历史

原理

纯电动车以蓄电池把能量存于车上，相等于一般汽车的油箱，为车辆提供电力给电动机，电动机把电能转化为动能，推动车辆，结构上非常简单。

电池

  第二代Prius的镍氢电池

  75 Whr/kg锂离子聚合物电池样版。新锂离子电池能提供130 Wh/kg并有数千次充放电次数。

  新研发出的钛酸锂电池SCiB，在6分钟内可以充至80%满，而且长寿，但成本相当高。

电池性能决定了纯电动车的最大行程、充电时间。电池成本占了整体成本相当大的比重，制造电池的排碳量也占了整个使用周期排碳量相当大部分（43%）。所以电池是纯电动车发展的最重要的技术关键，重要的电池性能参数有：

电池容量。 这取决于制造电池物质的能量密度，能量密度可以指在一定体积或重量下的储存能量的多少，在纯电动车中，一般较关注的是重量能量密度（Wh/kg），因为重量越大，车辆加速等情况消耗的能量越高。而当外来因素如上坡等需要增大输出功率时，会使电池容量会变小，使得行驶距离比标称预期的短。电池容量影响二次充电之间最远的行驶距离，在合理体积及重量下现今的电池还未能提供纯电动车及得上一般汽车的行程。  

充电时间。 近年电池技术在充电速度上有突破性进展，一般充电大约需时3至4个小时，某些种类的电池使用专用充电设施的话可以在15-20分钟内充完满，快将实化的新电池可在8分钟充至80%充满。新技术使电池能在十数分钟完成充电，但较慢速的充电方式相对地有利延长电池寿命，部分新研发的电池能令快速充电对寿命的影响降低，而快速充电能力带来的另一好处是能更有效地在再生制动时，如刹车、落斜时回收并储起在车辆的动能或位能，能增加实质行驶距离。  

电池寿命。 一般的充电池只能充放电数百次，对纯电动车来说并不足够，所以使用在纯电动车的电池都针对电池寿命作出改进。影响电池寿命的因素除制造电池的物质外，同一电池在不同使用条件下，电池寿命也有不同，在不同的电量状态下，以不同的电流充电或放电会对电池寿命有不同影响；放电低于某一水平及充电至高于另一水平都会对电池寿命有损害，也即在剩余电量不太高也不太低的一个"窗口"内充放电才不至损害电池寿命，但是这个窗口的大小会因放电电流或充电电流的变化而改变。在混合动力车上在需要时可以即时由发电机向电池充电，使电池保持在理想电量之内，大幅延长电池寿命，有些型号的电池大多可使用超过10年。但在纯电动车上不可能在电池需要充电时就马上有充电用的电源，而电动车本身的行程就已不太足够，要预留一部分电量有用就变相减少电池可用电量。所以制造商在增加电池容量的同时，也研究如何增加不会损害电池寿命的电量范围。

现今纯电动车所使用的电池有镍氢电池或锂离子电池，两种电池都可以回收再用。

镍氢电池（Ni-MH battery）是指以镍及能吸收储存、释放氢离子的金属组成的电池。镍氢电池较重，能量密度（30-80 Wh/kg），比铅酸电池高，比锂离子电池低。但输出功率较低，而充放电效率也不及锂离子电池，只有60-70%。寿命相当长，这在混合动力车上已得到证实。自放电较大及在低温下性能较差的问题在近年已大为改进。虽然成本较锂离子电池低，但由于效率低、较重及充电需时，新的纯电动车大多不再使用镍氢电池。

锂离子电池（Li-ion battery）是以锂及其他物质组成的电池。锂离子电池较轻，能量密度高达(200+ Wh/kg)，输出功率较高，充放电效率高达80-90%，而自放电较镍氢细少，但价格较镍氢高。但一般手提电脑、手提电话用的锂离子电池只有数百次的充放电寿命，即使储存不使用，随时间增加容量也会衰减，而且有潜在危险，例如爆炸等。而使用在纯电动车的锂离子电池有别于上述一般锂离子电池，大幅改充放电次数、存放寿命等问题，缺点是是容量较一般锂电池略小（但仍比镍氢电池大）。

现在适合并已用于纯电动车的锂电池有磷酸铁锂电池及钛酸锂电池。

磷酸铁锂电池，相对一般锂离子电池，磷酸铁锂电池输功率较大，充电速度较快，但容量低14%。磷酸铁锂电池可有数千次的充放电次数及超过十年的使用期，有的更可以达7000次以上的充放电周期，而且有较佳的化学及热稳定性，不会爆炸，较为安全。

