Seinen Namen hat der Hybridantrieb vom lateinischen „Hybrida“ für „Mischling“. In der Autoindustrie haben Hybridfahrzeuge zwei Energiewandler. Das ist heute meist ein Verbrennungsmo­tor, der durch einen Elektromotor ergänzt wird. Aber auch ein einzelner Elektromotor, der sich aus zwei Energiequellen bedient (zum Beispiel Batterie und Oberleitung), wird als Hybridsystem bezeichnet.

Ob vor 100 oder vor 35 Jahren – bei der Entwicklung von Hybridantrieben geht es den Ingenieuren immer wieder darum, bestehende Konfigurationen zu optimieren. Statt vorhandene Antriebe komplett abzulösen, soll auf ihnen aufgebaut werden. So kombinieren die meisten Hybride einen Verbrennungsmotor mit alternativen Antriebsarten, für gewöhnlich mit einem Elektromotor.

Die diversen Konstruktionen unterscheiden sich allerdings deutlich im Ansatz ihres Optimierungsversuches. Geht es bei frühen Hybridfahrzeugen wie dem Mercedes-Mixte vor allem darum, die mechanische Belastung eines Verbrennungsmotors mit Schaltgetriebe zu verringern, ist bei den Hybridbussen der 1970er Jahre das oberste Ziel, die lokale Emission von Abgasen und Lärm in sensiblen Zonen wie zum Beispiel Innenstädten zu vermeiden.

Aktuelle Konzepte hingegen sind darauf ausgerichtet, Verbrauch und Umweltbelastung der Fahrzeuge insgesamt zu reduzieren. Das haben moderne Hybridstudien der Daimler AG erreicht, indem zwei Antriebsformen mit hohem technischem Aufwand verbunden wurden, um die Synergien der unterschiedlichen Aggregate zu nutzen.

Grundsätzlich lassen sich Hybridantriebe in serielle und parallele Lösungen unterscheiden. Beim seriellen Hybrid sind die einzelnen Antriebe hintereinander geschaltet. Dabei treibt zum Beispiel der Verbrennungsmotor einen Generator an, der wiederum den elektrischen Fahrmotor mit Energie versorgt. Bei Parallelhybriden dagegen können beide Antriebe entweder zusammen oder einzeln eingesetzt werden. Bei solchen Lösungen unterstützt der Elektromotor beispielsweise die Verbrennungsmaschine während der Beschleunigung.

Vor allem für Personenwagen, Sport Utility Vehicles (SUVs) und leichte Nutzfahrzeuge hat sich der Parallelhybrid als bevorzugte Lösung für Konzeptautos und Prototypen durchgesetzt. Gegenüber seriellen Lösungen bietet der Parallelhybrid größere Chancen, Synergien zwischen den verschiedenen Antriebsarten zu nutzen. So kann der Elektromotor beim Anfahren als einziger Antrieb sein stärkeres Drehmoment ausspielen, während der Fahrt unterstützt er dann den Verbrennungsmotor bei Bedarf, so dass dieser meist im optimalen Bereich läuft.

Die parallelen Hybriden werden wiederum in Mikrohybride, Mildhybride und Vollhybride unterteilt. Der Unterschied ergibt sich aus dem Verhältnis der Leistung beider Antriebsarten: Vollhybride können allein mit dem Elektromotor betrieben werden – zum Beispiel bei geringen Geschwindigkeiten und beim Anfahren. Mildhybride setzen ihren Elektromotor nur ein, um die Leistung und Effizienz des Verbrennungsmotors bei hoher Belastung zu verbessern – vor allem bei der Beschleunigung. Diese „ Booster“ genannte Funktion bieten Vollhybride ebenfalls – allerdings mit einer deutlich stärkeren Zusatzleistung durch den elektrischen Motor. Mikrohybride haben eine automatische Start-Stopp-Funktion sowie eine Bremsenergierückgewinnung zum Laden der Batterie.

Das Powersplit-Hybrid-Konzept ist eine intelligente Synthese aus seriellem und parallelem Hybrid. Der patentierte Two-Mode-Hybrid arbeitet, anders als bisher bekannte Single-Mode-Systeme, mit einem deutlich kleineren Elektromotor. So wird das System einerseits kompakter, vor allem aber erreicht der Two-Mode-Hybrid zwei Betriebsbereiche mit bestmöglicher Leistungsausbeute bei reduziertem Kraftstoffverbrauch. Der Elektromotor dient als Starter und als Anfahr-Booster, außerdem kann er als Generator eingesetzt werden, um kinetische in elektrische Energie umzuwandeln.