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トヨタMIRAIのメカニズムを徹底解説！

MotorFan / 2018年7月28日 7時0分

トヨタMIRAIのメカニズムを徹底解説！ 写真を拡大する

トヨタMIRAIのメカニズムを徹底解説！

トヨタが誇るハイブリッド車のノウハウを活かし、 モーターや二次電池を共用したパワートレーン。 そして幅広い車種で用いられる新MCプラットフォームを基本としたボディ。 現実的な価格でミライが量産できた理由は これまでのトヨタのクルマづくりの知見のフル活用にあった。

量産へと進んだ大きなステップ

2008年に特定のユーザーに販売されたトヨタの燃料電池車FCHV-advは、低温化での安定作動などで大きな前進を遂げたモデル。このFCスタック技術は、ミライへも引き継がれている。

世界トップレベルの燃料電池

ミライに搭載されるFCスタックは、出力密度をFCHV-advと比較して2.2倍に向上させ、小型化を実現した。そのため、セダンモデルでのシート下配置が可能となった。

複数のラジエター

燃料電池などの冷却のためにラジエターが車体前部に設置される。冷却水の温度が高くならず気温との温度差が少ないため、複数のユニットを使って冷却をする構成だ。

FCVをセダンボディで実現した背高フォルム

フロア下にFCスタックを搭載するため、乗員のヒップポイントはセダンとしては少し高め。そのため全高も同じFCVをセダンボディで実現した背高フォルムような全長・全幅の一般的なセダンより高い独自のパッケージだ。

低重心かつ前後バランスにも優れる重量配分

重量物であるFCスタックと高圧水素タンクを車体の低い位置に搭載するため、大幅な低重心化を実現。またタイヤ間に配置されるので前後の重量バランスも良好だ。

インストゥルメントパネルの形状

Aピラー下部に三角窓を備え、ミラーもドア付けとなるのでピラー周辺の死角は少ない。着座位置がセダンとしては高めだが、ダッシュボードの位置も高いので前方の上下方向の視界の広さは平均的。

十分な容量のトランクルーム

後席の後方に駆動用のニッケル水素電池を搭載するが、レイアウトの工夫で荷室への張り出しを抑えている。そのため、9.5インチのゴルフバッグ3個が収納可能。

運転席からの後方視界

リヤクォーターウインドウも用意され、ピラー形状も細くしているので、外観から想像するよりも斜め後方の車両などは認識しやすい。リヤウインドウの上下方向の視野も、意外に広めだ。

高剛性ボディに加えられた補強

高張力鋼板を使用して軽量化を進めただけでなく、ボンネットにはアルミを採用。さらに写真内でオレンジ色で示されている補強パーツにより、前後サスペンション周辺部の剛性を高めた。

アンダーパネルの構造

中央部に大きなFCスタックが入りクロスメンバーを設置することができないので、スチールとカーボンファイバーを組み合わせたスタックフレームを採用。ブレースも組み合わされ、剛性向上への寄与も高い。

ボンネット内の新設パーツ

エンジンが存在せずモーターのみのミライに使用するために、新MCプラットフォームに追加されたのがこのモータールームクロスメンバー。剛性面での効果も大きい。

リヤまわりの補強

フロアにクロスメンバーを加えただけでなく、Cピラーとフロアの間に片側2本、計4本のブレースを設置。リヤサスペンション周辺の捩り剛性が大きくアップしている。

トヨタフューエルセルシステム（TFCS）

これまで培ってきたトヨタのハイブリッド技術をコアに据え、燃料電池を融合して開発。トヨタ初の量産型FCスタックを車体中央に置き、駆動用ニッケル水素バッテリーと水素タンクを車体後方に設置する。

4JM型モーター＆パワーコントロールユニット


ボンネットを開けると見えるのは、燃料電池が発生した直流電気をモーター駆動用の交流電気に変換するパワーコントロールユニット。この下に駆動用のモーターが配置されている。

FC（燃料電池）スタック

114kWという最高出力を確保しつつ、小型化されたトヨタ初の量産型FCスタック。総電圧は370Vで、昇圧コンバーターによって最大650Vまで電圧を高めてモーターを駆動する。

フロント開口部の造形

FCスタック内で水素と反応させる酸素を取り込むために、フロントの開口部は一般的なエンジン車よりも大きく設定されている。ヘッドライト下のスリットの奥には、サブラジエターが見えている。

燃料電池システムのレイアウト

写真は車体を上から見たもの。黄色の部品が水素タンクで、直径を抑えて搭載性を高めるために2本に分割されている。車体中央にあるのがFCスタックで、センターコンソール部分に飛び出しているのが昇圧コンバーターだ。

水素タンクの構造

内部の白い部分は水素を封じ込めるプラスチックライナー。メイン部分は炭素繊維強化プラスチックで構成し、耐圧強度を確保する。表面の黄色い層はガラス繊維強化プラスチックで、表面を保護するためのもの。

水素の充填口

一般のガソリン注入口のように、フューエルリッドを開けて水素を充填。ラッチをロックすることで外気から遮断され、高圧の水素を送り込む。

炭素繊維の巻き方の変更

プラスチックのライナー形状の改良と積層パターンの効率化により、高価な炭素繊維の使用量を従来より約40％少なくしている。量産のためのコスト低減に大きく貢献した。

補機類用の鉛バッテリー

燃料電池、充放電用のニッケル水素電池に加えて、システム起動などに使われる鉛バッテリーも搭載。トヨタのハイブリッド車と同様にトランクルームに設置されている。

発生した水分の排出

車体後部の左側、通常ならマフラーがあるあたりに、燃料電池の発電で発生した水分の排出口がある。出口は下を向いており、FCスタックの状況によっては写真のように水分が勢い良く出てくる。

低重心化を実現したシャシー

ニッケル水素電池こそ後席後方の高めの位置にあるが、その他の重量物の多くを床下に配置することで、重心を下げて俊敏な運動性能と快適な乗り心地を高いレベルで両立させた。

前後サスペンションの構造

左がマクファーソンストラット式のフロントサスで、右がトーションビーム式のリヤサス。基本構成はプリウスαのものを使い、ジオメトリーなども共通だ。

フロア下の空力処理

排気管などが存在しないため、床下全体をフルカバー化することで空気抵抗を大きく低減。またカバーに垂直のフィンを設定し整流効果を高めている。

エアロスタビライジングフィン

リヤコンビネーションランプには、トヨタ車ではおなじみとなったエアロスタビライジングフィンを設定。渦を発生させ車体を左右から押さえこみ、直進安定性を高める。

専用設計のアルミホイール

17インチサイズのアルミホイールは、ディスクとリムの交差部分を削ることで軽量化するエングレイブ加工が施されている。ハブは重量級ボディに対応するため5穴だ。

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