描述
开 本: 16开纸 张: 纯质纸包 装: 精装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787111640172
中国电动汽车跨越发展的全面总结
业内百位专家呕心沥血的智慧结晶
民族汽车工业换道并行的智力支持
迈向汽车强国转型升级的技术引擎
《电动汽车工程手册 *卷 纯电动汽车整车设计》系统总结纯电动汽车整车正向设计开发技术，详细阐述了纯电动汽车整车总体设计、电动化底盘设计、整车网络化控制系统设计、整车电力电子控制系统集成设计、整车热管理系统设计和车身结构及轻量化等关键技术。本手册在写法上注重理论与实践相结合，重点强调对工程技术人员在工程实践中的工具参考作用，既有理论，又要实例，图文并茂，所有实例均取材于真实的项目研发和工程实践，具有一定的理论参考价值和较高的工程实践指导意义；本手册不仅囊括了近年国内的*技术成果，还瞄准国际前沿，充分借鉴特斯拉等国外先进企业的案例以及国际标准，具有国际视野；此外本手册还将现有的工程实践与未来发展结合起来，阐述了纯电动汽车重点关注的轻量化、网联化等前沿技术，并综合整理了行业资深专家的意见，对未来的技术发展趋势进行了展望。全书数据翔实，图表、公式丰富，可供从事新能源汽车行业的工程技术人员、管理人员及研究人员参考。
《电动汽车工程手册》指导委员会
《电动汽车工程手册》编撰委员会
《电动汽车工程手册》出版委员会
序
前言
本卷编写
与审稿人员
本卷前言
第1章纯电动汽车设计概述
1.1 纯电动汽车简介 ……………………………………………… 1
1.1.1 纯电动汽车基本结构 ………………………………… 2
1.1.1.1 高压电气系统 …………………………………… 3
1.1.1.2 低压电气系统 …………………………………… 4
1.1.1.3 整车网络化控制系统 …………………………… 4
1.1.2 纯电动汽车发展历史 ………………………………… 4
1.1.2.1 国外纯电动汽车的发展历史 …………………… 4
1.1.2.2 国内纯电动汽车的发展历史 …………………… 8
1.1.3 纯电动汽车产业发展背景 …………………………… 10
1.1.3.1 能源安全和环境保护促进各国发展纯电动汽车 … 10
1.1.3.2 发展纯电动汽车是我国实现汽车强国战略的
重要路径之一 …………………………………… 12
1.2 纯电动汽车构型与分类 ……………………………………… 12
1.2.1 纯电动汽车驱动系统构型 …………………………… 12
1.2.1.1 集中式驱动 ……………………………………… 12
1.2.1.2 分布式驱动 ……………………………………… 14
1.2.2 纯电动汽车分类介绍 ………………………………… 15
1.2.2.1 纯电动乘用车 …………………………………… 15
1.2.2.2 纯电动商用车 …………………………………… 17
1.3 发展纯电动汽车需要解决的基本问题及关键技术 ………… 21
1.3.1 发展纯电动汽车需要解决的基本问题……………… 21
1.3.1.1 续驶里程问题 …………………………………… 21
1.3.1.2 能量补充不便问题 ……………………………… 22
1.3.1.3 动力蓄电池环境适应性问题 …………………… 23
1.3.1.4 安全性问题 ……………………………………… 23
1.3.1.5 电磁兼容问题 …………………………………… 24
1.3.2 纯电动汽车发展的关键技术 ………………………… 26
1.3.2.1 高能量、高安全动力电池技术 ………………… 26
1.3.2.2 全气候动力电池及动力电池热管理技术 ……… 26
1.3.2.3 高效电驱动技术 ………………………………… 27
1.3.2.4 高带宽整车智能电控平台技术 ………………… 29
1.3.2.5 基于电动助力的能量回馈式制动技术 ………… 30
1.3.2.6 基于超轻质材料的轻量化技术 ………………… 31
1.3.2.7 车内声品质优化设计技术 ……………………… 32
1.3.2.8 基于人工智能的自动驾驶技术 ………………… 33
1.3.2.9 基于 5G 的纯电动汽车网联化技术……………… 34
参考文献 …………………………………………………………… 35
