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2022年03月12日 イイね!

ハイブリッド車の謎

シリーズハイブリッド車の駆動用電池の容量は、走行用電動機がその最大出力を発揮したら、充電なしではものの数分持たない。
現行ハイブリッド車の駆動用電池容量なんて、そもそもEV走行を長々と楽しめるような、十分な容量はないのである。
逆に考えれば、乗用車って、最大出力で使われることはめったになくて、部分負荷の時間が長いわけだ。
クリスマスケーキ程度の大きさのモーターから80kW前後もの出力が出るなんて、不思議でしょうがない。きっと連続定格出力ではないはずだ。
電車の1時間定格75kWのモーターなんて、重機を使って持ち上げる。何百kgもあるのが普通だ。

さて、回生ブレーキ。連続下り勾配を回生ブレーキで走行すれば、空っぽだったとしても、いずれ満充電になる。

仮に、乗員1名+燃料を含めた運転整備重量1200kgのロッキーが、6%の下りを100km/hで加速無しに走行するための吸収馬力を考える。

これには、1秒あたりの位置エネルギーmgh[J]の減少を考えればよくて、100km/h≒27.8m/s、1秒あたりに減じる高さhは近似で27.8×6/100=1.67m/sゆえ、
1200×9.8×1.67[J/s]=19639[W]≒20[kW]
実際には、転がり抵抗や、高速では支配的になる空気抵抗があるのでこれよりは少ないにしても。

20kWで0.75kWhの電池を充電すると、充電効率100%とすれば、
0.75/20=0.0375h=2.25分

日産e-POWERなみに電池を倍増したところで、5分でお腹いっぱい、ということになる。

XV、VEZELのハイブリッドの説明書にも、高圧用電池が満充電に近くなると回生ブレーキの利きが悪くなる旨の記述がある。

ロッキーの取説には面白いことが書いてある。
「駆動用電池が満充電になった場合は、回生ブレーキで発電した電力を、発電用モーターでガソリンエンジンを回転させることで消費させます。」
これは、間接的なエンジンブレーキに他ならない。
この時は、結局エネルギーは回生されずに、エンジンの摩擦損失等つまるところは熱となって消費される。
あれ、これはどこかで見たことがある。
小海線のシリーズハイブリッドディーゼル、キハE200の抑速モード。
長い下り坂では電池充電度合いが上がってきて(6)、エンジンがエンブレモードになっている。

もちろん、まだ電池がお腹いっぱいでない(5)ときは、バッテリーに充電し、エネルギーは回生される。


めちゃくちゃ電池容量が大きければ、吸収しきれるからいいけれど、今度は、その重たい電池を積んで加速減速しなければならない。

所詮、発進加速や瞬発的加速、街中の減速など短時間のアシスト程度の容量なのだ。
発電時のエンジン音を気にして、路面の荒れたロードノイズの多い所でこっそり賢く充電する日産のe-POWER、じゃあ、路面状況がいい所ばかりを走ると電池の健康を損なうのか?
ダイハツは、そういった制御を取り入れる考えはない、言っていたから少し安心
。もっとも、ケチった電池容量ではその余裕もあるまい。

まあ、純ガソリン車はエンジンブレーキをかけてもガソリンが戻ってくるわけじゃない。また、電気的制動によってブレーキパッドの減りが抑えられるから、いくらかはマシというところだろう。
Posted at 2022/03/12 23:34:51 | コメント(0) | トラックバック(0) | 日記
2022年03月08日 イイね!

Rockyの再試乗(2/24)

当初4月中旬の予定だったRocky HEVの納車が、半導体不足等により3ヶ月ほど伸びそうだ、という連絡が担当セールスから入ったのは2月7日。一瞬またもや注文撤回したくなったが、それをやったらさすがにクソ人間だ。だが、「最初から納期が延びる、といってくれたら山行用にPLEOをもう一度車検通したのに。」と愚痴ったら、「必要な時は代車を用意しますので、なにとぞご用命を」といってくれた。のもあり、なんとか踏みとどまった。もうあれからほぼひと月、注文をしてからは2ヶ月となった。
この間、同僚が今月に入ってから新車で注文したスバルフォレスター(CB18ターボ車)はもう来月には納車可能だそうだorz

気持ちをつなぐために再度試乗してみることにした。

今度は、S-PDLをON、モードはノーマルとして、回生ブレーキを有効に効かせる設定とした。

シリーズハイブリッドとしては、日産のe-powerと何かと比較され、e-powerに一日の長あり、といった論調が多い。
エンジン排気量、出力はほぼ同一といってよい。
モーターのトルクはずいぶんと差があるが、出力はそれほどの違いはない。ロッキーのほうが最大トルクは低いがその回転数が高いから、減速比でなんとかなる範囲だ。
一番の違いは、駆動用バッテリーの容量[kWh]だ。ロッキーはノートのおよそ半分。
これについて、ダイハツは
・バッテリーの容量を増やしていくと燃費は向上するが、ある所で燃費向上が頭打ち傾向になる。→燃費条件をクリヤする必要最小限とすることで、車両価格の上昇を抑えた。
・発電した電力を一旦バッテリーに蓄えるよりも、直にモーターに消費させたほうが効率がいい。(充放電トータルで効率100%の電池はない)
との思想を述べている。

つまり、エンジン稼働頻度はどうしても高くなりがち。BEVのような静粛性、快適性よりも、燃費やトータルの経済性を優先したHEVなのだ。だから、静粛性優先の評論家には、ロッキーは分が悪い。だが、物事は一長一短なのだ。ロッキーを注文したのだから、ダイハツの肩を持つ。
第一、ノート(クロスオーバー)に、ロッキーのような最低地上高は望めないではないか。

