电动汽车如何工作？

随着世界转向更多的可再生能源和交通解决方案以应对气候变化，电动汽车 (EV) 的普及率正在飙升。电动汽车背后的技术已经改进，它们已经成为我们文化中更重要的一部分。特斯拉等公司甚至将电动汽车作为一种身份象征。但你有没有想过它们实际上是如何工作的？

在这里，我们将简要介绍一下电动汽车与汽油动力汽车的不同之处以及它们的工作原理。

那么，电动汽车如何工作？

当人们提到电动汽车时，他们通常指的是完全由电池供电的电动汽车。这些有时被称为电池电动汽车 (BEV)。但还有其他类型的车辆可以归类为电动汽车，包括：

• 混合动力车
• 插电式混合动力汽车
• 燃料电池电动汽车 (FCEV)

当今道路上行驶的主要电动汽车类型是混合动力汽车和电池驱动汽车。

电动汽车中的电池如何工作

所有不由燃料电池驱动的电动汽车都需要某种电池来储存用于为车辆提供动力的能量。最常见的是，这些电池由锂离子制成——基本上是手机电池的工业强度版本。

EV 电池通常由堆叠成单元的电池构成，并沿着车辆底部布置成一个大电池组，称为牵引电池。电池组件通过充电站或通过将车辆插入家用电源插座从电网中充电。由电池驱动的卡车和 SUV 等大型车辆将配备更大的电池组。

充满电后，车辆在需要再次充电之前有一定的续航里程。电动汽车还具有其他可延长电池寿命的功能，例如在汽车不行驶时关闭发动机，以及利用汽车制动时产生的动能为电池充电。

燃料电池汽车的运行方式略有不同。他们没有使用电池，而是使用一罐储存的氢气，将氢气与空气中的氧气混合以产生产生电能的化学反应。一旦气体耗尽，就需要重新装满油箱，这比给电动汽车电池充电花费的时间更少。

电动汽车电池技术不断取得进步，这意味着随着我们看到电动汽车设计的新迭代，电动汽车的续航里程可能会继续增加。通用汽车在 2021 年国际消费电子展上宣布与 LG 建立合作伙伴关系，将生产更小、能量密度更高的电动汽车电池。

电动机与燃气发动机：有什么区别？

由气体驱动的内燃机使用压缩、点燃的燃料来移动连接到曲轴的活塞，从而转动车辆的车轮。全电动汽车使用相同的旋转原理来推动车辆前进，只是动力不同。

电动汽车不使用活塞，而是使用电磁铁来推动曲轴运动。电动汽车中的电动机有一个磁铁系统，其中一些是固定的，一些是旋转的。通过不断切换需要旋转的磁铁的极性，使磁铁旋转。

还记得你小时候做过的那些科学实验吗？你拿了两块磁铁，把它们一极一极地排列起来，然后试着把它们推到一起？在一个非常基本的层面上，当你试图将两个面向北向北或南向南的磁铁推在一起时所遇到的阻力就是使电动汽车的电机旋转并使车辆的车轮旋转的原因。

为了产生这种阻力，旋转磁铁需要始终带有与静止磁铁相反的电荷。这是通过一种称为逆变器的设备实现的。逆变器从电动汽车的电池中获取能量，以每秒大约 60 次的速度切换旋转磁铁的极性。持续的开关会产生持续的磁阻并为电机提供动力。您可以在 YouTube 频道 TechVision 的这段视频中看到这一概念的精彩视觉分解。

这种设计比内燃机更高效，因为电机从一开始就是旋转的，而燃气发动机必须使用曲轴将其活塞的上下运动转换为旋转运动来转动车轮.与汽油发动机相比，调整逆变器极性切换的频率还可以让驾驶员更好地控制电动汽车的速度和扭矩。

EV 真的比汽油车更可持续吗？

全电动汽车不燃烧化石燃料，因此它们不会从排气管排放任何有害废气。在氢燃料电池汽车中，运行氢燃料电池汽车的唯一副产品是混合氢气和氧气得到的水。这样一来，电动汽车比燃气汽车更具可持续性和环保性。然而，它们运行所需的电池必须谨慎制造和采购，以实现长期可持续发展。

如果电动汽车要与汽油动力汽车竞争，则需要更大规模地开采制造电动汽车电池所需的矿物。还有一个问题是，一旦这些电池达到使用寿命，如何处理这些电池。忧思科学家联盟于 2021 年 2 月发布了一份关于电动汽车电池的报告，概述了实现这一目标需要做些什么。关键措施包括电池回收计划、强有力的工作场所健康和劳工标准，以及制造业中可再生能源的使用。

电池制造商也在他们的电池结构中转向更容易获得的材料。例如，前面提到的 GM 电池正在将铝纳入其设计，以减少每个电池的钴用量。

关于电动汽车的可持续性，人们经常提到的另一点是，为这些汽车提供电力的工厂也会产生温室气体排放。例如，气体和氢燃料电池汽车都可以使用通过天然气产生的电力。虽然排放量仍低于燃气汽车产生的排放量，但加大对风能和太阳能等可再生能源的投资可能会进一步限制未来发电为更多电动汽车提供动力的影响。