第2章纯电动汽车整车总体设计
2.1 纯电动汽车总体设计概述 …………………………………… 37
2.1.1 纯电动汽车总体设计要点 …………………………… 37
2.1.2 纯电动汽车开发流程 ………………………………… 40
2.1.2.1 传统内燃机车企的整车开发流程 ……………… 40
2.1.2.2 纯电动汽车整车开发流程 ……………………… 41
2.1.2.3 纯电动汽车全新车型开发 ……………………… 42
2.1.2.4 纯电动汽车架构平台化开发 …………………… 44
2.2 纯电动汽车性能参数匹配计算 ……………………………… 45
2.2.1 纯电动汽车测试工况 ………………………………… 45
2.2.1.1 轻型汽车 ………………………………………… 47
2.2.1.2 重型商用车 ……………………………………… 49
2.2.1.3 工况分析 ………………………………………… 54
2.2.2 整车动力系统匹配 …………………………………… 54
2.2.2.1 确定整车动力性设计目标 ……………………… 54
2.2.2.2 整车动力系统匹配 ……………………………… 55
2.2.2.3 工况在整车经济性中的应用 …………………… 57
2.3 整车总体方案设计 …………………………………………… 61
2.3.1 整车总布置设计 ……………………………………… 61
2.3.1.1 纯电动乘用车整车布置设计 …………………… 61
2.3.1.2 纯电动商用车整车布置方案 …………………… 78
2.3.2 高低压电气系统设计 ………………………………… 80
2.3.2.1 纯电动乘用车高压电气系统方案 ……………… 80
2.3.2.2 纯电动乘用车低压电气系统方案 ……………… 89
2.3.2.3 纯电动客车高压电气系统方案 ………………… 101
2.3.2.4 纯电动客车低压电气系统方案 ………………… 108
2.4 整车安全性设计 ……………………………………………… 115
2.4.1 碰撞安全性能设计 …………………………………… 115
2.4.1.1 碰撞安全概述 …………………………………… 115
2.4.1.2 碰撞安全性能设计流程 ………………………… 115
2.4.1.3 碰撞安全法规体系 ……………………………… 116
2.4.1.4 纯电动乘用车碰撞安全设计 …………………… 119
2.4.1.5 纯电动客车动力蓄电池系统碰撞安全设计 …… 123
2.4.2 高压安全设计 ………………………………………… 127
2.4.2.1 高压安全概述 …………………………………… 127
2.4.2.2 防触电安全设计要求 …………………………… 128
2.4.2.3 电气安全设计要求 ……………………………… 130
2.4.2.4 防水设计要求 …………………………………… 132
2.4.2.5 防火阻燃设计要求 ……………………………… 133
2.4.2.6 充电安全要求 …………………………………… 133
2.4.2.7 电机系统高压安全设计 ………………………… 133
2.4.2.8 操作安全和功能防护 …………………………… 136
2.4.3 功能安全设计 ………………………………………… 137
2.5 整车电磁兼容性设计 ………………………………………… 139
2.5.1 整车电磁兼容性要求 ………………………………… 139
2.5.1.1 整车 EMC 标准…………………………………… 139
2.5.1.2 整车 EMC 要求…………………………………… 140
2.5.2 整车电磁耦合途径… 153
2.5.2.1 传导耦合…… 154
2.5.2.2 辐射耦合… 155
2.5.3 电磁干扰抑制措施…… 156
2.5.3.1 通用抑制技术… 156
2.5.3.2 关键部件电磁干扰抑制 … 158
2.5.4 整车电磁辐射测试与抑制案例… 159
2.5.4.1 整车电磁辐射测试… 159
2.5.4.2 整车电磁辐射抑制…… 163
2.5.4.3 整车电磁辐射抑制措施试验验证…… 164
2.5.5 纯电动汽车电磁兼容技术发展趋势…… 165
2.5.5.1 标准体系逐渐完善……… 165
