電動汽車基礎原理：一次搞懂電池、馬達與充電系統

如果你還在釐清「電到底怎麼運作？」建議先從這篇電學總整理開始：
🔹 《電學基礎懶人包：從「什麼是電？」到看懂你家的配電盤》
看過之後再學今天的主題會更有畫面，也比較不會卡住。

電動汽車基礎原理到底是什麼？
不管你是第一次接觸電動車、或正在考慮從油車轉換，想要真正看懂它怎麼從「電」變成「動」，這篇會用最直覺的方式帶你掌握整套系統。

▶️ 立即觀看：電動汽車怎麼動？一張圖看懂 EV 動力路線

現在走在台灣街頭，很難沒看到電動汽車（EV）：
有的是安靜滑過的特斯拉，有的是掛著充電線、在超商旁邊慢慢「補電」的國產電車。

這支影片會先用一張簡單的動力示意圖，把「插頭 → 充電樁 → 電池 → 逆變器 → 馬達 → 車輪」的能量路線跑過一次，讓你先對電動車裡的電流怎麼跑，有一個直覺的畫面。

如果你看完影片，開始好奇：「電動車到底跟油車差在哪？充電、放電、驅動的電路裡面，到底在發生什麼事？」那這篇就是你的延伸閱讀。

這篇文章會用最貼近台灣道路與生活的方式，帶你把 電動汽車的基礎原理 一次搞懂：從油車 VS 電車的差別，到電池、馬達、控制器各自扮演的角色，以及你每天看到的充電樁，電到底怎麼走進車子裡，又怎麼變成推動車輪的力量。

第1章｜電動汽車長什麼樣子？從油車 VS 電車開始

想理解電動車與油車的差別，先掌握電動汽車基礎原理會讓整體架構更清楚。

先從大家最熟的畫面開始：加油 VS 充電。

傳統燃油車（油車）的路線大概是這樣：

• 加油 → 油箱存放汽油（化學能）
• 引擎燃燒汽油 → 產生高溫高壓氣體（熱能）
• 活塞、曲軸把熱能變成旋轉（機械能） → 經過變速箱、傳動軸帶動車輪

整套系統裡有很多會摩擦、會磨損的機械零件：活塞、氣門、變速箱齒輪、機油泵、排氣系統……

電動汽車就簡單很多，路線可以想成：

• 充電 → 電池存放電能（化學形式）
• 車載充電機（On-board Charger）＋電池管理系統（BMS）負責把電收好、管好
• 逆變器把電池的直流電（DC）變成三相交流電（AC）送給馬達
• 馬達直接帶動車輪（通常透過一組固定減速齒輪），中間不一定需要傳統多檔變速箱

少了爆震、高溫燃燒、機油循環，系統就變得比較安靜、平順，也比較好控制——這也是為什麼很多人第一次試電動車，最大的感想就是：「怎麼這麼安靜又這麼線性？」

你可以把油車跟電車，暫時想像成兩種不同「動力系統」：

• 油車：機械系統很複雜，電路主要在輔助控制（點火、噴油、車身電系）
• 電車：電路與控制系統變成主角，機械結構相對精簡

第2章｜電動汽車怎麼「從電到動」？

在電動汽車基礎原理中，最核心的就是「電怎麼變成動力」。

接著我們用一條「能量路線圖」，把電動汽車裡面的電，怎麼一步一步變成動力，跑一次給你看。

① 從插頭／充電樁開始：AC 進來

台灣多數充電環境，還是以交流電（AC）供電為主：家用充電樁、社區停車場、商場的慢充，多半都是 AC。
這些電會先經過車上的車載充電機（On-board Charger），把 AC 轉成適合充進電池的 DC，同時由電池管理系統（BMS）控管充電電壓、電流與溫度，確保不會過充、過熱。

② 電池裡存的是「直流電能」

電動車的動力電池，可以把它想成一個超大型行動電源，只是電壓不是 5V，而是動輒 300～800V 的高壓系統。
它把能量以化學形式存起來，需要的時候再以直流電（DC）的方式釋放出來。

③ 逆變器：把 DC 變成「馬達聽得懂」的三相 AC

多數驅動馬達是三相交流馬達（例如永磁同步馬達 PMSM 或感應馬達），所以中間必須要有一個「翻譯官」——逆變器（Inverter）。

• 它負責把電池輸出的 DC，切成高頻 PWM，再合成出三相 AC 波形
• 同時依照你踩電門的深度、車速、路況，調整頻率與電壓，控制馬達轉速與扭力

如果你有學過一點 變頻器，可以把逆變器暫時想成「專門給電動車馬達用的高階變頻器」。

④ 馬達把電能變成機械能，帶動車輪

當三相 AC 送進馬達後，定子線圈會產生旋轉磁場，帶動轉子跟著轉。這個旋轉經過一組固定齒比的減速齒輪，直接連到車輪上。

整條路線如果用一句話總結，就是：

插座／充電樁 → 車載充電機 & BMS → 電池（DC）→ 逆變器（AC）→ 馬達（旋轉）→ 車輪（前進）

第3章｜電池、馬達、控制器：電動車的三大核心

如果把電動汽車拆成幾個「器官」，最重要的三個大概是：

• 電池（Battery）＝油箱 + 體力儲備
• 馬達（Motor）＝肌肉
• 控制器 & 電力電子（Inverter / ECU）＝大腦 + 神經系統

1. 電池：續航里程決定權在它手上

現在主流電動汽車幾乎都是鋰離子電池（可以參考 鋰離子電池原理介紹），結構大致可以分成：

• 一顆顆小電芯（Cell）
• 電芯組合成模組（Module）
• 模組再組合成電池包（Pack），裝在車底或車身中間

真正讓電池安全又耐用的關鍵，其實是那個看不到的角色：BMS（電池管理系統），它負責：

• 監控每一組電芯的電壓、溫度、電流
• 在充電／放電時，避免過充、過放、過熱
• 做電芯平衡，讓每一顆電池工作的負擔比較平均
• 估算 SOC（電池剩餘電量）、SOH（健康狀態），也就是儀表板上那個續航里程的來源

