丰田混合动力系统(THS)具有两个驱动动力源，可以根据行驶工况选择接合:

1)一个1. 5L的汽油机，在4000r/min时能产生42.5KW的输出功率，在4000r/ min时能产生102Nm的峰值转矩。

2)以蓄电池作为电源的永久磁铁同步电动机，在940-2000r/min转速范围上的最大输出功率为30kW，从静止到940r/min的峰值转矩为305 Nm。

汽油机是混合动力的主动力源。发动机为1. 5L DOHC 16气门，13. 5: 1压缩比，采用智能可变配气定时(T-I ,连续可变气门机构)，以及使用高热能效率米勒循环的电子燃油喷射，这种循环是高膨胀比阿特金森循环的进一步发展。在该循环中，膨胀持续时间比传统的四冲程发动机要长，从而能够比传统设计的二冲程或四冲程发动机吸收更多的燃烧气体热能。发动机转速限制最高4000r/min，并且通过电子控制总是运行在对应最佳燃油效率的较窄的发动机转速和负荷范围内。丰田声称行星齿轮驱动系统和两个动力单元之间动力分配的更大灵活性，可以绰绰有余地补偿在发动机转速范围宽度上的牺牲。

THS起无级变速器的作用，并将来自汽油机和电动机的动力结合在一起，能够实现更顺畅的动力输出，驾驶员踩下加速踏板和车辆响应之间几乎没有延迟。普锐斯的创新特性在于混合动力变速器中动力源和动力分配装置的设计细节，可将来自汽油机的动力直接分配给车辆前轮或发电机。动力分配装置(如下图)使用行星齿轮系统，它可以无级响应最佳动力流，以适应任何时刻遇到的行驶工况。

动力分配装置的一个输出轴连接至发电机，而另一个连接至电动机和车轮。也包括减速机构的复合变速器系统(如下图)为电子控制，专用控制单元不断检查动力流分配，将许多关键传感器收集的信息与系统“大脑”( ECU)中编码的目标值比较:、该ECU确保制动或放松行星齿轮变速器中适当的元件，使相应的汽油机转速、发电机和电动机保持在最佳的性能范围内。这一动力流分配取决于正在驾驶的汽车是处于稳定状态、加速还是减速。汽油机的动力分配由节气门开度、车速和蓄电池充电状态等因素决定，通过调节使它主要工作在最佳燃油效率范围、高转矩区域。让用于转动车轮的部分与用于发电的部分相平衡。较大的发电机产生的电能随后可以用来驱动电动机，帮助驱动车辆。​系统有多种工况。

在“正常驱动”中，发动机动力通过动力分配装置分为两个动力流路径，一条路线直接驱动车轮，另一条驱动发电机。来自发电机的电流可用于驱动电动机，以辅助驱动车轮。电流也可流向牵引蓄电池组，进行补充充电。动力分配电子控制系统决定这两个动力流的比例，以保证总能保持最佳燃油效率和灵敏的操纵性能。

蓄电池组由40块镍-金属氢化物蓄电池组成，容量较小，仅有7. 5Ah，这使得以全电动模式驾驶车辆时不能得到更长的续驶里程，。

在“节气门全开加速”行驶模式中(如下图)，蓄电池也提供动力，以增强汽油机提供的驱动动力。这种动力增强适合用来超车和短时间的速度爆发，但通常不能长时间保持高速运行。车辆的卖点是其CO2排量仅有传统动力紧凑型汽车的一半，HC , CO和Nox的排量仅是当前日本排放法规规定值的1/10。尽管车辆的整备质量为1. 5t，但丰田声称普锐斯从静止加速到400m仅用19.4s，达到160km/h的最高车速。

在‘’从静止起步和轻载”模式中(低速移动或下缓坡)，用电动机驱动车辆，汽油机停止。电动机的大转矩特性有助于使车辆起动并在市区轻载时维持低速前进。一旦需要来自汽油机的附加动力，计算机控制系统将确保发动机发挥其作用，或者通过给牵引蓄电池组充电，或者通过直接驱动车轮。但是在交通灯前停车时，至发动机的燃油供给被切断，发动机自动停机。

在“减速和制动”模式中，车辆移动质量的动能从车轮通过动力分配装置的行星齿轮传动机构传递至电动机。电动机随即作为发电机，将该能量以充电电流的形式送至牵引蓄电池组给电池充电。不论驾驶人是否施加行车制动或依靠发动机制动给车辆减速，这种再生制动功能都会起作用。复杂但紧凑的全功率逆变器和控制单元确保牵引蓄电池组保持恒定的电量水平。电量低时，发电机将能量传递给蓄电池。在大多数情况中，该能量将来自内燃机而不