2.5.5.2 系统仿真与实践充分结合…… 168
2.5.5.3 企业正向开发能力逐步健全…… 168
2.6 整车声品质优化技术 …… 169
2.6.1 纯电动汽车声品质评价方法…… 169
2.6.1.1 纯电动汽车常用的声品质客观评价指标 ……… 169
2.6.1.2 纯电动汽车声品质主客观评价试验方法 ……… 174
2.6.2 纯电动汽车电机噪声预测及评价方法 ……… 178
2.6.2.1 电机电磁力分析……… 179
2.6.2.2 电动汽车车内电机噪声预测…… 182
2.6.3 电动汽车行人警示声系统设计方法… 187
2.6.3.1 行人警示声目标声音设计… 189
2.6.3.2 行人警示声系统的工作原理… 192
2.6.3.3 行人警示声系统硬件设计 … 193
2.6.3.4 行人警示声系统软件设计 …… 194
参考文献………… 195
第3章纯电动汽车电动化底盘设计
3.1 电驱动总成设计 ……… 199
3.1.1 电驱动系统概述………… 199
3.1.2 集中式驱动系统……… 201
3.1.2.1 电机直驱……… 201
3.1.2.2 电机 变速器（AMT）……… 226
3.1.2.3 电机 减速器 ……… 245
3.1.2.4 电机 车桥（同轴、平行轴集成式电驱动桥）… 250
3.1.2.5 其他集中式驱动构型…… 252
3.1.3 分布式驱动设计…… 252
3.1.3.1 轮边驱动（独立悬架、刚性桥）…… 252
3.1.3.2 轮毂电机驱动……… 253
3.1.3.3 分布式控制 ……… 254
3.1.4 典型案例………… 259
3.2 纯电动汽车电源系统设计 …… 260
3.2.1 系统概述…………… 260
3.2.1.1 技术发展历程及趋势……… 260
3.2.1.2 系统功能与结构组成 …… 263
3.2.1.3 动力蓄电池的基本性能参数…… 265
3.2.2 动力蓄电池系统总体方案设计…… 267
3.2.2.1 整车应用需求…… 267
3.2.2.2 动力蓄电池系统的开发流程…… 269
3.2.2.3 动力蓄电池选型和系统参数匹配…… 273
3.2.2.4 动力蓄电池成组方式和不一致性筛选 … 278
3.2.2.5 系统高压设计与安全……… 280
3.2.2.6 电动汽车充换电技术… 286
3.2.3 动力蓄电池系统的结构设计……… 288
3.2.3.1 结构设计概述…… 288
3.2.3.2 电池模块结构设计………… 289
3.2.3.3 电池箱体设计…… 294
3.2.3.4 系统热管理设计…… 295
3.2.3.5 碰撞安全性能设计…… 301
3.2.3.6 系统结构轻量化…… 305
3.2.4 动力蓄电池管理系统 …… 306
3.2.4.1 系统概述…… 306
3.2.4.2 BMS 硬件…… 308
3.2.4.3 BMS 控制……… 315
3.2.5 动力蓄电池 – 超级电容复合电源系统 … 326
3.2.5.1 复合电源系统构成…… 327
3.2.5.2 系统拓扑结构…… 330
3.2.5.3 系统能量管理策略…… 331
3.2.5.4 复合电源系统控制案例…… 334
3.3 辅助动力系统设计…… 338
3.3.1 辅助动力系统概述 …… 338
3.3.1.1 电动助力转向系统…… 339
3.3.1.2 电动制动系统…… 347
3.3.2 辅助动力系统设计方法…… 353
3.3.2.1 电动转向泵设计…… 353
3.3.2.2 电动制动系统设计 …… 357
3.3.3 典型设计方案 ……… 362
3.3.3.1 电动转向系统典型设计方案 ……… 362
3.3.3.2 电动制动系统典型设计方案 …… 364
3.4 车载充电系统设计……… 368
3.4.1 车载充电系统概述 …… 368
3.4.2 车载充电系统的电气特性…… 369
3.4.3 车载充电系统与动力蓄电池管理系统（BMS）
之间的通信协议要求……… 372
3.4.4 车载充电系统的环境适应性要求及设计…… 375
3.4.5 车载充电系统的电气安全及保护要求及其设计 …… 377
3.4.6 车载充电系统的发展趋势……… 378
参考文献……… 379
第4章整车网络化控制系统设计
4.1 概述……… 381
