2013 - 工学院大学

Bridgestone
World Solar Challenge 2013
記者報告会
工学院大学ソーラーカープロジェクト
Kogakuin University Solar Vehicle Project
2013年10月28日
Team member
学生34名 （4学科＋大学院、1年生～大学院生）
海外遠征組 選抜１１名 （残る23名は日本で天気予測等を行った）
監督
濱根 洋人
メカニック・CFRP
坂井 聡美
学生リーダ
ドライバ・電気
齋藤 翔
メカニック・設計
行方 吾一
ドライバ 広報
稲葉 亮太
メカニック・設計
小島 弘也
ドライバ・メカニック
長澤 拓
電気・CFRP
池田 賢司
ドライバ・CFRP
渡邊 涼介
電気・戦略
吉村 嘉織
戦略
平間 雄輔
戦略・広報
榎本 浩之
2
本チームの特徴
設立５年目
世界大会に初出場
2009年
初のソーラーカープロジェクトが設立
2011年
国内大会で準優勝
2012年
国内大会でソーラーカー部門優勝
2013年
世界大会へ初出場
3
本チームの特徴
学生が自ら、企画・設計・製作まで行う
学生
企画～製作の期間 約11か月間
（2012年9月～2013年8月）
支援
サポート企業様・団体様
大学
学生、製作時のビデオ
自らの
手で！！
4
サポート企業・団体
5
Bridgestone World Solar Challenge 2013
世界最高峰のソーラーカーレース
１） 2年毎に開催
２） DarwinからAdelaideまでの約3000km
⇒9つのコントロールストップに停車
３） 今大会は40チーム（23か国）が参加
４） 企業チームも参加
（学生チームだけではない）
５） ３つのクラス
・ チャレンジャークラス
・ クルーザークラス
・ アドベンチャークラス
6
Classes
本チームは、チャレンジャークラスに出場
Max. Length: 4.5mt
Max. Width: 1.8mt
Max. Solar Array: 6^m
Wheels: 4
Driver: 1
Stages: Single stage
Darwin to Adelaide
Wheels: 4
Driver / Passenger: 1 / 1
both facing forwards
Stages: Over-night charging
at selected locations
Max. Length: 5.0m
Max. Width: 1.8m
Max. Solar Array: 6^m
Wheels: 3
Driver: 1
Stages: Two Stages
7
Vehicle specification
車体諸元
車名： Practice (驍勇)
全長
全幅
全高
車両重量
トレッド
巡航速度
最高速度
4,500mm
1,800mm
1,100mm
151kg
1,000mm （前輪）
900 mm（後輪）
75～80km/h
155km/h
太陽電池
Sunpower 変換効率22.6％, 面積6m2
ブリヂストン EVAフィルム(EVA-SKY）でラミネート
MPPT
柏会 分散MPPT 15チャンネル
モーター
ミツバ ブラシレスDCダイレクトドライブモーター
軸受
NTN セラミックボールベアリング (4輪すべてに使用）
バッテリー
ENAX リチウムイオン電池、21kg 5.0kWh
ボディ及び材料
タイヤ
ブレーキ
帝人 炭素繊維（テナックス） GHクラフト、東邦テナックス
ブリヂストン Radial R16 4輪
油圧ディスク& 回生ブレーキ
8
1号機を改良した新車両
1号機（チーム設立時）
2号機（新車両）
車名： Practice (驍勇)
⇒ 実用性と安全性を重視したコンセプト
9
Final result -Challenger Classトレーラで運び。残念ながら、3022kmを完走できなかった。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Nuon Solar Car Team
Tokai University
Solar Team Twente
Stanford Solar Car Project
Solar Energy Racers
Punch Powertrain Solar Car Team
Team Arrow
Blue Sky Solar Racing
University of Michigan
Onda Solare
トレーラ運用
UWS Solar Car
Kanazawa Institute of Technology
EAFIT-EPM Solar Car Team
