Technology File - テクノロジーファイル 環境技術版 トヨタの環境技術の詳細をご覧ください。

テクノロジーファイル 安全技術版

PHV - プラグインハイブリッド車

トヨタのプラグインハイブリッド車に用いられている、さまざまな技術をご紹介します。

  • Aエンジン(アトキンソンサイクル)
  • Bハイブリッドトランスアクスル
  • Cパワーコントロールユニット
  • Eバッテリー(リチウムイオン)
  • F外部充電
  • G太陽光パネルによる充電システム

HVシステム

充電システム

エンジン(アトキンソンサイクル)

〈最大熱効率〉世界トップレベル*1

世界をリードする低燃費へ、
熱効率に優れたエンジンが導きます。

プリウスPHVには、熱効率に優れた1.8L・2ZR-FXEアトキンソンサイクルエンジンを採用しています。クールドEGR*2(排出ガス再循環)の流量アップをはじめ、吸気ポ……

エンジン(アトキンソンサイクル) - イメージ図

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ハイブリッドトランスアクスル

世界初*1

損失低減&コンパクト化で、
燃費とスペース効率が大きくアップ。

モーター、ジェネレーター(発電機)、動力分割機構などで構成されるユニットです。リダクション機構(モーターのトルクを増幅するための減速機構)の平行軸ギヤ化によ……

ハイブリッドトランスアクスル - イメージ図

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パワーコントロールユニット

電気を巧みにコントロールする、
プラグインハイブリッドの頭脳。

直流・交流を変換し、電源電圧を適切に調整する装置です。モーターを使って走るプラグインハイブリッド車は、インバーター・昇圧コンバーター・DCDCコンバーターで……

パワーコントロールユニット - イメージ図

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回生ブレーキ

エネルギーを捨てずに集めて、
走るエネルギーにリサイクル。

クルマの減速エネルギーを再利用する、回生ブレーキシステム。ブレーキを踏んだりアクセルを緩めた時には、車輪の回転力でモーターを回し、ジェネレーター(発電機)と……

回生ブレーキ - イメージ図

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バッテリー(リチウムイオン)

Column

EV走行距離は
68.2km*1

プリウスPHVには、新開発の大容量リチウムイオンバッテリーを搭載。総エネルギー量が8.8kWhと従来の約2倍になり、EV走行距離68.2km*1を実現しています。出力も大……

バッテリー(リチウムイオン) - イメージ図

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外部充電

自宅でも、外出先でも、
簡単に充電。

プリウス PHV は充電装置を搭載しているため、
クルマとコンセントをつなぐだけで充電が可能です。……

外部充電 - イメージ図

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太陽光パネルによる充電システム

世界初*1Column

太陽の光を、
走るエネルギーに変えます。

ルーフに搭載される大型ソーラーパネルで、EV走行のための発電ができます。屋外に停めておくだけで、太陽光で発電した電力をバッテリーに充電。EV走行やエアコン……

太陽光パネルによる充電システム - イメージ図

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外部電源供給システム

プリウスPHVを、
移動する電源として使えます。

家電への電源供給

プラグインハイブリッド車に蓄えた電力を電気製品に供給するシステムです。プリ……

外部電源供給システム - イメージ図

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  • エンジン(アトキンソンサイクル)

    クラストップレベル

    エンジン(アトキンソンサイクル)

    世界をリードする低燃費へ、熱効率に優れたエンジンが導きます。

    〈最大熱効率〉世界トップレベル*1エンジン(アトキンソンサイクル)

    世界をリードする低燃費へ、
    熱効率に優れたエンジンが導きます。

    プリウスPHVには、熱効率に優れた1.8L・2ZR-FXEアトキンソンサイクルエンジンを採用しています。クールドEGR*2(排出ガス再循環)の流量アップをはじめ、吸気ポートの形状変更やクールエアダクトの採用などにより、熱効率が大きく向上。また、熱効率を決める基本諸元である、圧縮比を高めることが可能なアトキンソンサイクルの特性を活かし、レギュラーガソリン仕様でありながら圧縮比13.0を実現しています。

    1. 2015年12月現在。社内測定値。
    2. EGR:Exhaust Gas Recirculation

    ■ハイブリッド車にも同じエンジンを使用しています。

    クールドEGR

    排気ガスをEGRクーラーで冷却後、吸気経路に再循環させることにより、ポンピング損失やエンジン冷却損失を低減します。再循環された排気ガスを各気筒により多く流入させ、かつ均等に分配されるように、インテークマニホールドのEGR分配通路の構造を変更し、より効率のよい燃焼につなげました。

