第一章　概述

纯电动汽车是指由电机驱动的汽车，电机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置。纯电动汽车的电机相当于内燃机汽车的发动机，蓄电池或其他能量储存装置相当于内燃机汽车油箱中的燃料。目前，纯电动汽车是发展最快的新能源汽车，也是新能源汽车发展的重点。

第一节　电动汽车标准体系

电动汽车标准体系建设直接关系到整个产业的健康可持续发展，目前我国已发布电动汽车标准80余项，涵盖电动汽车整车、关键总成（含电池、电机、电控）、充换电设施、充电接口和通信协议等，明确了电动汽车的分类和定义，以及动力性、经济性、安全性的测试方法和技术要求，规定了电池、电机等关键零部件的技术条件，规范了充换电基础设施建设，统一了车与充电设施之间的充电接口和通信协议。建立的电动汽车标准体系基本满足现阶段电动汽车市场准入、科研、产业化和商用化运行的需要。电动汽车标准体系构成如图1-1所示。

电动汽车标准是电动汽车设计、生产、检验以及使用的依据，完整的电动汽车标准体系是电动汽车发展的基础。电动汽车标准体系的建设在电动汽车发展过程中起着非常重要的作用。

一、整车标准

电动汽车整车标准涉及基础通用性、安全性、试验方法、技术条件等，有国家推荐性标准，也有行业标准，主要标准见表1-1。

注：表中的B级电压，对于交流电是30～1000V，对于直流电是60～1500V。

二、动力电池标准

动力电池从产品类别上覆盖了铅酸蓄电池、锂离子电池、金属氢化物镍蓄电池、锌空气电池、超级电容器；从产品级别上覆盖了电池单体、模块、系统，以及电池箱体、电池管理系统；从标准规定的内容上，包括了动力电池的安全性、电性能、循环寿命、规格尺寸等。动力电池主要标准见表1-2。

三、驱动电机系统标准

驱动电机系统是电动汽车的动力输出单元，要求工作可靠，电气接口统一，其主要标准见表1-3。

四、充换电设施标准

电动汽车充换电设施是指为电动汽车动力蓄电池提供电能的相关设施的总称，一般包括充电站、电池更换站、电池配送中心、集中或分散布置的充电桩等。充换电设施主要标准见表1-4。

五、充电接口标准

作为连接电动汽车和充电设施的桥梁，充电接口的结构和连接装置的安全性至关重要，需要按照统一的标准进行开发和测试。电动汽车充电接口的统一对电动汽车市场化的推动起到至关重要的作用。充电接口标准主要规定了产品结构尺寸、电气安全、机械强度、耐环境可靠性、使用寿命等方面的技术要求。充电接口主要标准见表1-5。

上述电动汽车标准有的适用于纯电动汽车，有的既适用于纯电动汽车，也适用于混合动力电动汽车，甚至燃料电池电动汽车。

为了加快推广电动汽车，我国正在制定电动汽车标准化路线图。路线图的技术工作包括电动汽车、界面与通信、基础设施、相关产业。电动汽车涉及部分主要有基础通用、整车、可充电储能系统、电驱动系统、控制系统、其他总成和零部件；界面与通信包括充电、换电、加氢、智能交通系统、智能电网及微电网、数据安全、应急救援通信、智慧城市相关体系信息网络等；基础设施包括充电设施关键设备、充电站建设规划、充换电站服务网络、换电标准等；相关产业包括培训、运营、回收等。随着电动汽车的推广应用，电动汽车标准体系将不断完善。

第二节　纯电动汽车组成与原理

内燃机汽车主要由发动机、底盘、车身和电气设备4大部分组成，发动机把燃料燃烧产生的热能变成机械能，再通过底盘上的传动机构，将动力传给驱动车轮，使汽车行驶。纯电动汽车与内燃机汽车相比，取消了发动机，底盘上的传动机构发生了改变，根据驱动方式不同，有些部件已被简化或省去；增加了电源系统和驱动电机系统等。

