モーター制作難航中?

| 投稿者: プロジェクトEVスタッフ

 はじめまして、電気電子工学科1年の岡田です。今回、初のブログ投稿をさせていただきます。

 1212()の活動では、前回に引き続きモーター制作を行いました。ところが、組み立てを完了して電源へ繋いでも、なかなかうまく動きません。プロジェクトで使うモーターはU相・V相・W相の三相がありますが、そのうち二つの相を入れ替えて繋いでしまったり、原因不明の振動を起こしてなかなか速度が上がらなかったりと、各班ともトラブルの連続でした。

 しかしその後、手直しした1個目のモーターが動き、実験室には活気が戻りました。それに触発され、残りの班も原因究明に熱中し始めました。

 EVチャレンジのパワートレイングループは、毎週火曜日1830から実験棟A-107 にて活動を行っています。「もの作りが好き」という方の参加をお待ちしております。東京工科大学の在学生の途中からの参加もウェルカムです。このブログを読んで、関心を持ってくれた高校生の方は、是非、東京工科大学に入学し、EVチャレンジに参加ください。お待ちしています!

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8月末から作り始めた永久磁石同期モータが完成し動作ました

| 投稿者: プロジェクトEVスタッフ

こんにちは,電気電子工学科の高木です。
 現在、製作している電気自動車(EV)では、1個のタイヤを1個のモータで回転させ、4輪で車を動かす方式を採用しています。このため、4個のモータとこれを駆動する4枚のインバータ基板が必要となります。パワートレイングループでは、前期にインバータ基板の製作を終え、夏季活動の後半から、永久磁石同期モータの製作を始めました。その後、7回の活動を重ね、1128日の活動で、1グループがモータを完成させて動作を確認しました。

インバータ基板の製作は、基板に電気電子部品を半田付けする作業でした。2年生の電気電子工学実験Ⅱで半田付けにより増幅回路を製作・評価する実験があり、半田付け経験のある3年生の指導もあって順調に進みました。
 これに対して、永久磁石同期モータの製作では、コイルの巻く位置を間違えたり、冶具への配線取付け位置を間違えたりと、やり直しがしばしば発生しました。電気電子工学科の学生にとって、モータコイルを巻くのは初めてで、機械組み立て的な要素もあったことがその一因と思われます。モータ製作は貴重な経験となったようです。 

これまでは、4グループに分かれてインバータ基板とモータを製作してきましたが、モータとインバータ基板の製作は、あと1、2回の活動で完了します。今後は、①バッテリを含むEV全体の配線、②シーケンサによるモータ制御、③インバータ基板の改良及び冷却ボック作成、を担当する役割分担にグループを再編する計画です。


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車体フレームグループで機械加工が始まりました

| 投稿者: プロジェクトEVスタッフ

こんにちは,電気電子工学科の高木です。
 車体フレームグループは、鉄パイプを加工して車体フレームを製作し、タイヤや運転席を取り付けていきます。車の走行性能を決め、ドライバーの安全性を確保する重要な構成要素です。このため、衝突や転倒が起きてもドライバーの安全が確保されるように、有限要素法を使った強度計算のシミュレーションを行いました。得られた結果をもとに、8月末から9月初めの夏季活動で、車体フレームの設計を完了し、必要な鉄パイプを手配しました。

 鉄パイプなどの材料が納入されたことから、機械部品の加工を始めています。加工には、実験棟Aに導入された実験用加工装置を使い、機械工学科の学生が主体をなって加工を行っています。鉄パイプの加工だけでなく、モータの回転をタイヤに伝達するギヤーや鉄パイプを溶接する時に使う台の加工を行っています。EVを製作するという明確な目的があることから、真剣に加工用装置に向かってくれています。 

車体フレームの姿が見えてくれば、プロジェクトメンバーの意欲も一層高まります。車体フレームグループの活躍に期待です。


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2年生の高橋君が制御ソフトの書換えができるようにしてくれました

| 投稿者: プロジェクトEVスタッフ

こんにちは,電気電子工学科の高木です。
 EVのモータ駆動には、インバータというパワーエレクトロニクス回路が使われています。バッテリーから供給される直流電圧を、半導体パワーデバイスでON/OFFし、モータへの供給電圧を交流のようにプラスとマイナスに変化させる回路です。

 今回、制作した基板には、インバータ回路を制御するV850とういうLogic半導体が搭載されています。この半導体はモータ制御用に開発された有名な 半導体で、そのメモリー領域に駆動用ソフトを書き込むことができます。そして、ソフトを書き換えることで、モータを逆回転させたり、モータへの電流制御で回転数を一定以下に制限することもできます。
 基板製作が終わってモータを作り始めた頃、2年生の高橋君がソフト書き換えにチャレンジしたいと提案してくれました。パワートレイングループとして、標準ソフトにない機能を追加していきたいと考えていましたので大歓迎でした。

最初はV850 を製造しているメーカのホームページにアクセスし、ユーザ登録して、必要なソフトをインストールするところからの作業でした。いくつかの参考文献を読みながら、マニュアルの書き換え手順をトレースしていってくれました。途中でソフトにエラーメッセージが出たり、ハードの接続が上手くいかなかったりと苦労の連続でしたが、1113日の活動でついにソフトを書き換えることができるようになりました。
 現在のソフトには逆回転機能がなく、EVはバックすることができません。基板上に回転方向切り替えるスイッチを追加し、ソフトに逆回転の機能を加えます。


