電動車是如何工作的

【新唐人北京時間2019年12月10日訊】電動汽車一直都是新聞界關注的話題之一。造成這種現象的原因主要有下面幾個：

1) 電動汽車比內燃機動力汽車產生的污染少，因此它們是內燃動力汽車（尤其是在城市中）的環保替代品。

2) 關於混合動力汽車的任何新聞報導通常也談論電動汽車。

3) 由燃料電池驅動的車輛是電動汽車，現在新聞中燃料電池受到了廣泛的關注。

電動汽車是由電動機而不是汽內燃機驅動的汽車。從外面看，你可能根本不知道汽車是電動的。在大多數情況下，電動汽車是基於內燃動力汽車而設計的，在這種情況下尤其難以分辨。當你駕駛電動汽車時，你通常能夠發現它幾乎沒有噪音。

內燃機由電動機代替。 電動機從控制器獲得動力。 控制器通過一系列可充電電池獲取電源。 帶有燃油管路，排氣管，冷卻液軟管和進氣歧管的汽油發動機看起來像是管道工程。而電動汽車則像是一個電力工程。

為了大致了解電動汽車的工作原理，讓我們先看一看典型的電動汽車的組成。

電動汽車是在1994年開始出現的。第一款電動汽車是基於內燃動力汽車Geo Prism，通過以下的改裝而產生的：

汽油發動機以及消聲器，催化轉化器，排氣管和油箱均已拆除。 離合器總成已卸下。現有的手動變速箱則保留，並固定在第二檔。 在變速箱上安裝了一台交流電動機，以及控制交流電動機的控制器。 在汽車底盤上安裝了電池托盤。 將五十個12伏鉛酸電池放在電池托盤中（兩組25個鉛酸電池可產生300伏直流電）。 增加了一台電動機來為水泵，動力轉向泵，空調提供動力。 添加了為剎車提供動力的液壓泵。 手動變速箱換擋器被改裝成用於控制前進和後退的控制器。 添加了一個小型電熱水器以提供熱量。 添加了充電器以便可以對電池進行充電。這輛特定的汽車實際上有兩種充電系統-一種來自正常的120伏或240伏壁裝電源插座，另一種來自大型充電感應式充電板。

汽車的其他所有東西都保持不變。你需要鑰匙啟動汽車。它的性能就像普通的汽油車一樣。

以下是一些有趣的統計數據：

這輛電動汽車的單次充電的續航裡程約為50英裡（80公裡）。 從0加速至60英裡/小時的時間約為15秒。 行駛50英裡後，為汽車充電大約需要12千瓦時的電量。 電池重約1,100磅（500千克）。 這輛電動汽車的電池可持續使用三到四年。

為了比較內燃動力汽車和電動車的每英裡成本，這裡有一個例子。目前，北卡羅來納州的電價約為每千瓦時8美分（如果你使用分時計費和夜間充電，則為4美分）。這意味著要完全充電，它的電費為1美元（或者50美分）。因此，成本為每英裡2美分（或者1美分）。如果汽油的價格為每加侖1.20美元，內燃動力汽車每加侖可以行使30英裡，則汽油車的每英裡成本為4美分。

顯然，電動汽車的「燃料」每英裡成本要比汽油汽車低得多。對於許多人來說，50英裡的續航裡程不是一個大問題，因為生活在城市或近郊的人每天很少開車超過30或40英裡。

電動汽車的核心部件是電動機、電機控制器和電池。電機控制器控制器從電池取得電能，然後將其輸送到電動機。加速踏板與一對電位器（可變電阻器）相連，這些電位器提供信號告訴控制器應該提供多少功率。控制器可以提供零功率（當汽車停止時），滿功率（當駕駛員踩下油門踏板時）或兩者之間的任何功率水平。

打開引擎蓋時，會看到電機控制器在前面的引擎蓋下面佔據大部分空間，控制器從電池組獲取300伏的直流電，然後將其轉換為240伏的交流電（三相）並發送到電動機。

踩下加速踏板時，來自踏板的電纜連接到兩個電位計。電位計的信號告訴控制器向電動機輸送多少功率。為了安全起見，有兩個電位計。控制器讀取兩個電位計，並確保它們的信號相等。如果不等，則控制器不運行。

電動汽車可以使用交流或直流電動機。直流電動機可能會在96到192伏的電壓下運行。交流電動機一般是三相交流電動機，以300伏特電池組提供電力，在240伏交流電下運行。

直流電動機安裝簡單且便宜。直流電動機可以短時間內超載（最大為10：1）。也就是說，一個20,000瓦的電動機可在短時間內輸出100,000瓦的功率，並提供高達額定馬力的5倍動力。

交流設備幾乎允許使用任何工業三相交流電動機。交流電機加上控制器通常也可以作為發電機。在製動過程中，電動機變成發電機並將動能轉換為電能儲存到電池中。

目前，電動汽車的薄弱環節是電池。鉛酸電池技術至少存在六個重要問題：重量大，尺寸大，容量有限，充電速度慢，壽命短，並且昂貴。

也可以用鎳氫電池代替鉛酸電池，汽車的續航裡程將增加一倍，電池壽命將可高達10年（數千次充電／放電循環）。但是電池的成本是鉛酸電池的10至15倍。隨著現今電池技術的出現，電池的價格會下降。因此在未來幾年中，鎳氫和鋰離子電池組會取代鉛酸電池。屆時，電動汽車的行駛裡程將大大提高。

