电车自发电通常涉及以下几种常见原理:
再生制动发电原理
- 基本过程:
在电车运行过程中,当需要减速或者刹车时,驱动电机的角色会临时发生转变,从消耗电能驱动车辆前进的电动机模式,切换成发电机模式。此时,车辆的车轮由于惯性依然在转动,会带动电机转子旋转,电机的线圈在磁场中做切割磁感线运动,依据电磁感应定律,闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这样就将车辆的动能转化为电能,回收到电车的储能装置(比如电池或者超级电容等)中。例如,现代的很多电动公交车在进站刹车减速过程中,就是通过这种方式来进行能量回收发电的。 - 关键要素:
电机自身具备可以在电动机和发电机两种功能之间灵活切换的特性,并且车辆配备有相应的控制电路和能量管理系统,能够精准地控制电机的这种功能切换以及回收电能的存储等操作,确保整个再生制动发电过程安全、高效地进行。
车载燃油发电机发电原理(增程式电车)
- 工作机制:
增程式电车是一种带有辅助发电装置的电车类型。车上搭载了小型的燃油发动机,这个发动机并不直接参与驱动车轮,而是连接着发电机。燃油发动机通过燃烧汽油、柴油等燃料,将燃料的化学能通过燃烧转化为机械能,带动发电机的转子旋转。发电机内部的定子绕组在转子产生的旋转磁场中做切割磁感线运动,从而产生交变电流,实现发电。产生的电能可以直接供给车辆的驱动电机使用,或者给车载电池充电,以延长电车的续航里程。比如一些增程式电动SUV,在电池电量不足时,车载的燃油发电机就会启动工作来发电。 - 优势与特点:
这种方式能在一定程度上缓解纯电车存在的续航焦虑问题,让电车在电量不足时依然可以依靠自身携带的发电装置继续行驶,同时相比传统燃油车,它在大部分依靠电池供电驱动行驶的情况下,又能实现节能减排的效果。
太阳能发电原理(部分配备太阳能板的电车)
- 光电转换过程:
一些电车的车身表面(比如车顶等部位)安装了太阳能光伏板。太阳能光伏板主要由半导体材料制成,当太阳光照射到光伏板上时,光子会撞击半导体材料中的电子,使电子获得足够的能量,从而摆脱原子的束缚,形成自由电子,在半导体内部形成电势差,也就是产生了电压,众多这样的光伏单元通过串联、并联等方式组成太阳能电池板后,就能产生可供车辆使用的直流电。这部分电能可以直接为车辆的低压用电设备供电,或者补充到车辆的主电池中,辅助车辆用电。例如,某些概念电车在设计时就充分利用太阳能发电,提升车辆的能源自给率。 - 应用局限与发展前景:
不过目前受限于太阳能光伏板的光电转换效率以及其可铺设面积等因素,通过太阳能发电所提供的电量相对有限,暂时还不能完全满足电车的全部用电需求,但随着太阳能技术的不断进步,其在电车上的应用前景依然值得期待,有望为电车提供越来越多的补充电能。