電動汽車工作原理，基礎指南帶你一探究竟

電動汽車現在比以往任何時候都更普遍，因爲銷量持續增長。但它們是如何工作的呢？在本指南中，我們來解釋一下全電動汽車引擎蓋下和座椅下的情況。

電動汽車離不開某些部件，首先就是巨大的電池組和電動機。電池，被稱爲牽引電池組，不像汽油動力汽車的 12 伏鉛酸啓動、照明和點火（SLI）電池。牽引電池要大得多，電動汽車製造商需要將其隱藏在座椅下方。SLI 電池爲汽油車的啓動電機提供短期電力，從而點燃火花塞並啓動發動機。相比之下，牽引電池能提供數小時的穩定電流。

大多數牽引電池組由幾個模塊組成，每個模塊包含數百個單獨的電池單元。每個電池單元包含一個陽極（負電極），它通過電池單元的液體電解質將離子傳遞到陰極（正電極）。這個過程產生的電子通過外部電路，爲與電池組相連接的任何設備供電。當牽引電池組插入外部充電源（如電動汽車充電器）時，情況相反，陰極將電子送回陽極。

鋰離子電池——電動汽車中最常見的電池——只能接受直流電（DC）的電力。但最可靠的電動汽車電機只能從交流電（AC）獲取電能。這意味着當今的電動汽車需要一個逆變器，將電池組的直流電轉換爲交流電。逆變器通過將直流電通過其變壓器的初級線圈來實現這一點。由半導體晶體管陣列供電的電子開關來回翻轉直流電的流向，在變壓器的次級線圈中產生交流電。然後，逆變器將交流電發送到車輛的電動牽引電機。（逆變器還有另一個重要的工作，但我們稍後會談到。）

當交流電到達電機時，其電子會產生一個磁場。由於電流是交變的，磁場的北極和南極會來回交替，由此產生一個旋轉，進而刺激電機定子中自由浮動的轉子。轉子旋轉，帶動軸轉動，使車輛的車輪轉動。車輪的轉動速度由逆變器控制，逆變器負責管理電流的頻率。頻率越高，轉子轉動越快，從而導致車輪轉動更快。

那麼電動汽車中的所有其他東西呢？如果沒有信息娛樂界面、氣候控制系統和其他舒適設施，如今的電動汽車意義不大，而這些也都需要電力。這些系統不是從一個小型的 SLI 電池（如汽油車中）獲取電力，而是從前述的電動動力系統獲取電力。它們對電動汽車續航里程的降低影響不大，不過加熱和空調可能會產生稍大些的影響。

續航里程通常以每次充電所能行駛的距離來表示。如果一輛電動汽車的續航里程爲 300 英里，那麼充滿電的牽引電池組可以讓車輛行駛多達 300 英里，然後纔會耗盡電力。有幾件事會影響電動汽車的續航里程，從運輸重物到在寒冷天氣駕駛。這並不意味着生活在寒冷氣候中的司機不能將電動汽車用於工作或休閒；這只是意味着他們可能需要更密切地關注他們的路線和最近的充電器位置。

說到充電器，電動汽車沒有它們就做不了太多事情。有些是直接接入電網的，而另一些則通過標準家用插座或 240 伏電路插入。（您的電爐或乾衣機可能使用後者。）我們已經討論過當電動汽車充電時電子通過電池單元的陰極流入陽極的方式，但即使這個過程也是可變的，根據所使用的充電器類型而變得更快或更慢。這是因爲不同的充電器具有不同的能量輸出。

1 級充電器，插入您典型的 120 伏家用插座，提供大約 1 - 2 千瓦（kW）的輸出。這意味着就當下的車輛而言，平均電動汽車電池組要 30 到 50 小時才能達到 80%的容量，這對大多數用途來說太慢了。

2 級充電器，可以直接接線或插入 240 伏電路，提供 7 到 19 千瓦的更令人印象深刻的輸出。這能讓平均電動汽車電池在 4 到 10 小時內達到 80%的電量，從而使其成爲購物中心和住宅車庫的理想充電器。

3 級充電器，即直流快速充電器——比如特斯拉的超級充電器——由於其 50 至 350 千瓦的輸出功率，能在不到一小時的時間內將電動汽車的平均電池電量充至 80%的容量。

特斯拉超級充電器需要專用連接器（NACS），但該公司一直努力推動使其成爲新的標準。從 2024 年開始，福特、通用、梅賽德斯、Rivian 和沃爾沃的車輛將通過其現有 CCS 端口的適配器與這些充電器配合使用。這些相同的品牌承諾從 2025 年開始將連接器直接內置到他們的車輛中。

除了更深入地瞭解這個迅速擴張的市場之外，瞭解電動汽車的工作原理可以幫助您確定您是否有一天想要一輛。如果您仍猶豫不決，我們建議您查看與汽油動力汽車相比，電動汽車對環境的影響對環境的影響。