混合動力，純電動（Battery Electric Vehicle），燃料電池（Fuel Cell Vehicle），這幾種新能源汽車技術，到底哪一個會成為未來的主流，絕不僅僅是哪一個是最適合的汽車技術那么簡單。這個問題牽扯到配套基礎設施的技術，各主要市場政府的政策，能源開發冶煉的技術，核電的未來前景，民眾對核電的態度，電網的發展，自動駕駛技術的發展，電池的技術，新的化石能源的發現，甚至是國際政治的走向等等諸多問題，變數實在太多，到底誰能勝出，即便是做新能源政策研究這行的大牛，基本也都無法給出確定答案。

混合動力分為常規混合動力（Hybrid Electric Vehicle，能源來源只有汽油，不能充電，電力為行駛過程中產生）和插電混合動力兩類來說（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，既可以像BEV一樣純電行駛，也可以像傳統混合動力汽車一樣電力只間接來源于燃油，不消耗蓄電池中的電量行駛，還可以同時消耗燃油和蓄電量行駛，可以看做BEV和常規混合動力的混合產物）。因為這兩種采用的技術雖然很近似，但在應用上差別較大。我會先說常規混合動力，再說純電動，然后說像它倆的混合物的插電混合動力，最后說我并不是很了解的燃料電池（主要說氫燃料電池）

一.常規混合動力
現狀：

• 優勢：
  

1. 相比純電動車，沒有續航問題，跟傳統內燃機車一樣，沒油了就加油。相反，因為更省油，同樣的油箱大小可以做到比普通內燃機車續航更長。
   
2. 相比傳統內燃機車，油耗低，而且維護費用小（剎車主要為能量回收，剎車片磨損很慢，prius是10萬英里換次剎車片，內燃機因為不是一直用，且多工作于最優工況下，耗損也小），但同時因為常規混合動力車的電力來自于隨時發電或滑行、制動的能量回收，不需要大電池，而且只要淺充淺放，電池的成本低，重量輕，壽命長（prius的電池壽命接近內燃機的壽命），整個生命周期的成本很低，電池生產帶來的額外污染也小。
   
3. 相比傳統內燃機車，在內燃機效率最低，油耗最高、污染最重且危害最大的市區低速和擁堵路段以電動機為主，平順，安靜，且大大減少排放
   
4. 性能相比傳統內燃機車，提供了更多可能，因為電動機成本很低，所以可以通過增加一個電動機來實現四驅，成本較一般的四驅結構為低。也可以通過電機和內燃機同時驅動而增加動力。但因為常規混合動力電池蓄電量較小，無法持續輸出電力，所以這方面的潛力有限。
   
5. 相比傳統內燃機車增加的電池組，可以放置在汽車尾部下方，從而可以平衡前置發動機車的配重，降低重心，改善操控和穩定性
6. 技術跟傳統的內燃機汽車相容度最高，消費者基本不需要改變使用的習慣，也不需要建立額外的基礎設施，為社會接受相對容易。事實上，目前常規混合動力在所有新能源車型中普及率最高（不包括天然氣車型，天然氣雖然更環保，但依然是傳統內燃機車型的范疇），在補貼已經取消的情況下，依然能夠有很高且不斷上升的銷量，技術相對成熟

• 劣勢

1. 雖然豐田的目標是每一代prius的油耗提高3mpg（每加侖汽油行駛英里數），但是如果大家知道MPG的計算原理，就能明白常規混合動力降低油耗的速度是越來越慢的，未來可能會到達一個瓶頸。所以，常規混合動力不能完全解決化石燃料會用完的情況，只能大大延緩。
2. 雖然常規混合動力在低速也很平順，安靜，但畢竟內燃機還是會時不時介入，平順安靜程度還是無法跟純電動車相比。此外，因為內燃機需要時不時切換狀態，做的不好的話會有小小的突兀（我個人的prius基本覺察不到）
3. 因為電池的容量有限，而匹配的電機也有限（防止電量迅速耗光），在需要高強度加速的時候，內燃機仍然需要介入，其響應速度和瞬時扭矩無法達到純電動汽車一樣的極為迅猛且隨踩隨猛。
4. 因為電池容量有限，無法持續提供電力，在性能上的可能性少于純電動車和插電混合動力汽車
5. 相比內燃機車，在同樣有內燃機和變速箱的同時，還需要增加電池組，一是少量增加制造成本，二是少量增加重量，惡化加速制動，三是因為多占用了體積，理論上會少量減少空間。
6. 技術上的復雜程度，既高過傳統內燃機車，也高過純電動車。