由於汽車電池所存在的技術問題，使得燃料電池的應用得到了發展。與電池相比，燃料電池將更小、更輕且可立即充電。用純氫驅動時，燃料電池沒有與汽油相關的環境問題。未來的汽車很有可能會是從燃料電池獲取電力的電動汽車。但是，要使燃料電池成為汽車動力的主流，還必須在降低成本、提高可靠性方面進行更深入的研究。

幾乎所有電動汽車上都裝有另一個電池。這就是每輛汽車都有的普通12伏鉛酸電池。12伏電池為諸如大燈、收音機、風扇、計算機、安全氣囊、雨刮器、電動窗和車內儀表提供電力。

任何使用電池的電動汽車都需要一個充電系統為電池充電。充電系統有兩個目標：

1) 盡快將電注入電池；

2) 要監視電池並避免在充電過程中損壞電池。

最先進的充電系統可監控電池電壓，電流和電池溫度，以最大程度地縮短充電時間。充電器在不使電池溫度升高太多的情況下發送最多的電流。較不複雜的充電器可能僅監視電壓或電流，並對根據電池特性預先設定的參數進行充電。這樣的充電器可能會向電池施加最大電流，直至電池容量的80％，然後將電流切回預設的水平，最終達到100％，以避免電池過熱。

大部份電動汽車都可以使用兩種不同的充電系統。一種系統從普通電源插座接受120伏或240伏電源。另一個是由GM / Saturn EV-1開發的Magna-Charge感應充電系統。

普通的家用充電系統具有便利的優勢 – 在任何可以找到插座的地方都可以充電。缺點是充電時間較長。普通的家用120伏插座通常具有15安的斷路器，這意味著汽車可以消耗的最大能量約為1,500瓦，即每小時1.5千瓦時。對於12到15千瓦時電池組的電池組，使用這種充電系統給汽車充滿電可能需要10到12個小時。

使用240伏電路（例如電動烘乾機的插座），汽車可以30安培或每小時6.6千瓦時的速度充電，在4到5個小時內為電池組完全充電。

麥格納感應充電系統由兩部分組成：安裝在房屋牆壁上的充電站和·汽車後備箱中的充電系統。感應充電系統的一個優點是沒有外露的電觸點，沒有觸電的危險。另一個優點是能夠將大量電流快速注入汽車。

當今道路上的大多數電動汽車（特斯拉除外）都是在汽油汽車的基礎上設計的。對電動汽車特別感興趣的人也可以在其後院和車庫裡將汽油動力汽車轉換為電動汽車。有許多網站都在討論這個話題，並教你如何做到這一點，在哪裡可以買到零件等。

典型的改裝使用直流控制器和直流電動機。在電池方面，人們有很多選擇。絕大多數家庭改裝電動汽車使用鉛酸電池，並且有幾種不同的選擇：

1) 船用深循環鉛酸蓄電池（到處都有，包括沃爾瑪在內。）

2) 高爾夫球車電池

3) 高性能密封電池

一旦做出了有關電動機，控制器和電池的決定，就可以開始改裝了。具體步驟如下：

1) 從汽車上拆下發動機、油箱、排氣系統、離合器以及散熱器。

2) 在變速箱上安裝一塊轉接板並安裝電動機。電機通常需要定制的安裝支架。

3) 通常，電動機需要減速器以實現最大效率。實現齒輪減速的最簡單方法是將現有的手動變速器固定在第一或第二齒輪上。

4) 安裝控制器。

5) 找到安裝電池的空間，安裝電池托架以及電池。

6) 使用＃00號焊接電纜將電池和電動機連接到控制器。

7) 如果汽車具有轉向助力器，還要安裝轉向助力泵接線並安裝電動機。

8) 如果汽車裝有空調，需要為安裝空調壓縮機的電動機連接電線。

9) 如果汽車具有電動制動器，還需要安裝真空泵以操作制動助力器。

10) 安裝充電系統。

11) 安裝DC-DC轉換器為附件電池供電。

12) 安裝電壓表以檢測電池組中的電量狀態。

13) 安裝電位器，將其安裝在油門踏板上並連接到控制器。

14)大多數使用直流電動機的改裝電動汽車都使用手動變速箱中內置的倒檔。具有高級控制器的交流電動機只需簡單地使電動機反向運行，並且需要一個簡單的開關即可向控制器發送反向信號。根據轉換的不同，你可能需要在控制器上安裝反向開關和電線。

15) 安裝大型繼電器（也稱為接觸器），該繼電器可以將汽車的電池組與控制器連接和斷開。該繼電器是你要開車時如何「啟動」汽車的繼電器。你需要一個可以承載數百安培的繼電器，並且可以在不產生電弧的情況下切斷或連接96至300伏的電路。

16) 連接點火開關，使其可以打開所有新設備，包括接觸器。

一旦一切都安裝和測試完畢，新的電動汽車就可以上路了！

如果所有零件都是新的，則典型的改裝費用在5,000美元到10,000美元之間（不包括車輛和人工費用）。

──轉自《大紀元》

（責任編輯：葉萍）