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snow38のブログ一覧

2018年01月17日 イイね!

ツイン 3モーターHVプロジェクト 006

先日の大雪でひどい渋滞があり、1kmに満たない区間を通過するのに1時間以上かかったのですがこのときはアイドリングストップが大活躍でした。そして職場に着いてまずツインの駐車スペースの確保でしたが、こんなときも小さいツインは助かります。



今までツイン5MTで車両情報を表示させるのに使っていたユピテルのスーパーキャットがツインHVでは認識されないため、テクトム製の燃費マネージャー FCM-2000WBをヤフオクで入手して付けると無事に起動してくれました。表示できる項目は少なくなりましたが、最低限必要な水温 ・ エンジン回転数 ・ 燃料消費量 ・ 燃費は把握できるようになりました。時速60kmのときのエンジン回転数は5MTのとき 2150rpm.が4ATになって少し上がり 2270rpm.なりました。

燃費性能についてはちょっと残念なツインHVですが、重量が170kgも重くなったので雪道での走行性能は格段に上がりました。以前は積雪路でキョロキョロしてスピードを出し過ぎるとちょっとしたきっかけで反対車線まで流れてしまう感じで対向車がいる時はかなり気を使いましたが、今は同じ速度で走ってもとても安定しているので不安がありません。タイヤの接地加重が良くなったためか、同じスタッドレスタイヤですが凍結路でも以前より滑りにくくなっています。また、乗りごこちも良くなっているので重くなるのも悪いことばかりではないと見直しました。

ガソリンAからハイブリッドBになっていろいろ変わりましたが、以前は大きな荷物を助手席に積むとそれが邪魔でシフトチェンジできなかったりしましたがATになったのでそんな時も大丈夫です。それから以前はこの時期、何度か鍵穴が凍って面倒な思いをしましたがリモコンドアロックになったので助かります。あと電動ドアミラーと電動パワステも付きました。

アイドリングストップですが、圧雪ででこぼこになった道を走っていると途中からエンジンが全く止まらなくなりました。でこぼこ道のひどい振動でどこか外れたのかと思いましたが、たぶんアシストばかり働いて回生が間に合わなくなったのでしょう。モーターアシストと回生についてはそれぞれメーター内のパイロットランプが点灯して作動状態が分かるですが、バッテリーの蓄電量や充放電時の電流量については分かりません。それぞれのモニターが欲しいのですが蓄電量は16個あるハイブリッド用バッテリーのどれか1個の電圧を見れば大体のところは分かりそうだし、充放電の電流量はもともとのシステムに電流センサーがあるのでその電圧をモニターすればいけそうです。



Posted at 2018/01/19 12:00:10 | コメント(0) | トラックバック(0) | クルマ
2017年12月31日 イイね!

ツイン 3モーターHVプロジェクト 005

ツインHVの最終減速比が前期と後期で違っているのは知っていましたが、具体的な数値までは把握していませんでした。モード燃費が同じなのでそれほど違わないと思っていたのですが、実はかなり違うことを最近知りました。トップギアにおける総合減速比(エンジン回転数:タイヤ回転数)をMT、3ATを含めて並べてみると次の順番になります。

3AT (4.217) > HV前期 (3.646) > 5MT (3.439) > HV後期 (2.841)

もう少し具体的に時速100kmにおけるエンジン回転数で並べると(タイヤ外周寸法:163.6cmで計算)

3AT (4296rpm.) > HV前期 (3714rpm.) > 5MT (3502rpm.) > HV後期 (2894rpm.)

