纯电动汽车，顾名思义是以电池等电能元件作为驱动源，其电机作为最重要的动力驱动系统。与传统燃油汽车相比，纯电动汽车的结构比较灵活，具体表现在：首先能量由电缆传递，因此电动汽车的各部件可灵活布置；其次电动汽车的布置不同会影响系统结构，而选用不同类型的电机会影响电动汽车的质量和尺寸等问题。此外，不同的补充能源装置具有不同的硬件和结构，储能装置也不同。
纯电动汽车的组成如图2-2-1。
图2-2-1 纯电动汽车的组成
纯电动汽车区别于传统燃油汽车最核心的技术是“三电”，包括动力电池系统、电驱动系统和电控系统。
1）动力电池系统
动力电池系统作为纯电动汽车的“动力源”，主要为整车提供持续、稳定的能量，相当于传统燃油汽车的油箱，电池系统主要用来储存电能和提供电能。作为整车的动力来源，电池组性能直接影响整车的加速性能、续驶里程以及制动能量回收的效率。电池成本和循环寿命直接影响车辆的成本和可靠性，所有影响电池性能的参数必须得到优化。
图2-2-2 车用动力蓄电池主要类型
动力电池是制约电动汽车发展的关键因素。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长、成本低的高效电池；目前车用动力蓄电池主要类型如图2-2-2所示。电池的关键在电芯，电芯最重要的材料便是正负极、隔膜、电解液。当前能用作动力电池的有镍氢电池、锂离子电池、铅酸电池，常见电动车蓄电池的种类和基本特征如表2-2-1所示。表2-2-2列出了四类锂电池的主要性能指标差别。而锂动力电池因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围广、使用寿命长等优点，已成为电动汽车主要动力源之一，广泛应用于该行业。
表2-2-1 常见电动汽车蓄电池的种类和基本特征
表2-2-2 四类锂电池的主要性能指标
动力电池系统主要由动力电池组件、DC／DC变换器及电池管理系统（BMS）等部分组成。
（1）动力电池组件
动力电池组件的构成：
①电池单体：电池单体是构成动力电池组件的最小单元，一般由正极、负极、电解质及外壳等构成，实现电能与化学能之间直接转换。
②电池模块：电池模块是一组并联的电池单体的组合，该组合额定电压与电池单体的额定电压相等，是电池单体在物理结构和电路上连接起来的最小分组，可作为单元替换。
③电池模组：电池模组是由多个电池模块或单体电芯串联组成的一个组合体。
（2）DC／DC变换器
DC／DC变换器主要用于将动力电池的高压直流电转换为低压直流电给蓄电池及整车低压用电系统供电。DC／DC变换器工作原理是ECU控制绝缘栅双晶体管（IGBT）的导通和截止，把动力电池组件的直流电逆变成高压、高频的交流电，然后通过变压器把这高压、高频的交流电转变为低压、高频的交流电，最后通过二极管整流滤波变成14V直流电，如图2-2-3所示。
图2-2-3 DC／DC变换器工作原理图
（3）电池管理系统（BMS）
在纯电动车中、BMS相当重要。BMS主要用于对电动汽车的动力电池参数进行实时监控、故障诊断、SOC估算、续驶里程估算、短路保护、漏电监测、显示报警、充放电模式选择等，如图2-2-4所示，并通过CAN总线的方式与车辆集成控制器或充电机进行信息交互，保障电动汽车安全、可靠、高效运行。
图2-2-4 电池管理系统结构原理图
电控系统包括BMS系统和显示系统，简单来说就是BMS系统主要是采集电池的数据，电池充放电状态、电池总电压、电池总电流，每个电池箱内电池测点温度以及单体模块电池电压等。由于动力电池都是串联使用的，所以这些参数的实时、快速、准确的测量是电池管理系统正常运行的基础。
由于蓄电池的充放电特性在很大程度上取决于电池电解液的温度，所以BMS的一个重要作用是在蓄电池的充放电过程中将电池组的温度保持在正常的工作温度范围内。通常会有配套能量消耗最小的制冷和加温装置，冷却或加热后的空气进入到电池块之间的空隙中，然后从电池托盘底部的缝隙中吹来，根据蓄电池的温度控制风扇转速就能减少能量消耗。
2）电驱动系统