Kogakuin University
KUST
SunSPEC
ITU Solar Car Team
Ecole de Technologie Superieure
Sun Shuttle
Jonkoping University Solar Team
ITS Solar Car Racing Team
UMP Solar
リタイヤ
Cambridge University Eco Racing
オランダ
日本
オランダ
アメリカ
スイス
ベルギー
オーストラリア
カナダ
アメリカ
イタリア
到達時間
33hrs 3min
36hrs 22min
37hrs 38min
39hrs 31min
40hrs 13min
40hrs 28min
43hrs 38min
45hrs38min
45hrs 55min
48hrs 25min
オーストラリア
日本
コロンビア
走行距離 (km)
2891
2564
2505
日本
韓国
シンガポール 1676
トルコ
カナダ
中国
スウェーデン 1301
インドネシア 748
マレーシア
イギリス
平均速度 (km/h)
90.71km/h
82.43
79.67
75.86
74.54
74.08
68.71
65.71
65.29
61.92
常に100km/h以上で走行
しないとこの速度にならない
2450km
2013
1613
1530
1398
616
10
本戦の考察
Day
天気
走行距離
トランスポータ
消費
出来事
Day1 10月6日
晴れ
480km
0km
消費大
消費が大きい原因が見つからない。指令車パンク、
人数少なくメディア報告を断念。トランスポータ運
用をオブザーバから知らされる
苦戦
Day2 10月7日
晴れ
390km
120km
改良を続ける
空力改善に全力をつくす（ダクトを装着とサス調
整）。オブザーバ体調不良。発電1360Wの最高
値を計測
Day3 10月8日
晴れ
390km
210km
改良を続ける
空力改善に全力をつくす（後輪ホイルハウスを外
す、サスを調整）。指令車パンク。
Day4 10月9日
晴れ 強風
575km
14km
消費回復
空力回復。カナダ トロント大学のトランスポータ
が本チームのソーラーカーの直前で横転。あわや
衝突の危機。４号車のパンク。 車外温度42度。
パトランプが強風で飛ぶ。パトランプが高温で焼き
つく。
回復
Day5 10月10日
曇り・雤 超強風
310km
230km
天気荒れる
悪天候苦戦
Day6 10月11日
曇り
303km
0km
消費回復
回復
計2448km
昨日の改良にも関わらず、台風なみの強風と悪
天候。多数のチームが苦戦。
十分な体力で、巡航80km/h以上で予定よりも
１時間早く、ゴール。
計574km
総合距離 3022km
11
本戦の考察
チームは、コンセプトの車両で、健闘した！
レース中に、すこしでも消費を下げようと、
さまざまな空力の工夫・改善策を考えて、悪戦苦闘を続けた。
チームはできる限りのことはした。（改良後に575kmを走破）
１）ノントラブルだった ⇒ レース中にマシンにトラブルの誤報
初日から多い消費のため空力の改良に時間がかかった
２）改良は３日間を要して、ようやく本車両の最高スペックが出せた
12
オランダ nuon 1位
比較
東海大 2位
前方投影面積（前方から見た車両の面積）に差があり過ぎる
世界大会は、スピード重視のストイックな戦い
13
工学院大学
総重量
240.0
トップチーム
総重量
240.0
転がり抵抗の
速度項
0.003
0.050
転がり抵抗
転がり抵抗の
速度項
0.003
0.050
転がり抵抗
車輪数
Cd値
4
車輪数
0.23
Cd値
4
投影面積
空気密度
1.04
投影面積
0.21
0.65
空気密度
制御回路
消費電力
1
3.00
制御回路
消費電力
1
3.00
WSCの領域
消費≒Cd ×A（前面投影面積）
トップチームは
90～100km/hで巡航
国内レースの領域
14
★Cd値とは、どのくらいスムーズに空気が流れるかという空気抵抗係数
横風に強い
直進性のCd値は薄型と同じ
15
予選 （車両運動性能の発揮）
予選2位 （本戦のスタートグリッドを決めるタイムトライアル）
タイム 2分06秒8 82.33km/h （Hidden Valley サーキット）
ただし、ストレートが他チームより、明らかに伸びなかった。（空力性能）
16
レース中の工夫（初日から悩んだ低燃費化）
Before
ノーズ下がる
After
ノーズ上がる
17
レース中の工夫（初日から悩んだ低燃費化）
Before
ノーズ下がる
ノーズ上がる
18
改良 （初日から悩んだ低燃費化）
