电车通常不使用单体电池,而是采用电池组,主要有以下几方面原因:
满足电压和容量需求
- 电压方面:电车的驱动系统需要较高的电压来提供足够的动力。单体电池的电压通常较低,比如常见的锂离子单体电池电压一般在3.6V至3.7V左右,无法满足电车驱动电机等系统对高电压的要求。而将多个单体电池串联起来组成电池组,可以使电压成倍增加,达到电车所需的几百伏电压,如特斯拉ModelS的电池组电压可达几百伏,能为车辆的高性能驱动提供充足电力。
- 容量方面:电车需要存储大量的电能以保证足够的续航里程,这就要求电池具有较大的容量。单体电池的容量有限,难以满足电车的续航需求。通过将多个单体电池并联,可以增加电池组的总容量,存储更多的电能,从而延长车辆的续航里程。
提高安全性
- 散热管理:在电车运行过程中,电池会产生热量,如果热量不能及时散发,可能会导致电池性能下降甚至出现安全问题。采用电池组可以更好地进行散热管理,通过合理设计电池组的结构和散热系统,如液冷散热系统,可以使多个单体电池在工作时产生的热量均匀散发,避免单体电池因过热而引发安全事故。
- 安全冗余:电池组中通常会配备电池管理系统(BMS),它可以实时监测每个单体电池的电压、电流、温度等参数,当某个单体电池出现异常时,BMS能够及时发现并采取措施,如切断电路,防止故障进一步扩大,从而提高整个电池系统的安全性。相比之下,使用单体电池时,一旦该电池出现问题,可能直接影响车辆的运行和安全,且没有冗余设计来保障。
优化空间布局和车辆设计
- 适配车辆空间:电车的内部空间有限,需要合理布局各个部件。电池组可以根据车辆的底盘结构、后备箱空间等进行定制化设计,将多个单体电池以紧凑的方式组合在一起,更好地适应车辆的空间要求,使车辆的整体设计更加合理、美观。
- 平衡车辆重心:合理布置电池组中的单体电池,可以使车辆的重心分布更加均匀,提高车辆的行驶稳定性和操控性能。例如,将电池组安装在车辆底部,可以降低车辆的重心,使车辆在转弯、制动等操作时更加稳定,减少侧倾和失控的风险。
降低成本和提高生产效率
- 规模效应:生产电池组可以利用规模经济,降低单位成本。相比于生产大量单独的单体电池并分别进行安装和连接,生产标准化的电池组可以提高生产效率,减少生产过程中的人力、物力和时间成本。
- 维护方便:从维护角度来看,电池组作为一个整体进行维护和更换更加方便。如果使用单体电池,在出现故障时需要逐个检查和更换单体电池,工作量大且效率低下。而电池组可以通过模块化设计,当某个模块出现问题时,只需更换相应的模块,大大降低了维护成本和难度。