电驱动系统是纯电动汽车三大核心部分之一，是车辆行驶的主要执行机构，其驱动特性决定了纯电动汽车行驶的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和驾乘的舒适性。电驱动系统的主要功能是将储存在电池系统中的电能高效地转化为机械能，并能够在汽车减速或制动时，将车轮的机械能转化为电能充入电池系统，前者是将电能转化为机械能，后者是将机械能转化为电能，如图2-2-5所示。
图2-2-5 电驱动系统原理图
纯电动汽车采用的电驱动系统主要由驱动电机、减速器总成、电机控制器、电驱动冷却系统等构成。纯电动汽车通过高低压线束，冷却管路与整车其他系统连接，如图2-2-6所示。(www.xing528.com)
纯电动汽车在正转加速行驶过程中，电机为负转矩，转矩的精确意味着新能源汽车加速的快慢。当转矩产生误差时，需要电机来完成的纯电动汽车加速，里程数则转变为需要消耗同等能量的动力电池来完成，而动力电池的成本相比电机大，因此纯电动汽车电机的效率和性能至关重要。目前纯电动汽车专用电机主要有三类：直流电机、交流感应电机、永磁同步电机。
图2-2-6 电驱动系统构成图
以驾驶人的操作意图为输入，经整车控制器（VCU）转换成控制信号提供给电机控制器，电机控制器响应并反馈，控制电机的输出转矩，从而使电动汽车以驾驶人预期的状态行驶。若电机控制器同时收到制动和加速信号，则以制动信号优先。
（1）驱动电机
电机由三部分组成：定子、转子、壳体。电机技术的关键点在定子、转子，转子即新能源汽车的主驱动电机，它承担了与新能源汽车运动相关的所有功能。新能源汽车的电机有正转和反转，正转即为向前行驶，反转即为倒车。以电机代替内燃机，由电机驱动而无需自动变速器。相比自动变速器，电机结构简单、技术成熟、运行可靠，可以在非常宽的速度范围内高效产生转矩，在纯电动车行驶过程中不需要换挡变速装置，操纵方便容易，噪声低。
电动汽车的整个驱动系统包括电机驱动系统与其机械传动机构两个部分。电机驱动系统主要由电机、功率转换器、控制器、各种检测传感器以及电源等部分构成。纯电动汽车驱动电机一般要求具有电动、发电两项功能，按类型可选用直流、交流、永磁无刷或开关磁阻等几种电机。驱动电机分类如图2-2-7所示。
图2-2-7 驱动电机分类
电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械，用于实现电能向机械能的转换。运行时从电系统吸收电功率，向机械系统输出机械功率。电机驱动系统主要由电机、控制器（逆变器）构成，驱动电机和电机控制器所占成本之比约1∶1，根据设计原理与分类方式不同，电机的具体构造与成本构成也有所差异。电机的控制系统主要起调节电机运行状态，使其满足整车不同运行要求的作用。针对不同类型的电机，控制系统的原理与方式有很大差别。
（2）减速器总成
减速器的主要功能是将驱动电机的转速降低、转矩升高，以保证驱动电机的转矩和转速满足车辆需求。纯电动汽车的减速器与传统汽油车减速器的功能和原理一样，目前全球主流纯电动汽车均采用电机匹配单级减速器的架构，未来趋势是电机和单级减速器集成在一起，优势是体积减小、质量减轻、成本降低。
单级齿比变速箱也被称为单级齿比变速箱、固定齿比变速箱，纯电动汽车使用的高速电机，通过电控系统进行调速，而固定齿比变速箱可以通过齿轮的不同速比来改变车速。这种结构缺点是纯电动汽车起步能耗大，电机转速大，变速箱调速功能单一，在高速行驶状态下，不能通过变速箱超速挡齿比小于1的挡位，降低电机转速，单级变速箱也使得车辆的急速不高。
减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，有不同的分类标准：①按照传动类型可分为固定轴齿轮减速器、涡轮／蜗杆减速器和行星齿轮减速器；②按照传动级数不同可分为单级减速器和多级减速器；③按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器；④按照传动的布置形式又可分为展开式减速器、分流式减速器和同轴式减速器。
（3）电机控制器
电机控制器（MCU）（图2-2-8）响应并反馈整车控制器（VCU）根据驾驶人意图发出的各种指令，实时调整驱动电机输出，以实现控制驱动电机的转速、转向和电源通断。电机控制器另一个重要功能是通信和保护，实时进行状态和故障检测，保护驱动电机系统和整车安全可靠地运行。
