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| 今年のＳＵＧＯの主役は、キャパシター・・・でも、値段が高いのでなかなか手が出ないですよね。 いろいろなコネを使ってＧＥＴしましょう・・・ | モスラに載っかっていたキャパシー。発火装置付きダイナマイトに見えてしまうのは、まだまだ修行が 足りない証拠ですね・・・^^; | ２時間以内に１４周走りきったので、ゴールライン付近で待ってようか・・・たぶん１５周するよね。の瞬間・・・ |
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| 今年のＳＵＧＯの主役は、キャパシター・・・でも、値段が高いのでなかなか手が出ないですよね。 いろいろなコネを使ってＧＥＴしましょう・・・ | モスラに載っかっていたキャパシー。発火装置付きダイナマイトに見えてしまうのは、まだまだ修行が 足りない証拠ですね・・・^^; | ２時間以内に１４周走りきったので、ゴールライン付近で待ってようか・・・たぶん１５周するよね。の瞬間・・・ |
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回生うんちく学A 〜００ＳＵＧＯ総括〜 ＳＵＧＯ参加のみなさん、お疲れさまでした。今回の大会は天候にも恵まれて絶好の コンディションでしたね。おかげさまでヨイショットは念願の初優勝をすることがで きました。今回の勝因は何と言っても回生エネルギーの利用技術ですね。すっかりＳ ＵＧＯの戦い方が変わりました。 回生・・・などと言うと何かとても難しい技術かと思われるかも知れませんがそんな ことはありません。今回の技術レポは「誰でも出来る回生」の観点でヨイショットの 作戦を公開します。 まずはシステム（回路）構成を公開します。 
どうですか。たったこれだけです。この回路の中でモータ部分を一般的なブラシモー タにしてもＯＫです。つまり回生をしていないみなさんのシステムにコンデンサを加 えることで簡単に回生システムが可能になります。ヨイショットでは回生の仕方につ いて過去のデータ（失敗多し）をもとに色々議論し結局このような実にシンプルな作 戦を採用しました。 （が、来年は全く違うことをやるかもしれません）。 次に上記作戦の奥に秘められた「ＵＳＯ８００」の技術的なポイントをいくつか公開 しましょう。 （例によって今年のマシンの心臓部は昨年とはまるで別物です。） １）モータ：トルクアップ＆特性初公開 昨年の仕様に対しマグネットをより強力なものに変更しました（住友ＮＥＯＭＡＸ） 。狙いは回生をにらんだ発電出力のポテンシャルアップとモータのトルクアップ。ま た、より低回転・高トルク化することで減速比を下げ惰性走行時の損失（鉄損）を下 げる意味も少しあります。 ちなみに減速比はトータルで５．２１です。 モータの回転数は無負荷２４Ｖで約１０００ｒｐｍしかありません。 参考までに本レポート最後にヨイショットのモータ特性グラフを初公開しますね。 ２）電圧：２４Ｖ仕様 ヨイショットの持論ですが銅損を処理できればバッテリーはその内部抵抗を考慮する と低電圧の方がトータルで取り出し得るエネルギーは多い。ＷＥＭは６０Ｗレベルな ので１２ＶでいけますがＳＵＧＯは３００Ｗ強の仕様なので２４Ｖにしました。また 、回生用コンデンサの電圧を考えても直列数の関係から２４Ｖがベストと判断しまし た。 ３）エネルギーマネージメント いよいよ作戦の本質に入っていきます。回路図をご覧になるとおわかりですがコンデ ンサはバッテリーに対して単純に並列になっています（同時使用はありません）。コ ンデンサは２種類（エルナー製）を計７５本使っていますがそのことは意味がありま せん。貧乏チームなのでコンデンサが大量に買えないので社内にあった（サンプル等 でもらった）やつをかき集めた結果です。 トータルで３７．５Ｖ−４４Ｆ、これを４２Ｖまで充電すると蓄えられるエネルギー は約３８８００（Ｊ）となります。 しかしこれを使う時は常にバッテリー電圧分残しておくことが重要なポイントです。 以前は貯まったエネルギーを使い残すのはもったいないということでバッテリーに直 列にしたこともあっのですが今回は回生効率を重視して上記作戦を採用しました。つ まり発電機にとってコンデンサを空から充電するのは非常に効率が悪い。発電機の特 性は簡単に言うとその回転数での無負荷電圧の半分の電圧近辺が最大出力かつ最高効 率になります。すなわち電圧ゼロ（コンデンサ充電開始時）時の効率は理論上は０％ です。この領域は抜群にブレーキは効くがコンデンサにはなかなか貯まらないという ことになります。それでは意味がないですね。 そこでヨイショットでは（１周目はしかたないとして）常に電圧をバッテリー分だけ 残し回生充電はそこから のスタートとました。 