为什么汽油机带动发电机发电，用电能推动电动机；比直接汽油机推动车辆效率高呢？
这个问题很有意思，初听之下，汽油机带动发电机，再用电能驱动电动机，这个过程似乎多了一层能量转换，怎么会比直接用汽油机驱动车辆效率更高呢？这其中涉及到的具体效率问题，其实比我们想象的要复杂一些。
要理解这一点，我们得拆解开来看，分别考察汽油机直接驱动和“油电混合”（这里我们先不考虑纯电动车，而是汽油机+发电机+电动机的组合）两种情况下的能量损耗。
场景一：传统的汽油机直接驱动车辆（内燃机驱动）
这是我们最熟悉的模式。汽油在汽油机里燃烧，产生热能，然后通过一系列机械结构（曲轴、变速箱、传动轴、差速器等等）最终把动力传递到车轮上，驱动汽车前进。
我们来分析一下这个过程中的主要能量损耗：
1. 汽油机的热效率（损耗最大头）： 这是最关键的一点。汽油机是一种热力发动机，它的基本原理是通过燃烧燃料产生高温高压气体，推动活塞做功。然而，根据热力学第二定律，热能转化为机械能的过程永远不可能达到100%的效率。大部分能量以热量的形式散失了，主要包括：
排气损失： 燃烧后的废气带着大量热量从排气管排出。
冷却损失： 为了保证发动机正常工作，需要冷却系统带走多余的热量，这些热量也散失到环境中。
摩擦损失： 发动机内部有大量的运动部件（活塞、曲轴、气门等）相互摩擦，产生机械损耗。
泵气损失： 进气和排气过程中，活塞运动需要克服空气的阻力。
目前，汽油机的最高热效率大概在30%45%之间。 也就是说，你加进去的汽油，只有30%45%的能量最终变成了驱动车轮的动力，剩下的55%70%都变成热量或者被克服摩擦等过程消耗掉了。这个数字听起来确实不高，而且会随着发动机工况（转速、负荷）的变化而变化。
2. 传动系统的损耗： 汽油机产生的动力需要通过变速箱、传动轴、差速器等一系列机械部件传递到车轮。这些部件在工作时，也会因为摩擦而损失一部分能量。虽然现代汽车的传动系统效率已经很高，但总会有损耗，尤其是在复杂的换挡过程中。
场景二：汽油机带动发电机发电，再用电能推动电动机（“油电混合”的某些形式，或者更广义的“串联式混合动力”）
在这种模式下，汽油机不直接驱动车轮，而是作为动力源去驱动发电机发电。产生的电能可以储存在电池里，也可以直接供电动机驱动车辆。
我们同样来分析一下这个过程的能量损耗：
1. 汽油机的热效率（仍然是主要损耗，但工况更优化）： 汽油机在这里依然是能量转换的起点，它的热效率损耗依然存在。但是，关键在于，汽油机不再需要直接根据车速和路况频繁地改变转速和负荷。
理想工况运行： 发电机可以被设计成在汽油机最有效率的转速和负荷区间运行。比如，当需要给电池充电或者发动机输出功率较大时，汽油机可以始终保持在一个最佳的运行点上，而不是像直接驱动那样，在低速时低效运转，在高速时又面临更高的传动损耗。
瞬态响应损失降低： 传统汽油机在起步、加速时，发动机需要迅速改变工况，这会带来额外的效率损失和排放问题。而在油电混合模式下，电动机的瞬态响应极佳，可以轻松应对这些需求，而汽油机则可以根据整体能量需求来调整自己的运行，从而更加平稳高效。
2. 发电机和电动机的效率：
发电机效率： 将机械能转化为电能的发电机效率很高，通常可以达到90%以上。
电动机效率： 将电能转化为机械能的电动机效率更高，通常可以达到90%95%甚至更高。
3. 能量存储和传输的损耗（如果涉及电池）：
电池充放电损耗： 如果电能需要储存在电池里，那么电池在充电和放电过程中会有能量损耗，这个损耗通常在5%15%之间。