是制动过程中回收的能量。系统经过这种设计使蓄电池无需外部充电，这意味着车辆的续驶里程实际没有限制。

丰田通过许多巧妙的措施补偿双驱动和蓄电池重量带来的缺陷:由于汽油机转速被限制在最高4000r/min，主要部件都进行了瘦身减重。与尺寸相当但最高转速为5600r/min的发动机相比，许多移动部件的内部动态载荷减少了一半。因此，有减小尺寸的余地，例如曲轴轴颈，活塞也具有明显短的裙部;各个部件瘦身的整体效果是减少了整个总成的重量。汽车总长仅为4. 28 m，但是通过2. 55m的较长轴距和1. 7m的宽车身以及短的前、后悬所提供的内部空间并不亚于许多中级汽车。普锐斯的行李箱有合理的容量，这是由于新开发的后悬架，它没有向行李箱空间内部凸出。倾斜的短发动隔声罩盖住非常紧凑的横置THS动力传动系总成。汽车高度为1.49m，高于同级汽车。三厢布置与良好的空气动力学形状的融合，使风阻系数仅为Cd=0. 30。在白车身上便已实现可观的减重(如下图)，同时并没有牺牲被动安全性。

该平台基于丰田对碰撞吸能车身和高完整性乘员室的世界顶级水平的安全性评价(GOA)概念研究，满足1999年的美国安全标准。用吸能材料制造的肋板嵌入立柱和车顶纵梁内。GOA还采用了坚固的横梁，有些使用更高强度的钢板制造，用来连接各种车架元件。它们提供强度和刚度，特别是在可能的碰撞损坏区域。它们还分散碰撞负荷，从而最大限度减少向乘员室乘员安全空间的侵入。

车辆具有空调和助力转向功能。自动空调可形成双层空气，即使选择了新鲜进气模式，在腿部区域也仅循环内部空气，侧窗和后窗玻璃通过阻挡太阳的紫外线，防止乘员室空间受热。车顶和地板中的隔离材料也有助于保持舒适的乘员室环境。它们还提供良好的隔声作用。转向采用电动机助力系统，仅在转向操作时耗电。前悬架采用麦弗逊式滑柱，带下端定位的L形臂。在半拖臂式后悬架中，螺旋弹簧和液压减振器单元的组合更短。其下部分别连接至拖臂，进而连接至创新的倒置槽形截面扭杆。它包含前束控制连杆，以改善操纵稳定性，双层防振支座将悬架连接至底盘，能够抑制大部分道路噪声。对于这样一款零售价格仅比相当的传统驱动车型高约27%-30%的汽车来说，乘客舒适性的水平也是适当的。

动力分配装置(如下图)是系统的一个关键部件，丰田公司工程师用下图说明发动机、发电机和电动机在不同工况下是如何工作的。在A处，车辆静止，发动机、发电机和电动机也静止:当发动机起动时，产生电能的发电机作为起动机起动发动机，并操纵电动机使车辆在B点起步。正常行驶时，发动机提供足够的动力，无需发电(C)。

随着车辆从巡航工况加速，发电机输出增加，电动机发出额外的动力给驱动轴，以辅助加速(D)。系统可以通过控制发电机速度改变发动机速度;部分发动机输出通过发电机送入电动机作为附加加速动力，不需要使用传统的变速器。车辆的控制系统如下图所示，THS计算所要工况和现有工况并实时对车辆系统进行相应控制。

ECU保持发动机以预定的高转矩操作，使燃油经济性最大化。相应的ECU示意图如下图所示。它由用于车辆主要系统的5个单独的ECU组成。混合动力ECU根据加速踏板和换档器位置，通过计算发动机输出、电动机转矩和发电机驱动转矩控制整体驱动力。发出的请求值由其他ECU接收;电动机控制发电机逆变器，以输出用于所需转矩的三相直流电流;发动机ECU根据请求的输出控制电子节气门;制动ECU协调电动机发电(制动能量回收)和机械制动器的制动力;蓄电池ECU控制充电率。

丰田声称按日本10/15工况标准行驶循环，普锐斯已经达到了28km/L(3.57L/100km)惊人的低油耗。