4.1.1 功能、组成及发展……… 381
4.1.2 纯电动汽车的需求特点……… 383
4.1.3 内容及原理……… 384
4.1.4 技术趋势……… 385
4.2 整车电子电气架构设计… 386
4.2.1 概述…… 386
4.2.2 设计的基本流程与主要内容… 387
4.2.2.1 车型定位…… 387
4.2.2.2 需求分析…… 388
4.2.2.3 逻辑功能架构设计…… 389
4.2.2.4 物理架构设计…… 394
4.2.2.5 架构评估 …… 396
4.2.2.6 架构测试… 397
4.3 车载网络通信系统设计……… 398
4.3.1 概述 ……… 398
4.3.1.1 关键技术问题……… 398
4.3.1.2 整车网络设计开发……… 399
4.3.2 物理层设计 …… 406
4.3.2.1 概述……… 406
4.3.2.2 CAN 总线电平及网络信号评价指标…… 406
4.3.2.3 传输介质的要求…… 408
4.3.2.4 总线终端…… 410
4.3.2.5 传输距离和节点数确定… 411
4.3.2.6 非终端支线电缆长度 ……… 414
4.3.2.7 屏蔽地 ………… 415
4.3.2.8 插接器……… 415
4.3.2.9 网络拓扑……… 416
4.3.2.10 物理层仿真优化方法…… 418
4.3.3 链路层设计…… 426
4.3.4 应用层设计 ……… 427
4.3.4.1 信号定义 …… 427
4.3.4.2 参数组定义……… 428
4.3.4.3 诊断故障代码定义…… 429
4.3.4.4 参数组诊断定义 …… 430
4.3.5 仿真与测试……… 430
4.3.5.1 仿真测试方法 ……… 430
4.3.5.2 仿真测试工具……… 432
4.4 整车控制器设计 …… 435
4.4.1 概述……… 435
4.4.2 硬件设计流程及选型简介…… 435
4.4.2.1 产品定位 …… 436
4.4.2.2 系统需求…… 437
4.4.2.3 系统方案概述…… 438
4.4.2.4 芯片选型与成本分析……… 438
4.4.2.5 原理图设计 ………… 440
4.4.2.6 电路仿真……… 443
4.4.2.7 PCB 布局与布线…… 448
4.4.2.8 整车控制器的测试验证……… 448
4.5 整车控制策略……… 453
4.5.1 概述 ………… 453
4.5.1.1 软件需求开发…… 454
4.5.1.2 系统框架设计……… 454
4.5.1.3 模型开发……… 454
4.5.1.4 代码集成…… 454
4.5.1.5 模型在环…… 455
4.5.1.6 硬件在环…… 455
4.5.1.7 台架与实车标定测试…… 456
4.5.2 基本功能设计……… 456
4.5.2.1 VCU 软件总体设计原则 …… 456
4.5.2.2 接口设计…… 457
4.5.2.3 上下电功能设计… 457
4.5.2.4 驱动踏板转矩解析…… 459
4.5.2.5 充电功能设计……… 460
4.5.3 动力学控制……… 466
4.5.3.1 动力性…… 467
4.5.3.2 经济性 …… 470
4.5.3.3 稳定性…… 473
4.5.4 常用控制方法…… 474
4.5.4.1 PID 控制…… 474
4.5.4.2 模糊控制 ……… 474
4.5.4.3 滤波方法…… 474
4.5.5 故障诊断功能设计……… 475
4.5.5.1 故障等级划分……… 475
4.5.5.2 故障灯显示 …… 476
4.5.5.3 故障警示…… 477
4.5.5.4 UDS 协议简介 … 477
4.5.6 整车控制器参数标定功能设计 …… 481
4.5.7 重编程（Bootloader）功能设计……… 484
4.5.7.1 上电流程…… 484
4.5.7.2 地址分配……… 485
4.5.7.3 S19 文件解析…… 485
4.5.7.4 安全密钥 …… 486
4.5.7.5 UDS 流程设计 … 486
4.5.7.6 程序文件校验 ……… 488
4.5.7.7 应用程序的匹配……… 489
4.5.7.8 Bootloader 测试……… 489
