El Mercedes-Benz Vision S 350 Direct Hybrid es un prototipo realizado sobre la base del nuevo Mercedes Clase S; tiene un motor V6 de gasolina de inyección directa y 292 CV, combinado con un sistema eléctrico que asiste al primero en determinadas condiciones. La caja de cambios es automática y tiene siete velocidades. 
Este sistema eléctrico recupera energía en retención y frenada y ayuda al motor térmico en aceleración. El motor de gasolina se para cuando el coche está detenido y el sistema eléctrico lo arranca rápidamente al reanudar la marcha; no obstante, el coche nunca se mueve propulsado únicamente por el sistema eléctrico. Una batería de iones de litio es la encargada de acumular o suministrar la energía eléctrica en cada momento.
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El motor/generador eléctrico está situado entre el bloque del motor térmico y la caja de cambios. La potencia máxima del motor eléctrico es pequeña, sólo 8 CV, pero es capaz de generar un par motor de 250 Nm a 0 rpm y de 50 Nm a 1.000 rpm. Si consideramos el motor eléctrico y térmico conjuntamente, el par máximo obtenido es considerable (395 Nm). El motor de inyección directa funciona con mezcla pobre en carga parcial, lo que ha permitido aumentar la potencia a la vez que se ha disminuido el consumo con respecto al motor de serie equivalente. El consumo medio de 8,3 l/100 km es bastante menor que los 10,1 l/100 km que consume un S 350 de serie. Según Mercedes, el S 350 Direct Hybrid supera la futura y exigente norma de emisiones EURO 5
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