电动车基础知识介绍
电动车是以电能为驱动能源，通过电动机将电能转化为机械能驱动行驶的
车辆。如电动滑板车、电动自行车、四轮电动代步车、电动沙滩车、电动卡丁
车、电动摩托车、电动汽车等。
其中：电动自行车是以蓄电池作为辅助能源，具有两个车轮，能实现人力
骑行、电动或电助动功能的特种自行车。
一、 主要结构：
1、电机 2、电池 3、控制器 4、充电器 5、仪表
6、前后轮 7、车架 8、塑件等。
二、整车主要技术性能：
1、 最高车速： 25 公里/小时
2、 整车质量： 39 公斤
3、 续行里程： 50 公里
4、 百公里电耗： 度
5、 轮径： 24 吋
6、 电池种类： 铅酸免维护
7、 电池组标称电压： 36 伏
8、 标称容量: 12 安时
9、 电动机型式： 有刷直流永磁
10、 电动机额定功率： 180 瓦
11、 额定转速： 210 转/分
12、 额定电压： 36 伏
13、 额定输出转矩： 牛.米
三、电动车工作原理:
AC220V/110
V 交流电源
电池组 仪表
充电 电锁开关
充电器 控制器 电机
1、 将充好电的电池组装到车子上并打开电源开关，
2、 可以转动调速转把，调速转把会给控制器一个对应转把转动角度的电压信
号。控制器根据这一电压信号确定对电机的输出功率。常规转把初始位置
到最大转角位置的输出电压信号对应为 ～，控制器确认的电压范
围是 1V～4V，也就是说当调速信号从 1V 上升到 4V 时控制器提供给电机
的功率为从 0%～100%。
3、 控制器在接到调速信号时，在没有刹车信号的情况下则根据调速信号电压
的数值所对应的输出占空比例，通过斩波控制电机的输出功率。也就控制
整车的行驶速度。
调速转把 左右刹车
4、 如果有刹车信号，即使有调速信号仍然停止对电机供电。
5、 从电锁开关下端将电池组电压送入仪表显示电量，由于铅酸电池在中等倍
率放电条件下，放电平台基本是一条斜线段，将斜线段上的电压值表达出
来就基本表达了电量。标称 36V 的电池组用电到 ± 欠压保护。
6、 有的车型仪表可显示速度，需要将电机的电压变化接到仪表上，由于有一
个公式（电磁感应定律既右手定则）：E=BLV 其中 E 为感应电动势
（电机电压），B 为磁感应强度（磁通密度），L 为绕组有效长度，V 为线
速度。所以可以用电机的电压变化得知车辆行驶的速度变化。用这个对应
关系来表述车速变化。
7、 随着电动车功能的不断完善，在基本功能的基础上，许多厂家将摩托车、
汽车领域、家电领域的实用功能概念应用到电动车上，例如：遥控防盗报
警，车头锁、巡航定速、车载音频功放等。
8、 典型接线图
四、电动车基本配置：
1、电池组
目前电动车用动力源普遍为化学电源——蓄电池组，蓄电池是电动车的动力
源泉。目前，制约电动车发展的关键因素是动力蓄电池不理想。蓄电池的主要
作用就是储能，电动车蓄电池的主要性能指标是比能量、比功率和使用寿命等。
要使电动车能与内燃机车相竞争，关键是开发出比能量高、比功率大、使用寿
命长、成本低的蓄电池。可用于电动车的电池有铅酸免维护电池、镍镉电池、
镍氢电池、锂离子电池、锌空电池、燃料电池等。
电池的基本概念如下：
容量：用放电电流乘以放电时间所得的安培小时数值来表示电池的容量。
额定容量：JB/T10262 规定用 2 小时率放电容量表示。
小时率电流：表示电池充放电电流的大小的术语。其数值为 CX/Y。用 IX(A)表
示。
荷电保持特性：充电后的电池开路储存的容量保存性能。
大电流放电特性：以较大的电流放电时的特性。
过放电：电池过放电后再进行充电的容量恢复性能。
过充电特性：电池达到完全充电状态后继续充电的耐充电性能。
循环寿命：在规定的条件下，电池能够进行充放电的循环次数。
低温容量：在低温条件下，电池所能放出的电量。
