概述
节能汽车指的是低能耗、低污染、小排量、新能源、新动力汽车。随着小排量汽车限制的取消，国家将加大节能环保型小排量汽车及其先进发动机技术研发和产业化的支持力度。鼓励开发、生产柴油轿车和微型车，以及使用醇醚燃料、天然气、混合燃料、氢燃料等新型燃料的汽车。
节能环保型小排量汽车及其先进发动机的要求是，汽油机升功率大于50千瓦，柴油机升功率大于40千瓦。对照目前国内排量1.0升汽车的有关指标，在升功率方面达到要求的车辆并不是很多。根据有关参数统计，国内乘用车升功率总体均值大约为42.6千瓦/升。其他具体指标要求还有：发动机排量小于等于1.4L，车身外形尺寸总长小于等于4米，油耗指标、环保指标、安全指标均达到国家标准要求。
全世界1/4的能源用于交通运输，包括每年生产的2/3石油在内。交通运输领域的一些节能措施根本就不用花钱，比如说，保持轮胎适当充气就能提高能效6%。此外，油电混合动力车等环保汽车在汽油消耗量相同的情况下，行驶里程可比传统汽车多出20%。
技术原理
1. 汽车节能技术
①发动机节油技术
多气门进气系统：增加气门数，提高进气量改善发动机充气效率，使得发动机燃烧更加完善。
气缸状态自动切换技术：戴姆勒—克莱斯勒的5.7L Hemi发动机和本田新雅阁混合动力车上的3.0L V6发动机具有气缸自动切换功能。Hemi V8发动机采用先进的功能切换系统，在车辆处于巡航速度或者不需要发动机全力运转时，系统会自动关闭4个气缸，有效地将一台V8发动机变成一台四缸发动机。在需要强劲动力时，系统会立刻使所有气缸恢复工作从而获得250kW的最大功率。该系统可较大的提高燃油经济性。
汽油直接喷射技术：把汽油直接喷射入1气缸，而不是喷入进气管再吸入气缸。这样汽油在汽缸中混合更均匀。
本田的VTEC（可变气门配气相位和气门升程电子控制系统）技术：能同时控制气门开闭时间及升程两种不同情况的气门控制系统。通过VTEC系统装置，发动可以根据行驶工况自动改变气门的开启时间和提升程度，即改变进气量和排气量，从而达到增大功率，降低油耗及减少污染的目的。
本田i-VTEC系统：在现有的VTEC基础上，添加了一个可变正时控制系统，通过ECU控制程序调节进气门的开启和关闭，使气门的重叠时间更加准确，达到最佳的进、排气时机，进一步提高发动机的功率。
丰田VVT-i（智能可变配气时系统）技术：可根据发动机的状态控制进气凸轮轴，通过调整凸轮轴转角对配气时机进行优化，已获得最佳配气正时，从而在所有的速度范围内提高扭矩，并能大大改善燃油经济性，有效地提高汽车的功率与性能，减少油耗和废气排放。
高能点火系统：
可变点火时间技术：
缸内直喷稀燃（CDI）：节油8%-15%
全可变气门（FVVT）：节油10%-18%
电动气门技术（EMVT）：节油10%-18%
可变涡轮截面增高压技术：减少发动机排量，节油20%-25%
可变压缩比技术（VCR）：可变压缩比技术可以使压缩比根据发动机的工况自动变化，以取得最佳的节能效果，当发动机在低负荷时增加压缩比，在高负荷时降低压缩比。可变压缩比可以通过多种途径获得，如活塞的长度可调，汽缸盖的上下运动，连杆长度可调以及附加一个可调节容积的副燃烧室等。例如大众公司和铃木公司研制的VCR发动机就是采用一个副燃烧室结构，其容积根据气缸的压力自动调节，采用两种调节方法：一种是通过一个电动马达和涡轮机构调节活塞的进程，另一种是通过弹簧控制活塞的行程。
②节能汽车
节能汽车是一个整体概念，它意味着汽车从外形到发动机，乃至各个部件都是节能的，同一般汽车相比，有明显的节油效果。
减轻汽车自重的技术：汽车的自重显然关系到油耗，汽车自重越轻，耗油必然越少。汽车的自重是由制造各个部件的材料决定的。采用轻金属或非金属材料制造汽车零部件，改进车厢布置甚至改变外观形状，缩小汽车外形尺寸等都是有效办法。在汽车制造中使用高强度低合金钢、铝合金、塑料、玻璃纤维等材料的比例正在逐年上升。汽车结构对自重也有影响，如采用前轮驱动就可以减轻传动轴和后桥的重量，改善悬架结构采用承载式车身、水冷改风冷、四冲程改二冲程等等。资料表明，车重减轻12%，单位燃油的行驶里程可延长10%，油耗可降低8.5%。
