)現(xiàn)，該電池組件包括：多個(gè)這樣的電池單元；用于容納電池單元的外殼；位于外殼的第一側(cè)的組件式陰極，該組件式陰極與電池單元的和所述第一側(cè)接觸的外墊片電接觸；位于外殼的與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)的組件式陽極，該組件式陽極與電池單元的和所述第二側(cè)接觸的外墊片電接觸。在實(shí)施方案中，電池組件的外殼包括至少一個(gè)用于將電池單元裝載到外殼中和/或用于將電池單元從外殼中移除的開口。

此外，這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)利用一種用于向電氣設(shè)備提供電能的方法來實(shí)現(xiàn)，該方法包括以下步驟：提供多個(gè)已充電的如上所述的電池單元；用所述多個(gè)電池單元隨機(jī)地填充電池組件的外殼；以及向外殼內(nèi)的電池單元施加外力，以用于將電池單元的外墊片的極性全部定向成相對(duì)于所述外力處于相同的定向。

由于電池單體在外力的作用下在電池單元的殼體內(nèi)定向該電池單體本身的能力，所以電池單元的極性自動(dòng)地將其本身定向?yàn)橄鄬?duì)于所述力(例如重力或任何合適的力)處于確定的方向和定向。這允許將相對(duì)小的電池單元隨機(jī)地裝載到容器中，并且所有的電池單元使它們本身自動(dòng)地定向，以用于形成能夠向例如電氣設(shè)備諸如電動(dòng)車輛供電的較大電池組件。

電池單元可以例如是粒狀的，并且利用與用于液體燃料的手持噴槍(pistol)相類似的手持噴槍進(jìn)行裝載/卸載，從而極大地減少了用于對(duì)設(shè)備的電池進(jìn)行充電的時(shí)間。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案的電池組件的外殼的示意性剖視圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案的電池單元的再充電循環(huán)；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案的電池單元的剖視圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施方案的電池單元的接觸元件的細(xì)節(jié)；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案的電池單元的外殼體的表面的平面表示；

圖6示出了本發(fā)明的電池單元之間可能的接觸幾何結(jié)構(gòu)；

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案的電池單元中的接觸元件的位置；

圖8是說明了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案的電池單元堆疊在水平平臺(tái)上時(shí)形成的電路的示例的剖視圖；

圖9示出了說明當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案的電池單元堆疊在傾斜平臺(tái)上時(shí)形成的可能的電路的剖視圖；

圖10是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案的電池組件的示意性剖視圖；

圖11示出了由堆疊的本發(fā)明的電池單元形成的電路；

圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的電池單元在被堆疊時(shí)的電流和電壓；

圖13說明了在有缺陷的電池單元存在的情況下由堆疊的本發(fā)明的電池單元形成的電路；

圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的電池單元的可替代實(shí)施方案的剖視圖；

圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施方案的表面結(jié)構(gòu)；

圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案的電池單體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

參照圖1的實(shí)施例，本發(fā)明的電池組件89包括多個(gè)電池單元1，這些電池單元位于外殼15內(nèi)，例如位于與常規(guī)汽車中用于儲(chǔ)存汽油的箱體類似的箱體中。每個(gè)電池單元1是單獨(dú)的設(shè)備，并且例如被隨機(jī)地放置在外殼15內(nèi)。

如下面更詳細(xì)地說明的，每個(gè)電池單元1被配置用于儲(chǔ)存電能并且通過位于其外表面上的導(dǎo)電外墊片提供該電能。當(dāng)外殼15被填充有電池單元1時(shí)，電池單元1在外殼15內(nèi)例如隨機(jī)地堆在彼此上，并且每個(gè)電池單元1的外墊片中的至少一些部分與相鄰電池單元的外墊片電接觸，從而形成具有用于向電氣設(shè)備例如電動(dòng)車輛進(jìn)行供電所需的電特性的電池組件。當(dāng)由本發(fā)明的電池組件89供電的電動(dòng)車輛或其他設(shè)備需要被再充電時(shí)，將已放電電池單元1從外殼15中移除，然后用已充電電池單元1填充該外殼。

在圖1中示出了用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的電池單元1填充外殼15的方式。使用優(yōu)選地與大多數(shù)加油站中使用的手持噴槍類似或相同的手持噴槍16來填充外殼15。手持噴槍16例如通過柔性軟管連接至已充電電池單元的儲(chǔ)存庫，該儲(chǔ)存庫未在圖1中表示出來。電池單元1的尺寸和形狀優(yōu)選地適于使它們在手持噴槍16和軟管中自由地流動(dòng)。當(dāng)手持噴槍16被致動(dòng)時(shí)，已充電電池單元通過軟管從儲(chǔ)存庫中被推出和/或吸出，并且離開手持噴槍16進(jìn)入外殼15中。

外殼15例如包括允許將手持噴槍16的頂端插入到外殼15內(nèi)的第一開口18，該第一開口優(yōu)選地在外殼的上部。例如由于手持噴槍16被至少部分地插入到第一開口18中，然后該手持噴槍被致動(dòng)以用于使已充電電池單元1從其流出并進(jìn)入到外殼15中，因而空的外殼15被填充有已充電電池單元1。電池單元16到外殼15中的傾瀉優(yōu)選地是隨機(jī)的，并且由于電池單元的形狀和設(shè)計(jì)，它們在外殼14內(nèi)的所產(chǎn)生的相對(duì)布置遵循自組織方案，這在下文中進(jìn)行描述。

當(dāng)具有已放電電池組件89的電氣設(shè)備例如電動(dòng)車輛需要被再充電時(shí)，首先要從外殼15清空已放電電池單元1。在單個(gè)第一開口18的情況下，例如使用與用于填充外殼15的手持噴槍為同一個(gè)的手持噴槍16，例如通過真空從外殼15中抽吸出電池。為了從外殼15完全清空已放電電池單元1，手持噴槍例如適于在外殼15內(nèi)跟隨電池單元1的水平，并從而到達(dá)箱體的底部。