それに1.5kWhの電池でも、充電無しで15kWでモーターを回したら、0.1時間つまり6分しか持たないじゃないか。60kWなら1分30秒しか持ちません(放電率による減少を無視しても)。エンジンによる充電はどのみち必要。

さて、試乗。いつもの、ダイハツ指定の、一周6kmほどの試乗コース。
S-PDLでかつecoにしていないから、アクセルを踏み込めば背中を押すような発進加速。でもこの時はすぐにエンジンがかかる。

強い加速や登坂ではエンジンのかかっている時間が多いので、発電機と電動機(とPCU)である意味広義のトルクコンバータ的。

アクセルをすぐに全戻しにすると、回生ブレーキによる減速は0.15Gだという。
電車っぽく言うと、減速度5.3km/h/s。電車の非常ブレーキよりずっと強力。車だから当たり前か。

しかし、乗用車でもこの5.3km/h/sの減速は普通の車のエンジンブレーキと比較してずっと強力で、アクセルの戻しは少しずつ様子を見ながら行わないと、停止目標のだいぶ手前でダラダラになる。約10km/hまで減速時点でクリープは出るので、その点は日産のe-powerより扱いやすい。最後は自分の意志でブレーキペダルを踏んで止まる。電車のブレーキの電空切替のようで面白い。うまく回生を利かせながらスムーズに目標に止まるには慣れがいるが、キマれば達人の電車の運転のようで面白い。燃費もよくなる。
この日はだんだんと回生ブレーキの息も合い、寒冷地信州のコールドスタートでメーター読み燃費20.7km/L。
わずか6kmの試乗コースでこれなら、充分優秀なのではないだろうか。

CX-3のままだったら多分4月に間に合った、とは考えないで、この"電車でGo
実機版"を待つことにしよう。。。






Posted at 2022/03/08 23:03:16 | コメント(0) | トラックバック(0) | 日記
2022年03月07日 イイね!

振動面から3気筒エンジンの得失を考える

以下、自分で理解できる程度に、モデルを単純化してあります。
根本的に間違っているかもしれません。
直列3気筒及び直列4気筒エンジンの振動・・・慣性力を考える。
単純化し、各シリンダ、2次は1次の1割とする。


3気筒エンジンでは、驚くことに?1次、2次ともにそれぞれの位相差で合成すると0、完全バランスなのだ。
4気筒では、1次は逆相だが、2次は位相がそろってしまい、各シリンダで強め合ってしまう。

では3気筒は振動特性的に優れているのか。
かつてダイハツの3気筒1Lディーゼルのアイドル状態のエンジンルームを観察したことがあるが、「凄いビートだぜ!ロックンディーゼル!」状態だった。トルク反力は、やはり燃焼間隔の短いほうが、エンジンマウントで吸収しやすい。

あと、偶力問題。
No1シリンダがフロント横置きエンジンを運転席から見て右にある場合を考える。
クランクシャフト中央を基準に、右向きのモーメントを+に考える。
単純化して、1次成分だけを考える。
3気筒の場合、ボアピッチ分だけ離れた位置で、No1ピストンとNo3ピストンが位相差をもって動く。No1ピストンが上にある時+ときめると、No3ピストンが上にある時は-のモーメントが働く。No2ピストンの動きはこのモーメントに寄与しないから、無視する。と。合成偶力は一回転につき一波の振動が生じてしまう。
より高周波なら、エンジンマウントで吸収もしやすいが、一次の味噌擂り振動が出るのは、3気筒エンジンってなにか安物というフィーリングを植え付ける。
同じように4気筒で考える。
No1,4は中心からみてボアピッチの1.5倍離れている。No2,3はボアピッチの0.5倍離れている。このことを考慮し、モーメントを考える。
と、クランクシャフト中心に対して対称に動く相手がいるので、偶力はキャンセルされる。

バランサーでキャンセルしている3気筒エンジンもあるが、コスト、摩擦損失、重量の軽減を狙って、バランサーのないエンジンも増えてきた。
ダイハツロッキーの野太い音振は、良くも悪くも3気筒なのだ。

やっぱ、クローバー4は貴重なのだ。
あれ、3気筒エンジンが好きになるように学習してきたのに。。。






Posted at 2022/03/07 23:42:05 | コメント(1) | トラックバック(0) | 日記
2022年03月07日 イイね!

排気干渉から3気筒エンジンのメリットを考える

点火順序1-3-2の3気筒エンジン、1-3-4-2の4気筒エンジンの行程を作図してみる。


4気筒エンジンでは、例えばNo1シリンダの掃気上死点で排気ー吸気オーバーラップ中にNo3シリンダの排気バルブが開き、エキマニを通してNo1に干渉する。

3気筒では、排気ー吸気のオーバーラップが終わり、排気バルブが閉じてからNo3の排気バルブが開くから、排気干渉はない。

もっとも、4気筒でもエキマニを1-4及び2-3をそれぞれまとめ、それから一つにまとめる高級なエキマニならば回避できる。そういった考慮のない”イモエキマニ”の場合、性能が低下する。
3気筒では、イモエキマニでもそういった性能低下はないので、良品廉価の可能性は高まる。
3気筒の食わず嫌いを自ら教育するシリーズ(笑)
Posted at 2022/03/07 23:04:19 | コメント(0) | トラックバック(0) | 日記

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