未來變數：

• 可能利好
  

1. 化石燃料在其他領域如發電、化工方面可能因為核電、新型材料的發展而大大減少，從而大大減輕化石燃料的壓力，使得混合動力對燃油經濟性和排放的改善就足以將化石燃料的可使用時間延長到不再是人類社會優先需要解決的問題的地步。
2. 在全球農業土地利用上出現突破（比如大量非洲土地得到開發，或者部分低產量可以自持的畜牧用草地改為種植業用地），生質燃油產量大大增加，內燃機的燃料來源問題得以解決
3. 其他新能源汽車技術皆受挫，混合動力因為已經獲得成功（標準可以定為不提供補貼，銷量大且穩定），成為唯一存留的新能源汽車技術
4. 因為某種原因，中日關系突然改善，政府大力推廣常規混動

• 可能不利
  

1. 目前常規混合動力日系廠商領先優勢極大。中國政府出于防止日系形成壟斷，以及常規混合動力依然有大量內燃機排放的考慮，在發展新能源汽車過程中不鼓勵發展常規混合動力汽車，且可能進行限制，同時大力鼓勵其他新能源汽車的發展，因為目前普遍認為中國將是最大甚至是主導性的新能源汽車消費市場，這種政策可以對國際市場進行扭曲，從而使得純電動或插電混動汽車得到更好的發展
2. 日系廠商因為中國國民的仇日情緒，在華份額繼續下降，同時中國市場占比進一步上升，日系全球市場份額進一步萎縮，研發經費減少，導致常規混動進步停滯，其他地區廠商在插電混動（中國，德國廠商混動起步較晚，常規混動技術較弱，主打插電混動，注重性能，美國通用主打串聯插電混動，即增程式電動車，此種技術較少應用到常規混動汽車中）方向進步更快

二、純電動汽車
現狀

• 優勢
  

1. 因為從充電入電池，到電池驅動電機的過程中能量損失極少，而大型火電廠將化石燃料轉化成電力的效率遠高于汽車內燃機化石燃料燃燒驅動齒輪的效率，所以即使發電來源都為火電，理論上僅考慮能源轉化流程，驅動車輛的成本和排放都更低
2. 電力的來源是多種多樣的。可再生能源如水電、核電等，相比火電污染小，成本低，且沒有化石燃料耗光的危險。甚至可以利用分布式的家用太陽能發電設備實現家庭汽車能源的自給自足。
3. 社會用電存在波峰和波谷。在凌晨時段，用電量很低，很多機組容量被浪費，而此時正合適用多余的機組容量給汽車充電。
4. 純電動汽車完全沒有內燃機的高噪音和振動，也沒有燃氣燃燒的時滯，極為安靜，平順，且動力響應極為迅猛。加之電動機低轉速扭矩很大，性能也很強。
5. 因為純電動汽車的主要成本是電池，而電機成本較低，所以在汽車驅動方式上有更多的選擇。比如，增加一個電機就能夠很容易在沒有傳動軸和中央差速鎖（鎖定前后軸的轉速差）的情況下低成本的實現四驅，而且前后軸動力分配可以很容易從0：100到100：0之間任意切換且沒有時滯。更進一步的來說，得益與電控技術的提高，純電動汽車還可以實現輪轂電機，四個電機直接驅動四個車輪，這樣車輛轉彎時的差速問題也得以解決，普通汽車的傳動軸，差速器都可以取消，轉彎半徑可以無限小，側方停車可以采用橫向進入的方式，同時四個輪子可以分別控制動力。在傳動方面大大降低成本，同時顛覆性的提升性能。同時電池全布置在車底，可以大幅改善操控，也可以增加儲物空間（如model s前后均有行李廂）。電動機本身維護成本也較內燃機為低
6. 因為目前人類社會已經是一個電力社會，電力設施分布密度極高，成本極低，很容易發展成為充電設施。在一些發展中國家（如中國）的鄉村，加油站可能還沒有普及，但充電條件卻可能已經普及，只要少量改造，即可以為汽車充電。即使在發達的城市地區，充電設備也比加油設備容易達到高的多的密度，比如每個停車計時器上都可以附帶一個。
7. 相對于燃料電池，純電動汽車應用的鋰電池等電池技術已經大規模應用在電子電器等行業
8. 純電驅動，使得全自動電控變得更容易，車聯網，自動駕駛技術等等更容易實現
9. 雖然電池本身有污染，但相對容易集中處理。而內燃機尾氣排放很難集中處理，而且因為內燃機尾氣，及其形成的霧霾集中在人口密集的城市，影響到的人口更多，綜合危害可能更大。
10. 其他三種方式都還要依賴化石能源，純電動完全不需要。真的化石燃料用光了，這是四種之中唯一的選擇