典型纯电动汽车组成如图1-2所示，主要包括电源系统、驱动电机系统、整车控制器和辅助系统等。动力电池输出电能，通过电机控制器驱动电机运转产生动力，再通过减速机构，将动力传给驱动车轮，使电动汽车行驶。

1.电源系统

电源系统主要包括动力电池、电池管理系统、车载充电机及辅助动力源等。动力电池是电动汽车的动力源，是能量的存储装置，也是目前制约电动汽车发展的关键因素，要使电动汽车与内燃机汽车相竞争，关键是开发出比能量高、比功率大、使用寿命长、成本低的动力电池。目前纯电动汽车以锂离子蓄电池为主。电池管理系统实时监控动力电池的使用情况，对动力电池的端电压、内阻、温度、电解液浓度、当前电池剩余电量、放电时间、放电电流或放电深度等动力蓄电池状态参数进行检测，并按动力电池对环境温度的要求进行调温控制，通过限流控制避免动力蓄电池过充、过放电，对有关参数进行显示和报警，其信号流向辅助系统的车载信息显示系统，以便驾驶员随时掌握并配合其操作，按需要及时对动力电池充电并进行维护保养。车载充电机是把电网供电制式转换为对动力电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求控制其充电电流。辅助动力源一般为12V或24V的直流低压电源，它主要给动力转向、制动力调节控制、照明、空调、电动窗门等各种辅助用电装置提供所需的能源。

2.驱动电机系统

驱动电机系统主要包括电机控制器和驱动电机。电机控制器是按整车控制器的指令、驱动电机的转速和电流反馈信号等，对驱动电机的转速、转矩和旋转方向进行控制。电机在纯电动汽车中被要求承担着电动和发电的双重功能，即在正常行驶时发挥其主要的电动功能，将电能转化为机械旋转能；而在减速和下坡滑行时又被要求进行发电，承担发电机功能，将车轮的惯性动能转换为电能。

3.整车控制器

整车控制器根据驾驶员输入的加速踏板和制动踏板的信号，向电机控制器发出相应的控制指令，对电机进行启动、加速、减速、制动控制。在纯电动汽车减速和下坡滑行时，整车控制器配合电源系统的电池管理系统进行发电回馈，使动力蓄电池反向充电。整车控制器还对动力蓄电池充放电过程进行控制。对于与汽车行驶状况有关的速度、功率、电压、电流及有关故障诊断等信息还需传输到车载信息显示系统进行相应的数字或模拟显示。

4.辅助系统

辅助系统包括车载信息显示系统、动力转向系统、导航系统、空调、照明及除霜装置、刮水器和收音机等，借助这些辅助设备来提高汽车的操纵性和乘员的舒适性。

未来电动汽车的车载信息显示系统将全面超越传统汽车仪表的现有功能，系统主要功能包括全图形化数字仪表、GPS导航、车载多媒体影音娱乐、整车状态显示、远程故障诊断、无线通信、网络办公、信息处理、智能交通辅助驾驶等。未来的车载信息显示系统是人、车、环境的充分交互，集电子、通信、网络、嵌入式等技术为一体的高端车载综合信息显示平台。

如图1-3所示为某纯电动汽车的结构。

第三节　纯电动汽车驱动系统布置形式

纯电动汽车驱动系统布置形式是指驱动轮数量、位置以及驱动电机系统布置的形式。电动汽车的驱动系统是电动汽车的核心部分，其性能决定着电动汽车行驶性能的好坏。电动汽车的驱动系统布置取决于电机驱动方式，可以有多种类型。电动汽车的驱动方式主要有后轮驱动、前轮驱动和四轮驱动。