在實(shí)施方案中，外殼15包括用于使外殼15清空的第二開口40。然后該第二開口例如較靠近于外殼15的底部，以便于利用手持噴槍16從外殼15中抽吸出所有的電池單元1。在其他實(shí)施方案中，第二開口位于外殼的底部，例如位于其底板中。然后通過打開該第二開口并允許從外殼取出已放電電池單元來使外殼清空。

優(yōu)選地，第一開口18和可能的第二開口40各自均包括優(yōu)選密封的蓋子(該蓋子未在圖中表示出來)，以用于當(dāng)電池組件89完成時(shí)和/或在使用中時(shí)使外殼15封閉。

上文描述的用于填充和清空外殼15的方法和設(shè)備是說明性而非限制性的實(shí)施例。在本發(fā)明的框架內(nèi)，其他方法和設(shè)備是可能的。然而，根據(jù)本發(fā)明，電池單元1優(yōu)選地是被隨機(jī)裝載的，例如電池單元被傾倒到外殼15中并且以自組織方案組織它們本身，以構(gòu)建具有其預(yù)期用途所需的電力特性的電池組件89。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的電池單元1的循環(huán)。當(dāng)例如電動(dòng)車輛需要再充電時(shí)，通過合適的方法從外殼15中取出已放電電池單元。優(yōu)選地在充電控制站22檢查每個(gè)取出的電池單元的充電水平。在實(shí)施方案中，可以在充電控制站22處一次并行地檢查若干電池單元1。如果其充電水平是可接受的即在預(yù)定閾值之上，那么電池單元1被返回至已充電電池單元1的已充電電池單元儲(chǔ)存庫24，該電池單元在該儲(chǔ)存庫處被儲(chǔ)存用于將來使用。已放電電池單元1，即充電水平在預(yù)定閾值以下的電池單元1，被饋送到優(yōu)選自動(dòng)并行充電站23，在該充電站處可以優(yōu)選地對(duì)若干電池單元1并行充電，以便減少總的充電時(shí)間，從而提高系統(tǒng)的整體效率。一旦充好電，電池單元1被饋送至已充電電池單元1的已充電電池單元儲(chǔ)存庫24。已充電電池單元儲(chǔ)存庫24優(yōu)選地不斷被填充有已充電電池單元1，以便始終準(zhǔn)備好立刻填充一個(gè)或多個(gè)電池外殼。在實(shí)施方案中，每個(gè)電池單元1在其于并行充電站23中進(jìn)行充電之前和/或之后被檢查缺陷，例如機(jī)械和/或電缺陷，從而保證當(dāng)對(duì)應(yīng)的外殼被填充有已充電電池單元時(shí)本發(fā)明的電池組件是完全可使用的。一旦外殼15中的已放電電池單元1已被清空，可以立即用已充電電池單元儲(chǔ)存庫24中的已充電電池單元1填充該外殼。優(yōu)選地，充電控制站22、并行充電站23、已充電電池單元儲(chǔ)存庫24均配備有電絕緣壁。

根據(jù)本發(fā)明，電池單元1在被放置于外殼15中時(shí)將它們本身自組織成形成具有所需電氣特性的電池組件的自由且自組織的結(jié)構(gòu)。為了使多個(gè)電池單元1組合它們的電荷并且用作具有向?qū)?yīng)的電氣設(shè)備例如電動(dòng)車輛供電所需的電力特性的較大電池組件，隨機(jī)堆積的電池單元1必須以自組織結(jié)構(gòu)組織它們本身，在該結(jié)構(gòu)中，盡管電池單元相對(duì)于彼此隨機(jī)地定向，但是它們以正確的極性彼此電連接。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案的電池單元1的示意性剖視圖。該電池單元1包括：殼體3，例如球形殼體3；和在所述殼體3內(nèi)的電池單體7。電池單體7是實(shí)際電力電池的宿主，即該電池單體被配置用于儲(chǔ)存電能并且通過其電極即陰極10和陽極11來提供電能。優(yōu)選地，電池單體7可以相對(duì)于殼體3自由地采取任何定向，例如在殼體3內(nèi)圍繞任何軸線自由地旋轉(zhuǎn)。殼體3例如形成電池單體7位于其中的球形內(nèi)部空間。電池單體7的外表面和殼體3的內(nèi)表面之間的空間例如填充有絕緣潤滑劑6，該絕緣潤滑劑促進(jìn)電池單體7在殼體3內(nèi)的運(yùn)動(dòng)例如旋轉(zhuǎn)，同時(shí)防止在電池單體7的電極10和11之間的不期望的短路。

由于殼體3在根據(jù)本發(fā)明的電池的外殼中的位置是隨機(jī)的，所以即使在沖擊、來自電池單體7的相鄰物的壓力、粉塵、濕氣以及磨損的情況下，該電池單體也必須使其本身在殼體3內(nèi)正確地定向并且正常地運(yùn)行。

在實(shí)施例中，陰極10和陽極11例如各自均為電池單體7的外表面的導(dǎo)電部分。在圖3示出的實(shí)施例中，陰極10和陽極11各自在球形電池單體7的相對(duì)極點(diǎn)上形成導(dǎo)電材料的蓋帽。然而，在本發(fā)明的框架內(nèi)，電極10和11的其他構(gòu)造是可能的。

電池單元1的殼體3基本上由絕緣殼體材料5制成，并且該殼體包括在其外表面上的導(dǎo)電外墊片82和在其內(nèi)表面上的導(dǎo)電內(nèi)墊片83。外墊片82彼此不接觸，并且因此通過絕緣殼體材料5彼此電絕緣。類似地，內(nèi)墊片83彼此不接觸，并且因此通過絕緣殼體材料5彼此電絕緣，其中該絕緣殼體材料如圖3左下部的詳細(xì)視圖所示。取決于電池單元1的預(yù)期用途，絕緣殼體材料5和/或?qū)щ妷|片82、83的材料可以是剛性的、半剛性的或柔性的。外墊片82和內(nèi)墊片83例如是由導(dǎo)電金屬制成的，而絕緣殼體材料5為半剛性塑料，該半剛性塑料可以在壓力下輕微地變形并且可以在該壓力被解除時(shí)彈性地回到其初始形狀?？商娲?，絕緣殼體材料5為剛性塑料、玻璃或其他合成材料。然而，在本發(fā)明的框架內(nèi)，任何其他合適的材料均可以用于絕緣殼體材料5和/或用于外墊片82和內(nèi)墊片83。

