하이브리드 자동차

[천안장애인성폭력상담소]

1. 개요

두 가지 이상의 구동계를 사용하도록 만들어진 자동차. 약칭으로 하브라고 부르는 사람도 있다. 보통은 전기모터를 같이 쓰며, 전기자동차와는 달리 내연기관 엔진을 함께 사용한다. 대개는 종래의 검증된 석유(가솔린, 디젤)를 사용하는 엔진을 채용한다. 일반적으로 엔진과 모터의 비율에 따라서 세 종류의 하이브리드로 구분된다. 보통은 연비를 높이기 위해 이러한 형태를 취한다. 그러나 기술적인 문제로 기계식 동력 계통을 사용하기 어려울 때 하이브리드 기관을 사용하기도 한다. 하이브리드 자동차로 불리기 위한 필수 조건은 배터리와 전기모터를 갖추고 있어야 한다는 것이며, 배터리와 전기모터만으로 구동되는 차는 순수한 전기차이지만, 거기에 기존 방식의 내연기관을 함께 갖추고 있기 때문에 순수하지 못한 전기차(하이브리드) 또는 순수하지 못한 내연기관 자동차(하이브리드)라 하여 하이브리드 자동차라 하는 것이다.

내연 기관이 비효율적으로 움직일 때, 전기 모터가 보충하는 원리이다. 하이브리드 기관은 주로 가솔린 기관에 쓰인다. 가솔린 기관의 최대효율 구간은 상대적으로 협소하기 때문에 전기 모터 기관이 들어감으로서 효율이 높아지기 쉽기 때문이다.

2020년대 기준으로는 연료전지와 2차전지(리튬이온 등)를 결합한 하이브리드 전기자동차도 각광을 받고 있다. 내연기관은 환경 문제 때문에 많은 규제가 생기고 있고 현재의 2차전지 용량으로는 충분한 항속거리를 확보하기 어렵기 때문에 그 대안으로 연료전지를 주목하고 있는 것. 실제로 메르세데스 벤츠와 GM이 연료전지+배터리 하이브리드 전기자동차를 개발하겠다고 밝힌 바 있다.

2. 역사

1899년 페르디난트 포르셰가 내놓은 믹스테(Mixte)가 최초. 프랑스어로 '혼합된'이란 뜻으로 하이브리드와 뜻이 비슷하다. 4개의 바퀴마다 독립된 인휠 전기 모터가 독립적으로 구동되었다. 내연기관은 오직 전기만 충전하는 용도[1]였다. 믹스테는 최고 시속 60km에 달했고 랠리에 참여해 기록을 세우기도 했으며 당대는 여러 구동기관이 난립하던 때여서 순수 전기 기관에서 증기 기관까지 온갖 자동차가 다 있었다.

2차대전 당시 중구축전차, 초중전차 등 당시 기술수준에서 매우 무거운 전차를 만들려 할 때 시험적인 설계에 사용되었다. 유명한 6호 전차 티거의 포르셰 프로토타입인 VK 45.01(P)와 사상 최중량의 전차인 초중전차 마우스를 비롯하여 중구축전차인 엘레판트나 영국의 TOG도 하이브리드 기관을 가졌다. 당시의 소재기술, 가공기술로는 70~200톤에 달하는 엄청난 중량을 감당할 기계식 내연기관 변속기를 만들기 어렵기에 궁여지책으로 택한 방식이다. 변속기 대신 채용된 셈이므로 연비, 효율성, 내구성 따위는 저 멀리 허공에 던진 물건이다. 당시 하이브리드 엔진은 걸음마 단계에 전동기 효율도 그리 좋지 못하였으므로 성능 자체도 기존 변속기보다 나을 것은 없는데 신뢰성도 낙제점이었고 당연히 정식 채택에도 큰 어려움이 따랐다. 다만 엔진 구동의 개념은 비슷하므로 현대의 하이브리드 엔진과는 구조가 유사하다.

디젤전기기관차를 하이브리드로 오해하는 경우가 있는데, 현재 국내에서 운용중인 모든 디젤전기기관차의 전기 구동은 일종의 변속기로서의 역할을 하는 것이며, 두 개 이상의 동력원이 구동에 관여하는 하이브리드와는 다르다. 만일, 전철화 구간에서는 전차선을 통해 공급받는 전기로 구동 모터가 동작하고, 비전철 구간에서는 디젤엔진과 발전기를 통해 생산되는 전기로 구동 모터가 동작한다면 하이브리드 기관차라고 할 수 있을 것이다. 그러나 우리가 잘 알고 있는 디젤전기기관차의 전기식 구동 방식은 수동 변속기나 유성기어, 또는 CVT, DCT 등의 기계식 변속기 대신 발전기와 모터를 사용하여 바퀴를 굴리도록 하는 것이며, 동력의 원천은 디젤엔진 한 가지로 고정되어 있다. [2]

현대적인 하이브리드 자동차의 시초는 1997년에 출시된 토요타 프리우스이다. 프리우스가 등장했을때는 아직 배터리의 낮은 에너지 밀도가 해결되지 않았을 때였다. 충전 인프라 또한 부족했다. 석유파동 때문에 기존의 주유소를 이용할 수 있으면서도 높은 연비를 요구하며 친환경적인 차량을 요구하던 시장에 부합했던 것이다. 리튬 전지가 대중화된 지금도 배터리의 에너지 밀도 문제는 완전히 해결되지 않아 한동안은(사실상 현재 나무위키를 보는 사람이 살고 있는 동안은 계속) 하이브리드 차량을 만날 수 있을 것이다.

스포츠카 브랜드들도 혼다 NSX, BMW i8, 포르쉐 918 스파이더, 라페라리, 맥라렌 P1 등의 하이브리드 모델을 내놓고 있다. 또한 이러한 흐름은 모터스포츠또한 예외는 아니라 F1은 2009년부터 하이브리드를 선택가능 하게 했고 2014년부터는 하이브리드를 의무화 했다. 재밌는 점은 2014년 부터는 희생제동뿐만 아니라 배기가스도 배터리 충전에 사용하고 있다.[3]

국산차중에서는 2009년 아반떼와 포르테 하이브리드가 대중에 판매된 최초의 하이브리드 차량이다. 사실 그 이전에도 베르나, 클릭, 프라이드에 하이브리드 모델이 있었으나 대중에는 판매되지 않고 관공서, 학교 등에만 제한적으로 납품되었다. 현재 현대자동차그룹에서 생산하는 승용차 중 제네시스(G90 LWB 제외), K9, 모하비 등 후륜구동 기반 차량이나 K3를 제외하고는 대부분 하이브리드를 선택할 수 있도록 하고 있다. 초창기의 하이브리드 차량은 일반 내연기관차와 외관상 한눈에 구별할 수 있도록 YF~LF 쏘나타나 TF~JF K5, 8세대 캠리 등은 전면 디자인을 차별화하고 클리어 테일램프가 들어가는 등 일부 디테일을 다르게 선보였으나, 대다수의 하이브리드 자동차 구매자들은 이러한 디자인 차이를 선호하지 않는 것으로 드러났다. 이러한 여론에 따라 2010년대 중반경 부터는 HYBRID라는 레터링이 부착되는 외에는 일반 내연기관차와 거의 같은 디자인으로 출시되기 시작하였으며, 2019년 그랜저 IG 페이스리프트부터는 아예 레터링조차 없다. 따라서 하이브리드 전용휠[4]이 장착되는 정도를 제외하고는, 하이브리드 자동차는 외관상 일반 내연기관차와 거의 구별하기 어렵다.