图2-2-8 电机控制器
纯电动汽车电机控制器是电驱系统的控制中心，又称智能功率模块，以绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块为核心，辅助驱动、主控集成电路。电机控制器与驱动电机配套使用，由于动力电池是以直流方式供电，而驱动电机是永磁同步交流电机，因此，当驱动电机驱动车辆行驶时，电机控制器需将动力电池的直流电转换为交流电（DC／AC逆变）供给驱动电机；而当驱动电机作为发电机，回收能量时，电机控制器则需将交流电转换为直流电（AC／DC整流），为动力电池充电，电机控制原理图如图2-2-9所示。与此同时，电机控制器通过电流传感器、电压传感器、温度传感器实时监测自己与驱动电机的工作状态。根据具体功能来看，电机控制器主要由DC／AC逆变模块、AC／DC整流模块、温度保护模块以及电子控制器组成。
图2-2-9 电机控制原理图
电机控制器工作原理：当电机驱动车辆前行或倒退时，电机控制器中的DC／AC逆变模块（IGBT）将动力电池输送过来的直流电逆变成三相交流电，为驱动电机提供电能。当车辆减速或制动时，电机控制器中的AC／DC整流模块（二极管）将电机输送过来的三相交流电整流成稳定的直流电，储存到动力电池中。另外电机控制器可通过控制DC／AC逆变模块中IGBT导通的频率，控制电机转速的快慢。
电机控制器接收温度传感器、旋转变压器等的信号，用以检测驱动电机及自身的工作状态，确保电驱系统处于稳定的工作状态。
（4）电驱动冷却系统
电驱动系统中的驱动电机和电机控制器，在运行过程中会产生大量的热量，这些热量会对电驱动系统的正常工作和使用寿命造成不良影响。电机在运行过程中产生的热量对电机的物理、电气和力学特征有着重要影响，一方面，当温度上升到一定程度时，电机的绝缘材料会发生本质的变化，最终使其失去绝缘能力；另一方面，随着电机温度的升高，电机中的金属构件强度和硬度也会逐渐下降。由电子元器件构成的电机控制器，同样会由于温度过高而导致电子器件的性能下降，出现不良影响如过高温度会导致半导体结点、电路损害，增加电阻，甚至烧坏元器件。为保证电驱系统在运行过程中所产生的热量能够及时散发出去，需要对电机驱动系统的驱动电机和电机控制器进行冷却，以确保它们在适宜的温度范围内工作。
3）电控系统
纯电动汽车的电控系统主要是对动力电池的管理和对驱动电机的控制。电动汽车电机、电控系统作为传统燃油汽车发动机（变速器）功能的替代，其性能直接决定了电动汽车的爬坡、加速、最高速度等主要性能指标。同时，电控系统面临的工况相对复杂：需要能够频繁启停、加减速，低速／爬坡时要求高转矩，高速行驶时要求低转矩，具有大变速范围；混合动力汽车还需要处理电机动、电机发电、制动能量回馈等特殊功能。电控方面，对于一般的整车生产厂来说，真正掌握的只有整车控制器，新能源汽车整车控制器与传统燃油汽车的整车控制器差别并不是很大，它的成熟度也比较高。其功能主要是判断驾驶人的意愿，根据车辆行驶状态、电驱动系统和电池系统状态，合理分配动力，使车辆运行在最佳状态。纯电动汽车动力电控系统示意图如图2-2-10所示。
图2-2-10 纯电动汽车动力电控系统示意图
（1）电控系统组件
纯电动汽车的电控系统主要由加速踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、电子换挡器等输入信号传感器，整车控制器（VCU）、电机控制器（MCU）、电池管理系统（BMS）等控制模块和驱动电机、动力电池等执行元件组成，如图2-2-11所示。
（2）电控系统的动能
电控系统是纯电动汽车的大脑，由各个子系统构成，每一个子系统一般由传感器、信号处理电路、电控单元、控制策略、执行机构、自诊断电路和指示灯组成。在不同类型的电动汽车上，电控系统存在一些区别，但总体来说一般都包括能量管理系统、再生制动控制系统、电机驱动控制系统、电动助力转向控制系统以及动力总成控制系统等。各个子系统功能不是简单的叠加，而是综合各子系统功能来控制电动汽车。
图2-2-11 纯电动汽车动力电控系统组成示意图
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