每個(gè)外墊片82優(yōu)選地與內(nèi)墊片83電接觸。在實(shí)施方案中，每個(gè)外墊片82確切地與一個(gè)內(nèi)墊片83電接觸，因此形成通過導(dǎo)電桿84彼此電接觸的一對(duì)導(dǎo)電墊片82、83，其中該對(duì)墊片中的每個(gè)墊片位于殼體3的相對(duì)表面上。然而，在本發(fā)明的框架內(nèi)，在外墊片和內(nèi)墊片之間的電接觸的其他方案是可能的。

成對(duì)的墊片82、83例如被形成為使得：每個(gè)墊片82、83被施加在殼體2的相應(yīng)表面上，并且通過導(dǎo)電桿84連接至同一對(duì)墊片中的另一個(gè)墊片82、83，該導(dǎo)電桿穿過殼體3的絕緣殼體材料5從一個(gè)墊片延伸至另一個(gè)墊片。來自同一對(duì)墊片的外墊片和內(nèi)墊片例如通過壓力與鉚接類似地裝配到一起。然而，在本發(fā)明的框架內(nèi)，殼體3的其他構(gòu)造是可能的，如例如圖14的下部所示的。在下面描述的與圖14的下部相關(guān)的實(shí)施方案中，殼體例如由能從殼體3的外表面和內(nèi)表面訪問的導(dǎo)電瓦片(tile)91和電絕緣瓦片92的組件制成。每個(gè)導(dǎo)電瓦片或者成組的導(dǎo)電瓦片通過電絕緣瓦片與其他導(dǎo)電瓦片電絕緣。每個(gè)導(dǎo)電瓦片的內(nèi)表面和外表面從而分別形成內(nèi)導(dǎo)電墊片和外導(dǎo)電墊片。

根據(jù)本發(fā)明，電池單體7可以相對(duì)于殼體3自由地采取任何定向，例如圍繞任何軸線自由地旋轉(zhuǎn)。

在實(shí)施方案中并且參照圖3，電池單體7的重心85與其幾何中心87不重合。在地心引力的作用下，電池單體7因此趨于使其本身在殼體3中定向成使得經(jīng)過重心85和幾何中心87的對(duì)稱軸線88被豎向地定向，其中重心85在幾何中心87的下方，即重心更靠近于地面。陰極10和陽極11也優(yōu)選地在位于電池單體7的外表面的相對(duì)側(cè)上在對(duì)稱軸線88上對(duì)準(zhǔn)，使得當(dāng)電池單體7在地心引力的作用下已經(jīng)在殼體3內(nèi)到達(dá)穩(wěn)定位置時(shí)，第一電極例如陰極10定位于電池單體7的上部，而第二電極例如陽極11定位于電池單體7的下部。一旦電池單體7在殼體3內(nèi)處于穩(wěn)定位置，位于電池單元1的上部的內(nèi)墊片83和對(duì)應(yīng)的外墊片82因此與第一電極接觸，例如與陰極10接觸，而位于電池單元16的下部的內(nèi)墊片83和對(duì)應(yīng)的外墊片82與第二電極接觸，例如與陽極11接觸。位于穿過電池單體7的幾何中心87的水平平面附近的內(nèi)墊片83和對(duì)應(yīng)的外墊片82優(yōu)選地不與電池單體7的任何電極連接，并且因此是在電學(xué)上是未限定的。為了簡單起見，墊片的這種電學(xué)極性在下文中被描述為中性的。

電池單元1的極性因此相對(duì)于地面是自定向的，其中一旦電池單元內(nèi)的電池單體7與殼體3的位置無關(guān)地處于穩(wěn)定位置，那么例如正電觸點(diǎn)在其上部而負(fù)電觸點(diǎn)在其下部。

在實(shí)施方案中，電池單體7的表面上的電極10、11在電池單體7的極點(diǎn)周圍、位于以下虛擬回轉(zhuǎn)錐體內(nèi)：該虛擬回轉(zhuǎn)錐體的錐頂在電池單體7的幾何中心87處并且在該錐頂處具有半角α。α優(yōu)選地等于或者小于45°，甚至更優(yōu)選地等于或者小于30°。因此，在這些虛擬錐體以外的外墊片82不與任何電極連接，從而在穿過電池單體7的幾何中心87的水平平面附近提供一系列中性觸點(diǎn)69。如下面所說明的，該系列中性觸點(diǎn)69允許防止在根據(jù)本發(fā)明的電池組件中兩個(gè)相鄰電池單體的具有相同極性的正電觸點(diǎn)或負(fù)觸點(diǎn)之間的不期望的電接觸。

在上面的實(shí)施例和附圖中，正的電極和墊片被示為在電池單元1的上部，而負(fù)的電極和墊片在下部。然而，在本發(fā)明的框架內(nèi)，其他配置是可能的。具體地，本發(fā)明的電池單元可以被配置成使得一旦電池單體7穩(wěn)定，則負(fù)的電極和墊片位于電池單元的上部，而正的電極和墊片位于下部。

電池單體7的重心85的位置可以以任何合適的方式來確定。在實(shí)施方案中，電池單體7內(nèi)的元件例如被定位成使得大多數(shù)較重的元件位于電池單體7的相同側(cè)，和/或在電池單體7內(nèi)的特定位置添加一些具體的載荷等。在其他實(shí)施方案中，在電池單體7內(nèi)例如捕獲有空氣，從而使電池單體7的特定側(cè)減輕。在另外的實(shí)施方案中，在電池單體7的外側(cè)附接較重和/或較輕的元件。例如，可以使空氣被捕獲在電池單體7的一個(gè)電極的一部分和殼體3的內(nèi)表面之間，例如被捕獲在以經(jīng)過電池單體7的幾何中心87和重心85的對(duì)稱軸線88為中心的環(huán)形槽中。然后，該環(huán)形槽優(yōu)選地大到足以容納確定量的空氣。通過在上述槽的邊緣處在電極的接觸表面與殼體3的內(nèi)表面之間的緊密接觸和/或由于填充在電池單體7和殼體3之間的剩余空間的液態(tài)絕緣潤滑劑6的表面張力，空氣被捕獲在上述槽內(nèi)。當(dāng)然，以上實(shí)施方案可以彼此組合，以實(shí)現(xiàn)幾何中心87和重心85之間的期望偏移。