ダウンフォースが効きすぎて、走行性能が多い
改良１） シャーシに穴をあけて、圧力を逃がす （乱流を気にしていられない）
改良２） ノーズからのエアーをダクトでシャーシ下へ流して、下向きに力を不える
穴による圧力調整
ダクトによる
エアー
19
改良３） 後輪ホイルハウスを外して、前方から空気の流れを逃がす。
⇒ 後輪ホイルハウスが空気の逃げ場をなくしていた。
ホイルハウス
エアの流れ
ホイルハウスなし
20
改良４） フロント、リアのサスペンション設定を変更
⇒ 調整範囲のギリギリまで攻めた
４通りの工夫・改良の探し出し、試行。
多くの日数を費やしてしまった。
21
改良後 （初日から悩んだ低燃費化）
4日目にようやく575kmを走行 （天気が良いときは、80km/h巡航をした）
100.00
初日よりも同速度で計500Wの低損失化
90.00
80.00
速度
70.00
60.00
50.00
速度
(km/h)
40.00
30.00
20.00
ただし、巡航80km/hが限度であると計算もされた。
優勝にはストイックに前面投影面積を削減しなくては
理論的に巡航100kmは丌可能。
10.00
0.00
6:00:00 7:00:00 8:00:00 9:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00
時間
22
技術的な効果
1. 車体重量
工学院大学 151kg （ドライバを除く）
ボディー材料 超軽量炭素繊維 「テナックス」
帝人様、GHクラフト様、東邦テナックス様のご協力で、超軽量・高剛性を実現
⇒ 車体面積は他チームよりも大きいにも関わらず、重量は変わらない
★ 参考データ 上位チームは150～160kg
東海大学
150kg (ホームページより）
カナダ トロント大学 230kg (ヒアリングより)
23
技術的な効果
2．太陽光発電
工学院大学 最高値 1360W （6m^2）
１） Sunpower Japan様, 高効率太陽パネル、up to 22.6% (優勝したオランダチームも使用）
２） ブリヂストン様 EVAフィルム
★ 参考データ 他チーム 1000W～1100W (ヒアリングより)
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３．タイヤ
工学院大学 ノーパンク、ノートラブル
ブリヂストン様のご協力で、ソーラーカー用タイヤ（エコピアを供給）
１． ノーパンク、ノントラブルのため少ない本数で走行
⇒ タイヤ交換なしでも全走行ができた
２． 超低損失で優れたコーナリング性能 （予選２位）
★ 参考データ
１） 他チームは数回のパンク
２） 他チームは予選時に予選用タイヤを装着
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４．衛星通信
工学院大学 日本の天気班との連絡
JSAT mobile様のご協力で、
走行中にも、衛星電話、インターネットが可能に
高解像度
レーダー画像を受信
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５．低損失ベアリング
工学院大学
汎用品の半分以下の抵抗
NTN様のご協力で、
ソーラーカー専用のセラミックベアリングを、
４輪ともに使用
ミツバ製モータ内にも使用
６．部品運搬と保護
工学院大学
過酷な環境から部品を守る
未来樹脂様のご協力で、
リサイクルプラスチックから作られた
搬送用保護部材を使用
空力改良後を含む大会動画
空力改良前の日本での試走動画
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Transporterの運用について
コントロールストップはアデレイドのゴールまでに9か所ある。1か所あたり30分の停車をしなくてはならない。レース終了まで合計で4時間半のス
トップをすることになる。6日間での完走を考えると、コントロールストップの停車時間で実質は約5日間分の走行時間しかないことになる。大会
側は大会終了後にパレードや展示のイベントを用意していて、コントロールストップは次々に閉鎖されていく。ルートノートに記載されたコントロー
ルストップの閉鎖時間をたどれば、そもそも大会側は6日間で全車両が走行を終える予定になっている。したがって、6日間でレースを考えている
チームは必然とトランスポータを利用して、正味５日での走行をすることになる。トランスポータを使わない場合には5日間でレースを終えるに巡
航速度70～80km/h以上の車でないと難しい計算だ。半数以上のチームはトランスポータを利用することになるとすぐに計算して理解できた。