2022년 대한민국 기준으로 내연기관 기반의 하이브리드 자동차의 점유율은 높아지고 있다. 2019년 6월 국산차 판매량 12만 2,187대 중 하이브리드 자동차는 6806대 판매되어 2019년 6월 판매 대수중 약 5.6% 정도 판매되었으나, 2022년 6월 기준으로는 11만 8,056대 중 하이브리드 차량은 1만 7,796대로서 15% 까지 점유율이 높아졌다.

3. 종류[편집]3.1. 풀 하이브리드

토요타 프리우스의 하이브리드 엔진-모터-변속기 세트. 직병렬 하이브리드에 해당하며 모터 단독 작동을 위한 클러치가 있다. 최대 출력은 53kW이다.

하이브리드 구성에는 다양한 방식이 존재하는데 크게 풀 하이브리드와 마일드 하이브리드로 구분할 수 있다. 마일드 하이브리드의 모터가 시동 모터 또는 알터네이터 역할을 겸하며 약간의 힘을 단순히 엔진에 보조하는 역할에 그친다. 풀 하이브리드의 모터는 엔진이 완전히 꺼진 상태에서 모터의 힘만으로 일정 속도까지 가속, 주행이 가능하다. 모터로만 주행하고 있을 땐 (전기차와 마찬가지로 엔진이 작동하지 않아) 엔진에 의한 진동과 소음이 없다는 장점도 있다.

기본적으로 풀 하이브리드는 가솔린 엔진과 조합되며 디젤과의 조합에선 효율이 좋지 않다. 디젤 엔진은 크기가 커서 좁은 엔진룸에 전기 모터 등을 모두 넣기가 어렵고 디젤 엔진과 모터가 저속 영역에서 최대 토크를 발휘하는 중복되는 특성,[5] 디젤의 힘이 떨어지는 고속 영역에서는 모터도 힘이 같이 떨어진다는 점 등 차량 효율을 높이기 위한 목적으로는 서로 맞지 않다.[6] 이런 이유로 가솔린 하이브리드는 가솔린 엔진과 모터가 보호보완적인 조합으로 여겨진다. 일부는 LPG 엔진과도 조합되기도 한다.

풀 하이브리드 시스템은 모터의 배치, 구동 방식, 설계에 따라 직렬과 병렬, 그리고 직병렬 하이브리드로 나뉜다. 3가지 방식은 구현 방법에서 상당한 차이를 보이며 기술적으로 서로 전혀 다른 장점과 단점을 갖는다.

기술계통에 대한 개략적인 설명은 링크를 참조하기 바란다.

 하이브리드 자동차 원리 및 종류

3.1.1. 직렬 하이브리드

엔진과 인버터, 모터가 직렬로 이뤄진 시스템으로 엔진은 발전기 역할만 하며 디젤전기기관차처럼 모터의 힘으로만 달리는 방식이다. 전기자동차에 발전용 엔진을 넣었다고 생각하면 쉽다.[7] 그래서 전기차의 장점을 두루 가지고 있는데 배터리 충전량이 충분하다면 엔진이 돌지 않아 소음이 적고 처음부터 최대토크를 낼 수 있는 모터의 특성상 차급에 비해 가속 성능이 대단히 좋다. 충전과 모터 구동이 동시에 가능하며 엔진과 바퀴가 직접 연결될 필요가 없어 변속기가 없거나 2단 정도로만 체결 하는 등 다른 하이브리드 방식에 비해서 설계가 자유로운 편이다. 엔진은 발전기 역할만 하므로 사람이 어떻게 운전을 하든 항상 엔진의 RPM이 최고 효율 구간으로 유지된다. 급가속, 급정지, 신호대기 등 주행 상황과 상관없이 엔진은 항상 연비 주행 상태이므로 엔진 효율 자체는 우월하다.

하지만 내연기관 자동차와는 구조가 다르므로 기존에 개발한 자동차 구조를 활용 할 수 없다. 같은 차대에 엔진만 바꿔 얹을 수 없다는 의미. 엔진의 힘을 그대로 이용하지 않고 전기로 변환하는 과정을 거치므로 에너지 효율이 떨어질 수 있다. 배터리 가격이 지속적으로 하락 중임을 감안하면 직렬 하이브리드를 개발하며 얻은 파워트레인 기술을 바탕으로 아예 전기차로 바로 넘어가는 것이 낫다고 할 수 있는 상황.

주로 이 경우는 대형 시내버스/전차(탱크)/디젤 기관차및 디젤동차 등 철도차량같이 크고 무거운 중장비에 채택되는 경우가 많다.[8] 그 이유는 디젤-전기식 변속기는 기계식 변속기보다 내구성이 좋아 고출력 파워트레인에 적합하기 때문이다. 배터리까지 붙인 하이브리드 방식의 철도차량은 일본의 키하 E991계, 상업운전용 차량으로서는 키하 E200계가 첫 양산 사례가 된다.

처음에는 연비 문제가 컸었지만 점차 개선되는 중이다. 낮은 연비는 주로 배터리가 작아서 엔진이 효율 구간에서만 작동되지 않는 이유 때문이다. 최근에는 배터리 성능이 개선됨에 따라, 상대적으로 큰 용량의 배터리를 넣어서 연비를 개선한다. 사실 어떤 형태의 하이브리드 자동차라도 큰 배터리를 넣으면 연비가 개선되는 효과가 있다. 배터리에 여유가 있으면 엔진을 가능한 효율 구간에 작동하도록 조정할 수 있다.

3.1.2. 병렬 하이브리드

병렬 하이브리드는 엔진주행과 모터주행을 동시에 실시할 수 있다. 클러치의 위치에 따라 FMED와 TMED로 나눠진다. FMED는 클러치가 모터와 변속기사이에 있고, TMED는 클러치가 엔진과 모터사이에 있다. TMED는 현대자동차가 쓰는 방식이고, FMED는 혼다에서 주로 쓰는 방식이다.

