電気自動車における省エネ走行に関する研究

電気自動車における省エネ走行に関する研究 Ｑ０７－０２６　岡本　隆秀

目次 • 研究背景 • 問題点と解決策 • 電気自動車モデルの説明 • システム全体図 • システム評価 • 今後の展望

研究背景１ • 電気自動車環境を考慮してバッテリーによる走行１００V電源で14時間の充電が必要　走行距離は平均で１５０ｋｍ →消費電力が激しく、走行距離が短い

研究背景２ • エンジン車エンジンを使用して走行排気ガスによるCO２が問題視　ガソリンの補給は約10分走行距離は平均で約５００ｋｍ　→圧倒的に走行距離が長い消費電力に注目

問題点と解決策 • 消費電力を削減するには？ →道の変化に対応しスムーズな走行を行う • 道の変化とは？　→天候、路面状況の変化 • 路面状況とは？　→道の傾き、路面の種類、カーブの方向　

解決策２ • 消費電力を抑えるために必要な要件 →モータを天候、路面の状況に合わせて最適な状態に制御する　消費電力を抑えることで、走行距離を延ばすことができるシステム

電気自動車モデルの説明１ • 電気自動車のモデル LEGO MINDSTORMSNXT • 使用言語 RobotC →Ｃ言語に似た高級言語

電気自動車モデルの説明２ • センサポートは４つ（入力）センサ１：ソナーセンサ　　２：ライトセンサ３：ジャイロセンサ　　　　４：加速度センサ • モータポートは３つ（出力）　モータＡ：左後輪　　　Ｂ：右後輪　　　　Ｃ：前輪　　　　

加速度センサ ソナーセンサジャイロセンサライトセンサ

モータＡ （左後輪）進行方向モータＣ（前輪）モータＢ（右後輪）

システム全体図

機能説明１－天候解析機能 ↓　これらから　現在の天候（晴れ、曇り、雨）を認識し、それをモータ制御機能に出力する

機能説明２－路面状況解析機能 • 　　　　　　　↓　　これらから • 道の傾き（上り坂、平坦、下り坂） • 路面の種類（コンクリート、タイル、砂利） • カーブの方向（右、左） • 　　これらをモータ制御機能へと出力する

機能説明３－モータ制御機能 入力 • 天候（晴れ、曇り、雨） • 路面の種類（タイル、コンクリート、砂利） • 道の傾斜（上り坂、平坦、下り坂） • カーブの方向（右、左） • 出力 • ３つのモータのパワー（－１００～１００） • ３つのモータの回転方向（順方向、逆方向） • ３つのモータの回転数

モータ制御の例１ 　　　　　タイルでカーブを曲がる

モータ制御の例２ 　曇り、下り坂、タイル→曇り、平坦、タイル

センサ評価１ • ソナーセンサ　カーブ（正面障害物）の認識に対する誤差は約４．４ｃｍであった • ライトセンサ　明るさのしきい値を４０と設定することで、環境、路面の明るさの両方に対応できた

センサ評価２ • ジャイロセンサ　正面を６２０と設定する。左に曲がると数値は減算、右に曲がると数値は加算６２０６２０－α ６２０＋α

センサ評価４ • ±３６０°を約±６００で認識した　→１°は約１．６７で内部で認識された

センサ評価３ • 加速度センサ　状態Ａと状態Ｂの重力加速度の差を取る　ｘ＝（ｍB－ｍA）　↓ 　上り坂と下り坂を正確に認識できる状態Ｂ状態ＡｍB ｍＡ

センサ評価５ • 道が平坦であっても路面がｍB－mA＝０であるとは限らないことがわかった　　　　　　　　　　　　　↓そこで　－５＜ｍB－ｍA＜５と幅を持たせることで坂道かどうかの認識ができた

システム評価２－モータ • カーブを曲がる際に、一方を順方向、もう一方を逆方向に回転させる →カーブを曲がる時間を約1.5秒短縮 • 傾斜を下る際、モータを坂の惰性で走行させる →消費電力を約７％削減

今後の課題（ハード面） • センサの追加赤外線センサを２本追加 →障害物までの距離とカーブの方向をより正確に把握できる • モータの追加　前輪を左右独立させる →より安定した走行を実現できる

今後の課題（ソフト面） • 動作の追加　上り坂の角度に応じてモータの回転数を変化させる →さらにスムーズな動作が実現できる　追加されたセンサを利用して動作を追加することも重要である

ご静聴ありがとうございました

電気自動車に おける省エネ 走行に関する研究