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La nouvelle Toyota Prius est dotée de deux moteurs. Un moteur thermique à essence traditionnel 1,8 litre VVT-i à cycle Atkinson de 98 chevaux et un moteur électrique synchrone de 81 chevaux. La Prius utilise la technologie hybride série/parallèle. La voiture hybride Toyota peut fonctionner en mode électrique seul, en mode thermique seul ou en combinant le moteur thermique à essence et le moteur électrique. La puissance combinée des deux moteurs atteint 136 chevaux.
En l'absence de démarreur, c'est un générateur synchrone qui démarre et qui coupe le moteur à essence de la Prius.
Une batterie nickel-métal hydrure de 202 V équipe la Toyota Prius. Elle fournit un maximum de 36 chevaux.
Le système hybride Toyota est géré par une électronique de puissance composée d'un convertisseur-survolteur, d'un inverseur et d'un convertisseur CC/CC. Il détermine la répartition de la puissance entre le moteur thermique à essence et le moteur électrique.
Au démarrage, l'entraînement des roues se fait uniquement par le moteur électrique. Le moteur électrique de la Prius peut entraîner la voiture jusqu'à 50 km/h. Lors des fortes accélérations, la voiture utilise les deux moteurs thermique et électrique. En conduite normale, seul le moteur thermique est mis à contribution dans la plupart des situations. La batterie du moteur électrique se recharge lors des décélérations et lors des freinages. A l'arrêt le moteur thermique se coupe automatiquement.
Le système Toyota Hybrid Synergy Drive permet à la voiture hybride Toyota de disposer d'une puissance combinée de 136 chevaux pour une consommation moyenne de 3,9 litres aux 100 kilomètres et des émissions de CO2 réduites à 89 g/km.