在上述實(shí)施方案中，電池單體7在重力的作用下使其本身在殼體3內(nèi)相對(duì)于地面進(jìn)行定位。然而，可以使用其他力以優(yōu)選地在不移動(dòng)殼體的情況下使電池單體在殼體內(nèi)定向并因此對(duì)電池單元的正觸點(diǎn)和負(fù)觸點(diǎn)進(jìn)行定位。在這種情況下，電池單體的重心優(yōu)選地與其幾何中心重合，以便避免由于重力引起的定向誤差。電池單體可以例如在外部磁力的影響下被定向，其中集成在電池單體中和/或附接至電池單體的磁性元件趨于使其本身定向在相對(duì)于磁力方向的一確定方向上，從而迫使與該磁性元件附接的電池單體和/或該磁性元件集成在其中的電池單體處于相同的定向。因此，例如與指南針相對(duì)于地球磁場的定向類似地實(shí)現(xiàn)電池單體的定向。

使用除重力以外的外力來定向電池單體——即用于定向電池單元的極性——的優(yōu)點(diǎn)包括以下事實(shí)：可以使根據(jù)本發(fā)明的電池組件中的電池單元的定向以及因此電池組件的運(yùn)行對(duì)其他外力不敏感，上述其他外力諸如為可能在運(yùn)動(dòng)車輛中出現(xiàn)的離心力。然而，這是以能量——例如用于生成磁場的電能——為代價(jià)來實(shí)現(xiàn)的。

根據(jù)另外的實(shí)施方案，一旦電流開始流過電池單元，就會(huì)實(shí)現(xiàn)電池單體的自定向。

在其他另外的實(shí)施方案中，通過在將電池單元裝載到外殼中后使電池單體旋轉(zhuǎn)并且使所有電池單元的所有電池單體的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線保持不變來保持電池單體的定向。

根據(jù)其他實(shí)施方案，通過激光使電池單元極化，在這種情況下，殼體和電池單體應(yīng)當(dāng)是透明的。

在實(shí)施方案中，為了促進(jìn)電池單體7在殼體3內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)仍然確保在電池單體7的電極10、11與內(nèi)墊片83之間的良好電接觸，電極10、11的接觸表面以如圖15的剖視圖和平面圖所示的結(jié)構(gòu)化。對(duì)電極的接觸表面的結(jié)構(gòu)化允許例如至少一些絕緣潤滑劑6在電極10、11和殼體3之間流動(dòng)，從而避免在它們各自的表面之間的夾緊并且避免由于絕緣潤滑劑6的表面張力作用引起的緩慢旋轉(zhuǎn)，同時(shí)允許在電極的結(jié)構(gòu)化接觸表面的至少一些尖峰和對(duì)應(yīng)的內(nèi)墊片之間的電接觸。

結(jié)構(gòu)化接觸表面例如包括若干系列平行槽，這些平行槽形成具有溝道86的紋理，每一系列平行槽沿著不同的方向，從而在電極10、11的接觸表面上形成網(wǎng)狀的槽。例如，一些絕緣潤滑劑6可以因此在上述槽內(nèi)流動(dòng)，同時(shí)在上述槽之間的接觸表面的部分形成用于在電極10、11的接觸表面和對(duì)應(yīng)的內(nèi)墊片83之間的電接觸的接觸元件。這些槽優(yōu)選地允許絕緣潤滑劑6在殼體3和電池單元1之間的間隙上均勻分布，從而優(yōu)化內(nèi)部元件的滑動(dòng)。

在一種實(shí)施方案中，在外殼已經(jīng)被填充之后并且在電流流過電池單元件之前，電池單體在殼體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)是可能的。

在實(shí)施方案中，如圖15的下半部分所示，電池包括接觸元件9，該接觸元件的表面包括多個(gè)優(yōu)選地滑動(dòng)表面輪廓或光滑尖峰58或者其他合適的圖案。這樣的尖峰58被設(shè)計(jì)成改善在對(duì)應(yīng)表面之間的電接觸。同時(shí)，在滑動(dòng)表面輪廓或光滑尖峰58的尖峰之間的空間允許在電池單體于其殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)期間接觸表面的較快潤滑，并且允許在表面之間的液體的較低表面張力，從而引起較順滑的旋轉(zhuǎn)。

在實(shí)施方案中，電池單體7的外表面的至少一部分，例如電極10、11的接觸表面，和/或殼體3的內(nèi)表面是柔性的，從而允許一定的變形，以便例如在電池單元1的壽命期間補(bǔ)償由于機(jī)械應(yīng)力引起的殼體3的可能機(jī)械變形。在實(shí)施方案中，殼體3例如由兩個(gè)層形成。外層例如是柔性的以吸收沖擊，而內(nèi)層是剛性的以確保電池單體在殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖14的上部是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型實(shí)施方案的電池單元1的剖視圖，其中殼體3形成球形內(nèi)部空間，并且電池單體7為在各個(gè)末端處具有電極10、11的柱形形狀。每個(gè)電極10、11的接觸表面優(yōu)選地形成半徑與殼體3的內(nèi)部空間的半徑相對(duì)應(yīng)的球體的一部分。電極10、11的接觸表面例如如上所述的進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。在電池單體7和殼體3的內(nèi)表面之間的空間優(yōu)選地填充有絕緣潤滑劑6。

