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 トヨタ自動車の燃料電池車(FCV)「MIRAI(ミライ)」の分解レポートは今回で最終回。調査したのは、ミライに搭載した2つのリチウムイオン電池である。1つはハイブリッドシステムに使う駆動用で、冷却機構を工夫した。もう1つは、高度運転支援システムの冗長化のために採用したものだ。

 「何か、変な模様が付いてますね」─。分解作業を進めていた整備技術者の1人が声を上げた。トヨタ自動車のFCV「MIRAI(ミライ)」から取り出したリチウムイオン電池セルを調査していた時だ(図1)。

図1 ミライに搭載されていたリチウムイオン電池セル
図1 ミライに搭載されていたリチウムイオン電池セル
角型缶の表面に、模様のような凹凸があった。(写真:日経Automotive)
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 角型電池セルの外装に模様が付いていた理由はすぐに分かった。電池セルを固定する樹脂製ホルダーの出っ張り部分が強く押し当てられていたために、跡が付いたものだった(図2)。樹脂製ホルダーの溝は、電池セルを空冷するためのものである。溝に冷却風を流し、電池セルの温度上昇を抑える。

図2 電池セルを固定するホルダーの内側
図2 電池セルを固定するホルダーの内側
冷却風を流すための溝があった。(写真:日経Automotive )
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電池パック内部に冷却風の通り道

 ミライは、「レクサスLS」のハイブリッド車(HEV)と同じリチウムイオン電池パックを採用した(図3)。後部座席の背もたれ裏に搭載した電池パックの重さは約45kg。電圧3.7Vで電流容量が4.0Ahの電池セルを直列に42個つなげた電池モジュールを、2階建て構造に配置していた。合計84個のセルから成る電池パックの総容量は1.24kWhで、電圧は310.8Vである。

図3 ミライの駆動用リチウムイオン電池パック
図3 ミライの駆動用リチウムイオン電池パック
84個の電池セルを搭載し、総容量は1.24kWh。 (写真:日経Automotive )
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 電池パックが後部座席の背もたれ裏にあるのは、スペースの点以外にも理由がある。電池パックの冷却風は、後部座席とリアフェンダーのすき間を通して、車室から取り込まれる。炎天下の真夏でも車室内は人にとって快適な温度に調整されるため、ここから取り込むのが最も冷却効率が高いのだ。電池パックはセルのほかに、BMS(電池管理システム)や電圧センサー、電流センサー、そして冷却風をパック内部に送る冷却ファンなどを備える(図4)。

図4 BMSや冷却ファンなどを搭載
図4 BMSや冷却ファンなどを搭載
電池パックの外装を外したところ。 (写真:日経Automotive )
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 冷却風はまず、電池セルを並べてモジュールにするトレーの下部に設けた流路に入る。そこから各電池セルの下部から冷却風を流し、側面側に出す(図5)。

図5 電池セルに冷却風を送る流路を用意
図5 電池セルに冷却風を送る流路を用意
84個の電池セルを満遍なく冷却できるようにした。 (写真:日経Automotive )
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 電池セルを隙間なく敷き詰める電気自動車(EV)では、水冷/冷媒システムによる電池の冷却が主流である。充電時や負荷の高い走行時に電池の温度が上がりやすく、劣化につながるためだ。ただし、冷却水や冷媒の大がかりな流路が必要となり、コストは高くなる。冷却水や冷媒が漏れ出た場合に備えて、周辺部品に防水処理を施す必要もある。

 一方のミライは、駆動システムの動作はシリーズ式HEVに近く、EVほど大容量の電池を必要としない。このため、水冷式を採用する必要はなく、空冷式のHEV用電池を流用できた。