이하는 현대자동차에서 주로 사용하는 TMED 설명이 주다. FMED 설명은 없으니 참고 바란다.

현대자동차그룹의 주력 하이브리드 형태다. 일반적으로 엔진과 변속기 사이에 모터를 넣는 구조다. 제어장치는 주행상태나 배터리 컨티션에 따라서 클러치를 붙였다 떼고, 모터를 개입시키던가 축전기 모드로 바꾸던가, 혹은 모터는 유휴시키고 엔진만 움직이던가 한다.

짐작할 수 있듯이 각 기구들이 유기적으로 동작되어야하므로 제어장치의 역할이 매우 중요하다.

구조를 간략하게 설명하면 이렇다. 맷돌을 돌리는 사람이 있다고 치자. 작은 요정이 그에게 와서 맷돌 손잡이에 손을 얹고는, 맷돌 돌리는 사람의 힘이 넘칠 때는 손만 올리고 자신의 체력을 좀 비축하겠다고 한다. 대신 맷돌이 뻑뻑할 땐 비축된 힘으로 도와주겠다고 한다. 요정이 눈치껏 손잡이에 손을 댓다 뗏다 개입하고 어떤 때는 사람이 손을 떼고 요정이 혼자 돌리기도 한다. 이렇게 일정한 힘으로 효율적인 맷돌질이 가능하다.

여기서 맷돌 돌리는 사람은 엔진, 요정은 모터, 손잡이는 클러치다.

장점은 기존 자동차와 파워트레인 레이아웃이 흡사하여 개발비를 아낄 수 있다는 점이다. 모터도 한 개만 들어가 비용면에서 유리하다. 그와 동시에 모터나 엔진 단독으로만 움직일 수 있는 등의 풀 하이브리드 자동차의 특성을 모두 누릴 수 있다.

단점도 있다. 엔진과 변속기 사이에 모터를 위치시키는 설계로 인해 모터의 크기를 일정 수준 이상 키울 수 없는 구조적 문제가 있다. 직병렬 하이브리드에 비해 모터 출력이 낮아 모터만으로 가속 가능한 속도가 낮고 모터만으로 주행 가능한 거리도 짧다. 이 때문에 중저속 주행이 많은 시내 주행 효율을 일정 수준 이상 높이기가 어렵다. 그래서 하이브리드임에도 순수 내연기관 자동차와 마찬가지로 정속 주행으로 엔진 효율을 높일 수 있는 고속 주행 연비가 시내 주행 연비보다 더 좋은 의외의 상황이 발생한다.

고속연비가 시내연비보다 절대적 수치는 앞선다 할지라도 상대적 연비절감효과는 시내주행에서 더 크게 나타난다. 예를 들어 가솔린 2.0엔진의 중형세단의 연비는 보통 시내주행 10km/l 이하, 고속주행 10km/l대 중후반인 반면 동급 하이브리드 중형세단은 구형모델도 시내는 10km/l대 중반, 고속은 20km/l 초중반대로 나타난다. 절감률을 따지면 시내주행은 50% 이상, 고속주행은 30% 이하로 장거리 고속주행 운전자보다는 단거리 시내주행이 많은 운전자에게 더 경제성이 있음을 알 수 있다.

다만 작은 모터나 배터리, 저속모드 연비 등의 단점은 크지 않은 편이다. 승용차 수준에서 고효율을 꾀하려면 작은 모터와 적당한 용량의 배터리로도 충분하다 볼 수도 있다. 하이브리드 시스템은 내연기관의 효율이 낮은 구간을 보조하는 식으로 이루어진다. 이때 내연기관 효율이 낮은 구간은 저속 구간이며, 저속 구간은 작은 전기 모터 정도로 충분한 동력을 낼 수 있다.

이 단점이 두드러지는 분야는 중량이 큰 상용차 분야다. 구현에 문제가 많아서 CNG 버스 소수 기종 외에는 상용화된 사례가 적다. 이는 하이브리드 상용차들이 공통적으로 가지는 문제이긴 하다. 때문에 상용차는 수소자동차, 전기자동차로 바로 이동하는 경향이 보인다.

사용되는 배터리가 제한적이다. 기관에서 발생하는 전기량이 들쭉날쭉하다. 이때는 니켈 계열 배터리는 잦은 충방전이 이루어지면 성능이 급격하게 나빠진다. 잦은 충방전에도 상능이 잘 유지되는 리튬 계열 배터리 채용이 거의 필수적이며 이는 가격 상승에 이어진다.

직병렬 시스템과 비교하면 하나의 모터만 탑재되고 이것이 발전기 역할도 겸한다. 때문에 모터의 힘으로 주행할 땐 엔진이 돌더라도 충전을 못 한다는 지적이 있다.

이것은 단점이라 보기 어렵다. 하이브리드 자동차는 내부적으로 여러 모드로 운행된다. 이 중에서 모터 운행 중 동시 충전은 여러 모드 중 하나일 뿐이다. 복잡함을 감수하고 모터 주행 중 충전 모드 하나를 넣을 이유가 있을까. 필요한 비용, 중량 증가를 감안하면 단점도 장점도 아니게 된다.

덧붙이자면 TMED의 경우 엔진 주행 중 충전은 가능하다. 클러치가 엔진과 모터사이에 있어 모터를 발전기 모드로 바꾸고 클러치를 연결하면 가능한 동작이기 때문이다. FMED의 경우 클러치가 모터와 변속기 사이에 있어서 주행 중 충전이 불가능하다.

현대자동차의 하이브리드 시스템 역시 모터로 주행하는 동안 엔진을 통한 충전도 가능하게 묘사된다. 이것이 가능하다면, HSG(Hybrid Starter Generator) 동작일 수 있다. 스타터 모터, 발전기의 일종으로 마일드 하이브리드에 들어가는 부품을 여기에서도 채용한 것이다. 내연기관에서도 기본적으로 들어가는 부품을 살짝 변형한 형태로, HSG의 존재를 고려하면 두 개 모터가 들어갔다고 볼 수도 있다.

2015년 전후로 기술이 완숙되어 연비, 주행능력 양쪽에서 실용적인 문제는 거의 없다고 여겨진다. 동체급의 직병렬 하이브리드 차량과 비교해서 연비는 유사하거나 일부 차량은 능가하는 모습도 보인다. 한때 현대 아이오닉 하이브리드가 토요타 프리우스를 연비에서 능가했다고 홍보했던 적이 있다. 소비자 입장에서는 주행에 이상 없고, 최종연비만 줄어들면 기술적인 문제는 어떻든 만족할 것이다.

