1900년대 초에만 해도 당시 일반적인 자동차의 최고 속도였던 시속 40km에 도달하는 데 약 30초의 가속 시간이 필요했다. 1905년 파이퍼(Piper)란 사람이 내연기관에 전기 모터와 대형 납축전지 어레이를 결합하는 아이디어를 바탕으로 미국 특허를 출원함으로써 최초로 하이브리드 전기자동차라는 개념이 탄생했다. 파이퍼가 고안한 기본 원리는 가속력을 추가하여 10초 이내에 최고 속도에 도달하는 것을 목표로 한 것이었다. 하지만 불과 몇 년 사이에 가솔린 엔진의 성능이 개선되어 전기 모터와 배터리를 추가하지 않고도 적절한 시간 안에 가속이 가능하게 되었다.

하이브리드 전기자동차는 1920년까지 계속 제작되었지만 이후 50 여년 동안 생산이 점차 줄면서 휴지 상태로 접어들었다. 전기 시동 모터가 개발됨에 따라 내연기관의 심각한 결점 중 한 가지를 없앨 수 있게 되었다. 12V 시스템이 더 이상 호화 사양으로 여겨지지 않게 되었으며, 안전 기능 및 편의성 기능의 추가 추세, 연비 효율 향상 및 배기가스 감소에 대한 요구사항 등에 따라 필수적인 요소가 되었다.

하이브리드 전기자동차(HEV)란 전기 에너지를 사용하여 바퀴에 토크를 전달하는 승용차, SUV, 트럭 또는 기타 유형의 차량을 의미한다. 세단형 승용차로 고속도로를 주행하는 경우 속도를 유지하고 차량에 적용되는 항력을 모두 떨쳐내려면 약 11kW의 에너지가 필요하다. 일반적으로 내연기관(ICE)은 75kW ~ 150kW의 출력을 제공하지만 그 중 다량이 열, 마찰 또는 기타 비효율성으로 손실된다. 효율적인 하이브리드 엔진이라면 기존 내연기관 차량이 효율적으로 활용하지 못하는 몇 가지 부분에서 에너지를 절약하거나 일시적으로 저장할 수 있다.

하이브리드 자동차는 두 가지 방식으로 분류할 수 있으며, 대개 직렬 또는 병렬 하이브리드로 나눠진다. 직렬과 병렬 하이브리드는 글로벌오토뉴스에서도 여러 차례 다루어졌던 내용이기에 또다른 하이브리드 자동차의 구분을 소개하고자 한다.

하이브리드화의 유형 또는 수준을 가름하는 다른 방법으로는 전기 모터의 출력과 차량에 장착된 하이브리드 파워트레인 기능의 수효가 기준이 되기도 한다. 전체 범위 중 경량급에 해당하는 하이브리드는 마이크로 하이브리드라고 표현할 수 있으며, 고성능에 가까울수록 강성 하이브리드가 된다. 현재 HEV 시장의 대부분은 다양한 출력과 구성의 연성 하이브리드(mild hybrid) 자동차가 차지하고 있다. 강성 하이브리드 시스템에서는 90kW 이상 범위의 총 토크 출력을 갖는 견인 모터가 바퀴에 전체 또는 대부분의 토크를 제공할 수 있다.

"마이크로" 하이브리드는 엔진 시동/정지(S/S) 기능을 제공한다. 대부분의 마이크로 하이브리드 시스템은 엔진 외부에 위치한 강화형 유틸리티 벨트를 통해 전기 모터를 연결하는 벨트-교류 발전기-스타터 시스템(BAS)을 채택하고 있다. BAS는 시내 주행 중 신호 대기 상태에서 엔진을 껐다가 엔진을 아주 빠르게 시동하여 내연기관으로 정상적인 가속이 가능하도록 지원하는 시스템이다. AC 시스템을 전기 모터 구동 방식으로 변환함으로써 현행 차량과 동일한 주행 환경 및 편의성을 제공할 수 있다. BAS 시스템의 가장 큰 장점은 기존 모델에 손쉽게 통합할 수 있다는 점과 시내 주행 연비를 5% ~ 11% 개선할 수 있다는 점이다. 마이크로 하이브리드는 무에서 소량의 토크를 구동계에 공급하여 추가로 저단 추진력을 보강할 수 있다. 일부 마이크로 하이브리드의 경우 제한적인 축전식 브레이크 또는 엔진 감속 기능을 통해 차량의 속도를 늦추는 기능도 제공할 수도 있다. 또한 BAS 시스템은 115V 20A AC 시스템을 통해 소형 가전 및 공구에 동력을 공급할 수도 있다. GM 새턴(GM Saturn) 뷰(VUE)와 말리부(Malibu) 모델에는 이와 같은 등급의 마이크로 하이브리드 옵션이 제공된다. 기아 씨드의 ISG, 스마트포투의 스탑&스타트 시스템이 바로 이 기능이 적용된 차량이다.

"연성" 하이브리드는 마이크로 HEV의 기능을 바탕으로 더 용량이 큰 전기 모터로 내연기관을 보조함으로써 가속에 필요한 일시적인 토크를 높이는 시스템이다. 일반적으로 연성 하이브리드 등급에는 15kW 이상의 견인 모터가 사용된다. 연성 하이브리드를 사용하면 내연기관을 소형화하여 연비를 높일 수 있다. 좀 더 강력한 연성 하이브리드 시스템의 경우 순수 전기자동차 모드에서 차량을 발진시키고 정속 주행 속도를 유지할 수 있다. 전기 견인 모터는 저속에서 내연기관을 보조하여 빠른 가속을 제공할 수 있다. 연성 HEV는 저속에서 순수 전기자동차 모드로 작동이 가능하지만 언제나 병렬 하이브리드 시스템으로 구성된다. 연성 하이브리드 시스템의 경우 신호 대기 상태에서 엔진을 정지시킨 후에 견인 모터를 사용하여 엔진을 빠르게 시동할 수 있다. 엔진 진동을 획기적으로 감소시키는 고급 기능을 추가하여 일부 고가형 자동차 또는 거친 소형 엔진을 부드럽게 만드는 용도로 OEM에 옵션으로 제공할 수 있다. 견인 모터를 제어하는 임베디드 프로세서는 모터를 마치 발전기처럼 에너지를 포획하는 장치로 사용하여 내연기관의 진동을 줄일 수 있다. 양산 중인 HEV의 대부분은 연성에서 강성 하이브리드까지 다양한 시스템으로 구성된다.

"강성" 하이브리드는 차량을 고속도로 주행 속도로 가속할 수 있는 대용량 모터를 갖추고 있다. 강성 하이브리드의 경우 순수 전기자동차 모드에서 상당히 먼 거리를 주행할 수 있는 것이 일반적인 특징이다. 이러한 주행 거리를 달성하려면 연성 하이브리드보다 대용량의 배터리 팩이 필요하며 전기자동차(EV) 또는 "플러그인" 하이브리드 수준이 되어야 한다. 현재 주요 HEV 제조업체에서 플러그인 하이브리드 차량을 시판하지는 않고 있지만 토요타 프리우스 등의 일부 HEV용으로 개조 키트가 판매되고 있다.