电力传输损耗： 电力在导线中传输也会有微小的损耗。
为什么看起来多一步反而可能更高效？
现在我们来对比一下关键点，解释为什么看似多此一举的“油电混合”模式（特别是串联式）在某些情况下效率会更高：
汽油机工况优化： 这是最核心的原因。虽然“油电混合”模式增加了发电机和电动机的转换步骤，导致了额外的损耗（大约在 10%20% 的能量损失，从机械到电再到机械）。但它允许汽油机在更稳定、更接近最佳效率的点上运行。不像传统汽油机那样，为了适应不同的驾驶需求而被迫在低效区域徘徊。
想象一下，一个擅长稳定发挥的演奏家，和一个需要频繁变换曲调和节奏的演奏家。前者更容易保持最佳状态，后者则会因为频繁调整而消耗更多体力，发挥不如前者稳定高效。汽油机在这个比喻里就是演奏家。
能量回收（再生制动）： 在“油电混合”或纯电动车辆中，当车辆减速或下坡时，电动机可以反向工作，变成发电机，将车辆的动能回收成电能存储起来。这部分能量在传统汽油机车辆中是完全浪费掉的（变成刹车片的热量）。这使得整体的燃油经济性大大提高。汽油机只需要在需要的时候发电，驱动车辆时，很多时候可以依靠电机和回收的电能。
电动机的优势： 电动机在低速、起步时扭矩响应非常快且效率高，而传统汽油机在低转速下效率往往很低，而且需要复杂的变速箱配合才能提供足够的扭矩。电机可以直接输出强大的扭矩，省去了复杂的传动机构，也降低了传动损耗。
变速箱的简化/优化： 即使不是纯粹的串联式，在许多混合动力系统中，变速箱的作用也大大简化了，或者由电机和发动机协同工作来模拟变速功能，这也能减少一部分机械传动损耗。
举个例子来量化：
假设一辆传统汽油车，其动力系统整体效率（从汽油能量到车轮输出）平均为25%（这是一个相对保守的估计，考虑到城市驾驶的频繁启停和低速工况）。这意味着75%的能量被浪费了。
再看一个串联式混合动力系统：
汽油机在最佳工况下运行，热效率为40%。
发电机效率为92%。
电动机效率为93%。
电力传输和控制损耗约为3%。
那么，从汽油机输出的能量，通过发电机、电机最终到达车轮的整体效率是：
40% (汽油机) × 92% (发电机) × 93% (电动机) × 97% (电力损耗) ≈ 33.5%
对比来看，33.5% 明显高于 25%。
这里还没有算上再生制动回收的能量，如果算上再生制动，实际的“有效利用率”会更高。
总结一下，汽油机带动发电机发电再驱动电动机，比直接驱动更有效率的原因在于：
1. 汽油机可以运行在更稳定的、接近最佳效率的工况下，避免了传统汽车在各种驾驶状态下频繁变动工况带来的效率损失。
2. 电动机拥有优异的低速扭矩特性和高效率，能够平顺高效地驱动车辆。
3. 允许能量回收（再生制动），将原本浪费的制动能重新利用起来，大幅提高整体能效。
4. 简化了机械传动系统，降低了传动损耗。
当然，这并不是说每一款“油电混合”系统都比所有传统汽油车高效，车辆的设计、调校、以及具体的驾驶场景都会对最终效率产生影响。但是，从能量转换的原理和关键环节的优化来看，这种看似多此一步的“油电混合”模式，确实为提高燃油经济性提供了一条更有效的技术路径。
要理解这一点，我们得拆解开来看，分别考察汽油机直接驱动和“油电混合”（这里我们先不考虑纯电动车，而是汽油机+发电机+电动机的组合）两种情况下的能量损耗。
场景一：传统的汽油机直接驱动车辆（内燃机驱动）
这是我们最熟悉的模式。汽油在汽油机里燃烧，产生热能，然后通过一系列机械结构（曲轴、变速箱、传动轴、差速器等等）最终把动力传递到车轮上，驱动汽车前进。