一、后轮驱动方式

后轮驱动方式是传统的布置方式，适合中高级电动轿车和各种类型电动客货车，有利于车轴负荷分配均匀，汽车操纵稳定性、行驶平顺性较好。

后轮驱动方式主要有传统后驱动布置形式、电机-驱动桥组合后驱动布置形式、电机-变速器一体化后驱动布置形式、轮边电机后驱动布置形式、轮毂电机后驱动布置形式等。

1.传统后驱动布置形式

传统后驱动布置形式如图1-4所示，它与传统内燃机汽车后轮驱动系统的布置方式基本一致，带有离合器、变速器和传动轴，驱动桥与内燃机汽车驱动桥一样，只是将发动机换成电机。变速器通常有2～3个挡位，可以提高电动汽车的启动转矩，增加低速时电动汽车的后备功率。这种布置形式一般用于改造型电动汽车。

2.电机-驱动桥组合后驱动布置形式

电机-驱动桥组合后驱动布置形式如图1-5所示。它取消了离合器、变速器和传动轴，但具有减速差速机构，把驱动电机、固定速比的减速器和差速器集成为一个整体，通过2个半轴来驱动车轮。此种布置形式的整个传动长度比较短，传动装置体积小，占用空间小，容易布置，可以进一步降低整车的重量；但对电机的要求较高，不仅要求电机具有较高的启动转矩，而且要求具有较大的后备功率，以保证电动汽车的启动、爬坡、加速超车等动力性。一般低速电动汽车采用这种布置形式。

电机-驱动桥组合后驱动布置形式采用的驱动桥与内燃机汽车驱动桥不同，需要电动汽车专用后驱动桥，如图1-6所示。

3.电机-变速器一体化后驱动布置形式

电机-变速器一体化后驱动布置形式如图1-7所示，相比单一的电机驱动系统，一体化驱动系统可以综合协调控制电机和变速器，最大限度地改善电机输出动力特性，增大电机转矩输出范围，在提升电动汽车的动力性的同时，使电机最大限度地工作在高效经济区域内。变速器一般采用2挡自动变速器。

如图1-8所示为某企业开发的电机-变速器一体化驱动组件，该驱动组件以一体化为前提来设计电机和变速器，省去了用于从后方连接的部件及空间，从而将轴向尺寸缩小了约35％。

4.轮边电机后驱动布置形式

轮边电机后驱动布置形式如图1-9所示，轮边电机与减速器集成后融入驱动桥上，采用刚性连接，减少高压电器数量和动力传输线路长度；优化后的驱动系统可降低车身高度、提高承载量、提升有效空间。

轮边电机后驱动布置形式可用于电动客车。如图1-10所示为某电动客车采用的轮边电机后驱动桥实物。

5.轮毂电机后驱动布置形式

轮毂电机后驱动布置形式如图1-11所示，轮毂电机直接安装在车轮上，此时，轮毂是电机的转子，羊角轴承座是定子。

如图1-12所示为轮毂电机后驱动的纯电动汽车，它大大减少了零部件数量和动力系统的体积，让车辆的动力系统变得更加简单，大大提高了车内空间的实用性和利用率。每个车轮独立的轮毂电机相比一般电动汽车，也省掉了传动半轴和差速器等装置，同样节省了大量空间且传动效率更高。将动力蓄电池放置在传统的发动机舱中，而将辅助蓄电池、电机控制器、充电机等布置在车尾附近，根据实际需要，可以在车辆上灵活地布置电池组。从另一个方面来看，在满足目前空间需求的前提下，使用轮毂电机驱动的车辆在体积上可以变得更加小巧，这将改善城市中的拥堵和停车等问题。同时，独立的轮毂电机在驱动车辆方面灵活性更高，能够实现传统车辆难以实现的功能或驾驶特性。

轮边电机和轮毂电机在原理上可以实现任何一种驱动形式，但由于成本过高，目前还没有厂家推出量产车，更多的是作为试验车或改装车存在。

二、前轮驱动方式

前轮驱动纯电动汽车结构紧凑，有利于其他总成的安排，在转向和加速时行驶稳定性较好；前轮驱动兼转向，结构复杂，上坡时前轮附着力减小，易打滑。前轮驱动方式适合于中级及中级以下的电动轿车。

