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ソーラーカーの走行性能特性について
＝牽引法による転がり，形状抵抗力測定＝
山崎保輔
TravellingResistanceMeaSurement
YasusukeYAMAzAKI
(1998年11月30日受理）
Rollingandairresistanceweremeasuredinourwaywhichacarpullsoursolarcar participatedin'97WSRinOgataVillage.Althoughthespringscaleindicationsusedonthis testvibratedaswasforeseen, itwasroughlyallowedthatmeanvalueswereexpressedastotal resistanceforceRTheimportantelementsunderthetravellingtestaretyrepressure,front projectedareaandtravellingvelocity. At2km/hrollingresistanceRrwasgottenas25 Newton,sothatrollingresistancecoefficientequalsl/90fromsimplecaluculation.Meanair resistanceRawiththespeedincreasedalongacurvewhoseisformedofRa= Cd,oAf
はじめに
1 Table. 1 Specification
自動車の走行抵抗把握法として惰行性能，即ちニ ュートラル状態で動力を切り慣性走行を利用する方 法があるが一般の人々にとっては解析に難かしきが 伴なうと思われる。秋田県大潟村WSRには毎年80 台程度のソーラーカーの参加をみるが専門外の製作 車も多く走行抵抗不明の状態も多いと推察される。
本研究では一般者でも手軽に実施可能な自動車によ るソーラーカー牽引法を計画，バネ秤り， ビデオカ メラ等の簡単な器具を用いて走行抵抗計測を行な い，転がり抵抗力，空気抵抗力を求め各々に対する 係数算定を進めた。
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2 牽引試験に供したソーラーカーについて
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Fig. 1 Plan 走行抵抗測定に用いたソーラーカーは'97WSRに
参加した車両でその仕様を表1に，並びにその概形 平面図を図1に示す。Fig.1−①のボデイ断面は上 端より下端まで変化は無く翼断面形状としこれをア ルミ帯状板材5本で支持した。以上の比較的単純形 状より成るボディ設計の意図は主として設計図に従 がつた製作が見込める事，③に示す以前に製作され ているフレーム利用が可能である事の2点が主であ る。尚②の太陽パネルは前端部を若干下向きに設置
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Fig.2Tractiveforcemeasurementwithvideocamera 秋田高専研究紀要第34号
前受影面積(含車輪等） 約0.8㎡
車両質量(含ドライバー） 145kg(80kg)=225kg ボディ材料 ボﾘｶｰﾎﾞﾈｲﾄ(厚さ0.5mm)
ホイール サイズ20mdl スポーク構造
タイヤ サイズ20×1．75
サスペンション 一月i輪ダプルウィッシュボーン
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山崎保輔
し走行時のソリ返り防止を考慮したため, Fig.1の 前端パネル2枚の投影面積は他パネルに比し小さく なっている。
Table.2Rameasurementcondition
･実施日:HIOM7
．天 候：晴（微勵
･走行区間: lOkm往復
･走行道路：平坦（ほぼ直線）
･走行速度: 10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60kmll
（音声録音）
3 牽引による全走行抵抗力について
ソーラーカーが走行する際，一般の自動車と同様 に転がり抵抗Rr,加速度抵抗Ri,勾配抵抗Rg,空 気抵抗Raの各々が働く。平坦路面を定速走行する 場合,上記のRiとRgは零と見なせるので車に働く 走行抵抗力はRrとRaの和に等しい。従がって無 風状況下にて直線平坦路でソーラーカーを所定の速 度に保ち，車で牽引，その力を読めばそれは転がり 抵抗力Rrと空気抵抗Raの和に等しい。ここでRr は殆ど空気抵抗を受けない程に速度を小さく保った 状態での牽引力に等しい｡Rrを速度に関係なく一定 と見なせば，先に述べた所定の速度に於けるRaは その時の牽引力RよりRrを差し引く事により得ら れる。
Retuming
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Fig.SRadistributionontestvelocity 4 牽引によるRr,Raの測定
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本校構内鋪装路面上でFig.2に示す方法により 牽引中のバネ秤本体をビデオカメラにて録画，モニ ターに再現し指示値把握を試みた｡その結果牽引時，
バネ秤指示値は一定せず速度上昇と供にその傾向は 増加した。予備的な意味も含めて前述の牽引試験の 結果,タイヤ空気圧8気圧(レース時と同様)でRr=
25Newtonと得られたが,Ra測定は直線走行路の 不足，路面平坦度不良等より不可能であった。特に 直線平坦路の必要性はRa把握には不可欠故， ソー ラーカーを秋田県大潟村WSRコースに搬入した。
先に本校構内で求めた転がり抵抗力に変化が無い事 の確認を行なった。この牽引走行でも指示値変動は 発生し走行試験は懸念されたが現場での指示値読取 りを録画により簡易的に実施した結果，平均走行抵 抗力Rは速度と共に順当に上昇し一応の目途が立 ったので表2に示す状況下で牽引走行を実施した。
試験日はほとんど風は無く走行抵抗測定には影響は 無いと判断されたが念のため走行区間を往復する事 によりその問題が残らない様に努めた。その結果を Fig.3に示す。往復路共に走行抵抗力の振巾は大き く往路に於いて50km/hで安定するのに対し復路 ではむしろ逆傾向を示している。尚， これ等の線図 縦軸にRaをとっているがこれは全走行抵抗力R より前述の転力寄り抵抗力Rrを差し引いた値である
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Fig.4Ra‑Vcurvedline
事に注意されたい。形状抵抗係数Cdの算定である がFig.3に示す各速度での平均的Raが与えられる 故Ra=1/2．Cd｡p・A･V2より求められる。ここ でp=空気密度=1.23kg/m3,A=前投影面 積=0.8m2,Vm/s=各試験速度である。性,復路 各速度に於けるCdを求めるとCd=0．6としたカ ーブに沿う分布が得られる(Fig.4)｡ 40km/hを境 に性，復路のCd分布が逆になるが測定誤差等によ るものと考えられる。
5 結
一 一 一 一 白
製作したソーラーカーを牽引する事により転がり 抵抗力，空気抵抗力測定を行ない概括的にではある 平成11年2月
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ソーラーカーの走行性能特性について
が形状抵抗係数Cd把握の可能性を示した。今後の ための改良点等を述べると
1)オートマティック車を用い変速操作時の速度変動 を避ける事
2)今回は牽引に麻ロープを用いたが牽引力測定には ワイヤーロープが伸縮量が小さく指示値変動減少が 得られると推測される。
参考文献
1） 米田裕彦他ソーラーカー製作ガイドブック パワー社1994
後藤公司ソーラーカー日刊工業新聞社 1992
桑野幸徳他太陽電池活用ガイドブックパワ ー社1990
尾崎紀男自動車工学森北出版1990 山崎秋田高専研究紀要第30号(1994‑11),41 山崎秋田高専研究紀要第31号(1996‑2),39 2）
3）
4）
5）
6）
秋田高専研究紀要第34号