3.1.3. 직병렬 하이브리드

두 가지 방식의 혼용이다. 토요타 프리우스에 채용되어 특히 유명해진 시스템이다. 병렬 하이브리드처럼 엔진이 직접 자동차의 구동에 관여할 수 있고, 직렬 하이브리드처럼 모터의 힘만으로도 움직일 수 있다. 병렬 하이브리드와 달리 2개의 모터가 들어가며 시스템에 따라 구동용, 발전용 모터가 각각 들어가거나 구동과 발전을 모두 할 수 있도록 만들어지기도 한다. 덕분에 모터로 주행 중에도 발전기를 돌려 배터리를 충전 할 수 있다. 내연기관만 사용했을 때보다 최대 100%가량 높은 연비를 보인다고 한다.

별도의 변속기는 탑재되지 않는다. 2개의 모터가 변속기를 대신해 엔진속도를 조절하는 방식으로(기어비는 고정) 이것을 토요타에서는 e-CVT라 부른다. 명칭 때문에 기자들이나 자동차 커뮤니티에서 조차 벨트 또는 체인으로 구동되는 CVT가 들어간다고 혼동하는 경우가 많으며 실제로 나무위키에도 잘못 서술된 문서가 많다.

구동 방식을 간략히 설명하면 이렇다. 맷돌을 돌리는 사람이 하나 있고, 큰 요정 하나와 작은 요정이 하나 있다. 사람은 움직임이 아주 특이한데, 아예 움직이지 않거나 최적 효율로만 움직인다. 물론 조금 힘을 더 내거나 줄이거나는 하지만, 최적 효율에서 크게 벗어날 정도는 아니다.

대신 요정 둘이 힘을 조절하고, 어떤 때는 비축하면서, 맷돌이 어떤 속력이나 힘으로 움직이든 최적 효율이 되도록 조절한다. 사람 하나와 요정 둘이 맷돌 손잡이를 붙잡아야 하므로 특수한 형태의 손잡이를 사용한다.

여기서 사람은 엔진, 요정 둘은 큰 모터와 작은 모터, 손잡이는 유성기어와 동력 배분 기기에 해당한다.

장점은 이렇다. 변속기가 없고 기계적인 구조는 기존 내연기관보다 단순한 편이다. 이런 특성 덕에 기본 구동 효율이 우수하다. 기계적 구조가 아주 단순하다고 보기는 어렵지만, 그럼에도 기존 내연기관보다는 간략하다.

변속기가 없어서 변속 충격 등이 매우 적으며 승차감이 우수하다. 엔진이 거의 일정하게 작동하므로 소음 차단도 상대적으로 쉽다.

다양한 배터리를 사용할 수 있다. 특히 니켈 계열 배터리는 충전밀도 대비 가격이 저렴하지만 잦은 충방전이 이루어지면 성능이 급격히 나빠진다. 직병렬 하이브리드에서는 비교적 일정한 발전이 이루어지며, 니켈 계열 배터리라도 좋은 컨디션을 오래 유지할 수 있다. 니켈 배터리는 화학적으로 안정적인 장점도 있다. 프리우스 계열은 아직도 니켈-수소 배터리를 채용한다.

단점도 있다. 모터가 2개 들어가고 구조적으로 기존 내연기관과 호환되는 부분이 적다. 병렬하이브리드는 기성 파워트레인에 적용하기 쉬운 편이다. 반면에 직병렬하이브리드는 별도의 파워트레인설계가 필요하므로 다양한 모델을 선보이기 어렵다.

직병렬 하이브리드의 장점은 매우 크지만 토요타 외 차량에는 오랜기간 채용되지 못했다. 토요타가 자사의 시스템을 베끼지 못하도록 우회 특허들도 대거 보유하여 다른 회사들이 개발에 어려움을 겪었기 때문이다. 이로 인해 2019년에 토요타가 자사 일부 특허를 공개하기 전까지 직병렬 하이브리드를 채용한 회사는 이 토요타의 기술 특허를 우회한 혼다의 i-MMD가 유일한 경우이다.

이후 혼다는 10세대 어코드에 이르러선 토요타 캠리 하이브리드를 뛰어넘는 연비를 달성하기도 했다.

2019년 토요타는 2만3740건의 특허를 30년대 말까지 무상 공개하기로 했다. 이는 하이브리드 시장을 넓히는 동시에, 자사의 기술을 타사에 침투시키려는 행보라는 평이 있다. 다만 타사의 하이브리도 기술도 발전했고, 마일드 하이브리드나 전기차가 등장하는 시점에 큰 의미가 없다는 의견도 있다.

3.2. 마일드 하이브리드

BMW 엑티브리드의 하이브리드 모터-변속기 모듈. 최대 출력은 15kW이다.

엔진 동력이 기본이고 모터는 보조만 한다. 모터로만 구동이 불가능하다. 유럽의 배기가스 기준을 충족시키기 위해서 적용된 기술이다. 최초로 적용된 차량은 BMW 1시리즈이다. 다만 BMW는 마일드 하이브리드라는 용어를 쓰지 않았고, 원리만 사용했다. 연비향상은 종래 내연기관 대비 최대 15% 가량에 그친다. 반면 저렴하고 설계가 간편하다는 장점이 있어, 방식에 따라선 생산비 100달러 정도로 연비 5% 정도를 상승시킨다고 한다.

마일드 하이브리드의 대표 기능은 지능형 스탑 앤 고 기능일 것이다. 신호 대기 등으로 잠시 멈췄을 때 시동을 완전히 껐다가 켜서 연료 낭비를 줄인다. 순수 내연기관 차량에도 적용된 기술이지만, 마일드 하이브리드에서는 매우 매끄럽게 작동한다. 이는 ISG로 불리는 모터가 발전기 역할을 겸하여 쉽게 시동을 켜주기 때문이다.

그 외는 설계시 엔진의 최대효율 구간을 상대적으로 유연하게 설정할 수 있어서 연비를 개선시키는 식이다. 발전기 역할을 겸하기에 에어컨이나 히터와 같은 공조시설, 편의시설에 필요한 전기를 분담할 수 있으며 엔진이 일시 유휴 중이어도 동작이 매끄럽다. 기존에는 이에 필요한 동력을 순전히 엔진에서 부담해야 했다. 이때 필요한 동력은 큰 편이며 필요한 전기동력 량이 점점 증가되는 추세이므로 마일드 하이브리드의 적용 영역이 커질 수도 있을 것이다.

기존 설계안에서 간단하게 적용할 수 있어서 제조비가 낮다. 전기모터는 내연기관과는 반대되는 저회전 토크가 강한 특성이 있고, 마일드 하이브리드는 이를 최대한 살리는 방식으로 발전 중이다.

많은 선진국에서 2030~2040년 쯤엔 내연기관을 퇴출하고 전기차로 대체할 예정이다.