    吸気ポートの形状最適化

    シリンダー内へ燃焼に必要な空気を送り込む吸気ポート。プリウスPHVではその形状を最適化することで、シリンダー内に流入する空気の流れを直進化し、タンブル流*3を強化。同時に、ピストン頂面形状を変更してタンブル流を強いまま維持することで燃焼速度を上げます。

    1. 燃料と空気の混合を促進させる縦渦状の空気の流れ。ピストンのストローク方向の流れをタンブル流と呼びます。
    クールエアダクト

    密度の高い冷たい空気をスムーズに効率よくエンジンに取り込むことで、熱効率を高めます。プリウスPHVでは、低フードのボディに対応するため、エアクリーナーを小型・低配置化。また、高速走行時に大量の外気を導入するための専用吸気開口を設定しています。

    エンジン(アトキンソンサイクル) - イメージ図
    1. スロットルを開けたままピストンを下げるので、無駄な抵抗を減らすことができます。
    2. 吸い込み過ぎた吸気は、バルブの閉じるタイミングを遅くすることで調整。
    3. 圧縮行程よりも膨張行程を多くとる事ができる効率のよい仕組みです。
    ※イラストはイメージです。

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  • ハイブリッドトランスアクスル

    世界初

    ハイブリッドトランスアクスル

    損失低減&コンパクト化で、燃費とスペース効率が大きくアップ。

    世界初*1ハイブリッドトランスアクスル

    損失低減&コンパクト化で、
    燃費とスペース効率が大きくアップ。

    モーター、ジェネレーター(発電機)、動力分割機構などで構成されるユニットです。リダクション機構(モーターのトルクを増幅するための減速機構)の平行軸ギヤ化により、駆動損失を約20%*2低減しました。また、モーターを複軸配置することでトランスアクスルの全長を約12%*2コンパクト化。加えて、パワーコントロールユニットをトランスアクスル直上に配置することで、ハイブリッドシステムの小型・軽量化を実現しています。

    1. 2015年12月現在。トヨタ自動車(株)調べ。
    2. 社内測定値。
    ハイブリッドトランスアクスル - イメージ図

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  • 燃料電池デュアルモータードライブシステムの発電原理

    デュアルモータードライブシステム

    力強い加速の秘密は、モーター2個分のパワー。

    デュアルモータードライブシステム

    力強い加速の秘密は、
    モーター2個分のパワー。

    ジェネレーター(発電機)をモーターとして利用することで、モーター2個分のパワフルなEV駆動力を得られる「デュアルモータードライブ」システムを採用しています。従来のハイブリッドシステムではEV走行中にジェネレーター(発電機)からトルクを出力することはできませんでしたが、エンジンと動力分割機構の間に搭載した、回転力を一方向のみに伝達する機構「ワンウェイクラッチ」の働きにより、これまで走行時にジェネレーター(発電機)として使用していたモーターを、走行用としても使えるようになりました。

    デュアルモータードライブシステム
    バッテリーから2つのモーターへ電力供給

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  • モーター

    トヨタ初

    モーター

    進化したモーターが、ドライビングの楽しさを加速させます。

    トヨタ初*1モーター

    進化したモーターが、
    ドライビングの楽しさを加速させます。

    エンジンと並ぶ動力源であるモーターに、交流同期モーターを採用しています。この交流同期モーターは、低回転から高回転まで強いトルクを効率的に発生させることも、モーターの回転とトルクを自由に制御することも可能。力強く伸びやかな走りをもたらします。また、モーターの高回転化や、回転力を発生させるステータにセグメントコイル式分布巻線を採用することなどにより、高出力と小型・軽量化を両立しています。

    1. 2017年2月現在。

    ■ハイブリッド車にも同じモーターを使用しています。

    モーター

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  • ジェネレーター(発電機)

    ジェネレーター(発電機)

    コンパクトな発電機が、モーターに大きな電力を供給。

    ジェネレーター(発電機)

    コンパクトな発電機が、
    モーターに大きな電力を供給。

    ジェネレーター(発電機)に高回転が可能な交流同期型モーターを採用。低速走行時に大きな電力を供給します。そのため、高出力のモーターとエンジンの組み合わせにより低~中速域での加速が向上。集中巻きによるコイル形状の工夫等により、小型・軽量化を達成しています。

    ■ハイブリッド車にも同じジェネレーター(発電機)を使用しています。

    ジェネレーター(発電機)

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  • 動力分割機構

    動力分割機構

    ガソリンエンジンの動力を、
    駆動と発電用にムダなく分配。

    動力分割機構

    ガソリンエンジンの動力を、
    駆動と発電用にムダなく分配。

    動力分割機構は、ガソリンエンジンから発生した動力をドライブトレーンとジェネレーター(発電機)とに振り分ける装置です。振り分けを効率的に行うために、リングギヤ、ピニオンギヤ、サンギヤ、およびプラネタリキャリヤから構成される「遊星歯車機構」を採用しています。