前轮驱动方式主要有电机-驱动桥组合前驱动布置形式、电机-变速器组合前驱动布置形式、电机-变速器一体化前驱动布置形式、轮边电机前驱动布置形式、轮毂电机前驱动布置形式等。

1.电机-驱动桥组合前驱动布置形式

电机-驱动桥组合前驱动布置形式如图1-13所示。

电机-驱动桥组合前驱动布置形式需要电动汽车专用前驱动转向桥，如图1-14所示。

2.电机-变速器组合前驱动布置形式

电机-变速器组合前驱动布置形式如图1-15所示，变速器可用2挡自动变速器。

3.电机-变速器一体化前驱动布置形式

电机-变速器一体化前驱动布置形式如图1-16所示。

4.轮边电机前驱动布置形式

轮边电机前驱动布置形式如图1-17所示。

5.轮毂电机前驱动布置形式

轮毂电机前驱动布置形式如图1-18所示。

三、四轮驱动方式

四轮驱动适合要求动力性强的电动轿车或城市SUV，与四轮驱动内燃机汽车相比，四轮驱动纯电动汽车能够取消部分传动零件，提高空间的利用率和动力的传递效率。

四轮驱动方式主要采用轮边电机或轮毂电机方式。轮边电机四轮驱动布置形式如图1-19所示，轮毂电机四轮驱动布置形式如图1-20所示。

电机四轮驱动可以极大地节省空间，并且每个车轮都是一个独立的动力单元，因此能够实现对每一个车轮进行精准的转矩分配，反应更快、更直接，效率更高，这是目前传统四轮驱动汽车无法做到的。轮边电机和轮毂电机驱动布置形式是纯电动汽车驱动系统布置形式的发展趋势。

随着电机技术和变速技术的发展，会有更多种驱动系统布置形式出现。电动汽车驱动系统布置的原则是简单、节省空间、效率高。

第四节　纯电动汽车技术条件

纯电动汽车主要以纯电动乘用车为主，GB/T 28382—2012《纯电动乘用车技术条件》规定了座位数在5座及以下的纯电动乘用车的技术条件。

1.重量分配

车辆的电机及动力蓄电池系统应合理布置，重量分布均衡；车辆的动力蓄电池（包含电池箱及箱内部件）总重量与整车整备重量的比值，不宜大于30％。

2.行李舱容积

车辆应具有适宜的行李舱容积，对于4座及5座车辆，按GB/T 19514—2004《乘用车行李舱标准容积的测量方法》测量，行李舱容积不宜小于0.3m3。

3.安全要求

车辆的特殊安全、制动性能、乘员保护等应符合以下要求。

①GB/T 18384.1—2015《电动汽车安全要求　第1部分：车载可充电储能系统》、GB/T 18384.2—2015《电动汽车安全要求　第2部分：操作安全和故障防护》、GB/T 18384.3—2015《电动汽车安全要求　第3部分：人员触电防护》对纯电动汽车特殊安全的规定。

②GB 21670—2008《乘用车制动系统技术要求及试验方法》对制动性能的规定。

③GB 11551—2014《汽车正面碰撞的乘员保护》和GB 20071—2006《汽车侧面碰撞的乘员保护》对乘员保护的规定。

④车辆在设计时应考虑车辆启动、速度低于20km/h时，能够给车外人员发出适当的提示性声响。

4.动力性能要求

车辆的动力性能应满足以下要求。

（1）30min最高车速　30min最高车速是指电动汽车能够持续行驶30min以上的最高平均车速。按照GB/T 18385—2005《电动汽车动力性能试验方法》规定的试验方法测量30min最高车速，其值应不低于80km/h。

（2）加速性能　按照GB/T 18385—2005《电动汽车动力性能试验方法》规定的试验方法测量车辆0～50km/h和50～80km/h的加速性能，其加速时间应分别不超过10s和15s。