• 劣勢
  

1. 能源再次充滿的速度太低。燃油和混合動力汽車只要花幾分鐘的時間，就可以達到上千公里的續航里程。而目前電動車充電技術最快的特斯拉超級充電站，20分鐘充電達到240公里的續航，速度只有加油的十分之一，但這種充電站目前成本比加油站還要高很多。而對于成本較低的220V家用充電，選用雙充電器（需要80安培的適配器）以后，充電速度也只有每小時100公里，標配的40安培適配器的單相充電器則只有每小時50公里，而一般隨處可見的電源可能是10安培或20安培的適配器。如果是110伏電壓的地區，比如美國，日本，臺灣，充電的速度則會更低（在美國家用110v充電被稱為level 1，需要專門以較高成本建設240V的level 2充電樁）,model s的110v，15A的充電時間是每小時6.5公里左右。也就是說，雖然農村充電設施比加油站多，但到了農村以后，可能充一整晚的電，都不一定能攢夠回程的里程。如果采用換電池的方法，則一來各家電池標準很不統一，二來重量很大，而且如果設計的整體性好，會較難拆卸，三來成本較高，金融結構上難于實現，四來一個換電站，很難有效的覆蓋一輛純電動車的活動范圍。（相比之下，電動自行車實際比較容易實現，一般電動自行車電池很小，幾百塊錢一個，標準比較統一，居民區的小店只需購買幾副電池輪流充電，經常經過此處的人或者附近住戶要用的只要交一個新電池的費用，然后享受兩年的隨時換電池的服務，按次付電費，就能解決相當一部分人的需求）
   
2. 續航里程。受限于電池成本，重量，和電池管理技術，電動車普遍續航里程較低。目前家用燃油車普遍高速續航能力在一千公里左右，最大的特斯拉按EPA測試是426公里，比亞迪E6和騰勢是200公里，其他車型最高的也只有100公里左右。這種低續航能力在充電很慢的情況下，負面影響就變得更大
   