HV前期のギア比はそれ以前のアルト4ATのそれと同じで、HV後期のギア比はツインHV専用のようで、これほど減速比の小さいATミッションは他に見当たりません。モード燃費計測では加減速が多くHVの前期・後期で差が出ないのかもしれませんが,、比較的軽負荷な60km/h定地走行などにおいては可能な限りエンジン回転を低く抑えることが燃費向上につながるので定速走行ではかなり差が出ると思われます。

結論として50~60km/h定速走行における燃費はツインHV前期よりも5MTのほうが間違いなく良くなるでしょう。HV後期モデルについてはエンジン回転数が低いもののMTミッションより損失が大きいので微妙なところです。

できればHV後期モデルが欲しかったのですが、エンジン出力が44PS → 37PSに下げられているので、前期モデルに後期モデルの4ATミッションを載せるのが良さそうですが、後期モデルの発売台数はかなり少ないようなので中古ミッションの入手は困難でしょう。ミッション内のギア2~3枚の交換で後期型に変更できるか調べてみます。

他に残念なことといえば、エンジンや燃費情報を表示させるのに使っていたユピテルのスーパーキャットGWM105sdが使えなくなったことがあります。OBDⅡ接続で認識してくれないのか電源が入りません。エンジンの状態を観察するために必要なので他に使えそうな機器を探していますが、ツインHVに関する情報が少ないので試行錯誤状態です。

ツインHVに乗って感じているのはアクセルを割りと踏み込まないとモーターアシストが続かないことです。アシストを多くすれば減速時の回生量を増やさないといけない訳ですが、バッテリーの充電受入れ能力が高くないので結果的にアシスト時間は回生能力で制限されている感じで、蓄電側の能力を上げるとHV性能にまだまだ伸び代がありそうです。

鉛バッテリーをリチウムイオンバッテリーに換装すれば回生能力を上げてアシスト時間を増やせますが、リチウムイオンバッテリーよりも目的に適うキャパシターがこのところ容量が上がっているので、アシスト限定のツインHVシステムの場合はキャパシターのほうが軽量にできるので効果が高いと思われます。

ツインのHVシステムはHVコントローラーを中心にエンジン&ATコントローラー、バッテリーマネージャー、インバーターがCAN通信で制御されているので、本来であればHVコントローラーのプログラムを変更できればいいのですが私には無理なのでとりあえず入力に手を加えることでモーターアシストと回生量の変更に取り組みたいと思います。それで純正のバッテリーを過負荷で使って効果を確認して、1~2年後にキャパシターに換装する感じでしょう。燃費面ではMT車に敵いませんが、現在よりも車重が軽くなるのに加えてモーターアシスト量が増えればMT車よりもキビキビ走れるHVになります。



Posted at 2017/12/31 19:42:59 | コメント(2) | トラックバック(0) | クルマ
2017年12月18日 イイね!

ツイン 3モーターHVプロジェクト 004

今月8日の夜、新潟から夜行バスに乗り大阪で乗り換えて翌日の午後、広島駅前に着き電車に乗り換えてスズキアリーナ庚午へツインHVを取りに行ってきました。走行距離が3500kmとほとんど走っていない車両でしたが、錆がそれなりに出ていたということでクランクプーリーの交換やゴム製のブーツ類の交換。それ以外にも新潟まで安心して走れる整備をしてくれていました。また、HV用バッテリーも新品に交換してあるということでほぼ新車に近くかなり理想に近い個体が手に入りました。

せっかく広島に来たので牡蠣小屋で大好きな牡蠣を食べたかったのですが、道路が混んでいたこともあり龍明丸という目的の店に着いたときは残念ながらその日の営業は終了していました。



気を取り直して次の途中目的地の神戸ルミナリエ会場を目指しました。会場入り口となるJR元町駅から2駅手前の駐車場に車を止めて電車で向かいましたが、元町駅に着いたのは消灯30分前でした。土曜日の夜ということもあり、その時間でもまだ入場規制がある状態で少しの時間ですが順路入り口で待たされました。神戸ルミナリエは開催されている意味も理解した上で以前から一度は見に行きたいと思っていましたが期待通りの綺麗さでした。