이러한 사정 때문에 2010년대 후반부터는 기존 자동차의 설계를 최대한 활용할 수 있고 적은 비용으로도 효율을 높일 수 있는 마일드 하이브리드가 오히려 점유율을 높이는 실정이다. 특히 볼보는 2021년부터 순수 내연기관 모델을 모두 단종하고, 내연기관 차량은 플러그인 하이브리드와 마일드 하이브리드만을 출시하기로 결정했다.

마일드 하이브리드도 업체에 따라 다양한 구현 방식이 있다. 제일 흔한 형태는 HSG(Hybrid Starter Generator)를 달고 배터리를 증설하는 방식이다. 기존의 스타터 발전기(혹은 시동 모터)를 하이브리드 스타터 발전기(HSG)로 바꾸는 간단한 구조 변경 형태다.

혹은 엔진과 변속기 사이에 모터가 위치하는 방식, 전륜구동 레이아웃은 그대로 두고 뒷차축에 일체화된 소형 하이브리드 시스템을 넣는 방식 등이 제시된다.

어떤 형태든 기존 동력계 부품을 개선된 것으로 교체하는 식이다.

3.2.1. 48V 마일드 하이브리드

2015년 이후 48V의 고전압 모터를 채용하여 더욱 소형화 되면서 특성을 잘 살리는 형태가 제시된다. 48V는 차내에 적용할 수 있는 최대전압인데, 유럽에서 안전장치 없이 감전사고가 일어나지 않는 최대한도로 설정된 값이다. 이전에는 일반적인 내부 전원인 12V로 동작하는 모터가 주로 쓰였다. 자동차 업계에서는 48V 마일드 하이브리드 시스템의 효율성을 일반 내연기관 차량과 풀 하이브리드 차량의 중간 정도로 보고 있다.

일부 48V 시스템은 저속 구간에서 전기모터만으로 주행이 가능하다.[9] 12V 시스템에서는 모터가 낼 수 있는 힘이 한계가 있어 저속 구간에서 전기모터만으로 주행이 어려웠다. 내연기관은 저속구간에서 연비가 극히 떨어지므로 48V 시스템의 효율성은 더 높아진다.

전동식 과급기 채용이 기대된다. 12V 시스템에서는 적정 RPM을 얻을 수 없어서 전동식 과급기는 여러 장점이 있음에도 채용을 못 해왔다.

전동식 과급기는 엔진을 다운사이징 하면서 출력과 연비를 상승시킨다. 동력 분산식 과급기나 터보 차저와는 구조가 비교할 수 없을 정도로 간단하다. 터보 랙도 거의 없고 과급량을 조절하기도 간단하므로 단점이 없다고 봐도 좋다. 하이브리드 시스템에서는 전력 공급이 자유로운 편이라 전동식 과급기를 적극적으로 채용할 수 있게 된다.

디젤 차량은 주로 마일드 하이브리드로 개발 중이다. 디젤 기관은 휘발유 기관에 비해 출력 대비 크기가 크다. 그래서 구조가 간단하고 용적이 작은 마일드 하이브리드 적용 시 효율이 높다. 현대모비스에서는 2018년 48V 하이브리드 시스템을 양산한다고 하였는데 아직 실차량이 출시되진 않았다.

2019년 들어서는 48V 마일드 하이브리드 방식 채택이 점차 늘어나는 추세이다.

3.3. 플러그인 하이브리드[편집]

  자세한 내용은 플러그인 하이브리드 자동차 문서

를

 참고하십시오.

하이브리드 자동차에 외부 전기(혹은 연료전지용 연료)를 따로 충전할 수 있게 하거나, 기존 전기자동차/연료전지자동차에 내연기관을 추가로 탑재한 것. 어느 쪽이든 화석연료와 전기를 둘 다 주입할 수 있는 일종의 바이퓨얼[10] 구조의 전기자동차다. 하지만 대한민국 시장에서는 PHEV가 그다지 인기가 많지 않아서 대한민국산 모델은 전량 해외에 수출하고, 대한민국 내수에서 팔리는 PHEV들은 모두 수입차다. 자세한 설명은 해당 문서 참조.

4. 사용 기술[편집]4.1. 회생제동[편집]

회생제동이나 KERS에도 관련 내용이 있다.

내연기관만으로 이루어진 차량은 브레이크 시 에너지가 마찰에 의한 열에너지로 사라진다. 내리막을 갈 때 활용할 수 있는 위치에너지도 추가 동력으로 활용할 방안이 없다. 그러나 전기 모터가 있으면 전기 에너지로 저장할 수 있다. 전기 동력 기관이 있는 자동차에는 물론, 전기 철도차량에도 필수적으로 달리는 핵심 기술이다. 전철 분야에서는 효율이 높아서 동력의 90%는 회생으로 달리고 10%의 전기만 사용한다.

전기 모터는 종류에 따라서 구동기와 발전기 역할을 동시에 할 수 있다. 따라서 브레이크가 개입될 때 발전기로 구동시키면 마찰 에너지로 사라질 에너지가 전기 에너지로 변환된다. 다만 모든 형식의 하이브리드 자동차의 전기 모터가 발전기 역할을 담당하진 않는다. 구조에 따라서는 전기 모터와 발전기가 따로 달리기도 한다.

감속 중 모터가 발전기로 작동하는 동안에는 그 저항이 제동력이 되므로 압력식 브레이크의 역할을 나눠 가질 수 있다. 덕분에 브레이크 패드의 교환 주기가 거의 교체를 생각하지 않아도 될 정도로 길어져 브레이크 시스템의 유지비가 줄어드는 이점이 있다. 또한 긴 내리막을 내려오는 경우 브레이크 과열 등의 불상사를 막을 수 있다.[11]

다만 고속에선 회생제동만으로는 충분한 제동력을 얻을 수 없다. 따라서 압력식(유압이든 케이블식이든 공기압식이든) 브레이크가 개입되는데, 이때 이질감을 느낄 수 있다. 다만 2021년 현재는 대다수 차량의 브레이크 이질감이 크게 개선되었다.

회생제동은 하이브리드 자동차, 전기 자동차의 기본 휠을 못생기게 만드는 1등 공신이기도 하다. 하이브리드, 전기차는 회생제동이 많이 개입하므로 브레이크 작동이 덜 된다. 심한 과열은 급브레이크 밟을 상황 외에는 거의 발생하지 않다고 봐도 좋다. 그래서 브레이크 냉각 능력보다는 연비를 우선하여 공력 특성을 나쁘게 하는 휠의 구멍을 최대한 막는 식으로 만든다. [12]

최신 하이브리드 차량들은 휠의 디자인을 다양화하고 있다. 겉으로는 막힌 형상을 안 보이도록 최소화하기도 하고, 일부 차종들은 내연기관 차량의 휠과 공유한다. 대표적으로 기아 K5 3세대 하이브리드 모델은 2021년식부터 18인치 휠은 내연기관 차량과 공유해서 브레이크가 훤히 들여다보인다.

