自動車の基本構造 ）自動車の基本構造

2014/7/2
（1）自動車の基本構造
燃料電池自動車への応用と水素制御論 （反町）
1.自動車のエネルギー源としての燃料電池
1.自動車のエネルギー源としての燃料電池
（1）自動車のエネルギーの
）自動車のエネルギーの歴史
のエネルギーの歴史
人力、家畜力、蒸気機関（外燃機関）、内燃機関、電動機
（2）自動車の基本構造と
）自動車の基本構造と動力源
自動車の基本（動力装置、操縦制御装置、積載装置、その他）、機能、構造
（3）これからの自動車
これからの自動車
内燃機関
内燃機関自動車
機関自動車
ハイブリッド車（HEV)
ハイブリッド車（HEV)
ハイブリッド車（PHEV
ハイブリッド車（PHEV）
PHEV）
電気自動車（EV)
電気自動車（EV)
燃料電池自動車（FCV)
燃料電池自動車（FCV)
【 1 】動力伝達装置
動力発生装置
動力伝達装置
駆動装置
【 2 】操縦制御装置
操縦装置
制動装置
【 3 】積載装置
懸架装置
車体装置
車体装置
【 4 】その他付属装置
灯火装置
補機装置
その他の装置
2.自動車のエネルギー伝達について
2.自動車のエネルギー伝達について
自動車の走行エネルギーと動力伝達装置
内燃機関と電動機の特徴と相違点
3.燃料電池自動車と水素貯蔵合金
3.燃料電池自動車と水素貯蔵合金
燃料電池の特徴、 水素貯蔵装置の性能
水素ガスセンサの種類と原理
高圧ボンベと水素貯蔵合金、 燃料電池車の課題と未来
①ころがり抵抗
走行抵抗
走行速度 V [ｋｍ/ｈ]
r
2π n w
1000
• 3600 =
60
120 π rn
•
1000
i
if [-]：終減速比
i= it× if
i [-]：総減速比
η [-]：伝達効率
ｒ [m]：動荷重半径 ｎ [min-1]：エンジン回転速度 T [Nm]：エンジントルク
エンジン1800min-1 タイヤ450min-1
車速
R r = µ r Mg
M [ｋｇ]：車両総質量
ｇ [m/s2]：重力の加速度
µr [-]：ころがり抵抗係数
アスファルト 0.015
砂利道
0.13
砂地
0.25
車速 50.9km/h
（3）自動車の走行エネルギー
（走行抵抗力）
= C
ρv
D
2
2
抗力係数の値
乗用車
0.3～0.5
0.015×1500×9.8≒220N
（3）自動車の走行エネルギー
（走行抵抗力）
③登坂（勾配）抵抗
②空気抵抗
a
バス 0.5～0.8
(参考：垂直板 1.28）
R g = Mg × sin θ ≅ Mg × tan θ = Mg
S
CD [-]：抗力係数
ρ [kg/m3]：空気密度
ｖ [m/s]：速度（風速）
S [m2]：前面投影面積
ρ＝1.2
V=50[km/h]
S=2
[m2]
CD=0.3[-]
Ra= 69[N]
V=100[km/h] Ra=278[N]
空気抵抗
0.3×1.2/2×（100/3.6）＾2×2≒278N
原因 ①形状抵抗
②表面抵抗
③凹凸抵抗
③誘導抵抗
④冷却装置等による抵抗
h
L
M [ｋｇ]：車両総質量 ｇ [m/s2]：重力の加速度
θ [-]：坂の傾き角度
角度
5
10
15
20
空気抵抗の概算値
[kg/m3]
原因
①タイヤの変形
②路面の変形
③路面の凹凸の抵抗
④車軸の摩擦抵抗
転がり抵抗係数の値
ころがり抵抗
R
ヘッドライト、サイドライト、リバースランプ等々
スピードメータ、燃料計、ミラー、ワイパ等々
カーナビ、カーステレオ、等々
制動力
低速最大駆動力 エンジン150×デフ4×ミッション4/タイヤ0.3＝8000N
走行時最大駆動力 エンジン150×デフ4/タイヤ0.3＝2000N
it [-]：変速比
•
サスペンション、
サスペンション、スプリング、ショックアブソーバ
フレーム、ボディ、シート、荷台
荷台
フレーム、ボディ、シート、
駆動力
Tw
T iη
F =
=
r
r
V =
ステアリングホイール、かじ取り装置
ブレーキ、パーキングブレーキ、回生装置
（3）自動車の走行エネルギー
（走行抵抗力）
（2） 自動車の駆動力と走行速度
車の駆動力 F [N]
内燃機関、エンジン、電動機
内燃機関、エンジン、電動機
トランスミッション、プロペラシャフト
終減速機（差動装置）、駆動軸、タイヤ
登坂抵抗
sin
0.0872
0.1736
0.2588
0.3420
tan
0.0875
0.1763
0.2679
0.3640
0.2×1500×9.8≒2940N
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（3）自動車の走行エネルギー
（走行抵抗力）
（4）旋回時の自動車に働く力
（コーナリングフォースの発生
（コーナリングフォースの発生）
発生）
タイヤの復元力
∆M [ｋｇ]：回転部分相当質量
④加速抵抗（余裕駆動力）
α [m/s2]：自動車の加速度
R i=
α =
(M
(M
)× α
+ ∆M
Ri
+ ∆M
)
=
F −
(R
(M
r
+ R
a
+ ∆M
+ R
)
g
)
遠心力
遠心力
加速力
加速度0.15×1500×9.8≒2205N
加速度の概算値
72km/hから108km/hに60秒で加速
α＝（30-20）/60＝0.16666・・・
（5）自動車の動力源
（5）自動車の動力源（内燃機関）
（ガソリンエンジンの作動）
ピストン
が下がる
と負圧に
よって混
合気が吸
入される。
圧縮
吸気
圧縮され
た混合気
が膨張し、
ピストンを
押し下げる。
ピストンが上
がると排気
ガスが押し
出される。
爆発によるピストンの
上下運動がクランク
機構によって回転運
動に変換される。
膨張(爆発）
排気
（5）自動車の動力源（内燃機関）
（6）自動車の動力源（電動機）
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（6）自動車の動力源（電動機）
（6）自動車の動力源（電動機）
（7）自動車の走行性能線図
（7）自動車の走行性能線図
（7）自動車の走行性能線図
（8）自動車の走行エネルギー以外のエネルギー
1.エアコン
暖房（冷却水の循環→ヒーターによる加熱）
冷房（冷房機の運転）
2.制動倍力装置（吸気管負圧→バキュームポンプ駆動他又は電気的補助）
3.パワーステアリング（油圧ポンプ→油圧ポンプ駆動又は電気的補助）
4.電気的その他の機器（従来はエンジンによる発電機の駆動）
灯火系
（ヘッドライト、サイドライト、ブレーキライト、バックライト、室内灯、計器灯）
電動機系
（ワイパー、電動ロック、パワーウィンドウ、自動ドア）
娯楽系
（ラジオ、カーステレオ、カーナビ、ポット、温蔵庫、冷蔵庫）
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