钛酸锂电池，相对一般锂离子电池，输出功率较大，较安全，充电速度极高，寿命相当长，但容量有待改进而且成本特别高。

现时有两间公司研发锂钛电池：

由于锂离子电池优点多，很多新研究都基于锂离子电池；其他相关的研究有lithium-manganese spinel batteries、Lithium vanadium oxide、Silicon nanowire、silicon nanoparticles及tin nanoparticles。

电动机

 左：FCX Clarity后轮的轮毂电动机，右：Colt EV概念车上的轮毂电动机。

由于电动机（马达）的功率重量比较内燃机引擎高，在同样输出动力下重量较轻，而且扭力稳定得多，没有内燃机引擎在转速低时扭力低的缺点。一般汽油引擎的效率只有15%（即所消耗汽油有85%被浪费掉，只有15%用作推动汽车），而柴油引擎略好一点，有20%，电动车用的电动机则有80%以上，效率非常高。

现在使用在纯电动车有多种电动机，有直流电动机，也有交流电动机。直流电动机方面一般是串联直流无刷电动机，效率约有85-90%，最高纪录达96%。另外有由步进马达衍生出来的开关式磁阻电动机（英语：Switched reluctance motor）-SRM）。

交流电动机方面则有交流无碳刷电动机及电感电动机（异步电动机）。由于电池输出的是直流电，需要转换器把直流转成交流后才供应给交流电动机，设计较复杂。

这些电动机全部都是无刷设计，其成本较高，但效率较也较高，且较耐用及所需保养较少。直流无刷电动机及交流无碳刷电动机需要使用永久磁铁，当中直流无碳刷电动机的推动相对较简单。

由于电动机的扭力稳定而且较内燃机大，可以不经齿轮增强扭力就直接推动车轮。有些纯设计在每个车轮都有独立的电动机推动，电动机放近并直接推动车轮每个电动机，因而可以个别调整速度，以保持良好的循迹性能，免却了离合器、变速器、差速器等机械传动系统的能量损耗，减轻了车身重量，减低了噪音及震荡，也省却了部分机械维护工作，增加了可靠性，而且让出更多车箱空间。

由于电动机体积小，某些设计直接把电动机装在车轮之内，这种设计叫轮毂电动机（英语：Wheel hub motor）或轮内电动机。

电动机输出控制

纯电动车的行驶速度及输出扭力控制有多种模式，视乎所用电动机种类而定，包括有直流的脉冲宽度调变， 而交流的有频率调变或电压调变等，这些方法都是直接改变输入功率。

再生制动

车辆行驶时蓄有动能，是燃油经引擎转化得来的。一般内燃机引擎车辆在刹车时为使车辆停下来，靠摩擦力把动能传化为热能，白白浪费了这些能量。包括纯电动车在内的电动车则可以把这些能量回收后存放回电池上，叫作再生制动。原理是转动中的车轮带动发电机，把动能转回电能后蓄入电池。再生制动也可以用在下坡时，等同把上斜路时积聚的位能蓄回电池。一般会用电动机当作发电机，而回收能量的效率约小于20%。

性能

Tesla model s使用锂离子电池充一次电可行大约400km，加速由0至100km/hour（公里/小时）只需3秒。 现今的纯电动车性能在多方面都相当不错，跑车方面，Tesla model s，加速由0至100公里/小时只需3秒，一般房车例如Smart ED0至50km/h是6.5秒，这主要归功于电动机的性能，但当用在负重较大的用途上时，使用纯电动车的还不多，这可能是由于电池的性能及成本所致。在扭力方面是电动机的强项，因此在一般的用途扭力不会是问题。

至于极速，很多纯电动车都能达至100km/h以上，像Tesla Roadster一类跑车更达到200km/h以上,而且只需转一次档。

由于电动机的扭力输出稳定，控制也比内燃机容易，纯电动车的行驶较畅顺，震动及噪声也较小；也不需如一般汽车那样需要经常换档才能确保有足够动力。例如Tesla Roadster由静止到极速只需转一次档。

行驶距离

 日产聆风的电池组

纯电动车的最大行驶距离一向都未如理想，这完全取决于电池的技术及成本。另外由于路面、交通情况，负重等多种因素都会令电池的效率、容量有变化，行驶距离不可能准确地掌握。因此需要有在不同路面情况下行驶距离的测试准则，在各地区都有自己的纯电动车行程距离测试标准，而也有分为一般行走距离与市区行走距离。美国的标准由美国国家环境保护局定立（EPA标准）。

Tesla Roadster充一次电可行320km是相当少有的例子，其他的型号则差很多，一般现在生产中的型号为多于100至200km/h，例如Mini E就只有240km。整体来说，现今的纯电动车的行程未及得上一般汽车。

加速性能

纯电动车的加速性能取决于电池的放电功率大小。现时纯电动车的加速性能已经与一般汽车无异，甚至较优。

充电时间

 日产聆风使用的Level 2充电站

  欧洲的公用充电站标志

 旧金山的公共充电站

 洛杉矶国际机场附近停车场的公用充电站中两旧款(6kW level2)EVSE（左：感应式Magne-charge gen2 SPI,右：接触式EVII ICS-200 AVCON.

