トヨタプリウス (DAA-ZVW51)、PCU(Power Control Unit)制御基板ベンチマークレポート

　2015 年12 月に発売された第4 世代トヨタプリウスは、最大 熱効率40％を実現したエンジンの搭載をはじめ、モーター、 トランスアクスル、パワーコントロールユニット、駆動用バ ッテリーといったシステム全体で小型・軽量化を実現すると ともに、約20％の低損失化を図っている。解析対象の PCU(Power Control Unit)は、エンジン横に搭載されており、 全体の機能として、①双方向DC-DC コンバータ、②回生用イ ンバータ、③モータ駆動用インバータの３つがある。また従 来より採用されているIGBT を搭載した「パワーカード」の 放熱方式を改良し低損失化を実現する事により、ハイサイド とローサイドのIGBT を1 カード化する事により小型化(従来 比30%減)を実現している。本制御基板は、PCU の最上部に位 置しており、パワーカードと本制御基板回路によって、前記 機能を実現している。パワーカードと接続されるゲートドラ イバ部は、適切なスルーレートを実現するゲート駆動と、温 度と過電流検出の機能を有する。また、制御部は、絶縁電源 用発振回路、内部電源回路、電池電圧・昇圧電圧検出回路、 ２つのモータ・ジェネレータのベクトル制御の計算を行う２ つのMCU、電源用エラーアンプ＋CAN＋ADC＋リゾルバーイン タフェース等を1 チップに集積したカスタムASIC から構成 される。制御基板は6 層、貫通スルーホールである。

　パワーカードと接続されるゲートドライバ部は、トランスと フォトカプラにより絶縁分離され、MCU 等の低電圧回路に影 響を与えないため、パターン上も領域を分けている。(各ゲ ートドライバ毎にパターンを分離)

　耐圧の確保や電界の影響低減を考慮していると推測される。