4.5.7.9 Bootloader 上位机及操作示例…………………… 489
4.6 主要网络部件的设计与选型 …… 491
4.6.1 概述 ………… 491
4.6.2 网关 ………… 492
4.6.2.1 概述…… 492
4.6.2.2 网关设计要求…… 493
4.6.2.3 网关设计实例……… 495
4.6.3 Tbox……… 496
4.6.3.1 概述…… 496
4.6.3.2 设计要求… 497
4.6.3.3 Tbox 的设计与选型……… 497
4.6.4 仪表板 ………… 501
4.6.4.1 概述…………… 501
4.6.4.2 设计要求……… 502
4.6.4.3 仪表界面的设计与选型 …… 503
4.6.5 中控屏……… 504
4.6.5.1 概述 ……… 504
4.6.5.2 设计要求………… 505
4.6.5.3 中控屏的设计与选型 …… 506
4.6.6 域控制器……… 510
4.6.6.1 概述 ……… 510
4.6.6.2 设计要求………… 510
4.6.6.3 设计与选型………… 511
参考文献………… 512
第5章整车电力电子控制系统集成设计
5.1 概述 ……… 515
5.1.1 车用微电子控制器…… 515
5.1.2 功率半导体器件… 516
5.1.2.1 功用与特点…… 516
5.1.2.2 类型……… 518
5.1.3 整车电力电子系统架构及发展趋势 ……… 519
5.2 车载高低压电源变换器（DC/DC 变换器）…… 523
5.2.1 DC/DC 变换器的分类和组成……… 523
5.2.1.1 DC/DC 变换器的分类 …… 523
5.2.1.2 DC/DC 变换器典型的系统构成 … 525
5.2.2 DC/DC 变换器的关键技术…… 527
5.2.3 车载 DC/DC 变换器的性能评价…… 531
5.2.3.1 相关标准…… 531
5.2.3.2 性能指标 ……… 531
5.2.3.3 相关技术要求 …… 533
5.2.4 DC/DC 变换器的匹配…… 535
5.2.5 DC/DC 变换器的典型案例 …… 536
5.2.6 DC/DC 变换器的发展趋势…… 537
5.3 用于辅助电机的车载逆变器（DC/AC 变换器）… 538
5.3.1 DC/AC 变换器的基本功能……… 538
5.3.2 DC/AC 变换器的关键技术…… 539
5.3.2.1 双闭环控制系统…… 539
5.3.2.2 PWM 逆变技术 ……… 540
5.3.2.3 无位置 / 速度传感器的电机控制技术…………… 542
5.3.3 DC/AC 变换器的性能评价……… 543
5.3.3.1 性能指标…… 543
5.3.3.2 相关技术要求…… 544
5.3.4 DC/AC 变换器的匹配…… 544
5.3.5 DC/AC 变换器的典型案例……… 545
5.3.6 DC/AC 变换器的发展趋势…… 546
5.4 主驱动电机控制器……… 547
5.4.1 主驱动电机控制器的功能及原理……… 547
5.4.1.1 主驱动电机控制器的功能…… 547
5.4.1.2 不同类型电机的控制原理 …… 549
5.4.2 主驱动电机控制器的关键技术……… 558
5.4.2.1 功率器件驱动技术……… 558
5.4.2.2 热管理技术 …… 559
5.4.2.3 高效高精度控制技术 …… 562
5.4.3 主驱动电机控制器的性能评价 …… 563
5.4.4 主驱动电机控制器的匹配与选型…… 565
5.4.4.1 主驱动电机控制器的匹配…… 565
5.4.4.2 主驱动电机控制器零部件选型的应用 ………… 569
5.4.5 主驱动电机控制器的发展趋势……… 573
5.5 绝缘监控模块……… 574
5.5.1 绝缘监控模块的原理及功能…… 574
5.5.1.1 辅助电源式（绝缘监控模块）……… 575
5.5.1.2 电流传感式（绝缘监控模块）……… 576
5.5.1.3 桥式电阻式………… 577
5.5.1.4 低频电压注入式……… 577
5.5.2 绝缘监控模块的设计规则…… 578
5.5.3 绝缘监控模块的性能评价……… 578
5.5.3.1 绝缘监控模块设计参考标准…… 578
5.5.3.2 高低压电气间隙要求 …… 579