密封反应效率：气体通过负极吸收还原成水的效率。
限压阀动作：开启和关闭的压力范围
安全性：在规定的条件下电池的表现情况。
耐振动：在规定条件下电池振动后的表现情况。
组合一致性;：串联电池循环使用过程中的电压一致性。
１.1 铅酸蓄电池（目前国内该电池现普遍用于电动车）：
铅酸蓄电池已有１００多年的历史，广泛用作内燃机车的起动动力源。它也
是成熟的电动车蓄电池，它可靠性好、原材料易得、价格便宜；比功率也基本
上能满足小型电动车的动力性要求。但它有两大缺点；一是比能量低（33－
35W·h/kg），所占的质量和体积太大，且一次充电行驶里程较短；另一个是使用
寿命短（250 次左右），使用成本过高。
前期的铅酸蓄电池功率密度较低，应用到电动车上以后其充电速度及放电能
力都不是太理想，有专家分析考虑通过减薄极板、增加极板片数来提高电化学
反应面积，从而提升反应效率，提升充放电能力；通过紧凑型装配降低电池内
阻，再加上活性物质和电解质配方等加以调整，使该类电池对电动车的适应性
大为提高。随着工艺水平的不断提高，该类电池的充放电性能不断提高。
电化学方程式：PbO2 + Pb + H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
1. 电动自行车普遍使用的型号为 6-DZM-10，外形尺寸：151×100×97㎜
电动摩托车普遍使用的型号为 6-DZM-14 外形尺寸：181×77×167㎜
随着电池技术的发展，电动车产品的不断升级换代，电池的规格也在不
断变化，单只电池的容量逐步提高，电池组的电压也不断增加。相信不久的将
来加大电池容量将是实现续行里程的首选。在小型电动车尤其是在两轮电动设
计过程中，笔者的观点是优先选择增加电池组容量实现续行里程，尽量避免过
分提升电池组电压实现续行里程，主要原因是电池组电压过高的情况下加强了
电池组的配组要求，由于一致性原因造成电池组早期失效的机会增加。
很多设计电池串联使用，使用环境温度：在-10～+50℃。
充电要求：(指电动自行车三只串联使用，由于各厂家产品材料体系或配方
不同，充电参数会有相应变化)
第一阶段：恒流以≤ 电流充至电压 ±;
第二阶段: 恒压 ± 至电流降到 360mA 以下；
第三阶段： 恒压 浮充至使用
镍氢蓄电池（国内该电池现少量用于折叠电动车）
镍氢蓄电池属于碱性电池，镍氢蓄电池循环使用寿命较长，无记忆效
应，但价格较高。它的初期购置成本虽高，但由于其在能量和使用寿命方面的
优势，因此其长期的实际使用成本并不高。其比能量达 65－80W·h/kg，循环使
用寿命超过 600 次。功率密度大于 800W/kg 的镍氢蓄电池。我国的稀土资源比
较丰富，该类电池的应用前景比较好。
NiOOH＋MH M＋Ni(OH)2
正极活性物质：氢氧化镍 负极活性物质：储氢合金
电解质: 氢氧化钾
锂离子电池（国内未来几年该电池将会普遍用于电动车）
锂离子二次电池作为新型高电压、高能量密度的可充电电池，其独特的物理
和电化学性能，具有广泛的民用和国防应用的前景。其突出的特点是：重量轻、
储能大、无污染、无记忆效应、使用寿命长。在同体积重量情况下，锂电池的
蓄电能力是镍氢电池的 倍，是镍镉电池的 4 倍，并且目前人类只开发利用了
其理论电量的 20%～30%，开发前景非常光明。同时它是一种真正的绿色环保电
池，不会对环境造成污染，许多专家认为该类电池时最理想的小型电动车电池。
燃料电池系统
是一种新的能源利用和转换装置，是国际上公认的未来最理想的电动车
电源。燃料电池用作电动车电源有以下特点：（1）电池本身是一种能量转换装
置，只决定电源系统的功率输出大小；（2）燃料储存装置决定电源系统的总能
量，可保证有足够的续驶里程；（3）无需充电，添加燃料非常快捷、方便；
