トヨタ・プリウスがデビュー20年。プリウスが切り拓いたバッテリー進化の歴史

欧州でいわれるクルマの「EVシフト」は、電気自動車だけになるという意味ではなく、部分的にも電気で動く「電動車」を対象としているという見方もあります。つまり、ハイブリッドカー、電気自動車、燃料電池車をひっくるめたEVにシフトしようというトレンドです。

ハイブリッドまで含めると、世界中で売れている電動車の43％（2016年実績）を占めるメーカーが日本にあることに気付くでしょう。プリウスやアクアといったハイブリッドカーで知られるトヨタ自動車です。なにしろ、初代プリウスのデビューは1997年。それから20年でトヨタが販売してきた「電動車」は1100万台以上と圧倒的です。

そして、電動化の肝となるモーター、バッテリー、パワーコントロールユニットといったシステムは、プリウスによって進化してきたといっても過言ではありません。今回、トヨタが開いた「電動化技術説明会」において、プリウスの歴代ユニットが一堂に集められました。その中でも驚かされるのはバッテリーの進化です。

会場には初代プリウスから現行プリウス（4代目）まで、搭載されたバッテリーがズラリと並べられていました。進化のポイントは、軽量化と容積の減少です。以下に各モデルに搭載されたバッテリーの、電圧（V）、電力量（kWh）、容積（L）、重量（kg）、セル数を記してみましょう。

初代（前期）ニッケル水素電池：288V　1.8kWh　95L　74kg　240セル
2代目・3代目ニッケル水素電池：202V　1.3kWh　37L　39kg　168セル
4代目ニッケル水素電池：202V　1.3kWh　35L　40kg　168セル
4代目リチウムイオン電池：207V　0.8kWh　30L　25kg　56セル

初代の前期型では単一電池サイズのセルを6本並べたものを40個組み合わせるというものでしたが、初代後期型から現行型までは角型モジュールを使うことで搭載時のスペースを大きく減少させることに成功しました。上の数字を見ればわかるようにバッテリー容積は6割以上も低減しています。その角型モジュール（ニッケル水素電池）は、2代目になるときに側面にアルミラミネートを設置、放熱性や水素透過防止の能力を進化させています。加えて、電極材料のアップデートも行なわれています。その成果として、2代目では入出力性能を向上、4代目では充電性能を引き上げるなどしています。

さらに2代目では昇圧コンバータを使う「THS2」に進化したことで、バッテリー電圧よりも高いシステム電圧が可能になっています。これもパフォーマンスに対して軽量コンパクトなバッテリーと進化するためには欠かせないポイントです。つまり、「小型、軽量、高入出力」の3つがハイブリッド用バッテリーの技術ポイントといえるのです。

バッテリーコントロールユニット（BCU）の最適設計による小型化も、バッテリーパックをコンパクトにするには効いています。初代・前期型では2388cm3だったBCUは、3代目で280cm3まで小型化したのです。現行のリチウムイオン用でも652cm3と、かなりコンパクト。

なお、BCUはバッテリーのコンディションも管理しています。ニッケル水素電池用のBCUは12セルをひと単位として、リチウムイオン電池用はセルごとに管理しています。すなわち、初代・前期のBCUは20chで、2代目以降のニッケル水素電池用BCUは14ch、そして現行型のリチウムイオン電池用BCUは56chとなっているわけです。

ハイブリッドと電気自動車ではバッテリーに求められる特性が異なるので、プリウス20年の経験がそのまま活かせるとはいえませんが、BCUでのノウハウなどハイブリッドで鍛えてきた技術力は、EVシフトに対応する原動力となりそうです。

（山本晋也）