요즘은 대다수에 회생제동 감도를 조절하는 기능이 탑재된다. 가속 패달에서 발을 때면 브레이크를 밟는 것처럼 감속이 빠르게 할 수도 있고, 아니면 천천히 정지하게 할 수도 있다. 스티어링 뒤쪽에 패들 시프트에 변속 기능 대신 회생제동 감도 조절 기능을 넣는 경우도 많아졌다. 회생제동 강도를 상당히 높게 설정할 수 있는 차들은 감속에 브레이크를 거의 쓰지 않게 되어 가속 페달 조작만으로도 가속, 감속을 하며 운전할 수 있는데 이를 '원페달 드라이빙'이라고 한다. 특히 전기차로 극한의 효율을 뽑길 원하는 운전자에겐 필수적인 테크닉. 가속 페달 안 밟을 땐 브레이크가 강하게 걸리는 관성주행이라고 생각하면 쉽다. 선행 차량이 파란 번호판을 달고 있다면, 원페달 드라이빙 중일 수 있으니 각별한 주의가 필요하다. 그렇지만 회생제동으로 감속중일때 브레이크등이 나오니까 그렇게 겁먹을 필요도 없다.다만 도로에서 클럽조명을 체험할수 있음

4.2. 배터리

예전에는 니켈 수소(Ni-MH) 계열이 주로 쓰였으나 점점 리튬이온(Li-ion)이나 리튬이온 폴리머(Li-ion polymer)로 대체되었다. 하이브리드 자동차와 전기 자동차의 배터리의 수명 문제는 소비자들의 주요 관심사이다. 때문에 제조사는 전지와 충전 알고리즘 개발과 개선에 많은 노력을 기울인다.

충전지는 보통 여러 개 셀로 이루어진다. 하나의 셀이 수명을 다 해도, 다른 셀이 작동하면 동작 시간만 떨어지고 정상적으로 작동한다. 배터리 셀 전체가 고장나는 일은 거의 일어나지 않는다.

리튬이온 배터리는 충전용량을 낮출수록 충전가능회수가 늘어난다. 가령 충전용량을 최대용량의 10% 이내로 유지하면 충전가능회수가 최대치에 달한다. 반면 충전량을 물리용량의 100%로 하면 충전가능회수가 최저로 줄어들어 사실상 충전지로써의 역할을 못 한다. 일반적으로 충전용량과 충전가능회수가 경제적으로 최대를 유지할 수 있는 지점은 물리적 충전용량의 50~80% 전후이다.

이러한 이유로 리튬 충전지의 최대 충전용량은 물리적 최대 용량의 90%정도로 제한된다. 과충전 되었다, 라는 뜻은 물리적 최대 용량에 가까워진다는 의미이며, 과충전 방지 회로가 이를 조절한다. 또한 물리적 최대 용량에 가까워질수록 화학적 불안정성이 증가하는 문제도 있다.

하이브리드 자동차의 배터리 구조나 충전 알고리즘은 제조자 기밀이 많아 알려진 자료가 많지 않다. 일반적인 리튬 이온 전지의 특성을 고려하면, 가능한 고르게 50~80% 충전 수준을 유지하는 형태라고 추측된다.

하이브리드는 내연기관의 효율이 낮은 저속 구간에서 모터가 가속을 돕는 형태가 많아서 전기차에 비해 배터리 용량이 상대적으로 작다. 다만 큰 용량을 가질수록 모터 가동 범위와 엔진의 최대효율 운행 시간을 늘릴 수 있는 특성이 있다. 때문에 하이브리드 자동차의 배터리 용량은 조금씩 늘어나는 추세다.

하이브리드 배터리 잔량이 너무 낮으면, 시동이 걸리지 않고 동시에 경고음과 경고 메시지가 뜬다. 그럴 경우 점프 스타트를 하거나 배터리를 교체해야 한다.

4.3. 앳킨슨 사이클

일반적으로 쓰이는 4행정 오토(otto) 기관에는 펌핑로스[13]가 있어서 효율이 저하된다. 앳킨슨 사이클은 피스톤에 복잡한 움직임을 가지게끔 하여 압축행정에서의 손실을 줄이도록 고안된 방식이다. 하지만 구조가 복잡하고, 저회전에서 토크와 최대 출력이 낮은 문제가 있었다. 그래서 1882년에 발명되었음에도 차량에는 거의 사용되지 않았고, 대형 선박이나 고효율 발전 시설에만 사용되었다.

그러다가 하이브리드의 시대가 오면서 차량 분야에서도 빛을 보게 된다. 풀 하이브리드에서는 전기 모터가 어떻게든 도와주므로 효율 짱인 기관이 최고였던 것이다. 위의 이미지처럼 복잡한 크랭크 기구를 이용하는 구조도 전자제어를 통해 밸브 개폐 타이밍 및 듀레이션을 조절하는 것으로[14] 간략화되었다. 다만 압축비가 낮아진데 따른 출력 부족은 극복하기 쉽지 않다. 그럼에도 AD 2.0, 코나 2.0, 셀토스 2.0, 팰리세이드 V6 3.8, 텔루라이드 V6 3.8, 렉서스의 2.0리터 가솔린 터보 엔진, 2.5리터 세타 엔진 등 하이브리드가 없는 순수 내연기관 차량에도 소수 탑재된 사례가 보인다. 자세한 내용은 링크 참조.

4.4. 유압식 하이브리드

배터리 대신에 유압을 사용하는 하이브리드. 유압회로는 전기회로와 유사한 부분이 많아서, 차량에도 비슷한 원리로 적용할 수 있다. 에너지 저장 매체가 원자 단위인가, 분자 단위인가의 차이일 뿐이다. 유압은 에너지 저장 밀도가 30% 정도로 낮다는 문제가 있지만, 상대적으로 저렴하고 가벼우며, 간단한 구조에 유지보수도 쉬운 편이라고 한다. 비싸고 취급이 까다로운 배터리와는 달리 매체인 질소 등만 보충하면 된다. 버스나 쓰레기 수거 차량 등 정차와 발차가 잦은 상용차에 적합하다고. 한국산 자동차 중에는 적용된 차종이 없다.

4.5. 토요타 FPEG[편집]

Free Piston Linear Generator

하이브리드 기술의 본가 토요타에서 만든 차세대 하이브리드 기관.

2행정 기관을 기반으로 하여

• 크랭크 사프트 등의 회전운동 구성 요소를 제거

• 연료 직분사 시스템과 배기 밸브 장착

  • 개념도를 보면 크랭크가 없는 만큼 별도의 액추에이터가 밸브를 제어한다.