広島から神戸までほぼ全開で走らせましたが5MTに較べると最高速度は5~10km/h低い状況でした。それでも車両重量が170kg重くなって高速走行に安定感があるのは良いところです。そして最高速度付近でもフルスロットルではモーターのアシストが数十秒間続きますがそのあたりではモータートルクが低くアシストを実感できません。モータートルクを感じられるのは発進加速時と低速走行からアクセルを踏み込んだときくらいですが噂通りその加速力は重量増と相殺されるので5MTと比較して走行性能は低めのようです。まあそのあたりは分かっていたことなので不満はないのですが、普通のガソリンモデルよりも燃費の悪いHVって??と思ってしまいます。スズキでは以前に燃費逆偽装がありましたが、5MTのモード燃費は実際より悪く公表されてHVのほうは実際より良い数値に偽装されていたというか、販売車とは異なる、バッテリー寿命を考えない充放電条件でHVモーターをフル活用した時の燃費数値だったのではないかと疑ってしまいます。通勤でしばらく乗っていますが、HVのアイドリングストップ時間が極端に長くない限りどう見ても5MTのほうの燃費がいいのは間違いありません。

HV用バッテリーはFT7C-HEVという専用バッテリーが搭載されていてメーカーのテクニカルニュースの内容を見ると、通常のシールドバッテリーに較べてHV用としてかなり性能は高くなっていますが、それでもバッテリー寿命を考慮した使い方ではツインに搭載されているモーターの性能を充分に発揮させることができていないと思われます。これを出力密度の高いリチウムイオンバッテリーに交換した上で回生&アシスト制御を変更するとバッテリー重量の軽減とモーター駆動範囲の拡大が同時にできて走行性能、燃費性能ともに向上させることができそうです。



もうご老体のガソリンA(左)とまだピチピチのハイブリッドB(右)だけど年式的には前者が新しい。
Posted at 2017/12/18 02:58:11 | コメント(0) | トラックバック(0) | クルマ
2017年12月05日 イイね!

ツイン 3モーターHVプロジェクト 003

以前に参加したEVエコランではスタート時のグリッド順を決めるために前もって最高速テストがありましたが、そこでモーター性能が重要なのはもちろんですが、エコは置いといて最高速度のみに注目したとき最終的にボトルネックとなるのは支給されるバッテリーの出力密度になります。

Protean ELECTRIC社の18インチホイール用モーターのピーク出力は75kw、2輪で150kwとなりますがピーク領域ではモーター効率が下がるのでバッテリー出力としては短時間でよいので200kwくらいは欲しいところです。EVであれば搭載するバッテリー容量が大きいので問題ないのですが、HVの場合は搭載するバッテリー重量をできるだけ軽くしたいのでかなりハードルが高くなります。

比較的入手しやすい出力密度の高いバッテリーとして東芝のSCiBの10Ahセルの高出力タイプ1800W (SOC50% 10sec 25℃)がありますが、これを112個使えば200kw出力は計算上は可能になります。ただし前出のインホイールモーターのピーク出力を出すときの電源電圧は400Vとなっているので昇圧回路での損失等を考慮して220kw出力とすると123個。重量で約63kgですが結構いい感じになります。

実際はバッテリーの保持とその温度管理のための機構やモーター冷却液の熱交換機構そして電線の重量も無視できないので製作していくと想定の数割増しになってしまうのですが、年々バッテリーの性能も向上しているので数年後であれば思うよりも軽量に作れるかもしれません。

本来は省燃費のためのHVであるべきですが、やっぱり過激な方向を目指さないとやる気が出てきません。公道においてけたたましいエンジン音とともに加速していくのは遠慮したいのですが、ハイパワーな高級車を横目にモーター音のみでフロントアップ気味に加速していくツインなんて想像するだけで楽しくなります。これからはEVの時代とまことしやかに言われていますが、車重をあまり増加させないでEV並みの加速性能を発揮しつつ、EVを大きく凌ぐ航続距離を可能にしてくれるHVにはまだまだ魅力があります。

今週末に900kmほど離れた広島へツインHVを取りに行きますが、これで手持ち資金が底を尽いたので最初の2年くらいはツインのHVシステムの解析に費やすことになるでしょう。少なくとも発電+充電制御は思い通りにコントロールする必要があります。20年ほど前は仕事でエンジンECUやデジタルメーター等の修理もしていましたが、今はECU間のCAN通信などに介入する力量もないし、資金もなかなか貯まらないので年単位の時間をかけてコツコツと今回のプロジェクトを進めていきたいと思います。


(グラフではなぜかピーク出力は85kwになっている)

(Protean ELECTRIC社 資料より)
Posted at 2017/12/05 17:43:55 | コメント(0) | トラックバック(0) | 日記
2017年11月20日 イイね!