2. 馬達：電動車加速為什麼這麼快？

你如果看過 《什麼是電動機？從電到運動》，就會知道馬達的一個超強優點：低轉速就有很大的扭力。

這就是為什麼很多電動車不需要多段變速箱，從靜止起步就可以很猛；因為馬達一開始就能給出足夠扭力，不像汽油引擎要拉轉速、配合變速比，才能進入最佳工作區間。

而且馬達除了當「動力輸出」之外，還能在你收油門、踩煞車時，反過來當發電機用——這就牽涉到下一章的回生煞車，我們等一下再講。

3. 控制器：把你的右腳變成一串電訊號

現代電動車的「電門」其實是電子油門，你踩下去的不是拉一條鋼索，而是：

• 油門踏板上的感測器 → 讀取你踩多深
• 訊號送到車輛控制單元（VCU/ECU）
• 再由控制單元去命令逆變器與馬達「要給多少扭力」

同一時間，車上還有一堆模組在互相交換資料：煞車系統、電池、馬達、水冷系統、ADAS 感測器……這整個通訊網路（像 CAN bus、LIN 等），就像一套在車上跑的「工廠自動化系統」。

第4章｜電動車怎麼充電？慢充、快充跟回生煞車

講完「電怎麼變成動」，接下來是大家最在意的兩個問題：

• 電怎麼充？（會不會很久？）
• 行駛中怎麼「省著用」？

1. 交流慢充：像幫手機充過夜

家裡或社區停車場常見的AC 慢充，功率大約落在幾 kW 到十幾 kW 之間。
你可以把它想成「睡前插上去，隔天起床就是滿電或接近滿電」。

對多數上班族來說，如果每天通勤距離不長，只要家裡或公司有穩定的慢充點，其實比想像中好用很多——你不一定每天都要去找快充站排隊。

2. 直流快充：幫你快速「補血」，但不能天天當主食

高速公路服務區、部分賣場或大型停車場，會看到DC 快充樁，功率動輒 50 kW、150 kW 甚至更高。這種充電方式的好處很直覺：

• 適合長途旅行中途「補血」
• 短時間內就能把電池從 20～30% 充到 70～80%

但要注意的是，電池比較喜歡溫和一點的充電方式。長期完全依賴高功率快充，對電池壽命來說不是最友善的用法，就像每天都用全力衝刺的方式運動，身體撐得住但會很累。

3. 回生煞車：減速的同時，順便「撿回一點電」

回生煞車（Regenerative Braking）是電動車一個很迷人的特性。

當你鬆開電門、或踩下煞車踏板時，馬達不再是消耗電的負載，而是變成發電機：車輪的動能推著馬達轉，逆變器把馬達產生的電送回電池，變成電能儲存起來。

這也是為什麼很多人開電車會說「一踩一放就有很明顯減速感」，因為車子在幫你回收能量。
對駕駛來說是操作手感的差異，對工程師來說，背後其實就是馬達與逆變器工作模式的切換。

結語｜電動汽車不是魔法，是電學在路上

很多人第一次接觸電動汽車，會覺得它很「黑科技」：安靜、加速快、還會自己回收能量、自己算續航。

但當你把它拆開來看，其實就是我們在電學課本裡學過的那些東西：

• 直流電、交流電、三相電
• 馬達原理、變頻控制
• 電池充放電、電源管理

差別只在於：這些原理被打包進一台會上路、會載人的系統裡，再配上大量的感測器與控制程式，於是你每天在路上看到的電動車，就成了「電學活生生的實例」。

不管你是電機相關背景、正在考慮轉職 EV 產業，還是單純好奇「我開的這台車裡面到底在幹嘛」，當你下一次看到儀表板上那些功率、電壓、電流與續航數字時，希望這篇文章能讓你多一點畫面感。

📌 延伸閱讀推薦：

🔹《什麼是 電動機 ？從電到運動》
電動車的心臟就是馬達。先搞懂馬達怎麼把電變成轉動，開電車時看到的「扭力」就不再只是數字。

🔹《什麼是 變頻器 ？它如何控制電機？》
逆變器的控制概念，和我們在工廠常見的變頻器有很多共通點。先理解這一塊，有助於你看懂電動車馬達控制邏輯。

🔹《電流 對電池壽命的影響》
電動車電池也是一大顆電池組。了解電流大小、充放電習慣如何影響壽命，你會更知道怎麼「養」你的電池。

想了解更多馬達運作方式，可參考永磁同步馬達（PMSM）介紹。

電動汽車 FAQ

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你自己有實際開過電動車，或正在考慮從油車換成電車嗎？
你最在意的是續航、充電、還是保養成本？也歡迎在留言區分享你的使用經驗或疑問，
如果你有朋友正在研究要不要換電車，也可以把這篇轉給他，讓我們一起用「搞懂原理」的方式，做更安心的用車決定。

如果這篇 電動汽車基礎原理 的整理，讓你在看待電動車時多了一點畫面感，也歡迎收藏起來，之後在考慮買車或跟朋友討論 EV 的時候拿出來複習。