ハイブリッド電気自動車は、動力の組み合わせ方により、おおよそ3通り(シリーズ方式、パラレル方式、トルクスプリット方式)に分類されます。
シリーズ方式は、エンジンを発電用としてのみ使用し、モータでのみ走行する方式です。
パラレル方式は、エンジンとモータの効率の良い方を使用し、単独で足りない場合はお互いに補う方式です。
トルクスプリット方式は、シリーズ方式とパラレル方式の両方式を兼ね備え、使い分ける方式です。
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| シリーズ方式 | パラレル方式 | トルクスプリット方式 |
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ハイブリッド電気自動車は、発進時には主にモータを使用しています。加速、定速時には、エンジンを使用しますが、エンジンは効率の高い条件で運転を行います。
減速時にはエンジンを停止し、モータによりエネルギー回生を行い、バッテリに充電し、次の発進および加速時に使用します。停車時にもエンジンを停止し、燃料は使用しません。
下には、パラレル方式のハイブリッド電気自動車の運転パターンの一例を示してあります。
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| 発進 | 加速 | 低速 | 減速 | 停止 |
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| 主にモータにより 走ります。 | エンジンとバッテリの両方を使用します。 | エンジンで走行し、余ったトルクで発電を行います。 | エンジンを停止し、回生ブレーキを使用します。 | エンジンを停止し、燃料を節約します。 |
ハイブリッド電気自動車の燃費を測定する際には、普通の車と違い、バッテリの残量の測定が重要になります。たとえば、エンジンでバッテリに充電しながら走行すると、燃費は悪くなります。
しかし、バッテリの電気を利用して走行すると、燃費は良くなります。したがって、真の燃費を求めるためには、試験のはじめとおわりでバッテリの残量を同じにしておく必要があります。

通常のエンジンを搭載した自動車の「いいとこ」は、通常、売られている燃料を使用でき、充電の必要がないことです。電気自動車の「いいとこ」は、排出ガスがでないこと、と低負荷でも効率が高いことです。
通常のエンジンでの走行では、効率の悪い条件での運転が多く燃費がよくありません。そこで,シリーズ方式では、エンジンは走行には使用しないで、発電のみに使用します。そのため、エンジンの効率の良い条件での運転が可能となります。また,パラレル方式では、発進時や低速走行時のエンジンの効率が低いところでは、モータにより走行し、中負荷以上では、エンジンで走行します。このような理由で燃費が良くなり、排出ガスが低減されているのです。
また、電気自動車のほうがより燃費や排ガスが低減できますが、充電に時間がかかったり、走行距離が短いなどの欠点があります。そこで、電気自動車の「いいとこ」(排ガスが出ない・低負荷でも効率が高い)とガソリン自動車の「いいとこ」(通常の燃料を使用できる・充電の必要がない)を利用しようというのがハイブリッド電気自動車なのです。

ハイブリッド電気自動車は、今後、大きく普及すると考えられます。乗用車だけでなく、路線バスや小型トラックにいたるまで、種々の分野で使用されることでしょう。
ハイブリッド電気自動車に使用される要素部品の開発も活発に行われています。たとえば、電気エネルギの貯蔵装置としては、種々のバッテリ(ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ) の他にキャパシタが開発されています。また、将来の石油の枯渇に備え、天然ガス、ジメチルエーテルなどの代替燃料を使用するエンジンの開発も活発に行われています。