CT200h由一臺汽油發動機、一臺為主電池提供電力的水冷發電機、一臺永磁電動機以及鎳氫電池模組、動力分離裝置等主要部分組成的豐田的THS-II混合動力系統。這套系統主要是將一部分發動機排出的高溫高熱廢氣導回燃燒室,輔助燃燒的阿特金森循環(Atkinson cycle)式樣的2ZR-FXE型1.8L自然吸氣發動機、3JM型永磁交流同步電動機、由28顆容量6.5Ah的鎳氫電池構成的主電池模組組成。最終由傳統汽油發動機和電動機提供的動力通過P310型電子無級變速箱傳遞到前輪驅動車輛。
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CT200h采用了雷克薩斯第二代油電混合動力系統,搭載直列4缸1.8升阿特金森循環發動機(型號5ZR-FXE),最大功率73kW/5200rpm,峰值扭矩為142N·m/4000rpm;與電動機配合,這套動力系統能輸出最大100kW的功率。電動機最大輸出功率為60kW,最大扭矩為207N·m,官方油耗為4.6L百公里,純電力模式下只能行駛3公里,當時速超過40km/h,發動機介入。
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