根據(jù)該實(shí)施方案，電池單體7可選地還包括附接至其柱形部分的一個(gè)或多個(gè)滑動(dòng)彈簧90，這些滑動(dòng)彈簧提供在電池單體7的柱形部分和殼體3的內(nèi)表面之間的機(jī)械接觸?；瑒?dòng)元件例如提供電池單體7在殼體3內(nèi)的改善的機(jī)械穩(wěn)定性，通過提供更好的滑動(dòng)表面來促進(jìn)電池單體7在殼體3內(nèi)的自定向，以及/或者防止殼體3在外部壓力下的變形。

圖14的下部示出了根據(jù)本發(fā)明的電池單元1的其他實(shí)施方案，其中電池單體7包括多個(gè)突出的接觸元件9，這些接觸元件與殼體3的內(nèi)表面機(jī)械接觸，并且用作將電池單體7保持在殼體3內(nèi)同時(shí)允許該電池單體相對(duì)于所述殼體3自由旋轉(zhuǎn)的滑塊。在實(shí)施方案中，多個(gè)接觸元件9中的至少一部分與電池單體7的電極中的任一個(gè)電接觸。在接觸元件9之間的觸點(diǎn)間空間42優(yōu)選地填充有例如絕緣潤滑劑6、空氣8和/或任何其他合適的絕緣材料或真空。兩個(gè)相鄰接觸元件9因此可以具有彼此不同的極性，即正的陰極10、負(fù)的陽極11或開放的中性觸點(diǎn)69。圖14中作為說明性但絕非限制性的實(shí)施例示出了觸點(diǎn)布置的各種實(shí)施方案。

根據(jù)圖14的下部的實(shí)施方案，電池單體7在殼體3內(nèi)的期望定向例如是用捕獲在電池單體7的特定部分中的一個(gè)或多個(gè)空氣氣泡8來實(shí)現(xiàn)的，所述特定部分優(yōu)選地靠近電池單體的周緣，例如在觸點(diǎn)之間的空間42之一中。如上面關(guān)于其他實(shí)施方案所說明的，在地心引力的作用下，包括空氣氣泡8的空間將趨于停留在電池單體7的頂部，以使得電池單體7將由于其本身的重量而與殼體3的位置和/或定向無關(guān)地停留在相對(duì)于地面的相同位置處。對(duì)電池單體7的形狀和大小以及絕緣潤滑劑6的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行選擇，使得例如由于表面張力而將空氣氣泡8鎖定在電池單體7的確定部分中。這種方案具有便宜且不向電池增加任何重量的優(yōu)點(diǎn)。此外，如果電池單體7的重量相對(duì)于空氣氣泡8的重量是重大的，那么可以在幾分之一秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)電池單體7的穩(wěn)定。

例如在外殼15已經(jīng)被填充有已充電電池單元1之后，在外殼15中的若干電池單元1之間實(shí)現(xiàn)接觸，使得每個(gè)電池單元1的電池單體7將其本身穩(wěn)定在對(duì)于所有電池單體7均相同的確定定向上。因此，所有電池單體7的給定極性的電極位于相對(duì)于對(duì)應(yīng)電池單體7的——即相應(yīng)電池單元1的——幾何中心的相同位置。

為了簡單起見，下文將針對(duì)其中每個(gè)電池單元1的所有正觸點(diǎn)被定位在該電池單元1的上半部分并且每個(gè)電池單元1的所有負(fù)觸點(diǎn)被定位在該電池單元1的下半部分的情況來描述本發(fā)明。然而在本發(fā)明的范圍內(nèi)，在不影響本發(fā)明的本質(zhì)的情況下，由電池單體7在其相應(yīng)殼體3內(nèi)的自定向產(chǎn)生的觸點(diǎn)的其他位置是可能的。

殼體3包括通過絕緣殼體材料5彼此電絕緣的導(dǎo)電外墊片82，例如如圖4所示。在圖4中，電池單體的陰極10與位于該電池單體上方的另一個(gè)電池單體的陽極11通過它們相應(yīng)的殼體3的外墊片82的接觸而電接觸。因此，在兩個(gè)相鄰電池單元的相反電極之間的連接通過這兩個(gè)相鄰電池單元的外墊片中的至少一些來實(shí)現(xiàn)，從而將對(duì)應(yīng)的電池單元串聯(lián)地電連接。在實(shí)施方案中，為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相鄰電池單元的殼體3之間的接觸，外墊片82的表面優(yōu)選地是將這兩個(gè)相鄰?fù)鈮|片82分隔開的絕緣殼體材料5的至少兩倍大。在兩個(gè)接觸的電池單元1的外墊片82之間優(yōu)選地始終存在電接觸，以便在它們之間實(shí)現(xiàn)電流流動(dòng)。

在實(shí)施方案中，由于接觸元件9和殼體3的接近的相對(duì)位置，在接觸元件和殼體之間的隔離液體例如油的存在不會(huì)阻礙電流在它們的相應(yīng)表面之間經(jīng)過。

在圖5的上部示出了在殼體3的外表面上外墊片82和絕緣殼體材料5的空間布置的實(shí)施例。該圖是與世界地圖類似地“展開”成平面的殼體的表面的部分視圖。該實(shí)施例示出了六邊形的外墊片82。然而，在本發(fā)明的框架內(nèi)，其他形狀諸如圓形、橢圓、正方形、矩形等也是可能的。外墊片82和絕緣殼體材料5在殼體3的表面上是交替的，使得每個(gè)外墊片82被絕緣殼體材料5包圍。

當(dāng)具有根據(jù)圖5的示例的殼體的兩個(gè)相鄰電池單元彼此接觸時(shí)，無論這兩個(gè)相鄰電池單元的相對(duì)定向如何，它們各自的外墊片中的兩個(gè)始終彼此接觸。換言之，具有如此設(shè)計(jì)的殼體3的兩個(gè)相鄰電池單元將始終允許電流在它們之間流動(dòng)。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的部分原因是由于在同一殼體3的兩個(gè)外墊片82之間的絕緣殼體材料5的距離95顯著小于外墊片82的長度。這具有使兩個(gè)電池單元1的兩個(gè)外墊片82直接接觸的可能性顯著更高的作用。另一個(gè)作用是在同一殼體的外墊片之間的距離95不允許同一殼體3的相鄰?fù)鈮|片82之間的電接觸，以避免在同一電池單元1的外表面和/或內(nèi)表面上的陰極和陽極之間的寄生電流。