    ■ハイブリッド車にも同じ動力分割機構を使用しています。

    動力の伝達ロスは、もったいないから。

    プラネタリキャリヤの回転軸は直接ガソリンエンジンに接続され、ピニオンギヤ経由でリングギヤとサンギヤを回転させます。リングギヤの回転軸は直接モーターに接続され駆動力を車輪に伝達。サンギヤの軸は、直接ジェネレーター(発電機)に接続され、ガソリンエンジンが生み出した動力を発電に利用します。いずれも、最適な構造とギヤ比によって、動力伝達ロスを低減しています。

    動力分割機構

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  • リダクションギヤ

    リダクションギヤ

    コンパクトなモーターから、大きなトルクを引き出します。

    リダクションギヤ

    コンパクトなモーターから、
    大きなトルクを引き出します。

    リダクションギヤは、モーターの駆動力を、回転数を落として車輪に伝えることで、トルクを増幅し、大きな駆動力を発生します。モーターの高回転化との相乗効果で、思いのままのシームレスな加速をもたらします。

    ■ハイブリッド車にも同じリダクションギヤを使用しています。

    リダクションギヤ

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  • パワーコントロールユニット

    パワーコントロールユニット

    電気を巧みにコントロールする、プラグインハイブリッドの頭脳。

    パワーコントロールユニット

    電気を巧みにコントロールする、
    プラグインハイブリッドの頭脳。

    直流・交流を変換し、電源電圧を適切に調整する装置です。モーターを使って走るプラグインハイブリッド 車は、インバーター・昇圧コンバーター・DCDCコンバーターで構成される「パワーコントロールユニット」を搭載しています。低損失素子の採用などにより、優れた損失低減を実現。小型化を図ることでトランスアクスル直上搭載を可能にし、補機バッテリーをエンジンルームに配置することで、広い車内スペースを確保しています。

    ■ハイブリッド車にも同じパワーコントロールユニットを使用しています。

    インバーター

    電力を変換して、
    バッテリーからモーターに渡します。

    モーターは、直接バッテリーにつないでも始動できません。そのため、バッテリーの直流電力を、モーターやジェネレーター(発電機)で使えるように交流に変換するのがインバーターの役割です。また、ジェネレーター(発電機)やモーターで発電した交流電力を、バッテリーに充電できるように直流に変換します。パワー素子の冷却構造に両面冷却方式を採用したことにより冷却効率をアップ。コンパクト化、軽量化も実現しています。

    昇圧コンバーター

    電圧をコントロールして、
    小さな電圧をパワーアップ。

    昇圧コンバーターは、モーター・ジェネレーター(発電機)の高圧バッテリーの電圧を制御するシステムです。通常時の DC 約350Vから最大 DC600V まで、必要に応じて無段階で昇圧。小さな電圧から大きな電力供給が可能となるため、高出力モーターが性能を発揮することができます。これによりパワーコントロールユニット全体の効率を高めています。

    DCDCコンバーター

    電圧をちょうどよく下げて、
    電気を「走る」以外にも使います。

    DCDCコンバーターは、高圧バッテリーの電圧を降圧するシステム。電流を、エンジン本体の動作をアシストする「エンジン補機類」や、ヘッドライトなどの電子機器の電源として使えるようにするために、DC約350VからDC12Vまで降圧します。

    パワーコントロールユニット - イメージ図

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  • 回生ブレーキ

    回生ブレーキ

    エネルギーを捨てずに集めて、走るエネルギーにリサイクル。

    回生ブレーキ

    エネルギーを捨てずに集めて、
    走るエネルギーにリサイクル。

    クルマの減速エネルギーを再利用する、回生ブレーキシステム。ブレーキを踏んだりアクセルを緩めた時には、車輪の回転力でモーターを回し、ジェネレーター(発電機)として使います。回生ブレーキを油圧ブレーキと協調制御することで、本来は減速によって熱として捨てられる運動エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリーに回収し、走行用のエネルギーとして再利用。街中走行のように加減速を繰り返す走行パターンはエネルギー回収の効果が高いため、低速域では回生ブレーキを優先的に使用します。

    ■ハイブリッド車にも同じ回生ブレーキを使用しています。

    回生ブレーキ - イメージグラフ
    油圧ブレーキ、回生ブレーキ協調作動概念図

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  • バッテリー(リチウムイオン)

    Column

    バッテリー(リチウムイオン)

    EV走行距離は68.2km。

    バッテリー(リチウムイオン)

