Ну, во-первых, этоктромотор и аккум достаточно легкие. Аккума всего хватает на пару километров у Приуса.

При езде на постоянной скорости электро-составляющая не проявляет активного участия в процессе. В какой-то мере она помогает выжать чуть больше КПД из двигателя, если чуть притормаживать или на спусках, взамен помогает на пожъемах, но существенная часть экономии таки в городе или на других отрезках, где скорость меняется часто.

в режиме стоп-энд-гоу тоже не совсем ясно, частью зарядка идет от торможения

Частью о торможения, частью - от ДВС, когда аккум разрядился. Смешанный цикл выгоднее, чем катить машину только от ДВС.

За более детальной инфой - читать какой-нибудь Prius Wiki. Но читать там нужно долго, это не диаграммы. В любом случае, алгоритмы придуманы людьми, которые в них очень хорошо понимают и работают они оптимально. Расход на Приусе 4 летом ближе к 4 литрам, если не гнать - вполне достижим. При том, что это полноразмерное авто.

про plug-in hev пока ничего не говорю, там совсем другой концепт.

Ну да, соль концепта - налоговые льготы и расход по докуметам от фонаря.