尚、ヨイショットのモータの発電特性は想定最高速６０ｋｍ／ｈ相当時の無負荷電圧 は約８０Ｖ。つまり最大出力電圧はコンデンサの最大電圧とほぼ同じでありその発電 ポテンシャルは今回の搭載量くらいのコンデンサであれば４０ｋｍ／ｈに達する前に 楽勝で満充電できることは事前の検討・実験で確認済みです。またそこに達するまで の充電もコンデンサ電圧の上昇に伴って発電効率の高い領域をトレースするようなセ ッティングとしてあります。 但し、それはあくまでベンチでの発電機特性です。実際の走行時はその時のブレーキ 力（発電負荷）からどこで速度がバランスするかが問題でありそこまでは計算出来な かったので前日のテスト走行で確認してもらい、あとはヨイショットが誇るベテラン 名運転手の手動ＰＷＭで調整しようという乱暴ではあるが信頼性の高いシステム（？ ）を構築しました。 ここでもう気付かれた方もおられるでしょう。ＵＳＯ８００は２４Ｖ仕様とはいえそ れはバッテリーを電源とした場合。回生エネルギーであるコンデンサを電源とした場 合はモータは約４０Ｖ〜２４Ｖで使うのです。そこで大切なのは電圧が２０〜４０Ｖ と大きく変化しても安定して高いモータ効率を発揮することです。厳密には電源電圧 の変化に伴いスピードが変化しモータの動作点も移動するので単純には説明できませ んがいずれにしてもかなりフラットな高効率特性を持つモータが有利になります。こ のへんはブラシモータでは少しキツイですね。特に高電圧時はブラシでの整流効率が 悪くなり場合によってはブラシ火花でコンミテータを痛めてしまうかもしれません。 ここはブラシレスモータの強みだと思います。 この発電機としての特性とモータの特性を同一コイル仕様でマッチングさせるのは本 職が発電機屋の私にとっては実にワクワクするチューニングです。（ちなみにヨイシ ョットのモータは発電機としても効率８０％以上の実力を示すと思います。尚、発電 時の整流はモータドライバのFETを用い同期整流を行って整流損を低減しています） 。単純計算では今回の回生効率（回生動作区間での効率）は８０％弱という結果が出 ています（物理が苦手なのでかなりエイヤーの計算ですけどね） ４）走行パターン さてエネルギーを貯めるだけではレースには勝てませんね。それをどう使うかが次の 課題です。 ヨイショットでは…あまり考えませんでした。高電圧でも効率の高い自作モータを信 じてそのまま駆動に使いました。具体的にはコンデンサ充電電圧相当時のモータ無負 荷回転数から割り出した速度に達するわずか手前でモータをＯＮ。あとは速度の低下 とコンデンサ電圧の低下と電流の増加が 自動的にバランスするのではという安易な直感からの作戦です。ダウンコンバータで 定電圧駆動ということも考えましたが変換効率ロスが気になりまた回路の信頼性を検 証する時間がなかったので今回は上記作戦としました。よってこの部分は来年の課題 のひとつです。 ５）結果と反省 結果的には新記録で優勝できましたが技術屋としてはまだまだ改善の余地が多いと感 じています。 例えば回生エネルギー総量はもっと大量に回収可能ではあります。その時、たとえば 今回の作戦 …坂下を６０キロで通過するのと回生量を増やして４０キロで抜ける場合のコンデン サでの到達距離はどう違ってくるか？当然車体の重量も変わってきますね。 また、コンデンサで走る距離が増えると必然的にバッテリーの使用時間は短くなり結 果的に短時間でより多くの電流をバッテリーから取り出すことになります。バッテリ ーから取り出し得るエネルギーの総量は小電流を長く使うほうが大きく前記の事情と 相反することになりその結果どこかで一番良いポイントができるはずです。そこを見 つけることが今後の大きな課題でしょう。 加えて２時間の制限時間の問題もあります。回生をし過ぎて平均速度が下がってしま っては結果的に記録はのびません。うーん、まだまだ奥が深いですね。 ６）００ＳＵＧＯ用モータ代表特性（参考） ※２４Ｖ進角０度 
※ピーク効率：８８．７％（ドライバ含む） ※効率８０％以上領域：８０〜５５０Ｗ by ウッチ |
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減速比は、５．２なので、モータ回転数があがるあがる！！あ〜れっ回転数高すぎて
ＣＰＵのＦＥＴスイッチングが間に合わないよ・・・ あっはっはー (^_^;)? 来年までには、こっそり 直しておくか・・・優勝したしみんなも許してくれるだろう・・・ by みっくん |
各チームのＬＡＰタイムを表示してくれてとってもありがたいです。 逆に、これがあるので心臓が止まりそうなくらいハラハラしちゃうんですよね・・・ もう、このハラハラ無しでは、生きていけないって感じ？！ | 今年のＳＵＧＯは、決勝で初めて雨が降らなかったとか・・・ちなみに、よいしょっとの雨男コンビ は、２人とも来ていません・・・ |