次期「プリウスPHV」、走行性能が一気に向上

　トヨタ自動車が、プラグインハイブリッド車（PHEV）の新型「プリウスPHV」を日本で初めて公開した。2016年冬に発売を予定しており、電気自動車（EV）走行の距離を延ばし、走行性能を向上させたのが特徴である。日本・欧州仕様車には、太陽光充電システムを搭載した。

新型「プリウスPHV」は2016年冬に発売を予定している。（写真は日本仕様車）

　新型プリウスPHVは、荷室の下に搭載するリチウムイオン電池の容量を現行モデルの2倍（8.8kWh）に高め、JC08モードのEV走行距離で60km以上を狙う。ハイブリッドシステムでは、エンジンと動力分割用の遊星歯車の間に「ワンウェイクラッチ」を設け、EV走行時に二つのモーターを使えるようにした。

　具体的には、通常はEV走行に使う「MG2」という駆動用モーターに加えて、通常は発電機として使う「MG1」というモーターを駆動にも使う。トヨタのハイブリッドシステムでは、エンジンの入力は遊星歯車の遊星キャリアに、MG1はサンギアに、MG2を含む駆動軸はリングギアにつながっている。新型のPHVシステムでは、エンジンとキャリアの間に一方向だけに回転力を伝えるワンウェイクラッチを設けた。

駆動システムの比較。エンジンと動力分割用の遊星歯車の間に「ワンウェイクラッチ」を設け、EV走行時に二つのモーターを使えるようにした。

[画像のクリックで拡大表示]

エンジンの逆回転を防ぐ

　従来のシステムでは、MG1でEV走行しようとすると、エンジン軸が逆回転して空転するため駆動力を伝えられなかった。これを新システムではエンジン軸が逆転しないようなワンウェイクラッチを設けた。このクラッチの構造は、スプラグというコマが倒れるタイプである。これにより、新システムではMG1を回したときに、エンジン軸が逆転せずにロックされ、リングギアから駆動力が伝えられるようになる。

　結果的にMG1の駆動力をMG2に組み合わせて、より大きなトルクで駆動できるようになった。MG2の最高出力は53kW、MG1の最高出力（モーターとして使った場合）は23kWであり、合計で76kWの駆動力が得られる。

　EV走行時の最高速度は、現行モデルの100km/hから135km/hに上がった。エネルギーの回生量も増やせるため、電池を多く積んで車両質量が重くなるにもかかわらず、JC08モード燃費は37.0km/Lの達成を目指す。これは、ハイブリッド車（HEV）である「新型プリウス」の廉価車種（Eグレード、40.8km/L）以外の37.2km/Lとほぼ同等の値である。

太陽光充電は実燃費を重視

　実燃費の向上を狙って日本仕様車と欧州仕様車にオプション搭載するのが、太陽光による充電システムである。同システムは屋根に搭載した太陽光パネルと、同パネルで発電した電力を蓄えるニッケル水素電池、DC-DCコンバーターを内蔵したECU（電子制御ユニット）で構成する。

屋根に設置した太陽電池パネル。停車中に発電した電力は駆動用のリチウムイオン電池に、走行中に発電した電力は電圧12Vのシステムに供給する。最大出力は180W。

[画像のクリックで拡大表示]

　駆動モードは二つに分かれる。停車中は、太陽光パネルで発電した電力をニッケル水素電池に一時的に蓄え、駆動用のリチウムイオン電池にまとめて送ることで同電池を充電する。走行中は、太陽光パネルで発電した電力をリチウムイオン電池に送るのではなく、補機類を動かす電圧12Vシステムに供給する。これにより、12Vシステムに一部の電力を供給しているリチウムイオン電池の消費を抑えられる。

　このように太陽光充電システムは、実走行時のEV走行距離の延長や燃費改善に一定の効果が期待できる。ただし、太陽光パネルの最大出力は180Wにとどまる。晴れた日に1日発電しても、充電できる電力は走行距離に換算して最大5km分、平均的に2.7km分と少ない。さらに、充電できる電力は天候に左右されるため変動が大きい。こうした理由からトヨタは、「太陽光充電システムによる燃費改善効果は、JC08モード燃費にはカウントしない」と説明する。

CFRPでバックドアを3kg軽く

　ボディー関連では、バックドアの材料を現行モデルのアルミニウム（Al）合金製からCFRP（炭素繊維強化樹脂）製に変えて、質量を3kg軽くした。CFRPを使ったのは、バックドア内側の骨格部分である。

バックドアの骨格部分。Al合金製からCFRP製に変えることで、バックドア全体の質量を3kg軽くした。

[画像のクリックで拡大表示]

　新型プリウスPHVは現行モデルに比べて、リアのオーバーハングを80mm長くした。現行モデルに比べて容量が2倍のリチウムイオン電池を搭載するスペースを確保することに加えて、広い荷室を実現するためなどである。バックドアの材料がAl合金のままでは車両後部が重くなってしまうため、新型モデルではSMC（シート・モールディング・コンパウンド）で成形した熱硬化性CFRPに変えた。シート状の中間素材を外部の樹脂メーカーから調達し、SMC成形はトヨタが行った。

　材料をCFRPに変えることで、同じ形状の製品をAl合金で造る場合に比べて、バックドアの質量は3kg軽くなった。ただし、新型モデルではリアのオーバーハングを長くした他、後方の視界を良くするためにガラス部分を左右に拡大したため、バックドアの形状は現行モデルよりも大きくなっている。そのため実際の質量は、「現行モデルのバックドアとほぼ同じ」（トヨタ）という。

（日経Automotive、2016年8月号より）