在圖4的下部所示的最壞情況下，兩個(gè)電池單元通過兩個(gè)相鄰?fù)鈮|片82之間的間隔區(qū)98彼此接觸。在這種情況下，相接觸的兩個(gè)不同的電池單元1的間隔區(qū)98正好在彼此的前面并且對(duì)準(zhǔn)。因此，外墊片82沒有處于直接物理接觸，并且在殼體之間的物理接觸點(diǎn)97處不存在電流。然而，對(duì)電池單元1的直徑和外墊片82的大小進(jìn)行選擇，使得即使在這種配置下，在兩個(gè)外墊片之間的最大距離96仍然允許在對(duì)應(yīng)的外墊片82之間的電流流通。如上所述，最大距離96不允許在同一殼體3的兩個(gè)相鄰?fù)鈮|片82之間的電流流通，因此在電池單元1的表面上于該電池單元本身的陰極和陽極之間形成電流。

在使用接觸元件9的實(shí)施方案中，可以采取不同的方法。圖16的下部示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的電池單體7的展開表面28的部分平面投影，并且示出了接觸元件9在電池單體7的表面上的布置。接觸元件9的布置被構(gòu)造成使得在電池單體相對(duì)于殼體的任何位置，在接觸元件9和殼體的內(nèi)墊片83之間均存在充分的電接觸。此外，接觸元件9的布置被構(gòu)造成使得在具有不同極性的接觸元件之間的電接觸是不可能的。

根據(jù)示出的示例性而絕非限制性的實(shí)施方案，電池單體的接觸元件的投影具有三個(gè)內(nèi)墊片83的形狀或具有比內(nèi)墊片大若干倍的六邊形形狀。在示出的實(shí)施例中，陰極10、電中性觸點(diǎn)69元件和陽極11因此具有三個(gè)聚集的六邊形形狀的平面投影，每個(gè)六邊形具有對(duì)應(yīng)殼體的內(nèi)墊片的大小。優(yōu)選地，接觸元件之間的間隔區(qū)具有一個(gè)這樣的六邊形的大小。因此，在電池單體和殼體的任何相對(duì)位置，兩種圖案——即在殼體3上的內(nèi)墊片83的圖案和接觸元件9的圖案——始終以如下方式對(duì)準(zhǔn)，使得在殼體3的至少一些內(nèi)墊片和電池單體7的電極之間存在電接觸。中性觸點(diǎn)69的存在有利地在殼體的外墊片中提供緩沖或過渡區(qū)。對(duì)于例如連接至電池單元的與相鄰電池單元的兩個(gè)導(dǎo)電墊片4連接的兩個(gè)導(dǎo)電墊片4的陰極10，所述中性觸點(diǎn)防止該陰極與所述相鄰電池的相反極性的觸點(diǎn)連接。

圖6示出了當(dāng)電池單元1被放置在例如根據(jù)本發(fā)明的電池外殼中時(shí)在相鄰的電池單元之間的連接的不同可能性。當(dāng)電池單元1被填充到外殼中時(shí)，它們的位置將是隨機(jī)的，但是電池單元1的形狀例如球形形狀引起多種可能的布置，這些布置中的一些在圖6中以從上方觀看的方式示出。在例如振動(dòng)和壓力下，電池單元1將趨于采取具有若干接觸點(diǎn)的穩(wěn)定位置。它們將因此形成電池單元1的層，并且形成其中電池應(yīng)當(dāng)運(yùn)行的穩(wěn)定排布和/或形成不穩(wěn)定排布。

在圖6的上部部分地示出了第一空間排布43。在該排布中，一個(gè)電池單元1被定位在三個(gè)其他電池單元上，并且因此每個(gè)上層電池單元29具有三個(gè)在下面的下層電池單元30。因此，在該第一排布中，在上層電池單元29和下層電池單元30之間可能有三個(gè)接觸點(diǎn)31。

在第二空間排布44中，上層電池單元29具有四個(gè)在下面的下層電池單元30。在該第二空間排布44中，在上層電池單元29和下層電池單元30之間可能有四個(gè)接觸點(diǎn)31。

在第三空間排布45中，每個(gè)上層電池單元29被定位在僅一個(gè)下層電池單元30的頂部。

在第四空間排布93中，每個(gè)上層電池單元29被定位在僅兩個(gè)下層電池單元30的頂部。

以上排布中的每一種均確定接觸元件9在電池單元之間的另一種幾何結(jié)構(gòu)。

在上述說明性而絕非限制性的實(shí)施例中，電池單元是球形的。然而，在本發(fā)明的框架內(nèi)，其他幾何形式是可能的。

當(dāng)用電池單元填充根據(jù)本發(fā)明的電池組件的容器時(shí)，在電池單元之間可能出現(xiàn)所有四種排布的相對(duì)位置。電池單元——尤其是它們的外墊片——因此被配置成在所有可能的排布下均允許合適的電接觸。在圖7的上部中是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案的電池單元的橫向剖視圖，示出了在相鄰電池單元之間的觸點(diǎn)的不同定向，與圖6的排布相對(duì)應(yīng)：用于第一排布的接觸軸線32、用于第二排布的接觸軸線33、用于第三排布的接觸軸線34以及用于第四排布的接觸軸線94。

陰極10或接觸元件9因此優(yōu)選地被配置成使得電接觸在所有四種定向32、33、34、94下均是可能的。在實(shí)施方案中，陰極10的接觸元件9因此例如：對(duì)于第一排布位于沿著豎向軸線在電池單體的最上位置處，而對(duì)于其他排布位于距離豎向軸線20-30度的范圍內(nèi)。陽極11的接觸元件9優(yōu)選地被對(duì)稱布置，即，對(duì)于第一排布位于沿著豎向軸線在電池單體的最下位置處，而對(duì)于第二和第三排布位于距離豎向軸線20-30度的范圍內(nèi)。陰極10和陽極11因此在電池單體7的表面上形成兩個(gè)虛擬的球面扇區(qū)。