改善空气动力性能的技术：减少空气阻力的方法一是采用合理的车身外形，除车厢的流线性设计外，对诸如保险杠、水箱罩、发动机罩、叶子板、风档玻璃、乃至车灯、后视镜等都进行空气动力学优选。另外，加装各种导流板，导风罩等也是有效的。空气阻力的油耗灵敏度为0.2左右，即空阻系数每减少10%，油耗可降低2%。
转子发动机技术：转子发动机是在1954年由汪克尔提出的。与传统的内燃发动机相比，转子发动机的零件减少40%，体积减小1/3，重量降低一半，且工作无振动，扭矩均匀，燃料来源广泛，发展前景乐观。
怠速切断装置：作用是停车时自动切断发电机，起步时又自动起动。理想的方法是装配一台小型电动机作辅助动力，汽车在15km/h以下超低速行驶时，可以电动机作为动力，此时发动机效率很低，当汽车需要加速，通过转换开关，即可变为起动发动机驱动汽车同时对电池充电。
预热装置：利用排气管的废气余热对发动机进行预热的装置，缩短了发动机达到额定温度的时间并使排气净化装置中的三元催化剂很快达到工作温度，对于短途行驶的汽车可显著提高燃油经济性和改善排放，却对轴承、润滑油和密封圈都不会有不良影响。
子午胎：子午胎在垂直载荷的作用下产生水平方向的径向变形，和地面的接触面无明显变化，而斜交胎在垂直载荷作用下，轮胎和地面之间形成接触面，载荷越大，接触面越大。因此子午胎的滚动阻力系数要小于斜交胎，一般装斜交胎的汽车的滚动阻力系数约为0.015，装子午胎的汽车滚动阻力系数约为0.008。
③混合动力汽车（HEV）
混合动力汽车是传统汽车向电动车转换的过渡产品。国际电工委员会（IEC）电动汽车技术委员会将混合动力汽车（HEV）定义为：有一种以上能量转换器提供驱动动力的混合型电动汽车，也可简单定义为将电力驱动和辅助动力单元（APU）合用到一辆车上。
混合动力单元技术：在混合动力汽车上，热力发动机又被称为混合动力单元。为提高燃料经济性，对混合动力单元必然提出更多的要求，例如要求混合动力单元能够快速起动和关闭等。目前对混合动力单元的研究主要集中于：一是燃烧系统的优化；二是尾气处理技术，主要研究高效的尾气催化系统；三是代用燃料的研究。
控制策略技术HEV：产品开发中最关键的环节是根据不同的混合动力驱动系统制定和优化其控制策略，国外通过系统建模仿真对此进行了大量的匹配理论研究。控制系统的开发首先是根据采集到的速度和负荷等数据，计算出对应的要求输出功率：计算出以最高效率为基点的分配到内燃机与电动机上的功率值，即实现内燃机与电动机的最优功率分配比；然后，根据功率分配比，求出驱动电动机的功率值和其它有关数据，给出内燃机的控制参数和电动机的控制参数。同时，驱动执行器完成这两个层次的工作控制。在执行器设计中，功率分配装置的设计及其与变速器的一体化设计是关键的部件设计工作。因为它要根据控制器的指令，正确地进行内燃机功率向驱动车辆功率和驱动发电机功率的分解。
能量存储技术：在电动汽车上，蓄电池的开发和充放电特性的研究是关键。现在，镍氢电池和锂离子电池己可达到混合动力汽车的使用要求，但仍有价格高或寿命不长等缺陷。从发展看，能量储存装置的研究应该包括以下几个方面：一是研究电池内部的连接、检测、监控。二是电池设计和制造方面的改进，降低制造成本，改善电池的性能和提高寿命。适用于混合动力汽车的电池需要有较高的比功率，要达到的目标是，功率与能量比值大于20W/wh；使用寿命达到10 年；至少循环使用12 万次。三是电池的热能管理及剩余电量管理。此外，电池的剩余电量直接影响混合动力汽车的经济性和排放，因此需要有效的测试方法和控制装置。
④纯电动汽车（BEV）
由蓄电池供电，电机驱动行驶。