3. 電池壽命。因為鋰電池的特性，完全充放電會對電池壽命有較大影響，而純電動車因為電池持續輸出電力，無法像傳統混合動力一樣淺充淺放，壽命遠遠短于傳統混合動力的電池組。日產宣稱5年平均每天一次快充一次慢充的情況下，都是只充到85%，只用到15%，大概5年后還能有80%的電量。總體上按不影響使用的電池容量衰減計算（日產在美國的保修標準是5年10萬公里，電池還剩70%以上），大概壽命只有prius的1/3。這還是理想狀況。實際差距有可能更大。更換電池在美國在日產虧本銷售而且必須提供舊電池的情況下，依然要6000美元。
4. 電池成本。因為目前電池的能量密度還較低，所以目前純電動汽車的價格都較高。比如銷量最大的日產leaf（國內的啟辰晨風）在虧本銷售的情況下，售價約是27000美元，比同類型的緊湊型家用車高了10000美元左右。相比混合動力車型比同類車型只高出4000美元左右的售價，而且還是盈利的。加上電池壽命有限，這使得通過省油回收成本變得幾乎不可能。所以基本上目前純電動車只有在政府高額補貼的情況下，才可以有一定銷量。
5. 電池污染。因為電池壽命的問題，同樣使用15年30萬公里左右（差不多是傳統內燃機車和常規混合動力車的壽命），純電動車要使用三組巨量的電池，這會產生巨大的污染，就現階段的技術而言，遠遠超過內燃機排放的污染。
6. 欠缺充電設施。因為家用充電速度較慢，且無法在旅行外出時使用，需要有充電樁建設才能更方便純電動車的普及。所以需要先有充電設施，才有純電車普及。但如果早期建設充電基礎設施，用戶很少，又肯定是賠本的，此處又需要政府的高額補貼。
7. 從相對集中的快速傳統加油站，到相對分散的慢速充電樁的轉變，需要廢棄大量已有的基礎設施，建設大量新的基礎設施，城市規劃需要改變，人們的生活方式也需要改變，中間也造成大量浪費，且存在大量來自傳統能源巨頭，基于加油站的小商戶的阻力
8. 純電動汽車若能壟斷市場，將使得傳統汽車巨頭在內燃機領域積累的經驗、技術和資本全部打水漂，所以傳統汽車巨頭可能不會太積極得推動推動市場的轉變，而會更傾向于發展兩種混合動力車型
9. 純電動汽車實際在汽車普及的早期，曾經跟內燃機汽車并存過一段不短的時間（早期還有蒸汽動力，三足鼎立）。開始內燃機汽車續航里程優勢較小，且加油站還沒有建設起來，而噪音，尾氣，振動都很嚴重，發動汽車還需要像拖拉機一樣手搖，所以直到20年代，美國的上層女性都還是普遍選擇電動車為多。但是因為以上的這些缺點，特別是前四點——充電速度，續航，壽命，成本——這四大硬傷，電動車最終被內燃機取代。而今日很多地區的城市已經普遍郊區化，加上城際高速公路網的建設，對續航的需求遠遠高于20世紀早期，而內燃機又不再存在建設加油設施成本更高的問題，純電動汽車可能存在更大的比較劣勢。

未來變數：

• 可能利好
  

1. 盡管電池污染較大，但中國政府出于鼓勵本國企業發展的原因（國內車企跟國際車企在純電動車上競爭，沒有傳統內燃機技術積累時間短的劣勢），以及農村沒有既有加油設施投資的情況，特別進行了優惠。因為目前純電動汽車存在的問題，目前優惠的效果很有限。未來如果中國政府優惠力度，還是有可能強推成功。
   
2. 中國政府意識到強推純電動不可行，決定先強推插電混動作為過渡，插電混動普及后，純電動鋪墊已做好，再改變政策轉推純電。此種方式將大大加快純電普及
3. 核電等技術的發展，未來可能會進一步降低電力成本
4. 雖然有四大硬傷，但只要充電技術，電池容量密度兩者之中只要有一個取得重大突破，就可以解決續航焦慮和電池更換成本的問題。1）就充電技術來說，充電站如果變得通用、便宜而非常普及，可以解決充電的問題。如果變得速度比現在特斯拉超級充電站更快，也就不用太高的普及率就能大大方便出行。而如果無線充電技術變得效率更高而且成本很低，使得高速公路上可以有一條車道安裝這種設備，純電動車一邊行駛一邊充電，也能解決這個問題。三種重大突破無論哪一種發生，都會大大減少每輛車電池組的體積和更換成本（如果可以很容易充電，就可以降低電池組的續航能力），并且進一步大大提高電動車銷量，并通過增加規模而降低電池的生產成本。2）如果在先有的體積重量和成本上上能夠承載更高的能量，就能夠或者電池體積重量不變，增加續航能力，從而推動銷量上漲并進一步壓低電池成本；或者續航不變，體積重量下降，節省驅動需要的能量，在成本大幅降低的同時小幅增加續航并降低能耗，也能夠推動電動車銷量上漲并進一步降低成本。而只要電池更換成本和電池壽命之中有一個問題解決了，對于消費者也就不再是個嚴重的問題。
5. 自動駕駛技術如果極為成熟，出租車的成本將變得極低（不需要人駕駛，且有更有效率的路徑規劃，且可以再送完人后自行到成本很低的立體式停車場中停車），而很多人可能會放棄擁有自己的汽車，而采用手機預約自動駕駛出租車的方式作為城市主要出行方式（因為一輛車可以服務更多人，成本一定比自己家的車更低，而且不用考慮停車，更為方便，且自動駕駛可能更安全），這樣人們不再需要很長的電動車續航里程，電動出租車可以自行靈活安排接送顧客和停車充電。