• 피스톤에 발전기를 직결

등의 개량을 거친 형태이다. 2행정의 1사이클 - 1폭발을 그대로 가져와 배기량 대비 출력도 높으면서 배기밸브와 직분사로 연료 낭비를 최소화하였고, 발전기까지 전해지는 동력에 손실이 거의 없다. 무게와 부피도 기존 내연기관과는 비교가 안 되게 줄어든다. 다만 피스톤이 기계적으로 고정되어있지 않은 만큼 제어가 극히 까다로우리라 예상되며 정교한 전자제어가 필요하다. 자세한 내용은 기사를 참조.

5. 장점

• 높은 연비와 최대주행거리
  연비가 높다는 부분은 단순히 기름값 절감만 생각하기 쉽지만, 오히려 극적으로 체감되는 장점은 '주유소를 자주가지 않아도 된다'는 점이다. 특히 중대형 차량일수록 두드러지는데, 연비가 8~10km/L인 차량을 운전하다가 연비가 16~18km/L인 차량을 운전하게 되면 주유소 방문 빈도가 거의 반으로 줄어들게 된다. 평소 주유소를 가기 귀찮아하거나, 장거리를 뛰어서 주유소를 자주 가야하는 사람에게는 엄청나게 체감되는 장점이다. 준중형 하이브리드 차량은 기름통이 45L만 되어도 연비가 잘 나올 경우 최대 주행거리가 1,000~1,200km에 달하는데, 이는 전기차와 비교했을 때도 압도적인 장점에 해당한다. 또한, 하이브리드 자동차의 내연 기관은 가능한 최대 효율 구간에서 작동하게끔 설계된다. 최대 효율 구간에서는 연료가 완전연소에 가깝게 이루어지므로 상대적으로 깨끗한 배기가 이루어진다. 설령 완전연소가 이루어지지 않더라도 덜 먹으면 덜 싸기 마련이다.

• 소음이 적음
  시동을 걸었을 때는 전기 모터로 구동되므로 소음이 거의 없다. 정속 주행시 소음도 다소 낮은 편이다. 하이브리드는 가능한 최대효율 구간에서 움직이려는 특성이 있다. 이렇게 되면 엔진 진동을 예측하기 쉽고, 상대적으로 소음 잡기가 쉬워진다. 또한 공차 중량이 일반 내연기관 자동차보다 무거운 이유도 있다. 단, 차량마다 다르니 잘 알아봐야 한다. 대표적으로 현대 아반떼 CN7 하이브리드의 경우에는 카파엔진인 탓에 저속에서 엔진이 개입시 소음이 가솔린보다 쎄고, 겨울철 시동을 걸면 디젤 소리 뺨치는 소음이 들리기도 한다.

• 유지비나 고장률 등은 알려진 만큼 과대하지 않음
  구조적으로 전기 계통과 내연기관 계통이 부하를 나누어 가져서, 연료를 제외한 유지보수 비용이 상쇄되는 점이 있다. 가령 브레이크 소모는 하이브리드 차량이 훨씬 덜하고,[15] 엔진은 스포츠 모드가 아니라면 가능한 최대효율 구간에서 작동되는지라 꽤 오랜 시간 컨디션이 잘 유지되는 편이다. 내구적인 문제도 20년 가까운 운용 실적으로 큰 문제점은 보이지 않는다. 물론 배터리 교체 시기가 오면 장점이 휙 날아가겠지만.[16]

• 안정적인 차체 자세제어와 승차감 향상
  배터리가 들어가면서 무게는 늘어났지만 배터리를 보통 시트 하단 또는 차 중심부에 설치하기 때문이다. 하단에 배터리가 있는 경우 무게 중심이 낮아져 일반 내연기관에 비해 더 안정적인 승차감을 느끼게 된다. 같은 섀시를 공유하고 배터리를 후륜에 가까이 배치하면, 앞 뒤 무게 균형의 배분이 오버 스티어링이나 언더 스티어링 현상이 줄어들므로 더 좋은 코너링을 얻게 된다.

• 가속력이 좋음
  이는 전기 모터의 특성 덕분이다. 연비에 중점을 둔 모델도 가속력이 좋으며, 현대 그랜저나 기아 K8 등 고급 세단도 4기통 가솔린 모델 대비 하이브리드 모델의 우수한 가속력과 연비로 인해 하이브리드 모델의 판매 비중이 상당히 높고, 프리미엄 브랜드인 렉서스(F모델 제외)는 적극적으로 하이브리드 형식을 채용하는 추세다. 전기모터의 특성상 전기모터의 최대토크는 저RPM부터 바로 나오기에 엔진만 장착한 차종들보다 토크 곡선이 일정하고 가속력이 좋다. 렉서스 GS450h나 인피니티 Q50s 하이브리드 모델이 대표적으로, 동급 동배기량 차종보다 연비가 좋다. 퍼포먼스 위주 세팅도 연비가 일반 내연기관차량보다 우위에 있다.

• 전기차 또는 수소차에 비해 진입장벽이 낮음
  친환경 자동차의 대명사처럼 여겨지는 전기차나 수소차에 비하면, 하이브리드 자동차의 진입장벽은 없는것이나 다름없다. 아직은 충전 인프라나 충전시간 등이 부담스러워 구매가 꺼려지는 전기차나 수소차에 비하면, 하이브리드 자동차 운전자는 기존의 내연기관차와 마찬가지로 휘발유를 주유하는 것 외에는 딱히 신경쓸 부분이 없다. 바꾸어 말하면 전기차나 수소차를 대중화하기 위하여는 충전소 구축 등 막대한 인프라 투자가 필요한데 비해, 하이브리드 자동차는 그런 것이 필요 없다는 뜻이다.

• 정책적 혜택
  엄밀히 말해 하이브리드 차량의 기술적인 장점은 아니지만, 많은 나라에서 하이브리드 자동차와 같은 친환경 차량에게는 세금감면 등 정책적인 혜택을 주고 있다.[17] 대한민국의 경우 2020년 세제혜택 개정 전 1,000~1,600cc는 연비가 리터당 15.8km 이상, 2,000cc 이상은 리터당 11.1km 이상인 하이브리드 자동차를 '친환경차'로 인증하여[18] 자동차를 구입할 때 가장 부담되는 취득세가 지방세특례제한법에 따라 최대 90만원까지 감면된다. 그리고 100만원을 한도로 개별소비세도 감면하고[19], 정부가 시행하는 채권 등에서 최대 200만원 정도 매입 면제가 된다. 그 밖에도 저공해인증 차량의 혜택인 공영주차장 요금 50% 감경, 남산 1, 3호 터널 혼잡통행료 면제[20] 등의 쏠쏠한 혜택이 있다. 또한 미세먼지로 인한 비상저감조치가 발령되어 차량 2부제가 시행되는데, 하이브리드 차량은 부제대상에서 제외된다. 다만 이건 어디까지나 정책적 이유이기 때문에 친환경차의 완전한 대중화 등이 진행될 때쯤에는 이러한 혜택도 줄어들 가능성은 있다.

