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２００１ＷＥＭドライバはどのように使いますかぁ？ |
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こんにちは、（コントローラ用組み込みソフト担当の）みっくんです。 まずは、よいしょっとモーターシステムをご購入くださったお客様ありがとうございます。 今回は、よいしょっとモーターシステムの性能を１００％引き出した走りをして頂きたくペンをとりました。 （あとは、エコラン活動をがんばっている高校生の方々にも読んで頂けたらうれしーって感じです。） いきなり本題に入ったのでは、うまく説明出来る自信がないのと、話がつまらなくなりそうなので、知って得する情報や 小耳に挟んだ情報なんかを盛り込みながら記載していきます。話が長くてイヤな方は、最後の方だけ読んでいただければ 問題無いと思います。 尚、今回記載の内容は、そんなに難しい内容を記載しているわけでなかったり、想像で書いてる部分が多いので、知った かぶって他で話しをして赤っ恥をかいても責任もてないのと、赤っ恥を書いた場合は、報告の義務が発生しますのでメー ルをくださいね〜参考にしま〜す。 差し支えなかったらＢＢＳにでも・・・ あと、今回のこのレポートの目的は、もう一つありまして、モーターのコントローラーの重要性もみなさんにご紹介したい というのがあります。 高レベルなモーターシステムを成立させるための条件は、まず最初にモーター本体がありますが、 この特性を生かすも殺すもコントローラだと思っています。 っといきなり言われても困っちゃうと思いますので順を追って説明 したいと思います。 目次的には・・・ ・モータは、エンジン＋トランスミッション？！ ・ブラシモータとブラシレスモータの関係って、キャブレターと電子制御インジェクションの関係？！ ・市販向けＥＶ動向 ・素晴らしきホンダドリーム号 ・ヨイショットモーターシステムでの走りは？ です。 ・モータは、エンジン＋トランスミッション？！ なにそれっ？！っと思ったかもしれませんし、なんでいきなりこんなこと書くのか理解に苦しむかもしれませんが、 エンジンカーとＥＶカーの大きな違いになるところと、モーターについてちょっと理解しておく必要が有ると思っ たので記載してみます。 言いたいことは、ＥＶカーのモーターは、エンジンカーでいったら、エンジンに該当しそうですが、実はトランス ミッションの役割も果たすと言うことです・・・理想的にはですが^^;。でも、実際の現在の市販ＥＶカーは、トランスミッ ションがあったと思います。多分、まだ理想とするところまで行っていないっていうかその他の制約が多いのだと 思います。 それではなぜ、モーターがトランスミッション機能までもっていると言い切ってしまうかというと、モーターの回転力は、 発進時が一番強くて回転（速度）があがる毎に弱くなっていき頭打ちの回転数で回転力が無くなる為です。 （トランスミッションのようじゃありません？） 理由は、モーターは、発電機でもあるってことに関係があるのですが、たとえばバッテリーを使ってモーターを回す場合 に回転数に応じた発電があり、この発電は、バッテリーからの電流を流させない方向に発生します。 なので、実際にモータにかかる電圧っていうのは、（バッテリー電圧）− （発電電圧） になります。 発進時は、（回転がない為）発電がないので、バッテリー電圧がそのままモーターの回転力になるので一番力が出ます。 逆に頭打ちの回転数ですが、モーターが回ることによる発電電圧が、バッテリー電圧と同じになったときにモーターに かかる電圧が無くなるのでそれ以上の回転数になれなくなります。この回転数を無負荷回転数というそうです。 余談ですが、坂道などの下りに（重力で）スピードが出て回転数が無負荷回転数を超えるとバッテリー電圧を発電電圧が 上回るためバッテリーへの充電が始まります。これを回生充電と言っているようです。 またまた余談ですが、昔、鉄道の電力供給が充分でなかった頃の話で、（たしか軽井沢の碓井峠だったとおもいますが） 坂道を登る電力を確保する為、同じ時間帯に下り電車を走らせ回生制動で得た電力を登り電車にまわしていたとか・・・ ・ブラシモータとブラシレスモータの関係って、キャブレターと電子制御インジェクションの関係？ かなり乱暴は、お題目になっていますが、言いたいのは、ブラシレスモーターが出現したことによりモーター制御の 幅がグ〜ンと広がったということです。どのくらい広がったかっていうと、それはエンジンでいうところのキャブレ ターから、電子制御インジェクションへの進化と同等だと思うってことです。 キャブの話じゃありませんが、昔は自動車やバイクのチューニングと言ったらポイントをいじくって点火タイミングを進角 させて高回転型エンジンにしたりしましたが、そうすると低回転側のパワーがスカスカになっちゃって・・・それを どう高回転をキープしながら乗りこなすかが腕の見せどころーみたいな感じでしたが、今時そんなの乗っていたら即ダッセー って言われるか、逆にシブイって言われるかのどちらかでしょね。こんな具合に昔は、エンジン特性をどこに合わせるか？ っというのが主流だったと思います。 ところが現在は、全ての面で最高特性を出せるように、インジェクションや点火タイミングを制御することによりエンジン 本体が持つポテンシャルを充分に発揮できるようにしていますよね。この制御をするユニットをＥＣＵ（Electronic Control Unit またはEngine Control Unit）と呼んでいるようです。最近は、エンジン特性を確保しつつ燃料噴射量を最少にする制御が 入っていたりしますよね。