我们来分析一下这个过程中的主要能量损耗：
1. 汽油机的热效率（损耗最大头）： 这是最关键的一点。汽油机是一种热力发动机，它的基本原理是通过燃烧燃料产生高温高压气体，推动活塞做功。然而，根据热力学第二定律，热能转化为机械能的过程永远不可能达到100%的效率。大部分能量以热量的形式散失了，主要包括：
排气损失： 燃烧后的废气带着大量热量从排气管排出。
冷却损失： 为了保证发动机正常工作，需要冷却系统带走多余的热量，这些热量也散失到环境中。
摩擦损失： 发动机内部有大量的运动部件（活塞、曲轴、气门等）相互摩擦，产生机械损耗。
泵气损失： 进气和排气过程中，活塞运动需要克服空气的阻力。
目前，汽油机的最高热效率大概在30%45%之间。 也就是说，你加进去的汽油，只有30%45%的能量最终变成了驱动车轮的动力，剩下的55%70%都变成热量或者被克服摩擦等过程消耗掉了。这个数字听起来确实不高，而且会随着发动机工况（转速、负荷）的变化而变化。
2. 传动系统的损耗： 汽油机产生的动力需要通过变速箱、传动轴、差速器等一系列机械部件传递到车轮。这些部件在工作时，也会因为摩擦而损失一部分能量。虽然现代汽车的传动系统效率已经很高，但总会有损耗，尤其是在复杂的换挡过程中。
场景二：汽油机带动发电机发电，再用电能推动电动机（“油电混合”的某些形式，或者更广义的“串联式混合动力”）
在这种模式下，汽油机不直接驱动车轮，而是作为动力源去驱动发电机发电。产生的电能可以储存在电池里，也可以直接供电动机驱动车辆。
我们同样来分析一下这个过程的能量损耗：
1. 汽油机的热效率（仍然是主要损耗，但工况更优化）： 汽油机在这里依然是能量转换的起点，它的热效率损耗依然存在。但是，关键在于，汽油机不再需要直接根据车速和路况频繁地改变转速和负荷。
理想工况运行： 发电机可以被设计成在汽油机最有效率的转速和负荷区间运行。比如，当需要给电池充电或者发动机输出功率较大时，汽油机可以始终保持在一个最佳的运行点上，而不是像直接驱动那样，在低速时低效运转，在高速时又面临更高的传动损耗。
瞬态响应损失降低： 传统汽油机在起步、加速时，发动机需要迅速改变工况，这会带来额外的效率损失和排放问题。而在油电混合模式下，电动机的瞬态响应极佳，可以轻松应对这些需求，而汽油机则可以根据整体能量需求来调整自己的运行，从而更加平稳高效。
2. 发电机和电动机的效率：
发电机效率： 将机械能转化为电能的发电机效率很高，通常可以达到90%以上。
电动机效率： 将电能转化为机械能的电动机效率更高，通常可以达到90%95%甚至更高。
3. 能量存储和传输的损耗（如果涉及电池）：
电池充放电损耗： 如果电能需要储存在电池里，那么电池在充电和放电过程中会有能量损耗，这个损耗通常在5%15%之间。
电力传输损耗： 电力在导线中传输也会有微小的损耗。
为什么看起来多一步反而可能更高效？
现在我们来对比一下关键点，解释为什么看似多此一举的“油电混合”模式（特别是串联式）在某些情况下效率会更高：
汽油机工况优化： 这是最核心的原因。虽然“油电混合”模式增加了发电机和电动机的转换步骤，导致了额外的损耗（大约在 10%20% 的能量损失，从机械到电再到机械）。但它允许汽油机在更稳定、更接近最佳效率的点上运行。不像传统汽油机那样，为了适应不同的驾驶需求而被迫在低效区域徘徊。
想象一下，一个擅长稳定发挥的演奏家，和一个需要频繁变换曲调和节奏的演奏家。前者更容易保持最佳状态，后者则会因为频繁调整而消耗更多体力，发挥不如前者稳定高效。汽油机在这个比喻里就是演奏家。