１日目のキャンプ地の夜、オブザーバから巡航スピードがなんらかのミスで時速65kmに低下する、バッテリ切れを起こすなど1回もしくは2回のミス
があると、もはやコントロールストップの閉鎖時刻に間に合わないことがアドバイスされる。大会側も大会終了に多くのイベントを用意していて、ト
ランスポータを運用することはルール違反ではなく前回大会から通常となっていることが告げられた。
次のコントロールストップのDunmarraは明日の10:30に閉鎖。さらに次のコントロールストップのTennant Creekは明日の17:10に閉鎖される。
現地点からおおよそTennant Creekまでは約550kmである。コントロールストップの停車時間もあるので、一般車でも時速80km以上で走行し
なくてはTennant Creekの閉鎖までに間に合わない計算となる。レギュレーションには、コントロールストップの閉鎖までに1回は間に合わなくても
良いが、2回、間に合わない場合にはリタイヤと記載されている。トランスポータの運搬は何回してもよく、総合的なソーラーカーの走行距離で
順位が決定されると記載されている。70km/h～80km/hの巡航スピードで走行していても、２回のミスがあればトランスポータを利用しなくては
コントロールストップの閉鎖に間に合わなくなる。スピードを求めるレースが世界大会であると思い知らされた。4輪化が義務付けられても、勝つた
めには巡航スピード100km/hの車を製作しなくてはならない。トップチームが薄型車を設計対象にして、コンピュータによる空力の最適化を施す
理由をチームは痛感することになる。
400km後半付近には多数のチームがキャンプをしていた。ほとんどのチームが次から次へとトランスポータを使う方法を取る。前回大会に出場し
てすでにこのルールを熟知していたチームはトランスポータで運送中も発電をしていたりする工夫をしてきていた。運送中の発電を考えて、チーム
メンバーの荷物とソーラーカーを分けて運ぶ車を用意するなど、充電体制はトランスポータ運送中も万全に準備している他チームであった。本学
チームはトランスポータの運用は考えておらず、運送中の発電はゼロになる。トランスポータを使った場合には、日の出（6:00）から日の入り
（18:00）まで移動しても構わないとのこと。ソーラーカーの場合は8:00から17:00の走行しかできない。トランスポータの運用でどう走るかは大きく
変わる。すでに１日目でミスをした本チームは必然とトランスポータを使ったレース運用に方向転換しなくてはならなくなった。
薄型に特化した車を上位層が作る理由はここにあり、勝つためにはストイックな必須条件が存在することを知る。近年の参レースに参加してみ
なくてはわからない事実。レギュレーションには記載されず、報道もされない事実。初出場の本チームにとって、レース初日から世界大会の洗礼
を受けることになった。
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Transporterの運用について
前回大会のトランスポータルールを熟知しているチーム
発電しながら運搬するチーム
夕方になると続々と運搬されてくる
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再車検について
ヘッドレストの追加装着
屋外35℃の中で
追加製作
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その他の出来事
トランスポータ故障
ホース抜け
オイル噴き出す
チームは、ホームセンターへ走り、部材とオイルを購入。
突貫工事で、ホースをつなぎ、オイルを入れ・エア抜き
して修理。車検と試走へ行けることになった。
その後、日本から架装メーカ様が来られて、
徹夜で修理を頂いた。
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今後に向けて
2年後のWSC2015、リベンジをする
WSCはスピードを求める大会
・巡航100km/hの車を製作しなくては優勝できない
⇒ストイックに勝ちにいく、戦略・設計が必要
⇒他チームは曲がらない（直進性のみ）
・空力を強化する。
⇒CFD（コンピュータによる空力最適化）を重点的に強化
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Discussion
More Information?
[email protected]
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