在用空氣氣泡8實(shí)現(xiàn)電池單體7在殼體3內(nèi)的定向的情況下，該空氣氣泡8例如被捕獲在最上的接觸元件和同一電極的其他接觸元件之間。在圖7的上部中示出了陰極10的具有其極性的兩個(gè)優(yōu)選布置。

應(yīng)當(dāng)注意的是，接觸元件9在電池單體7上的3D布置被實(shí)施為使得那些觸點(diǎn)在球體上被分成位于帶狀區(qū)段中的三組，如圖7所示。陰極性的接觸元件9被布置在占據(jù)球體的上部三分之一的上部正扇區(qū)12中。中間的一組觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)于中間的中性接觸帶14，在該中性接觸帶處，接觸元件不傳遞任何電荷并且僅在元件轉(zhuǎn)動(dòng)期間用于導(dǎo)向。負(fù)觸點(diǎn)被布置在下部負(fù)扇區(qū)13中。在圖的下部示出了俯視圖。

當(dāng)填充有電池單元的外殼15被水平定向時(shí)，電池單元本身處于圖8所示的對(duì)應(yīng)于外殼15的水平定向35的情況。為了易于引用，將三個(gè)電池單元標(biāo)記為電池單元A 46、電池單元B 47以及電池單元C 48。由于內(nèi)部元件的自定向，陰極10處于每個(gè)電池單元的上部中。殼體3的墊片具有上文所說明的允許兩個(gè)相鄰電池單元的表面上的兩個(gè)外墊片82彼此接觸的幾何結(jié)構(gòu)和位置。該接觸在該圖上對(duì)應(yīng)于觸點(diǎn)51。因此，電池單元B 47的陰極10與其表面的外墊片82接觸，該外墊片又與電池單元A 46的外墊片82接觸，電池單元A 46的外墊片又與其陽極11接觸。這種接觸順序允許A對(duì)B的電流49從電池單元B 47流到電池單元A 46。以類似的形式，A對(duì)C的電流50從電池單元C 48流到電池單元A 46。

圖9示出了外殼的底板與電池單體的定向軸線不垂直的情況。例如如果其中安裝有本發(fā)明的電池組件的電動(dòng)車輛以相對(duì)高的速度在斜坡上行駛和/或進(jìn)行急轉(zhuǎn)彎，并且電池單體在地心引力和/或離心力的作用下被定向，則可能出現(xiàn)這種情況。

在圖9的上半部分，在外殼相對(duì)于例如地面的第一可能定向36下，電池單元A 46、電池單元B 47和電池單元C 48的殼體3的相對(duì)定向以及因此在它們之間的導(dǎo)電墊片4的相對(duì)定向保持與圖8所示的實(shí)施例相同。觸點(diǎn)51例如保持在相同位置。然而，電池單體7改變了其相對(duì)于殼體3的定向，使得另一接觸元件9現(xiàn)在與對(duì)應(yīng)于觸點(diǎn)51的內(nèi)墊片接觸。A對(duì)B的電流49和A對(duì)C的電流50因此仍然流動(dòng)。

圖9的下半部分示出了其中由于當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)的外殼的定向38導(dǎo)致至少一些電流軌道開路的配置。電池單元A 46、電池單元B 47和電池單元C 48的殼體3的相對(duì)定向保持與上面所示的實(shí)施例相同。觸點(diǎn)51也保持在相同位置。

然而，在外殼的這種定向下并且因此在所導(dǎo)致的電池單體7相對(duì)于其相應(yīng)殼體3的定向下，電池單元B 47的陰極10不能通過觸點(diǎn)51連接至電池單元A46的陽極11。電池單元B 47的陰極10僅與中性觸點(diǎn)69接觸，因此使A對(duì)B的電流49切斷。然而，A對(duì)C的電流50被保持。圖9的下半部分所示的情況對(duì)應(yīng)于圖6所示排布中的一種排布，即對(duì)應(yīng)于兩個(gè)電池單元一個(gè)位于另一個(gè)的頂部的情況，這也是本發(fā)明的電池組件的一個(gè)起作用的情況。本發(fā)明的電池單元，尤其是其接觸元件和導(dǎo)電墊片的設(shè)計(jì)方案，無論它們的定向如何均允許在電池單元之間建立電流。

在實(shí)施方案中，在箱體已經(jīng)被填充有電池單元之后，電池單元使其本身定向。然后，通過適合的機(jī)制鎖定電池單元的定向，例如在弱電流的作用下使電池單體7沿一個(gè)方向展開，從而一旦本發(fā)明的電池組件形成并運(yùn)行，就防止電池單體在其相應(yīng)殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)/旋轉(zhuǎn)。

圖10的上半部分示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電池組件的整體構(gòu)造。當(dāng)外殼15被填充有電池單元時(shí)，箱體的底部部分例如起組件式陽極54的作用。組件式陰極53例如位于外殼15的上部。為了使電池單元例如在電動(dòng)車輛的運(yùn)動(dòng)期間停留在適當(dāng)?shù)奈恢?，在本發(fā)明的框架內(nèi)，各種方案均是可能的。在實(shí)施方案中，例如組件式陰極53包括將電池單元壓向外殼15的底部的可膨脹部分。在其他實(shí)施方案中，組件式陰極53包括用于將電池單元推向外殼15的底部的機(jī)械元件，例如液壓或氣動(dòng)的機(jī)械元件，從而防止電池單元移動(dòng)。在另外的實(shí)施方案中，外殼15中較低的氣壓使其柔性壁受到擠壓，以按壓處于適當(dāng)位置的電池單元彼此抵靠。在實(shí)施方案中，外殼15包括一個(gè)或多個(gè)隔壁，以限制電池單元在該外殼內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，上述方案和其他裝置可以組合以便當(dāng)本發(fā)明的電池組件在使用中時(shí)，防止電池單元在外殼15內(nèi)移動(dòng)。