（3）爬坡性能　按照GB/T 18385—2005《电动汽车动力性能试验方法》规定的试验方法测量车辆爬坡速度和最大爬坡度，车辆通过4％坡度的爬坡速度不低于60km/h；车辆通过12％坡度的爬坡速度不低于30km/h；车辆最大爬坡度不低于20％。

5.低温启动性能要求

车辆在-20℃±2℃的试验环境温度下，浸车8h后，应能正常启动、行驶。

6.续驶里程

按照GB/T 18386—2005《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》工况法测量续驶里程，其值应大于80km。

7.操纵稳定性

按照QC/T 480—1999《汽车操纵稳定性指标限值与评价方法》进行操纵稳定性试验，其指标应满足QC/T 480的要求。

8.可靠性要求

车辆的可靠性应满足以下要求。

（1）里程分配　可靠性行驶的总里程为15000km，其中强化坏路2000km，平坦公路6000km，高速公路2000km，工况行驶5000km（工况行驶按照GB/T 19750中的要求进行）；可靠性行驶试验前的动力性能试验里程以及各试验间的行驶里程等可计入可靠性试验里程。

（2）故障　整个可靠性试验过程中，整车控制器及总线系统、动力蓄电池及管理系统、电机及电机控制器、车载充电机等系统和设备不应出现危机人身安全、引起主要总成报废、对周围环境造成严重危害的故障（致命故障）；也不应出现影响行车安全、引起主要零部件和总成严重损坏或用易损备件和随车工具不能在短时间内排除的故障（严重故障）。

（3）车辆维护　车辆的正常维护和充电应按照车辆制造厂的规定；整个行驶试验期间，不应更换动力系统的关键部件，如电机及其控制器、动力蓄电池及管理系统、车载充电机等。

（4）性能复试　可靠性试验结束后，进行30min最高车速、续驶里程复试。其30min最高车速复测值应不低于初始所测值的80％，且应不低于70km/h；工况法续驶里程复试值应不低于初始所测值的80％，且应不低于70km。

9.车辆上安装的动力蓄电池的要求

车辆上安装的动力蓄电池应满足以下要求。

（1）一般要求　动力蓄电池根据其类型，应符合QC/T 742—2006《电动汽车用铅酸蓄电池》、QC/T 743—2006《电动汽车用锂离子蓄电池》或QC/T 744—2006《电动汽车用金属氢化物镍蓄电池》的要求。

（2）低温容量　在环境温度为-20℃时，动力蓄电池模块容量与常温下的容量比应不小于70％；动力蓄电池根据其类型，试验方法参照QC/T 742、QC/T 743或QC/T 744中相应的条款。

第五节　纯电动汽车特点

纯电动汽车与内燃机汽车相比，具有以下优点。

（1）零排放　纯电动汽车使用电能，在行驶中无废气排出，不污染环境。

（2）能源效率高　电动汽车的能源效率已超过汽油机汽车，特别是在城市中运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。

（3）结构简单　因使用单一的电能源，省去了发动机、变速器、油箱、冷却和排气系统等，所以结构较简单。

（4）噪声低　电动汽车无内燃机产生的噪声，电机噪声也较内燃机小。

（5）节约能源　电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。

纯电动汽车与内燃机汽车相比，具有以下缺点。

（1）续驶里程较短　目前电动汽车尚不如内燃机汽车技术完善，尤其是动力蓄电池的寿命短，使用成本高，储能量小，一次充电后续驶里程较短。

（2）成本高　目前，纯电动汽车主要采用锂离子蓄电池，成本较高。

（3）安全性　锂离子蓄电池的安全性有待进一步提高。

（4）配套不完善　电动汽车的使用还远不如内燃机汽车使用方便，还要加大配套基础设施的建设。

随着电动汽车技术的突破，特别是动力蓄电池容量和循环寿命的提高，以及价格的降低，电动汽车的推广使用一定会得到大的发展。