• 可能不利
  

1. 在日本福島核電站泄露事故以后，核裂變發電站的建設在很多地區，特別是人口稠密區可能會陷入停滯，使得電價無法進一步得到下降
2. 燃料電池汽車先于純電動汽車大規模普及，并普遍建設了加氫設施，解決了能耗和污染問題，同時大大提高了汽車的行駛品質和性能，又不需要改變人們的用車方式，使得研發純電動汽車的動力下降。
3. 電池污染沒有得到有效改善，社會意識到純電動車更不環保，不再青睞純電動車
4. 中國政府沒有意識到直接強推純電動不可行，最后推廣失敗，浪費較多，民怨較大，不得不放棄該計劃。而其他主要市場多為民選政府，難以進行大規模公共投資，無法補貼足夠多的充電設施，以及標準電壓問題（110v充電太慢），也無法使得純電動汽車得到普及。

三、插電混合動力

現狀：

• 優勢
  

1. 經濟型插電混合動力的理念，是通過比純電動汽車更小的電池組，來保證城市通勤的需要，同時通過內燃機的存在，來提供長途旅行的可能，并減少電池用光的焦慮。因為通勤里程較短，所以插電混合動力的里程可以只有20-60公里（prius插電混動是18公里，volt增程式混動是61公里，后者混動結構更簡單，有更多的成本用于電池），但卻解決了人們的續航焦慮問題。
2. 實際上，根據這篇報道：Chevy Volt Owners Drive More Electric Miles Than Nissan Leaf Drivers: Why?，盡管leaf的純電里程是122英里，是volt的兩倍，但每個月美國平均每輛volt行駛的總里程是1629公里里程，其中1222公里是純電動里程。而leaf的每月總里程也就是純電總里程只有1012公里，還少于volt的純電里程！可見純電動車續航焦慮的影響有多大。這也就是說，volt雖然是混合動力，通過純電行駛節省的能源和排放，反而高于純電動汽車——雖然volt還有混合動力里程，排放相對較高（還是低于傳統內燃機車），但leaf比volt少行駛的那些里程，沒道理認為人們就會因為買了電動車而減少出行，只能是更多的利用燃油車出行。因為續航焦慮逼迫家庭不得不至少購買兩輛車，實際是更大的浪費和污染。
   
3. 因為插電混合動力車型有一個可持續輸出電力的電池，所以可以更好的同時利用內燃機和電動機來提升性能，并實現偏高轉效率的內燃機和偏低轉效率的電動機的互補，同時也能更有效的實現低成本高性能的四驅，因為電池組重量更大，也更有利于降低重心，改善配重。同時一定程度上還能通過設計降低對變速箱承受扭矩的要求，降低制造高性能車的門檻，比如秦。著名的例子比如保時捷918，寶馬i8，邁凱輪P1
4. 因為電池組小了很多，更換的成本也就低了很多。但因為日常汽車使用大部分里程是城市通勤，可以是純電里程（如volt是75%），所以大部分的行駛里程還是能源成本很低。這樣即使電池壽命依然有限，通過純電行駛卻變得大為可能。
5. 插電混合動力因為電池容量較小，對充電速度要求較低，可以先較好的利用先有的民用充電設施，特別是家用充電設施為汽車進行充電。等到插電混合動力車型變多以后，市場足夠大，更多的商業充電樁就可以由市場自行建立。
6. 插電混合動力的核心技術與常規混合動力類似，傳統汽車巨頭更愿意發展，也已經有更多的積累，市場也更容易接受。無論從生產方還是消費方都相對容易由常規混合動力過渡而來。
7. 插電混合動力因為以上的特性，相對于純電動車更易于普及，特別是對于一家普遍只有一臺車的中等收入國家。而插電混合動力的普及，無論在消費模式的改變上，電動汽車技術上，生產規模帶來的成本降低上，還是充電設施的建立上，都可以為純電動汽車的普及做很好的鋪墊。