圖10的下半部分示出了如何在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的電池組件中管理濕氣、凍結(jié)和電池冷卻。電池單元的表面上的水的凝結(jié)幾乎是不可避免的。然而，通過選擇電池單元的合適的直徑，可以實(shí)現(xiàn)液態(tài)水的給定表面張力，使得濕氣將僅停留在濕氣積聚地56。此外，在這些特定的濕氣積聚地56中的濕氣將有利于相鄰電池單元之間的導(dǎo)電。

此外，優(yōu)選地使一些通風(fēng)空間57沒有水。電池單元在運(yùn)行期間趨于發(fā)熱。通風(fēng)空間57允許電池單元之間的空氣流通，例如用風(fēng)扇迫使空氣流通經(jīng)過外殼15，以便控制電池單元的溫度。此外，在低外部溫度的情況下，可以預(yù)見暖空氣的流動(dòng)，以便防止電池單元之間的水凍結(jié)。

圖11示意性地示出了各個(gè)電池單元的電特性。由于外殼15內(nèi)不同的空間排布，所以每個(gè)電池單元可以在頂部與一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)其他電池單元接觸和/或在底部與相同數(shù)目的電池單元接觸。每個(gè)電池單元59因此可以被模型化為具有傳入觸點(diǎn)60和傳出觸點(diǎn)61的電源。每個(gè)電池單元59例如包括正觸點(diǎn)62、負(fù)觸點(diǎn)63和電壓源64。如果出于一些原因電池單體被阻擋在殼體內(nèi)并且停留在錯(cuò)誤的定向上，則安全二極管65將會(huì)防止電流在錯(cuò)誤的方向上流動(dòng)。

電池單元的組合的電行為通過兩個(gè)基爾霍夫定律來調(diào)節(jié)。第一個(gè)定律表明在一個(gè)點(diǎn)的傳入電流和傳出電流之和等于0。第二個(gè)定律表明在每個(gè)閉合電路中的電壓等于0。

電池組件89的運(yùn)行情況是由各個(gè)電池單元的組合引起的。圖12示出了電池單元的電力組合和所產(chǎn)生的電壓。如果每個(gè)電池單元提供單個(gè)電壓78和單個(gè)電流79，則電池單元59將會(huì)受到從之前的電池66傳入的電流和電壓。最大的時(shí)候，存在四個(gè)傳入電流和四個(gè)傳出電流：電流一70、電流二71、電流三72、電流四73、電流五74、電流六75、電流七76、電流八77。

如果所有電流都存在，那么電池單元59受到四個(gè)傳入電流和四個(gè)傳入電壓。所產(chǎn)生的電壓是傳入電壓的平均值。然后，電池單元59添加其本身的單個(gè)電壓78并且將所產(chǎn)生的電壓“分配”至后面的電池。因此由電池組件提供的電壓隨著每一層電池單元增加。

當(dāng)一個(gè)或多個(gè)電池單元沒有適當(dāng)?shù)仄鹱饔脮r(shí)，其例如可能是部分放電的或者完全無效。

如果一個(gè)電池單元沒有起作用，則不存在到例如電池單元59的傳入電流和傳入電壓中的一個(gè)。因此，在電池單元的入口處的電流和電壓較低。電流I_tot和電壓V_tot較低。因?yàn)檫@種電壓下降，處于同一層的兩個(gè)電池單元可能具有不同的輸出電壓，例如如圖13的下半部分所示的。如果一個(gè)電池單元受損，即如果電池單元80有缺陷，那么電壓V₁小于V₂、V₃、V₄。因此V₁和V₂之間的這種差異導(dǎo)致寄生電流81。安全二極管65將防止電流在錯(cuò)誤的方向流動(dòng)，但是由于有缺陷的電池單元80，將會(huì)失去三個(gè)電池單元的貢獻(xiàn)。

附圖標(biāo)記列表

1 電池單元

2 殼體(額外的)

3 殼體

4 導(dǎo)電墊片

5 絕緣殼體材料

6 絕緣潤滑劑

7 電池單體

8 空氣氣泡

9 接觸元件

10 陰極

11 陽極

12 上部正扇區(qū)

13 下部負(fù)扇區(qū)

14 中間中性接觸帶

15 外殼

16 手持噴槍

17 電池單元(額外的)

18 第一開口

19 經(jīng)填充的箱體

20 負(fù)接觸元件

21 正接觸元件

22 充電控制站

23 并行充電站

24 已充電電池單元儲(chǔ)存庫

25 提供已充電電池

26 用已充電電池單元裝載箱體

27 外殼體的展開表面(從內(nèi)部看)

28 展開表面

29 上層電池單元

30 下層電池單元

31 接觸點(diǎn)

32 用于第一排布的接觸軸線

33 用于第二排布的接觸軸線

34 用于第三排布的接觸軸線

35 水平定向

36 外殼的可能定向

37 可能的電流軌道

38 當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)外殼的定向

39 轉(zhuǎn)換情況

40 第二開口

41 斷開觸點(diǎn)

42 觸點(diǎn)間空間

43 第一空間排布

44 第二空間排布

45 第三空間排布

46 電池單元A

47 電池單元B

48 電池單元C

49 A對(duì)B的電流

50 A對(duì)C的電流

51 觸點(diǎn)

52 已填充外殼的側(cè)視圖

53 組件式陰極

54 組件式陽極

55 濕氣和通風(fēng)的說明

56 濕氣積聚

57 通風(fēng)空間

58 滑動(dòng)表面輪廓或光滑尖峰

59 電池

60 傳入觸點(diǎn)

61 傳出觸點(diǎn)

62 正觸點(diǎn)

63 負(fù)觸點(diǎn)

64 電壓源

65 安全二極管

66 之前的電池

67 后面的電池

68 觸點(diǎn)間空間

69 中性觸點(diǎn)

70 電流一

71 電流二

72 電流三

73 電流四

74 電流五

75 電流六

76 電流七

77 電流八

78 單個(gè)電壓

79 單個(gè)電流

80 有缺陷的電池單元

81 寄生電流

82 外墊片

83 內(nèi)墊片

84 導(dǎo)電桿