No se puede entender el mecanismo de un Toyota Prius sin entender cómo funciona un engranaje planetario y qué posibilidades tiene.

En el Prius, la unión entre el motor térmico, el motor eléctrico y el generador se hace mediante un engranaje planetario. Se puede apreciar en esta imagen.

La corona del engranaje planetario está solidariamente unida a las ruedas delanteras del coche, a través de un diferencial con grupo 4,113 a 1. Esa relación de 4,113 a 1 da un desarrollo de 27,6 km/h cada 1.000 rpm del motor eléctrico.

Si el coche puede salir desde parado con una marcha tan «larga», es porque —hasta unos 25 km/h— el par que puede generar el sistema de propulsión es unos 480 Nm. Como en cualquier otro coche, la transmisión multiplica ese par (en este caso por 4,113).

Por razones de espacio, la transmisión de par entre la corona y el diferencial se hace mediante una cadena de transmisión y dos pares de engranajes (imagen).

Siempre que el coche esta en movimiento, la corona del engranaje planetario también mueve. La fuerza para movese proviene del motor ele´ctrico directamente o del empuje que le da el motor térmico. Cuanto más lenta es la velocidad del coche, tanto mayor fuerza proviene del motor eléctrico. Cerca de la velocidad máxima, toda la fuerza proviene del motor térmico.

En esta imagen se puede ver la relación entre los dos motores, cuando están funcionando simultáneamente. Es posible, aunque en esa imagen no está representado, que toda la fuerza impulsión la haga el motor eléctrico.

El engranaje central o «planeta» está unido al generador eléctrico. El portasatélites está unido al motor térmico. Estos son algunos ejemplos del funcionamiento del sistema:

El coche está parado (imagen). Todos los elementos del engranaje planetario están parados.

El coche se mueve sólo con la energía de la batería (imagen). Un régimen del motor eléctrico distinto de cero indica que el coche está en marcha. El motor térmico está parado y el generador funciona en sentido inverso, sin producir corriente.

El coche está parado y el motor térmico está recargando la batería (imagen). Si el coche está parado y la batería llega al límite tolerado de carga, el motor térmico se pone en marcha. El generador ofrece par resistente y por eso genera una energía que se destina a recargar la batería.

El coche está avanza a velocidad constante (imagen). En este caso, el coche se está desplazando porque el portasatélites (motor térmico) empuja a la corona (motor eléctrico) mientras el que planeta está detenido (generador). En estas condiciones la propulsión es enteramente mecánica, aunque se realice (también mecánicamente) a través del motor eléctrico.

El coche acelera fuertemente (imagen). Cuando el coche está en marcha y el conductor pisa el acelerador, el generador se pone en marcha. En ese caso, la fuerza con que el motor eléctrico impulsa a las ruedas procede de tres fuentes simultáneamente: una, el motor térmico mueve al generador que —a su vez— alimenta al motor eléctrico. Dos, el motor térmico impulsa mecánicamente al motor eléctrico. Tres, la batería suministra electricidad al motor eléctrico.

Hay otras condiciones de funcionamiento posibles, pero en cualquiera de ellas el principio de funcionamiento es el mismo. La energía que suministra el generador no depende sólo de su giro. El sistema puede variar o eliminar completamente el par resistente del generador para adecuar la energía que genera a cada condición de funcionamiento.