混合动力汽车（Hybrid Vehicle）涵盖的范围相当广泛，只要车辆的动力系统由两个或多个能够协同运作的独立驱动系统构成，均可归类为混合动力汽车。
本文重点探讨的是我们日常生活中常见的油电混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle, HEV）。油电混合动力汽车通过燃油和电力两种能源形式为车辆提供动力支持。通常情况下，油电混合动力汽车在启动和低速行驶阶段主要依靠电动机驱动，当车速超过特定阈值时切换为内燃机驱动，而在高速行驶或急加速时，则采用电动机与内燃机联合驱动；在正常行驶或制动减速过程中，能够对电动系统的电池进行能量补充，这种设计充分发挥了电动机的扭矩特性，使内燃机能够运行在更优化的工况下，从而实现较高的运行效率，两者协同工作时，车辆可获得更佳的加速表现，最终达成高性能、低能耗以及低污染的综合效果。
依据油电混合的程度差异，混合动力汽车相较于传统燃油汽车能够实现10%至40%的燃油节省率，根据雷克萨斯提供的测试数据，其混合动力电动汽车与传统汽油动力汽车相比，CO2排放量大约降低至后者的二分之一，而CO、HC和NOx等污染物的排放量则显著减少至十分之一左右。由于混合动力汽车具备自行充电的能力，因此无需配置外部充电设施，当然，用户也可以选择安装外部充电设备，这就形成了插电式混合动力汽车。
通过发动机功率与电动机功率的比例关系，可以判断出混合动力汽车以何种动力为主导，这一比例被称为混合度。具体而言，小于5%的混合度为微混，5%至15%为弱混，15%至40%为中混，超过40%则为强混。以比亚迪唐为例，其电动机功率比发动机功率高出69kW，混合度为145%。
电路系统存在串联、并联以及混联三种连接方式，混合动力技术是否也需要借鉴这种设计理念，整合两者的优势呢？
答案是肯定的，雷克萨斯就成功研发了结合串联式混合动力与并联式混合动力优点的混联式混合动力系统（PSHEV）。
混联式结构在并联式结构的基础上增加了一台发电机。电动机与发动机能够共同驱动车辆，同时，发动机通过发电机与电动机连接，发电机不仅可以持续为电池充电，还能为电动机提供动力，这种设计使发动机与电动机之间的关系更加灵活：既可以单独驱动车辆，也可以协同驱动，还能实现相互驱动，如此的结构能够根据不同工况选择最合适的驱动方式。混联式结构通常不配备传统意义上的变速箱，而是采用行星齿轮结构的耦合单元（或多个离合器的变速箱）作为动力分流装置PSD（power split device），实现连接、切换动力以及减速增扭的功能。以下以行星齿轮为例，其中sun gear连接发电机，carrier连接发动机，ring gear连接电动机和输出轴，在不同的车速状态下，PCU（power control unit）会根据发动机转速计算出发动机、电动机和发电机的转速，使发动机在特定转速范围内高效运行（发电机和电动机均可反转，起步或低速时，电动机和发电机的转动方向相反，相互抵消，从而保持发动机转速为零），从而让发动机和电动机的优势得到充分发挥。（这部分内容极具观赏性，完美展现了机械设计的精妙之处，对这方面感兴趣的朋友可以深入研究）
当然，技术挑战在于结构比串联式和并联式更为复杂，需要在不同状态下对发动机和电动机的输出进行精确控制。对于雷克萨斯以外的其他企业，还需面对一个难题，即丰田已申请了混联混合动力的相关专利。多数厂家为了规避丰田的专利，只能选择不同于THS（丰田混合动力系统）的其他结构。由于混合动力的存在，传统发动机低速扭矩的重要性有所降低，随后针对混合动力系统对传统发动机进行优化，开发出了阿特金森发动机，进一步提升了运行效率。
雷克萨斯的技术优势无需赘述，作为混动技术最为先进的丰田品牌，其最佳技术已全面应用于雷克萨斯车型，使得雷克萨斯成为混动技术最为成熟稳定的高端豪华汽车品牌。
接下来，我们将以雷克萨斯的混合动力技术LHD智·混动（Lexus Hybrid Drive）为例，详细解析混合动力系统。
LHD智·混动采用双电机加行星齿轮的技术方案，其结构如图所示，两台电机分别为MG1和MG2。MG1位于变速箱前部，主要负责发电，MG2位于变速箱后部，主要负责驱动车辆。当然，它们的分工并非绝对，MG1还负责启动发动机，MG2在制动时为电池充电。车辆在低速或低负载状态下，仅由MG2驱动车辆；在正常行驶时，发动机驱动车辆，同时MG1为电池充电并驱动MG2；在急加速时，发动机和MG2协同驱动车辆，实现最佳性能；在车辆减速制动时，MG2进行发电并充入电池。这些操作均由PCU（power control unit）自动控制，例如急加速时，PCU会控制逆变器输出高电压，使MG2产生更强的动力。MG1、MG2、发动机和车轮之间的动力传递由ECVT（Electronic Continuously Variable Transmission）即电子无级变速系统完成，配合PCU可实现平顺流畅的驾驶体验，经过十余年的优化，其中包含的算法已极为复杂，每次看到这里都令人对LHD智·混动的工程师深感敬佩。LHD智·混动的电池组采用镍氢电池，具有成本低、安全性高的特点，不过可能会有朋友担心镍氢电池的记忆效应，实际上这一点无需过分担忧，测试显示，LHD智·混动的电池组在车辆行驶70万公里后才需更换，这意味着其寿命完全能够满足整车使用需求。LHD智·混动使用的发动机正是前面提到的阿特金森发动机，这种发动机的特点是中等转速效率高，高低转速性能相对较弱，恰好适合混合动力系统。
德系BBA作为豪华车的代表，其混合动力方案是在变速箱中集成电动机，这种结构更适合插电式混合动力，但其在电池电量耗尽时并不具备燃油经济性优势，国内的比亚迪也采用了类似的方案，只是电机位置有所不同。前面提到的通用混合动力系统采用了更为复杂的结构，理论上可以实现更优性能，但该系统仍需经历持续的优化和市场验证，而雷克萨斯LHD智·混动在这方面已相对成熟。因此，LHD智·混动系统具有简单、稳定、可靠的特点，代表了当前综合实力最强的混合动力技术。技术发展的全面性使得雷克萨斯的混动车型在行驶品质方面表现出色，动力输出绵延不绝，舒适性极高，整体驾驶体验极为安静平稳。
总体而言，混合动力汽车虽未实现零排放，但其所能达到的动力性能、经济性和排放指标，为缓解汽车需求增长、环境污染和石油资源短缺之间的矛盾提供了一种理想的解决方案。在2025年新车整体油耗降至5L/100km的目标以及相对成熟的技术背景下，混合动力汽车将具有较长的市场生命周期。的确，混合动力汽车是通往未来汽车技术的桥梁，不过这个桥梁可能需要较长时间才能建成。