电池技术：BEV的关键问题在于蓄电池及其管理系统。而现在没有任何一种蓄电池能同时满足美国先进电池联合体（USABC）所定的各项指标。已获应用的蓄电池有：先进铅酸电池、镍镉和镍氢电池。在近期，先进铅酸电池因成熟和价格优势仍占主导，二镍镉电池正在被镍氢电池所取代。中期应用前景好的电池有：镍锌、锌空气、钠二氯化镍、锂离子和锂聚合物电池。
电力驱动及其控制技术：目前电动汽车用电动机主要有直流电动机（DCM）、感应电动机（IM）、永磁无刷电动机（PM-BLM）和开关磁阻电动机（SRM）4类。电动车辆的驱动电机属于特种电机，式电动汽车的关键部位。要是电动汽车具有良好的使用性能，驱动电机应具有较宽的调速范围及较高的转速，足够大的启动转矩，体积小，质量轻，效率高且具有动态制动和能量回馈的性能。
控制系统：随着电机及驱动系统的发展，控制系统区域智能化和数字化。变结构控制、模糊控制、神经网络、自应控制、专家系统、遗传算法等非线性智能控制技术，都将各自或结合应用于电动汽车的电机控制系统。他们的应用将使系统结构简单、响应迅速、抗干扰能力强、参数变化具有鲁棒性，大大提高了系统的综合性能。
电动汽车再生制动控制系统：该系统由超级电容或飞轮及其控制器组成，利用超级电容或飞轮吸收再生制动能量。当车辆制动时，电机工作处于发电机工况，将一部分动能或重力势能转化为电能存储在超级电容或飞轮中，由于超级电容或飞轮的功率密度大，可以更快速、高效地吸收电机回馈能量。在汽车启动和加速时，利用双向DC/DC将存储的能量释放出来，协助电池向电机供电，增加了电动汽车一次充电的行驶里程，且避免了蓄电池的大电流放电，同时降低刹车片磨损和提高蓄电池寿命。
电动汽车整车技术：电动汽车车身包括很多高新技术。采用轻质材料、率、优质钢材基复合材料，优化结构，可是汽车自身质量减轻30%-50%；实现制动、下坡和怠速时的能量回收；采用高弹滞材料制成的高压子午线轮胎，是汽车滚动阻力减少50%；汽车车身、底部流线型化，可是汽车空气阻力减少50%。
能量管理系统：但是电动汽车的智能核心，除了具有良好机械性能、电驱动性能、适当能源量外，维持电动车所有蓄电池组建工作于最佳状态至关重要。采集车辆的各个子系统的运行数据，进行监控和诊断；控制充电方式和提供剩余能量显示等是能量管理系统的主要职责。能量管理系统研究与开发需建立在电动车数学模型和以微处理器为核心的电子控制单元上。
目前BEV的发展呈现出新特点，因BEV的价格太高及行驶里程未能满足使用者要求，诸如美国的EVI、Chrysler EPIC等均已相继停产。美国国家实验室还继续进行BEV的先进驱动系统、先进电池和管理系统等的研究。
另外，小型、低速、特种用途的BEV也在不断发展。
BEV与智能交通系统（ITS）的组合成为目前电动汽车技术水平下实用化和商业化的新途径。
⑤燃料电池电动汽车（FCEV）
燃料电池（FV）是一种将出存在燃料和氧化剂中的化学能，通过电极反应直接转化为电能的装置。FCEV是一种是FC中的化学能转变为电能从而驱动车辆的汽车。
FC有六大类：碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、熔融碳酸燃料电池（MCFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）和直接甲醇燃料电池。MCFC和SOFC的工作温度都很高，实用有困难。DMFC还不够成熟，不能用于EV。从技术上来看AFC、PAFC和PEMFC都可用于EV，现在PEMFC的应用最广泛。
⑥其他代用燃料车
太阳能动力汽车：太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车。阳光照射太阳能电池阵列的电池，就生产电流。能量(电流)能传输到蓄电池贮存，也可以直接到电动机控制器或者两者的结合。送到控制器的能量用来为转动车轮并且使汽车移动的电动机提供动力。组件部分由六个基本系统构成：驾驶控制系统、电气系统、驱动器系统、机械系统、太阳能阵列系统、汽车躯体和底盘。相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。