（4）电池系统寿命更长、更安全、更可靠、更环保；（5）燃料电池将来产业
化生产的成本下降潜力很大。
燃料电池有许多种类型，就电池本身的性能而言，大多看好的电动车用燃
料电池是质子交换膜燃料电池。该电池具有较多的优点。例如：（1）运行温度
比较低；（2）技术相对比较成熟；（3）排放产物比较单一；（4）功率密度较
大；（5） 启动速度较快；（6）抗震能力相对较好。由于对该类燃料电池在电
动车应用上的普遍重视，使得近几年来不断的产生该类电池的电动车、电动摩
托车、电动自行车样品。技术性能都相当不错。这也推动了与质子交换膜燃料
电池相关的氢气制取与存储技术的进步，重整制氢与金属储氢技术已接近实用
化水平。
2、电动机：
电动机的作用就是实现电能与机械能之间的转换，其能量转换的能力（即
O
O
O
O
2O
2O
0
阳 极 反 应 阴 极 反 应
负 载
功率）和能量转化的效率是主要的指标。只有具备了一定的功率才能驱动整车
行驶，从车辆使用的角度考虑，涉及到爬坡、迎风、载货、零速启动等工作条
件，电机功率在平路行驶的基础上一定要满足足够的功率富裕。电机效率是影
响整车能量利用率和续行里程及电机可靠性的重要指标。
常用公式：
电动车电机 F=BIL(电磁力定律即左手定则)，F 代表电磁拉力，B 代
表磁通密度，I 代表电流，L 代表绕组有效长度。
电动车电机 E=BLV（电磁感应定律既右手定则） ， E 代表反电势，
B 代表磁通密度，L 代表绕组有效长度，V 绕组运动速度
输出功率:
P2=M×N/9565
P2--------------W
M---------------mN．m
N----------------r/min
9565-------------变换系数
用于电动车的电机分类：目前用于电动车的电机大多数为直流永磁电机。
有无碳刷：有刷电机、无刷电机
有刷电机需要通过碳刷、换向器进行机械换向，无刷电机一般设计成
多相，是通过控制器进行电子换相。有刷电机及控制器系统结构比较简单，成
本较低，维修方便。但存在着到期更换碳刷的问题，由于存在碳刷影响，电机
的效率相对不如无刷电机。有刷低速电机系统的起步性能及低速爬坡能力不如
有刷高速电机。无刷电机无机械换向结构，寿命较长，效率较高，但其控制器
比较复杂，成本也高。随着电子技术的发展，控制器的性价比不断提高，无刷
电机系统将很快成为电动车应用的主流。从长远来讲无刷电机很有可能发展到
无传感器，但是由于电动车的启动要求较高，短期内该类研究很难成熟。目前
用在电动车的无刷电机大多数是三相无刷电机，在槽数、极对数、斜/直槽等不
断变化改进的发展进程中。会出现多相电机的发展趋势，尤其大功率电机的需
求日益旺盛，多相电机的好处是可以降低每相平均电流降低，便于知道大功率
控制器。目前，6 相电机已比较成熟，有个别企业在生产；5 相电机最有前途，
由于其复杂的驱动要求，需要很高的设计水平。
有无减速：低速电机、高速电机
高速电机有利于降低电机部分的体积，提高电机的功率密度，降低转子的
质量使其扭矩灵敏度提高，再加上电机有减速机构提高输出转矩，起步加速及
爬坡性能优于直接低速电机。在小型电动车辆上课设计有超越滑行功能，有利
于延长续行里程。由于结构复杂，高速电机的成本及系统的稳定性从某种程度
上将反不如直接低速电机。
按外观形状：辐条轮轮毂式电机、整体轮轮毂式电机、圆柱式电机。
按额定电压：24V、36V、48V、60V
按 功 率 分 ： 150W 、 180W 、 250W 、 350W 、 400W 、 500W 、 800W 、
1500W、2000W 等。
常用电机试验：空载试验、堵转试验、负载试验、温升试验、参数测定、振
动与噪声测定等。
无刷电机一般电气部分出现故障，在检查绕组引线正常的情况下，霍尔元件
