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Plug ist das englische Wort für Stecker und steht für die Möglichkeit, den Prius an einer normalen Haushaltssteckdose aufzuladen und so die rein elektrischen Fahranteile zu erhöhen. Dadurch sinkt der CO2-Ausstoss des Fahrzeugs auf Werte deutlich unter 100 Gramm pro Kilometer.
Der Plug-in-Hybrid hat eine stärkere Batterie, die gegenüber dem sonst im Prius eingesetzten Nickel-Metall-Hydrid-Speicher lediglich vier Zentimeter höher ist. Sie konnte ohne Nutzwerteinschränkung unter dem Kofferraumboden platziert werden. Die Batterie hat eine Speicherkapazität von 13 Ah und verdoppelt somit die Leistung des Prius-Speichers. Dadurch sind längere Fahrten mit reinem Elektroantrieb als bisher möglich. Ergänzt wird der elektrische Antrieb von dem aus dem herkömmlichen Prius bekannten 1,5-Liter Benzinmotor mit 76 PS. Die Gesamt-Systemleitung des Toyota Plug-in-HV beträgt 136 PS.
Verbindet man die an der rechten Fahrzeugseite unter einer Tankklappe montierte Steckdose per Kabel mit einem normalen Haushaltsstromanschluss von 220 Volt, lädt sich die Batterie des PHV innerhalb von maximal 90 Minuten komplett auf. Bei Stromquellen mit 100 oder 110 Volt dauert der Ladevorgang zwischen drei und vier Stunden. Die elektrische Leistung des Fahrzeugs reicht derzeit aus, um unter den Bedingungen des europäischen Fahrzyklus zehn Kilometer bzw. mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 km/h ohne Einsatz des Verbrennungsmotors zu fahren.