混合動力汽車的關鍵技術包括驅動電動機及其控制技術、動力電池及其管理系統、整車能量管理控制系統、動力傳動系統匹配、再生制動能量回收系統、先進車輛控制技術等。
1、驅動電動機及其控制技術
電動機是電動汽車的心臟，重要性與發動機等同。要求：能量密度高、體積小、重量輕、效率高。
研發主要集中在交流感應電動機和永磁同步電動機上.高速、勻速行駛工況，采用感應電動機驅動，經常起動、停車、低速運行的城市工況。
永磁同步電動機驅動效率較高，控制技術包括大功率電子器件、轉換器、微處理器以及電動機控制算法等
2、動力電池及其管理系統
動力電池是混合動力汽車的基本組成單元，其性能直接影響驅動電動機的性能從而影響整車的燃油經濟性和排放性能。
它起著向電動機供能以及向動力傳動系輸出峰值功率的作用，其另外一個作用是吸收制動再生能量并將其存儲起來。能量回收制動(Regenerative breaking)對提高混合動力汽車的總效率是非常有意義的 。
3、整車能量管理控制系統
主要功能是進行整車功率控制和工作模式的切換控制，整車能量控制系統如同混合動力汽車的大腦，指揮各個子系統協調工作，以達到效率、排放和動力性的最佳匹配，同時兼顧車輛行駛的平順性。
根據駕駛員的操作，如加速踏板、制動踏板、變速桿的操作等，判斷駕駛員的意圖，在滿足駕駛員需求的前提下，分配電動機、發動機、電池等動力部件的功率輸出，實現能量利用率的最優管理，使有限的燃油發揮最大的功效。
能量控制還需考慮其他車載電氣附件和機械附件的能量消耗，如空調、動力轉向、制動助力能耗，以綜合考慮整車的能量使用。
4、動力傳動系統匹配
混合動力汽車動力傳動系統的參數匹配是混合動力汽車設計的一個重要內容，直接影響混合動力汽車的排放和燃油經濟性能。
它包括合理的選擇和匹配發動機功率、動力電池容量和電動機的功率等，以確定車輛的混合度，來組成性能最優的混合驅動系統。
5、能量再生制動回收系統
能量再生制動回收是混合動力汽車提高燃油經濟性的又一重要途徑。
由于制動關系到行車安全性，如何在最大限度回收制動時的車輛動能與保證安全的制動距離和車輛行駛穩定性之間取得平衡，是再生制動回收系統需要解決的難題之一。
再生制動回收系統與車輛防抱死制動系統的結合可以完美地解決這一難題。
6、先進車輛控制技術
傳統汽車的車輛動力學控制系統與混合動力控制系統以及制動能量回收控制的結合，將是混合動力汽車控制技術的下一個研究熱點。
傳統汽車的控制技術與現代電動汽車控制技術的融匯集成，比如比亞迪唐的極速全時電四驅技術，將使未來的混合動力汽車更加節能、舒適和安全。