损坏的情况比较多，最简单的办法是测量三路霍尔元件信号线对霍尔 5V 电源线
之间的阻值一致性，其次是通电测试有无霍尔信号。手转后轮请缓慢，否则万
用表反应不过来。
3、充电器:
充电器分类:
按电源部分种类：变压器式、开关电源式。
按输入电压分：AC110V 50/60HZ、AC220V 50/60HZ。
以 36V，12Ah 铅酸免维护电池三段式智能充电器为例：输入电压：AC 220
V ，50/60HZ。
恒流阶段充电电流 ±
恒压电压：±，
浮充充电电压:±，
恒压转浮充的电流转换点为 300mA,
充电时间：5～8 小时
充电指示：充电器接通交流电后，红色电源指示灯亮，接通电池后充电指示灯
为红色，表示进入充电状态，电池充满后充电指示灯亮绿色，表示电池已充满
并进入浮充状态。
4、控制器:
直流有刷控制器：
控制器的功能逻辑在电动车近几年的发展过程中，经历了许多种变化，下面
仅介绍主流方案的基本情况。
基本功能：
基本要求：
调整手把电压：1- V， 低电压对应低速，高电压对应高速；
刹车把断电方式：机 械：常 开； 电 子：低电平有效。
电摩控制器：高电平有效
控制器静态工作电流： < 20mA。
限流保护：15±1A
工作频率： >14KHz。
限速装置：
通过对调速信号衰减的方式，在速度信号线上接一电位器（510Ω），可
以实现调速信号的电压范围调整，以实现不同车型的最高车速限制。
欠压保护：
±-34V 前值为“保护电压”；后值为“恢复电压”电瓶电压低于“保护
电压”后，控制器进入欠压保护状态，停止电机运行；电池电压必须恢复到“恢复
电压”以上才解除欠压保护，恢复正常运行。这样可以防止电池的深度放以电达
到保护电池的目的，同时也消除了电池电量不足时出现的运行脉动现象。
刹车断电：
当有刹车信号时，控制器停止对电机输出。
脚踏助力功能：
当中轴转动时将转动状态通过助力传感器采样，控制器根据助力传感器信
号确定电机输出状态。
直流无刷控制器：
基本要求：
传感器安装位置：120/60°输入相角；
调整手把电压：1- V， 低电压对应低速，高电压对应高速；
刹车把断电方式：机 械：常 开； 电 子：低电平有效。
电摩控制器：高电平有效
控制器静态工作电流： < 20mA。
工作频率： >14KHz。
限 速 : 通 过 对 调 速 信 号 衰 减 的 方 式 ， 在 速 度 信 号 线 上 接 一 电 位 器
（510Ω/10k），可以实现调速信号的电压范围调整，以实现不同车型的最高车速
限制。
、欠压保护：
-34V（36V 电池组），前值为“保护电压”；后值为“恢复电压”
当电池组电压低于“保护电压”后，控制器进入欠压保护状态，控制器封
锁电机运行；电池组电压必须恢复到“恢复电压”以上才解除欠压保护，恢复
正常运行。这样可以防止电池的深度放电，达到保护电池的目的，同时也消
除了电池电量不足时出现的运行脉动现象。
刹车断电：
有刹车信号时控制器停止电机输出。
助力：当中轴转动时将转动状态通过助力传感器采样，控制器根据助力传
感器信号确定电机输出状态。
常见故障判断
．1 最常见的是控制器功率管损坏，用数字万用表测量控制器对电机输出相
线和控制器电源输入线之间的阻值即可判断。
．2 有时候控制器 5V 电源容易受外系统影响损坏，只要通电测试控制器提
供的调速手把电源，电机霍尔电源有无电压输出即可。
．3 一般情况下应先检查接插件是否接触完好，正常使用的产品一般不考虑
相序接错现象，更换不同品牌的控制器时应考率相序和电角度。
5、DC/DC 转换器：
对于 48V 电池体系的电动车来说，一般不采用 48V 的灯泡、喇叭等，而是
用 DC/DC 转换器将 48V 电压转换为 12V 电压后使用，这样灯泡、喇叭等就成
了 12V 系列。便于从市场上采购。