劣勢

1. 因為需要的續航里程少了很多節省的電池成本，差不多可以多加入一臺內燃發動機，但是因為內燃機的存在，隔音等各方面的成本依然較高，總體成本還是比純電動汽車高。比如volt比leaf要貴6000美元左右
   
2. 用并聯和混聯模式發展插電混合動力，并不能減少變速箱的存在，進一步增加了插電混合動力車的成本，使得車廠或者減少純電續航里程（如插電prius），或者要進一步增加售價。而用串聯模式發展插電混合動力（即增程模式），則在蓄電池電量耗光后，噪音性平順性和油耗排放相比并聯和混聯模式有劣勢（不過因為此時發動機運轉在最優工況下，相比傳統內燃機車還是有優勢）。而無論哪種混動方式，相比純電動車，也都有平順靜音，動力響應，能耗排放的劣勢
3. 跟傳統混合動力車型一樣，技術也比較復雜。
4. 因為純電行駛為主，還是很難淺充淺放（甚至因為有內燃機后備，電量更容易被用光），依然有電池壽命的問題

未來變數：

• 可能利好
  

1. 純電動汽車無法解決續航焦慮，傳統混合動力又走到能耗瓶頸，而化石能源已然很貴，插電混合動力就會長期存在
   
2. 對常規混動的不利因素占據了上風。插電混動進步更快。

• 可能不利
  

1. 對常規混動的利好因素占據了上風。插電混動推廣較慢，而在此過程之中，燃料電池汽車普及取得重大突破。
2. 中國政府長期因為對民眾購買插電混合動力車型只當傳統動力車駕駛，不能充分降低油耗的考慮，沒有以更好的政策推廣插電混合動力車

四、氫燃料電池
現狀：

• 優勢
  

1. 沒有續航和能量再充滿的問題。沒有續航焦慮。不需要消費者改變用車習慣
   
2. 性能方面的潛力，跟純電動車一樣。且沒有純電動車的笨重的電池組對性能和能耗的不良影響
   
3. 沒有純電動汽車的大容量電池壽命和成本的問題，也沒有像純電動汽車那樣來自大容量電池的高污染
4. 相對于常規混合動力，能耗可以進一步降低
   
5. 排放接近于零，可以忽略。
   
6. 氫氣來源廣泛，天然氣，煤，石油，頁巖氣這些化石能源都可以制氫，是化工產業的副產物，也可以用風能制氫，太陽能制氫，生物制氫這些可再生方法，還可以用電力這種通用能源制氫。
   

• 劣勢
  

1. 目前大部分氫燃料電池的綜合能量轉化率，遠沒有純電動高：如果是可再生方法，效率一般較發電為低，相比純電動是能源的浪費，會增加行駛成本；如果是化石能源生成，即時是副產物，也總歸是產生污染的生產過程的副產物；如果是電力制氫，白白增加一道造成能量損耗的工序。綜合起來單就行駛的能源消耗可能沒有純電動或插電混動經濟環保
   
2. 目前氫燃料電池技術不夠成熟，成本較高
   
3. 目前缺乏加氫的基礎設施，而且跟充電站的建設一樣，存在先有雞還是先有蛋的困境，而且不像汽車充電起步初期可以多利用家庭設備推動普及，慢慢擴展到公共充電樁和大型快速充電站，而只能一步調到大型加氫站。早期基礎設施推廣阻力大，反過來造成燃料電池汽車銷量難以擴大。這個是最大的硬傷。