    EV走行距離は
    68.2km*1

    プリウスPHVには、新開発の大容量リチウムイオンバッテリーを搭載。総エネルギー量が8.8kWhと従来の約2倍になり、EV走行距離68.2km*1を実現しています。出力も大幅に向上し、いっそうスムーズでパワフルなEV走行を体感することが可能になりました。エネルギー量は従来の約2倍になりましたが、サイズアップを最小限に抑えることでラゲージルーム下への搭載を実現し、必要十分な荷室容量も確保しています。

    1. JC08 モード(国土交通省審査値)。充電電力使用走行距離は定められた試験条件のもとでの値です。お客様の使用環境(気象、渋滞等)や運転方法(急発進、エアコン使用等)に応じてEV走行距離は大きく異なります。
    バッテリー(リチウムイオン)

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  • セル(リチウムイオン)

    セル(リチウムイオン)

    大きなパワーを生む、電池の最小単位。

    セル(リチウムイオン)

    大きなパワーを生む、
    電池の最小単位。

    プラグインハイブリッド車のバッテリーの最小単位となるのが「セル」。ひとつひとつのセルの電圧は3.7Vと小さいものですが、沢山のセルを直列で接続することで351.5Vまで総電圧を高め、クルマを走らせる大きなパワーをつくりだします。プリウス PHVでは小型、軽量、高容量のリチウムイオン電池セルを採用。従来のリチウムイオンバッテリーを高エネルギー密度化したことにより、大きさを変えることなく容量アップを実現。95個の電池セルをラゲージルーム下へ最適に配置し、フラットなラゲージ空間を生み出しました。

    セル(リチウムイオン)

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  • 外部充電

    外部充電

    自宅でも、外出先でも、簡単に充電。

    外部充電

    自宅でも、外出先でも、
    簡単に充電。

    プリウス PHV は充電装置を搭載しているため、
    クルマとコンセントをつなぐだけで充電が可能です。

    外部充電
    普通充電

    100V充電の電流は、一般家庭の配線をそのまま利用できるため、専用回路工事が不要。高耐久コンセントの使用を推奨します。AC200V充電は配線工事が必要ですが、100V より短時間で充電が完了します。充電時間はAC200Vで約2時間20分、AC100Vで約14時間。

    普通充電 - イメージ
    急速充電

    日本国内で広く普及している、CHAdeMO規格に準拠した急速充電に対応。普通充電より大きい電力での充電が可能なため、80%充電まで約20分で完了します。

    SA(サービスエリア)、PA(パーキングエリア)、コンビニなど、設置箇所はより拡大しつつあります。会員登録などの契約が必要になる場合がありますので、事前にご確認ください。

    急速充電 - イメージ

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  • 太陽光パネルによる充電システム

    世界初Column

    太陽光パネルによる充電システム

    太陽の光を、走るエネルギーに変えます。

    世界初*1太陽光パネルによる充電システム

    太陽の光を、
    走るエネルギーに変えます。

    ルーフに搭載される大型ソーラーパネルで、EV走行のための発電ができます。屋外に停めておくだけで、太陽光で発電した電力をバッテリーに充電。EV走行やエアコン駆動、AC100Vの外部給電などに利用できます。走行時には、太陽光で発電した電力を補機バッテリー(12V)に給電。バッテリーの負担を減らし、EV走行距離や燃費の向上に貢献します。1日で最大6.1km、平均2.9km*2の自家発電が可能です。

    1. 2017年2月現在。トヨタ自動車(株)調べ。
    2. 太陽光発電協会の定める[表示ガイドライン(平成27年度)]に基づき、車両搭載システムの各損失を考慮し算出。日射量は名古屋地区、1990~2009年の平均年の日ごとのデータ(出典:NEDO)を使用。
    充電システム - イメージ
    駐車時
    充電システム - イメージ
    走行時

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  • 外部電源供給システム

    外部電源供給システム

    プリウスPHVを、移動する電源として使えます。

    外部電源供給システム

    プリウスPHVを、
    移動する電源として使えます。

    家電への電源供給

    プラグインハイブリッド車に蓄えた電力を電気製品に供給するシステムです。プリウスPHVはAC給電に対応しているため、車内のアクセサリーコンセント(AC100V・1500W)に直接、パソコンなどの家電をつなぐだけで使用可能です。

    電源供給イメージ

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国や地域、車種によって仕様は異なります。

エコカーラインナップ

  • HV ハイブリッド車HV ハイブリッド車
  • EV 電気自動車EV 電気自動車
  • PHV プラグインハイブリッド車PHV プラグインハイブリッド車
  • FCV 燃料電池自動車FCV 燃料電池自動車
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