能量回收（再生制动）： 在“油电混合”或纯电动车辆中，当车辆减速或下坡时，电动机可以反向工作，变成发电机，将车辆的动能回收成电能存储起来。这部分能量在传统汽油机车辆中是完全浪费掉的（变成刹车片的热量）。这使得整体的燃油经济性大大提高。汽油机只需要在需要的时候发电，驱动车辆时，很多时候可以依靠电机和回收的电能。
电动机的优势： 电动机在低速、起步时扭矩响应非常快且效率高，而传统汽油机在低转速下效率往往很低，而且需要复杂的变速箱配合才能提供足够的扭矩。电机可以直接输出强大的扭矩，省去了复杂的传动机构，也降低了传动损耗。
变速箱的简化/优化： 即使不是纯粹的串联式，在许多混合动力系统中，变速箱的作用也大大简化了，或者由电机和发动机协同工作来模拟变速功能，这也能减少一部分机械传动损耗。
举个例子来量化：
假设一辆传统汽油车，其动力系统整体效率（从汽油能量到车轮输出）平均为25%（这是一个相对保守的估计，考虑到城市驾驶的频繁启停和低速工况）。这意味着75%的能量被浪费了。
再看一个串联式混合动力系统：
汽油机在最佳工况下运行，热效率为40%。
发电机效率为92%。
电动机效率为93%。
电力传输和控制损耗约为3%。
那么，从汽油机输出的能量，通过发电机、电机最终到达车轮的整体效率是：
40% (汽油机) × 92% (发电机) × 93% (电动机) × 97% (电力损耗) ≈ 33.5%
对比来看，33.5% 明显高于 25%。
这里还没有算上再生制动回收的能量，如果算上再生制动，实际的“有效利用率”会更高。
总结一下，汽油机带动发电机发电再驱动电动机，比直接驱动更有效率的原因在于：
1. 汽油机可以运行在更稳定的、接近最佳效率的工况下，避免了传统汽车在各种驾驶状态下频繁变动工况带来的效率损失。
2. 电动机拥有优异的低速扭矩特性和高效率，能够平顺高效地驱动车辆。
3. 允许能量回收（再生制动），将原本浪费的制动能重新利用起来，大幅提高整体能效。
4. 简化了机械传动系统，降低了传动损耗。
当然，这并不是说每一款“油电混合”系统都比所有传统汽油车高效，车辆的设计、调校、以及具体的驾驶场景都会对最终效率产生影响。但是，从能量转换的原理和关键环节的优化来看，这种看似多此一步的“油电混合”模式，确实为提高燃油经济性提供了一条更有效的技术路径。
网友意见
因为活塞式内燃机的特性曲线太差，想正常工作基本都要有专门的传动系统配合。
所以发动机直接推动汽车的情况是不存在的，发动机从来都是推动传动系统，然后传动系统再去推动汽车。
实际上要比的不过是电传动系统和机械传动系统的效率的问题，发电机本身效率极高基本能达到95%以上，电动机本身的效率也不错，好一点的都有85%以上，电传动系统本身的效率基本上在80%以上。而传统的变速箱，手动的在85%-90%之间，AT在70%-80%，CVT在60%-70%，干式双离合参考手动，湿式的在手动和AT之间。这么比下来传动效率也就只有手动和双离合能够稳占上风。
而且电传动本身有一个其他机械传动无法比拟的优势，电传系统更能适应转速的变化，发动机可以在任何工况都工作在比较高效的区间，能够避免多余的转速波动，如果搭配上合理的蓄能系统甚至可以在很多情况下都工作在最佳效率转速。所以电传动本身比机械传动更能适应变负载的工况。这也是为什么CVT的传动效率最差但实际油耗表现甚至能好过手动挡的原因。
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