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電動車両のキーデバイス「PCU」は小型化の歴史。プリウスは歴代の進化で半分のサイズに

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電動であることの構成要素を単純化して、モーターとバッテリーを積めば電気自動車は作れる……と表現することもありますが、そう簡単な話ではありません。

トヨタが開催したクルマの「電動化技術説明会」において、電動化3要素として挙げられたのは、モーター、バッテリー、そしてPCU(パワーコントロールユニット)です。初代プリウスではエンジンルームで大きく自己主張していたPCU、そのメインといえる部品が「パワー半導体」と、その冷却装置になります。

直流を交流へと変換し、モーターへ電力を供給する肝となるパワー半導体の進化こそ、PCUの進化を支えている要素であり、クルマの電動化におけるコア・テクノロジーである、そんなことをトヨタ「電動化技術説明会」では暗に示していたようです。

実際、初代から4代目まで歴代プリウスのPCUを並べてみると、大幅に小型化されているのがひと目でわかります。しかも、2代目からは昇圧コンバーターを内蔵しているのに小さくなっているのですから驚きです。

具体的には、初代ではユニット体積が17.4Lだったのに対して、4代目では8.4Lと半分のサイズになっています。そして、ここまで小さくなったことで、補機バッテリー(12V)をエンジンルームに配置することができ、結果としてラゲッジスペースの拡大にもつながったのです。

具体的には、パワー半導体のサイズダウンと、冷却装置の改善がPCUの小型化につながっている要素になります。初代、2代目プリウスでは片面冷却構造だったのを、3代目では直接冷却構造へと進化させ、ついに4代目においてパワー半導体を挟むようにした「両面冷却構造」になったのです。

そしてパワー半導体は、初代・2代目がプレーナゲートだったのに対して、3代目からはトレンチゲートとするなど損失を低減すると同時に薄板化も進めています。なお、素子面積でいうと初代に対して4代目は半分以下のサイズとなっています。

こうして小型化したメリットはPCUの軽量化だけにとどまりません。PCUとモーターの距離が近づけることができるため、高圧ケーブルを短くできます。その違いは一目瞭然。初代では太いケーブルが何本も使われていましたが、4代目では手のひらサイズの細いケーブルとなっています。

そうした部分にまで配慮してPCUを設計することで、車体全体の軽量化にも寄与するというわけです。

(写真・文:山本晋也)

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