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

2017/04/17

要約
Power Control Unit 基盤回路

要約

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。
	Fig.1 製品外観出典：トヨタ自動車

	Fig.2 PCU 構造図出典：トヨタ自動車