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。

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直流を交流へと変換し、モーターへ電を供給する肝となるパワー半導体進化こそ、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代まで歴代プリウスPCUを並べてみると、大幅に小化されているのがひとわかります。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。

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具体的には、パワー半導体サイズダウンと、冷却装置の善がPCUの小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代では直接冷却構造へと進化させ、ついに4代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。

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そしてパワー半導体は、初代・2代目プレーゲートだったのに対して、3代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代は半分以下のサイズとなっています。

こうして小化したメリット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、体全体の軽量化にも寄与するというわけです。

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写真・文:山本也)

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