磁能动力汽车：
氢能动力汽车：氢能汽车是以氢为主要能量的汽车。一般的内燃机，通常注入柴油或汽油，氢汽车则改为使用气体氢。燃料电池和电动机会取代一般的引擎，即氢燃料电池的原理是把氢输入燃料电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，通过外电路从负极传导到正极，成为电能驱动电动机；质子却可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出。
天然气动力汽车：天然气可以用压缩天然气液化天然气和吸附天然气技术或水合（Hydrate）
的方式在汽车内燃机中加以利用，其中CNG 的利用方式采用的最多。压缩天然气（CNG）汽车。压缩天然气是指压缩到20.7—24.8 MPa的天然气，储存在车载高压气瓶中。压缩天然气（ＣＮＧ）是一种无色透明、无味、高热量、比空气轻的气体，主要成分是甲烷，由于组分简单，易于完全燃烧，加上燃料含碳少，抗爆性好，不稀释润滑油，能够延长发动机使用寿命。液化天然气（LNG）汽车。液化天然气是指常压下、温度为-162度的液体天然气，储存于车载绝热气瓶中。液化天然气（ＬＮＧ）燃点高、安全性能强，适于长途运输和储存。液化石油气（ＬＰＧ）是一种在常温常压下为气态的烃类混合物，比空气重，有较高的辛烷值，具有混合均匀、燃烧充分、不积碳、不稀释润滑油等优点，能够延长发动机使用寿命，而且一次载气量大、行驶里程长。
2. 铁路节能技术
电力牵引技术：利用电能为动力的一种轨道运输牵引动力形式。它以电力系统或发电厂为电源，通过牵引变电所从电力系统受电，经降压、变频或交流，由接触网向电力机车、动车组供电。电力机车或动车的牵引电动机将电能转换为机械能，驱动铁路列车、电动车组和城市轨道交通电动车辆组运行。主要由电源、牵引变电所、接触网（接触轨）、轨道回路和电力机车、动车组等环节构成的系统以实现电力牵引。
内燃牵引节能技术：提高部分负荷下柴油机经济性，把柴油机的最佳耗油点调到部分负荷处。降低柴油机标定系数，加大活塞行程。降低柴油机在惰转和低手把位的油耗率。改善燃烧系统，提高油、水温度，燃油的热强化及必要时的空气预热，排气口涂防积炭膏，自动调节喷油提前角，采用电子控制燃料喷射装置。改进增压系统，选择合理的增压系统，采用高效率增压器，大功率机车柴油机采用多台增压器顺序增压。柴油机预燃该直喷。改用新型高效率柴油机。安装现代电子诊断和保护装置、防滑装置。
机车交流传动技术：牵引电动机采用交流异步电动机，其构造简单，除轴承外，无其他机械接触部分。①交流传动机车功率大、粘着系数高、恒功区宽。现代交流传动机车最大轮周功率可达1 600 kW～1 800 kW ，制动功率可做到与额定牵引功率相等，恒功速度比2. 5～ 3，粘着系数达到0. 35～ 0. 45，因此交流传动机车既适用于高速客运，又适用于重载货运和山区困难区段的牵引要求。②节能效果显著。交流传动机车采用四象限变流器，可以使机车在大部分载荷下的功率因数接近于1，接触网电流减少20% 左右；再生制动取决于线路情况，可反馈电网10%～ 40% 的能量。③维修保养简单。由于交流传动机车异步牵引电机无换向器、重量轻以及大量的有触点电器由无触点电路取代等原由，机车的维修费用仅为相控机车的1/3～ 1/2，运营费用仅有相控机车的70%。④谐波干扰小。交流传动机车等效干扰电流Jp值在2A左右，远远小于直流传动机车，可大大减轻对通信信号的干扰。
供应商信息
丰田、上海通用、本田、日产、比亚迪、奇瑞、长安汽车
中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心
经典案例
参考文献
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