5.5.3.3 绝缘报警等级判定…… 579
5.5.3.4 绝缘监控模块对被测系统泄漏电容Ce 的适应性 … 579
5.5.4 绝缘监控模块的发展趋势 ………… 579
5.6 电力电子系统集成设计技术…… 580
5.6.1 电力电子系统集成理论 ……… 580
5.6.1.1 系统组成………… 580
5.6.1.2 系统模型……… 582
5.6.1.3 基本要求…… 583
5.6.2 电力电子系统集成设计…… 583
5.6.2.1 总体设计方案 ……… 583
5.6.2.2 设计原则和评价指标 …… 585
5.6.2.3 关键器件的工作原理及选型 … 587
5.6.2.4 关键技术 ……… 591
5.6.2.5 测试方案…………… 598
5.6.3 电力电子系统集成设计案例…… 602
参考文献………… 604
第6章整车热管理系统设计
6.1 概述 …………… 607
6.1.1 整车热管理系统组成……… 607
6.1.1.1 车室空调……… 607
6.1.1.2 动力蓄电池温控……… 612
6.1.1.3 电机及控制器散热…… 617
6.1.1.4 一体式热管理系统……… 618
6.1.1.5 系统控制…………… 619
6.1.2 热管理系统设计要求 ……… 623
6.1.2.1 车内热湿环境设计要求…… 623
6.1.2.2 车窗除霜防雾设计要求…… 624
6.1.2.3 整车制冷性能测试条件要求……… 625
6.1.2.4 控制系统设计要求……… 626
6.1.3 整车热管理系统发展趋势 ……… 629
6.1.3.1 全气候条件下的高效节能运行…… 629
6.1.3.2 环保工质替代……… 629
6.1.3.3 智能化控制技术…… 630
6.2 负荷计算………… 630
6.2.1 车室空调负荷 …… 630
6.2.1.1 冷负荷 ………… 630
6.2.1.2 热负荷……… 633
6.2.2 动力蓄电池温控负荷 ……… 635
6.2.2.1 电池散热负荷………… 635
6.2.2.2 电池预热负荷……… 637
6.2.3 电机及控制器散热负荷 …… 637
6.3 热管理系统设计………………… 639
6.3.1 车室空调系统设计…………… 639
6.3.1.1 电动汽车空调系统形式确定……… 639
6.3.1.2 电动汽车空调系统参数匹配……… 640
6.3.1.3 系统部件选型……………… 642
6.3.2 动力蓄电池温控系统设计 ………… 655
6.3.2.1 动力蓄电池温控系统形式的确定…… 655
6.3.2.2 动力蓄电池温控系统的参数匹配…… 655
6.3.2.3 动力蓄电池温控系统部件选型……… 657
6.3.3 电机及控制器散热系统设计………… 657
6.3.3.1 电机及控制器散热系统形式确定…… 657
6.3.3.2 电机及控制器散热系统参数匹配……… 658
6.3.3.3 电机及控制器散热系统部件选型……… 658
6.4 热管理控制系统设计 …………………… 658
6.4.1 空调控制方法………………… 658
6.4.1.1 控制方法选择……………… 659
6.4.1.2 电动空调模糊方案………… 659
6.4.1.3 PID 控制设计 …………… 662
6.4.1.4 风机转速控制……………… 663
6.4.1.5 复合控制模型…………… 663
6.4.2 蒸发器除霜控制 ………………… 664
6.4.2.1 复合除霜系统原理………… 664
6.4.2.2 复合除霜起止时刻控制策略 ……… 668
6.4.2.3 复合除霜模式切换控制策略 ……… 669
6.4.3 空调除湿控制 ……………… 671
6.4.4 开关逻辑控制……………… 671
6.4.5 参数标定及故障诊断…………… 671
参考文献………………………… 674
第7章车身结构及轻量化
7.1 纯电动汽车车身结构及发展趋势………… 677
7.1.1 纯电动乘用车与燃油乘用车的差异 ……… 677
7.1.1.1 动力系统布置 ……………… 678
7.1.1.2 碰撞安全性设计………… 678
7.1.1.3 疲劳耐久性设计…………… 679
7.1.2 纯电动乘用车车身结构特点………… 679