  一部REVAi/G-Wiz i在伦敦街头充电

理论上，纯电动车的电池能在极短时间内充满（10分钟内），但快速充电代价是该次充电所得的电量较少，该次的行驶距离会明显减少，对电池寿命也有不利影响。另一个限制是现时纯电动车的充电时间多是受制于输电网络的输出功率，例如北美国家最大是1.5kW（110V），3kW（240V），欧洲国家多数能够提供三相电源，可以有20-30kW，充电时间约为7-20小时，如用专用充电配套，则可以有10分钟至4个钟头，视乎电池种类大小而定。Mitsubishi i-MiEV就可以在30分钟内充电达80%电量。

对于部分使用场合，这样的充电速度已经相当足够，因为纯电动车不一定到充电站才可以充电，只要停泊处有输电网络能及并略为加建配套就能为纯电动车充电，使用者可以在到达目的地后开始充电，离开时车子已经充了一段时间电。

有别于一般汽车的入油情况，充电所需时间与电池容量关系不大，因为同一物料的电池，容量大的，充电电流也可相对应加大。

更换电池

除充电外，也有直接换上已充满的电池，只要设计得宜，只要一两分钟就可以完成，但电池成本相对高。用换电池方式的话，多购一两份电池，起始成本就高了不小，况且各款车所需电池也不同，难以同时在各处存放足够各款电池。对大型车辆来说，电池体积同重量也不小，要常更换也不是好主意。另一个问题则是能快速更换电池的设计很难以低成本兼顾安全性。

里程焦虑

里程焦虑（英语：Range anxiety）一词是源自于纯电动车的问题，因为电池剩余容量不能准确得知，所以当电池电量显示读数低时，驾驶者不能足够精确地掌握余下电量足以行走多远。其实如果电池容量够大，这并不是问题。

碳排放量及环境污染

纯电动车同样会产生污染及碳排放，不同的是纯电动车把污染及排碳转移到生产的工厂及发电厂，在这些设施中有较好的污染控制，污染排放位置离人口较远，行走时的碳排放较低。

碳排放量

电动车的碳排放量有两个源头，一是车辆的生产过程，二是行驶时需要发电厂提供电力，根据"英国"的一个报导，以英国的情况：每度电产生500g二氧化碳（500g/kWh）及10%的汽油是生质燃料下，整个产品生命周期，包括生产、使用过程及弃置，各类车辆所产生的二氧化碳如下：

纯电动车产生的二氧化碳是一般汽车的79%，而混合动力车则是87.5%，但若是在发电结构以燃煤发电为主的情况，例如在中国（可再生能源只占20%），纯电动车的碳排碳量会比混合动力车还高，如果是挪威，因为以水力和风力发电为主，就能让排碳量获得控制。然而，相关的论述也有提及如果将燃油在运输过程中的耗能纳入考量（例如将汽油透过管线或油罐车运输至加油站的过程中之耗能），纯电动车与混合动力车的单位里程碳排放量谁高谁低，仍然是个不易直接导出结论的问题

另一个纯电动车的二氧化碳来源是电池，制造电池时产生的二氧化碳占了整个生产程序的43%。

所以，纯电动车若要真正能有助减低碳排放量就要以下四点配合：

增加可再生能源在当地的发电量占的比重，及发电设施的发电效率，以减小发电过程产生的二氧化碳。

降低输电网络的能量损耗。

在离峰时间充电的碳排放会比在高峰时间充电还要低。

改善电池生产技术，以减小生产时产生的二氧化碳。

使用情况

碍于电池技术，部分电动车车速有限，因此以Neighborhood Electric Vehicle（NEV）的规格出售，符合美国运输法例low-speed vehicle（LSV）的速度限制(40km/h)。车速略为高的则以City speed的规格（60-100km/h）出售。 至于性能及得上一般内燃机引擎（Highway capable）的纯电动车，则在近几年开始在市面出售，有小量能达到跑车规格，商用方面，第一条以纯电动巴士行走的巴士线服务在韩国营运，使用由现代重工集团研发，使用Hankuk Fiber的碳纤维复合材料减轻车身重量。

发售中的纯电动车

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