6. 단점

• 비싼 가격
  복잡한 구조와 배터리 때문에 원가를 절감하기가 어려워 가격 상승 요인으로 작용한다. 하이브리드 차량은 동일 트림 차량에 비해 20% 정도 비싸다. 그래서 하브 차량들이 절감된 연료비로 뽕을 뽑으러면 하면 주행거리에 따라 최소 5년에서 10년 넘게 타고 다녀야 한다. 다만 이는 단순히 금액적인 부분이고, 실제로는 깡통이라고 해도 하브의 기본 옵션이 더 좋거나, 심하게는 주행성능에서도 차이가 생기는 경우가 있기 때문에(혼다 어코드 등)완전히 1대1로 비교하기는 어렵다.

• 고중량
  기존의 내연기관에 전기 주행을 위한 전기모터, 배터리까지 합쳐져니 그 무게가 만만치 않다. 늘어난 무게 때문에 최종적인 연비는 그다지 높아지지 않는다는 것이다. 다만 이는 기술의 발달로 빠르게 개선되고 있다. 실제로 하이브리드 자동차에 대해 흔히 갖는 오해가 고속도로에서 일반 내연기관자동차보다 연비가 안좋다는 인식인데, 기술의 발전으로 고속주행시 모터가 동력을 보조하고 상황에 따라 정속운행시에 모터로만 주행할 수 있게 함에 따라 고속주행시에도 가솔린 자동차보다 연비가 좋다.[21] 사실 하이브리드의 고속 주행 연비가 동급의 내연 기관 자동차보다 나빴던 적은 없다. 단지 하이브리드는 내연 기관과는 반대로 고속 주행보다 시내 저속 주행의 연비가 더 좋아지는 역전 현상이 있는데, 그 사실을 오해했거나 악의적으로 왜곡된 정보가 알려졌을 뿐이다.

• 탄소배출이나 오염물질 배출 등 친환경면에서는 전기차와는 비교가 되지않고 40~70% 정도 효율이 좋은 내연기관차 정도일 뿐이다. 물론 이정도로도 일반적인 내연기관에 비해 훨씬 친환경적이긴 하나 결국 전기 충전으로 공급하는 에너지는 일부에 불과하고 대부분은 결국 화석연료에서 나오기 때문에 선진국에서도 전기차 수준의 친환경 차량으로 분류하진 않는다.

아래의 단점들은 전기자동차와 궤를 같이 하는 단점이다. 다만 보행자가 차량의 접근을 인식하기 위해 필요한 소음 부분은 법적으로 가상의 소음을 발생시키는 장치를 설치하도록 하여 해결되었다.

• 배터리가 크고 아름다워서 트렁크 공간이 줄어든다.(일부 모델 한정)
  YF 쏘나타/K5 1세대, 그랜저 HG/K7 700h, 캠리, 어코드, MKZ 하이브리드가 대표적인 예. 하지만 제조사들은 차량 설계시 배터리를 뒷쪽 하부 공간에 위치시키는 등으로 적재용량을 최대한 확보한다. 하이브리드의 대표격인 프리우스는 해치백인데다 뒤쪽이 높은 쇄기형으로 디자인해서 적재용량이 일반 세단보다 오히려 더 크고 아이오닉과 니로는 전장용 납배터리를 하이브리드 배터리와 통합해 트렁크 공간이 살짝 늘어났다. 최근에는 스페어타이어 공간에 배터리를 밀어넣거나(LF 쏘나타, K5 2세대, 그랜저 IG, K7 2세대), 설계단계부터 하이브리드 사용을 감안하거나, 시트 하단 또는 하체에 배터리를 배치하는 등 순수 내연기관 모델과 거의 같은 크기의 공간을 확보하는 방향으로 설계되어 하이브리드 배터리로 인한 공간 문제는 사실상 해결되었다. 다만 K8, 그랜저 GN7은 시트 하단 배터리로 인한 공간 부족으로 통풍시트 또는 리클라이닝 기능이 빠진다.

• 회생제동 브레이크의 민감함
  하이브리드 자동차는 회생제동을 사용하여 브레이크를 걸면서 배터리도 충전하는 방식을 사용하는데, 이게 기계식 브레이크보다 민감하다는 문제가 있다. 일반 내연기관의 브레이크 밟듯 밟으면 급브레이크처럼 작용하는 것. 그래서 일반 내연기관보다 브레이크를 약하게 밟아야 한다. 다만 이는 단점이라기보다는 '차이점'이라고 보는 편이 타당하다. 요즘 나오는 하이브리드 차량에는 기본 회생제동을 좀 더 약하게 하는 대신, 패들 시프트에 자동변속 상태일 경우 회생제동 단계를 조절할 수 있는 기능을 달아서 운전자가 상황에 따라 유연하게 회생제동 단계를 조절 할 수 있게 하였다. 다만 테슬라처럼 회생제동을 조절하지 못하는 전기차들도 일부 있기에 이럴 경우에는 불편함을 유발할 수 있다.

• 배터리의 화학적 불안정성
  배터리를 갖는다는 점에서 사고시 이론적으로는 순수 내연기관 자동차보다 사고충격에 더 위험하다. 배터리셀이 파열되어 리튬이 외부 공기와 접촉하게 되면 알칼리 금속의 강력한 반응성과 폭발력을 실감하게 될 수 있다. 갤럭시 노트 7 수천 대를 한꺼번에 터트릴 때와 비슷할 것이다. 특히 장마로 인한 침수나 드물게 천을 직접 건너는 도로 등등 물과 접촉했다간... 가끔 배터리 셀 폭발과 가솔린 폭발이 겹치기도 하는데, 이때는 더 위험하다. 하이브리드차는 전기차 구성요소 + 가솔린 엔진을 동시에 가추고 모든 부품이 꽉 차 있어 화재 발생률 가장 높다는 뉴스기사도 있다.

• 정비의 위험함
  감전의 위험이 있으니 정비에 각별한 주의를 요구한다. 차량 정비지침서에도 동력계통에는 고전압, 고전류[22]가 흐르고 있으니 반드시 시동이 꺼져 있는지 확인을 하고, 절연장갑 같은 절연장비를 사용 해서 차량을 정비하도록 적혀 있다.

• 기온에 따라 연비의 변동폭이 큼
  내연기관도 기온이 내려가면 에너지 효율이 좀 낮아지긴 하지만, 배터리는 그보다 더 심한 수준이다. 특히 EV 모드에서는 엔진의 열을 이용한 히터 사용이 불가능해서 별도의 전기 열선 히터를 사용해야 하므로 겨울에는 효율이 더 떨어진다.