その他にもいろいろ・・・ エンジンの進化が電子制御化によって実現したのと同様に、ブラシモーターからブラシレスモータへの移り変わりは、言っ てみればモーターの電子制御化といっても過言ではないでしょう。っていうかそのものだったりします。 モーターの電子制御化によって、モーター特性を状況に応じて変えて行く制御技術には、要注目です。 ・市販向けＥＶ動向 次は、世間の注目が集まる市販用ＥＶですが、最近の注目は、もっぱら燃料電池ですよね。なんか新しい膜（まく）が開発 されて燃料電池がめっちゃ小型化されるみたいなことは、たまにＮＨＫとかで放送を目にします。 でも、モーター制御技術も派手さはありませんが凄く進歩しているようです。 たとえば、ホイールインモーターでＥＶ実現を考えた場合、ホイールサイズのモーターですので、４輪ともにモーターを搭載 する事になるでしょう。そして、モーターの小型化、及び高出力化技術を駆使してそのモーターが出来たとしましょう。 さあこれでＥＶの完成なのですが、モーターの特性としては始動トルクを確保するための設計になっているため低回転型の モーター仕様になっています。このため、車速が８０ｋｍ／ｈで頭打ちの回転数になってしまいます。やっぱエンジン車同様 に少なくとも１４０ｋｍ／ｈくらいは出したいところですが、トランスミッションは、無いのでハイギヤを追加する訳にも行きま せん。さあどうしましょう？ っていうのが最新の課題の様です。もしかしたら、この課題を解決しているメーカーも有るかもしれません。 ここで、登場するのがドライバ側の制御技術だと思います。分かりやすいのは、ここ一番で、パワーが欲しいときはＰＡＭの様 に電源電圧を上げてしまう（この時はモーター効率はあきらめる）。とか、あとはドライバーからの電源供給方式を瞬間的に変化さ せてモーター特性を高回転型にしてしまう。などがあると思います。これについては、いろいろなメーカーで研究が進んでいる というのを技術誌で読みました。 こちらも、モーター制御技術による加速高性能化、高速化、低燃費化には、要注目です。 ・素晴らしきホンダドリーム号 自分はエコランから入った為、ソーラーカーについては興味がなかったのですがＷＳＢＲのレースに 参加するようになってソーラーカーについても興味を持ちました。やっぱソーラーカーと言えば、ホンダドリーム でしょうが、このマシンの強さのヒミツを（ほんの）ちょっと調べたので下記項目にまとめてみました。 ボディー特性 太陽電池効率 トラッカーによる高効率エネルギー拾得 高性能ホイールインモーター インテリジェントなモーターコントローラ＆ドライバー ハイレベルでのトータルコーディネート etc その中で、興味深かったのはモータコントローラの制御についてです。 状況に応じて、４種類の走行モードを選択できるようで、その情報を基にモーターへの電力供給方法を 細かく制御しています。 勝手にどんなモードがあるか想像したものを記載します。 ・天気悪いのでバッテリー温存のためのモーター高効率走行（向かい風） ・天気悪いのでバッテリー温存のためのモーター高効率走行（追い風） ・快晴時発電たっぷりバリバリ走行（向かい風） ・快晴時発電たっぷりバリバリ走行（追い風） ・ノーマル走行（１２０） ・ノーマル走行強力編（１８０） ・イケイケ最高速トライアル走行 ・全開加速モード（スタート編） ・全開加速モード（追い越し編） 適当に欲しいモードを書いたので、当たっているかどうかは分かりませんが、大切な事は自分が使用できる エネルギー量に応じて速度変更が出来て、しかも低損失であることだと思います。 ドリーム号のモーターコントローラは、この要求をかなり高いレベルで実現していたと想像しています。 （実際にどんな制御をしているか考えてみましたが、マジで考えて外すとカッコ悪いので今回はパスします。） ・ヨイショットモーターシステムでの走りは？ っじゃ、ヨイショットは・・・ってことですが・・・ ヨイショットが考える理論では、速度を上げずに平均速度を上げよう！ ってことで、要は走行速度が上がってしまうと空気抵抗が増えて損失が大きくなるのでそれを避けたいってことです。 ここで、１９９９ＷＥＭのＬＡＰタイムグラフをみてもらえますか？（ＺＤＰＳさんが作った物です。また借りてますね〜）  通常ドライバー側で特別な制御をしなくて、ＰＷＭ ＤＵＴＹ１００％走行をしていれば、モーター回転数はバッテリー電圧 に比例するので、バッテリー電圧が垂下するためＬＡＰタイムグラフは、右上がりになります。ところがヨイショットは、 コントローラ＆ドライバの制御によりモーター特性を制御出来るため、バッテリー電圧とは、無関係な速度で走行することが できます。このため、バッテリー電圧が低下している後半戦でペースアップをしています。もちろん制御は、スイッチング損失 を伴うＰＷＭ制御では無く、別の方法を使用することにより損失が変わらない制御を実現しています。いうまでもありませんが、この 制御をおこなっても効率がほとんど変わらないモーターがあるからこそ成立するわけです。それでもヨイショットモーター以外 のブラシレスモーターにヨイショットコントローラ＆ドライバをカップリングさせれば今ついてるドライバーとのカップリング より良い成績が出ると信じていますが・・・^^; ドライバーのみなさま、スイッチ操作は分かりますよね？ 以上、作戦をたてる参考にでもなればと思っていますが余計なお世話だったかなぁ・・・ちょっと心配です。 by (祝！初登場)みっくん |
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1)センサー合わせ中 |
2)プログラム書き込み中 |