Il existe un principe général de fonctionnement qui consiste à faire fonctionner soit le moteur électrique, soit le moteur thermique, soit les deux en même temps selon les modèles.
Le principe de fonctionnement :
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Lors des phases stationnaires (où le véhicule est immobile), les deux moteurs sont à l’arrêt ;
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Au démarrage, c’est le moteur électrique qui assure la mise en mouvement de la voiture, jusqu’à des vitesses plus élevées (25 ou 30 km/h);
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Lorsque des vitesses plus élevées sont atteintes, le moteur thermique prend le relais ;
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En cas de grande accélération, on observe la mise en marche des deux moteurs à la fois, qui permet d’avoir des accélérations équivalentes au moteur de même puissance, voire supérieures ;
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En phase de décélération et de freinage, l’énergie cinétique est utilisée pour recharger les batteries.
Étant donnés les trois types de fonctionnement différents, le choix du régime est en général confié à l’ordinateur de bord. Toutefois, la transformation de l’énergie cinétique en énergie électrique lors des phases de freinage n’est pas disponible sur tous les véhicules hybrides ; l’achat des engins ne disposant pas de cette fonction est donc moins rentable que celui de leurs concurrents par rapport aux automobiles classiques.