トヨタ プリウス ハイブリッド車の「バッテリー」

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ハイブリッド車の「バッテリー」

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トヨタ自動車株式会社
ハイブリッド車の「バッテリー」

ハイブリッド車のバッテリー

トヨタ プリウスに使用されているバッテリー

エンジンと電気モーターを併用したハイブリッドカーの代表的存在であるプリウスを例にすると、異なる役目をはたす2種類のバッテリーが搭載されている。

ひとつは、一般的なエンジンを積む自動車と同じ、鉛蓄電池によるDC12Vの補助バッテリー。

ランプ類やオーディオ、エアコンなどの電装系のほか、走りを司るコンピュータを駆動するための電源として使われており、容量は小さい。 ただし、一般的な自動車では、エンジンを始動させる際にもこちらのバッテリーの電力を使ってセルを回すが、プリウスはセルモーターがなく、同バッテリーの電力は使用しない。

もうひとつは、ハイブリッドシステムの要のひとつであるメインバッテリー(動力用主電源)で、プリウスの場合、ラゲッジルーム下に配置されている。

バッテリーの直流電流は、パワーコントロールユニットのインバーターを経由して交流に変換され、駆動モーターやジェネレーター(エンジン始動時)に最適な電力を供給する。あるいは回生ブレーキにより得られた電力がバッテリーに蓄電される。

さらに、エアコンやアクセサリー類への電力供給についても、補助バッテリーよりも、メインバッテリーからコンバーターにて変圧された電力にてまかなわれている部分が大きい。

ハイブリッド車と電気自動車のバッテリー

ハイブリッド車にバッテリーに求められる性能について、電気自動車(EV)と異なるのは、満充電での航続距離がそれほど求められないことが第一に挙げられる。

もしも電力が不足した場合は、エンジンを回せばよく、バッテリーの容量を不足のない範囲でできるだけ小さくすることで、バッテリー積載による重量増や価格上昇を抑えることができるわけだ。

プリウスの場合、EVモードで走れる距離は最大で約2kmとされている。

バッテリーの種類

バッテリーの種類について、最近発表されたEVでは、最新の軽量なリチウムイオンバッテリーが実用化されているが、今のところ市販されているトヨタやホンダのハイブリッドカーには、ニッケル水素バッテリーが用いられている。

これはいくつも理由があるのだが、大量に普及させることを考えると、現状では技術的にこなれたニッケル水素バッテリーのほうが、信頼性が高く、コストに優れることなどが優先されたためといえる。

リチウムイオンバッテリーも、続々と新しいものが登場しているが、ハイブリッドカーを走らせる上での、充放電の回数や寿命など、克服すべき問題が大きく、中でも発熱の問題は相当に厳しいようだ。

ちなみに、3代目プリウスにはリチウムイオンバッテリーが搭載される可能性もあったようだが、どうしても高温時の諸問題がクリアできず、やむなく従来どおりニッケル水素バッテリーが採用されたという。ニッケル水素バッテリーでは、充放電の寿命は約500回といわれる。

一般的なノートパソコンなどのように100~10%の領域で、ハイブリッドカーのような使い方をすると、あっという間に寿命を迎えてしまうことになる。ところが、プリウスではバッテリー容量の60%を基準にプラスマイナス20%の範囲で充放電を繰り返すことで、5~10年という長寿命を実現することができたのだという。

それでも、バッテリーである以上、いずれは交換が必要になるわけだが、現行プリウスの場合で、約13万円+工賃というコストが必要となる。5年もしくは10万kmの保証対象となっているので、期間内に交換が必要になった場合は無償交換となる。

リチウムイオンバッテリーを搭載するハイブリッドカーも、まもなく世に出てくる。メルセデス・ベンツSクラスでは、モーターこそ15kW級と小さいが、バッテリーはリチウムイオンとなる。

国産車については、日産が2010年に発売予定というFRのパラレル式ハイブリッド車が最初になりそうだ。

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