7.1.2.1 地板纵梁正面碰撞结构设计特点……… 680
7.1.2.2 侧面碰撞结构设计特点………… 680
7.1.2.3 前纵梁根部结构设计特点……… 681
7.1.2.4 地板结构设计特点…………… 681
7.1.2.5 车身后部结构设计特点………… 682
7.1.3 典型的纯电动乘用车车身结构………… 682
7.1.3.1 以钢为主的纯电动乘用车车身结构…… 682
7.1.3.2 钢铝混合车身 ………………… 684
7.1.3.3 全铝车身………… 685
7.1.3.4 铝塑混合车身 …………… 686
7.1.4 纯电动乘用车车身结构的发展趋势 ……… 687
7.1.5 纯电动客车与传统燃油客车的车身结构差异 ……… 687
7.2 纯电动汽车车身结构优化设计………… 689
7.2.1 结构优化设计主要方法…………… 689
7.2.1.1 拓扑优化 ………………… 689
7.2.1.2 尺寸优化 ……………… 691
7.2.1.3 形状优化…………… 691
7.2.2 典型结构优化设计平台 ………… 691
7.2.3 车身结构优化的一般流程……… 692
7.2.4 车身结构优化典型实例 ………… 694
7.2.4.1 工程案例 1………… 694
7.2.4.2 工程案例 2………… 696
7.3 纯电动汽车车身材料 ………… 697
7.3.1 常见材料及属性 ……… 697
7.3.1.1 高强度钢……… 697
7.3.1.2 铝合金………… 697
7.3.1.3 镁合金 …………… 697
7.3.1.4 非金属材料…………… 697
7.3.2 不同材料在纯电动乘用车车身部件中的典型应用 … 703
7.3.2.1 铸铝合金结构件……… 703
7.3.2.2 镁合金结构件 ……… 703
7.3.2.3 复合材料结构件……… 704
7.3.3 纯电动乘用车车身选材原则……… 705
7.3.3.1 车身覆盖件的性能要求和选材原则 …… 705
7.3.3.2 车身结构件的性能要求和选材原则 …… 706
7.3.3.3 不同车身材料的减重效果和成本分析 ………… 707
7.3.4 纯电动乘用车车身用材发展趋势 … 707
7.3.4.1 车身用钢板的发展趋势……… 708
7.3.4.2 车身用铝合金的发展趋势……… 708
7.3.4.3 车身用镁合金材料的发展趋势 …… 709
7.3.4.4 车身用复合材料的发展趋势 …… 709
7.3.5 典型纯电动客车车身部件……… 709
7.3.5.1 车身侧围结构 ………… 709
7.3.5.2 动力蓄电池防撞机构…… 710
7.3.5.3 顶盖骨架…… 711
7.3.5.4 地板骨架 ……… 712
7.3.5.5 典型车身覆盖件 …… 712
7.3.5.6 铝车身典型车身部件……… 713
7.3.5.7 车身选材原则……… 714
7.3.5.8 纯电动客车车身用材发展趋势 ………………… 715
7.4 纯电动汽车车身工艺………… 716
7.4.1 材料成形工艺………… 716
7.4.2 连接工艺……… 717
7.4.2.1 机械连接工艺……… 717
7.4.2.2 热连接工艺……… 718
7.4.2.3 胶接工艺………… 720
7.4.2.4 胶铆复合连接工艺……… 721
7.5 动力蓄电池系统的轻量化技术……… 722
7.5.1 动力蓄电池箱体轻量化……… 722
7.5.1.1 成形工艺……… 722
7.5.1.2 接合方式 ……… 723
7.5.1.3 结构优化…… 723
7.5.2 动力蓄电池箱新材料应用……… 724
7.5.2.1 聚双环戊二烯（PDCPD）工程塑料…… 724
7.5.2.2 泡沫铝 …………… 725
7.5.2.3 SMC 碳纤维增强复合材料 …… 725
参考文献 …………… 726
2014 年 5 月 24 日，总书记在上海汽车集团考察时指出：“发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。”他的重要讲话为我国汽车工业的发展指明了前进和发展方向。2010 年，国家把新能源汽车列入七大战略性新兴产业之一；2015 年，节能与新能源汽车列入《中国制造 2025》十大重点支持领域之一。
