用第一性原理分析这个问题，需要从物理和能量转换的基本规律出发，逐层拆解内燃机与电动机的效率、能量传递过程，以及它们的协作模式，而不依赖现有的技术假设或经验结论。
- 内燃机的本质
能量来源：汽油的化学能通过燃烧释放热能，热能转化为机械能。
效率约束：受热力学第二定律限制，内燃机的理论最高效率由卡诺效率决定，而实际效率受到摩擦、传热损失等影响，通常在20%-40%之间。
最佳效率点：内燃机的热效率在特定工况下（如某个转速和负载）达到峰值。传统车辆在非最佳工况运行时（如怠速、低速行驶），效率会显著降低。
- 电动机的本质
能量来源：电能通过电磁作用直接转化为机械能。
效率约束：电动机的能量转化效率通常在90%以上，且不依赖特定的工况。尤其在低速和启停场景下，效率远超内燃机。
制动回收：电动机还能在制动时将部分动能转化为电能回收，进一步提升系统能效。
- 串联混动系统的核心逻辑
串联混动系统的工作逻辑是将内燃机限定在最优效率区间，专注发电，通过电池和电动机驱动车辆。这需要分析以下几个能量环节的转换效率：
3.1 内燃机发电效率
内燃机发电机组的效率 = 热效率 × 发电效率
假设内燃机热效率为35%，发电机效率为95%，则发电效率约为33.25%。
3.2 电池储能与放电效率
电池充电效率一般在90%左右，放电效率也在90%左右，因此双重损失后效率约为81%。
考虑电池自放电损耗，长时间使用效率可能进一步下降。
3.3 电动机驱动效率
电动机将电能转化为机械能的效率通常为90%以上。
综合效率：
串联系统整体效率 = 发电效率 × 储能效率 × 电动机效率
例如：0.3325 × 0.81 × 0.9 ≈ 24.2%
这意味着，经过多次能量转换后，最终的机械能输出效率比单纯内燃机驱动更低，尤其在高速巡航时。
- 对比分析
4.1 纯内燃机
传统内燃机直接驱动车轮，虽然效率低（在20%-30%之间），但省去了能量的多次转换，在高速场景下占优。
4.2 串联混动
通过将内燃机限定在高效工况发电，优化了低速场景的效率，但由于能量多次转换（发电、储能、放电、驱动），整体效率并不高。
4.3 并联混动
并联混动结合了内燃机和电动机的优势，内燃机用于高速或稳定工况，电动机用于低速和启停场景，能量传递损失更小，综合效率更高。
4.4 纯电动
纯电动系统完全摆脱了内燃机，其电能来源的清洁程度决定了整体效率。若电能来源于可再生能源，其综合效率是最高的。
第一性原理推导结论
能量多次转换必然带来效率损失。串联混动系统虽然优化了内燃机的工况，但其多环节能量转换限制了综合效率。
- 纯电动系统由于能量转换路径最短（电能→机械能），效率理论最高，但前提是电能生产和输送的效率足够高。
- 并联混动因结合了内燃机和电动机的优点，在能量损失和效率优化之间找到平衡，适用于更广泛的工况。
因此，在城市低速工况下，串联混动可能优于纯内燃机；但从整体能源效率来看，纯电动和并联混动的潜力更大。