ツイン 3モーターHVプロジェクト 002

先回書いたブログを読み返しながら、いくらモーター駆動車の加速性能が良くてツインが軽量だからといっても、最大出力40kW×2程度の出力で0-100km/h、3秒台は盛り過ぎだろうということで確認してみると、やはり物理的に無理なのでもう少しちゃんと計算してみました。

16インチホイール用のインホイールモーターのスペックですが、ピークトルク800N・m(0~700rpm.)タイヤ直径を570mmとすると半径285mmでタイヤ接地面での駆動トルクは1輪あたり800×1000/285≒2807なので2輪では倍の5614N・m≒572kg・mになります。75km/h(700rpm.)を超えるあたりからトルクは低下しはじめ100km/h(931rpm.)のときの駆動トルクは約490kg・mになります。

リヤ駆動時の後軸への荷重移動は重心が高いほど大きくなりますが後部に重いバッテリーを積んだツインHVの場合、全車重の7割くらいが加速時に後輪にかかるとすると後輪荷重は約600N・mになるのでグリップが比較的良好な摩擦係数1くらいのタイヤであればホイールスピンするかどうかというあたりで加速していき、トルクが下がり始める75km/h以上ではホイールスピンするほどのトルクは出ないことになります。タイヤの転がり抵抗と空力抵抗を考慮してもフロント側の駆動力もあるので、平均して0.7Gくらいの加速ができるとするなら、0-100km/hは何とか4秒台にできそうです。

参考にしているインホイールモーターはProtean ELECTRIC社のものですが、16インチホイール用よりも先に18インチホイール用のモーターを作っています。こちらのピークトルクは1000N・m、最大出力75kw(16インチ用は800N・m、40kw)と更に強力なのでこちらのスペックなら車体の軽量化と合わせれば0-100km/h 3秒台が期待できるかもしれません。しかしながらツインに装着できる18インチホイール用のタイヤは165 35R18と銘柄はほぼ限られてくるので最終的にはやってみないとどうなるか分かりません。またフロント側の駆動力がプラスになるかは4ATの変速速度にもよります。

Protean ELECTRIC社のモーターのテスト動画があるので興味のある方は参照してください。

https://www.youtube.com/watch?v=oA4543CcxJo

別な視点から0-100km/h 4秒の可能性を考えるとき、ツイン3モーターHVの1名乗車時の重量を870kgとすると時速100km/hにおいて車が持っている運動エネルギーが約336kジュールですが、0-100加速を考えたとき、加速時間4秒間でそれと同じだけのエネルギーを車に与える必要があります。W = J / sより約84kWのモーター出力が必要になりますがタイヤの転がり抵抗と空力抵抗を考慮して(変速機等、駆動系でのロスがないので)大雑把に100kwくらいの出力を必要とするなら16インチ用(40kw×2)では不足で18インチ用(75kw×2)であれば充分そうな感じです。

インホイールモーターを使った試作車は結構たくさんありますが、小型EVは別にしてまだ量産車に使われたというのは見当たりません。ネット上の情報で見る限り先述のProtean ELECTRIC社のものが現在のところ一番良くできていると思います。量産販売は来年からのようですが、メーカー向け製品でおそらく個人で入手するのは困難でしょうが数年かけてチャンスを待ちます。

とりあえずベースになるツインが必要なので10月に広島に見に行った走行3500kmのツインHVを来月引き取りに行きます。現在乗っているツインMTは一時抹消して1年以上かけてフルレストアする予定です。



      (Protean ELECTRIC社 資料より)




Posted at 2017/11/21 09:34:42 | コメント(0) | トラックバック(0) | クルマ

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電気とメカは好きなのですが、毎日車を相手に仕事をしているためか自分の車に手をかける気持的余裕のないのが弱点です。ブログはどちらかというと記録目的でアップしていま...
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