保障我国能源安全、实现节能和环保、促进汽车产业技术革命及产业转型升级，是发展新能源汽车的国家战略和大势所趋。以新能源汽车为基础的智能网联汽车，将会在生产环节以及整个消费环节、服务环节取得全面发展。
经过国家四个“五年计划”的科技攻关，特别是通过 2008 年北京奥运会、2010 年上海世博会，我国新能源汽车行业取得了四大标志性成果：一是新能源汽车产业规模和产销量全球，并占有全球 50% 以上市场份额，技术水平处于国际先进行列；二是充电基础设施规模全球；三是动力蓄电池、电机、电控等核心关键技术产品产销量全球；四是构建了全球领先的新能源汽车安全运行监管平台技术和标准体系。
目前，我国新能源汽车产业基本掌握了整车技术和关键零部件技术，有了一定的技术积累，进入了成长期。 成长中的中国新能源汽车，对知识的需求极度渴望。在完全开放的全球市场中，技术竞争压力越来越大，中国汽车企业亟须解决电动汽车核心关键技术。加快新能源汽车持续 创新，推进中国汽车产业技术转型升级，是中国科技发展的重大战略需求。 我国新能源汽车发展了20 多年，是到了一个该总结、该展望的时刻了。
《电动汽车工程手册》是一部系统概括电动汽车各专业主要技术内容的大型工具书，总结了三种电驱动车辆——纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车相关的技 术成果和知识链。
《电动汽车工程手册》的编写初衷，是响应国家建设制造强国的发展战略目标要求，系统地、完整地梳理我国电动汽车这 20 多年来的知识体系，对电动汽车各个关键细分领域专题技术路线进行深入剖析，总结电动汽车现有技术成果，强化关键共性技术，引领技术发展方向，希望能够从供给侧的角度推进电动汽车产业链全面发展。
根据国家电动汽车重大专项部署，依据我国科技开发和产业化“三纵三横”布局，《电动汽车工程手册》规划了 10 卷：《纯电动汽车整车设计》《混合动力电动汽车整车设计》《燃料电池电动汽车设计》《动力蓄电池》《驱动电机与电力电子》《智能网联》《基础设施》《测试评价》《运用与管理》和《标准与法规》。其中，前三卷为整车卷，第四卷和第五卷为关键技术卷，第六卷到第十卷涉及三种整车共同的基础建设和相关产业链。手册内容广泛，卷帙浩繁，各卷的内容又相互渗透，互为补充，构成了一个纵横交错的知识体系。
从 2016 年开始，《电动汽车工程手册》编撰委员会盛情邀请在智能网联新能源汽车研究开发和产业化领域积极进取、攻坚克难和卓有建树的相关单位和专家，积极参与《电动汽车工程手册》的编撰工作。这套手册的编撰是一个从无到有的大工程，三年来，在千余位专家学者的共同努力下，书稿终成。
本手册集成产、学、研各方力量和智慧，实属来之不易。在这里，衷心地感谢《纯电动汽车整车设计》林程主编 / 林逸主审、《混合动力电动汽车整车设计》何洪文主编 / 张俊智主审、《燃料电池电动汽车设计》章桐主编 / 李骏主审、《动力蓄电池》肖成伟主编 / 夏保佳主审、《驱动电机与电力电子》贡俊主编 / 温旭辉主审、《智能网联》主编 / 李骏主审、《基础设施》张维戈主编 / 王丽芳主审、《测试评价》周舟主编 / 刘敬平主审、《运用与管理》王震坡主编 / 王云鹏主审、《标准与法规》吴志新主编 / 廉玉波主审；感谢北汽新能源、宁德时代、福田汽车、广汽新能源、宇通客车、比亚迪汽车、中国一汽、东风汽车、上汽集团、长安新能源、奇瑞新能源等知名企业的技术总监和技术专家；感谢清华大学、北京理工大学、北京航空航天大学、北京交通大学、同济大学、吉林大学、南开大学、天津大学、重庆大学、湖南大学等院校的教授和老师；感谢中国电子科技集团公司第十八研究所、中国科学院电工研究所、中国科学院理化技术研究所、中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程研究院股份有限公司等研发机构的工程师。
《电动汽车工程手册》还是一个新生儿，希望大家能够不断地对之修正补充完善，使之始终伴随并助力中国电动汽车产业的健康成长。
手册终于和大家见面了，但在总体编排和一些具体问题的处理上仍有许多不尽人意之处，欢迎广大读者批评指正，并请将意见和建议发到邮箱 [email protected]。感谢大家的支持！
孙逢春
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