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モータの制御方式を決めてハードを構成するPLCを手配しました

| 投稿者: プロジェクトEVスタッフ

こんにちは,電気電子工学科の高木です。
 現在、製作を進めているEVでは、4つのタイヤそれぞれを4個のモータで駆動します。海外の学生フォーミュラでも、多くの大学でこの方式をとっています。また、0から100km/hまで加速で世界記録を樹立したEVもこの方式です。国内のEVでは、1モータで駆動タイプが多いのですが、海外でのこうした動向を踏まえ、4輪駆動方式を採用しました。

4個のタイヤを駆動する方式で問題となるのが、個々のモータの回転数や回生に対する制御です。例えば、右に廻ろうとする場合、左右が同じ回転数だとスムーズに回れません。左側の回転数を高め、右側の回転数を低くする必要があります。また、燃費向上のためには、ブレーキを踏み込んだ時にモータで発電した電力を蓄電池に貯める回生技術の活用が有益です。回生回路のスタートタイミングを調整するのも重要な制御項目です。
 こうしたモータ駆動に関する制御をするため、PLCprogrammable logic controller)を搭載することにしました。制御での入力信号は、インバータのON/OFFスイッチ、ブレーキ、アクセル、ハンドルです。出力は、モータの回転数を決める4個のアナログ信号と、回生回路を動作させる4個のON/OFF信号です。アナログ信号を出力するため、PLCの出力にDA変換器を接続します。 

制御の構成が決まったので、PLCDAの発注手配をかけました。制御の設計にかかわったメンバーは、PLCDA変換器が早く納入されることを期待しています。

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ドライバの安全を第一に考えた車体フレームの設計が完了しました

| 投稿者: プロジェクトEVスタッフ

こんにちは,電気電子工学科の高木です。
 車体フレームグループでは、ドライバの安全を最優先とした車体フレーム設計を進めてきました。福島 E.先生のところ留学しているマルコスさんが、フレームの構造設計を行い、衝撃が加わっても車体が壊れない車体構造の計算・設計をしてくれました。今回の結果をもとに、フレーム用鉄パイプを購入し、切断、曲げの加工を進めています。

EVプロジェクトで製作している電気自動車には学生が乗り、いろんな状態での運転が行われます。ドライバの安全を確保するには、転倒や障害物が起きても壊れず、ドライバ衝突を想定する必要があります。有限要素法のシミュレータ(PTC Creo)で構造解析を行い、衝撃に耐えうるフレーム構造を設計しました。
 メキシコ モンテレー大学のマルコス氏が計算モデルの入力と構造計算をしてくれました。マルコス氏は、福島 E.先生のところに留学生として来ていましたが、EVプロジェクトに興味を持ち、定例会にも参加してくれました。計算では、横転転覆、側面衝突、正面衝突などの衝撃で発生する最大応力を計算で求め、これらの荷重が加わっても変形量が一定以下となるフレーム強度を計算しました。

今回の計算をもとに、車体を構成するフレームパイプの外形とパイプの肉厚を決定し、必要なパイプを購入しました。現在、鉄パイプの切断、曲げの作業に入っています。車体フレームの形が見えてくれば、プロジェクトメンバの活動意欲がより活性化されると期待しています。


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2017年の学生フォーミュラに参加してEVについて調査してきました

| 投稿者: プロジェクトEVスタッフ

こんにちは,電気電子工学科の高木です。
 95日~9日に、2017年の学生フォーミュラが開催されました。プロジェクトメンバーの機械工学科3年の本名敦君と、電気電子工学科1年の長谷川朝くんが、98日に学生フォーミュラで走行したEVの様子を調査してきてくれました。 

学生フォーミュラは、大学生が参加する自動車競技の最高峰で、全国から100チームを超える参加があります。自動車競技を目指す大学チームにとって、参加できるだけでも、栄誉な大会です。毎年、9月の初旬に、静岡県の袋井市と掛川市にまたがる小山運動公園(通称エコパ)で5日間にわたって開催されています。

 当日は、耐久走行(Endurance競技)が行われていました。この競技に参加できたのは参加14チーム中9チームで、5チームのEVの走行が行われていました。実際の走行を見たのは4チームで、静岡理工科大学EVHarbin Institute of Technology at Weihai EV、一関工業高等専門学校/岩手大学/岩手県立大学EV、神奈川大学EVでした。
 4チームのほとんどが、システムダウンでストップし、再起動して走り出しても、またダウンするという現象を繰り返していました。また、走っているときも、モータが意図したとおりに動かないようで、コースアウトやコーン倒しを繰り返していました。結局、見学した4チームで、20周を完走できたチームは1つありませんでした。

 こうした大会の様子を、919日の決起大会で様子を報告してくれました。電気系統の信頼性が重要であることは、参加した2人、そして報告を聞いたメンバーの共通認識となりました。


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9月19日(火)にRose CafeでEVプロジェクトの決起大会を開催しました

| 投稿者: プロジェクトEVスタッフ

こんにちは,電気電子工学科の高木です。
 4月に説明会を行い、5月からスタートしたEVプロジェクトも、無事に前回の活動を終えました。前期のご苦労さん会と、後期の頑張りをメンバーで確認する意味を含め、919日の18:3020:00で厚生棟2階のRose Cafeで開催しました。メンバーの活動に感謝する意味から懇親会費は教員からの援助で無料とし、ケーキやフルールを加えたメニューにしてもらいました。 

当日は、30名を超えるメンバーの参加がありました。ソフトドリンクで乾杯し、食事をとりながら歓談を始めました。これまで、何度も顔を合わせたメンバーですが、食事をとりながらの懇親会は始めてでした。最初は比較的静かでしたが、お互いに打ち解け、やがて、歓声と笑いが会場内を飛び交いました。たくさん用意したつもりの料理でしたが、メンバーの食欲には勝てず、40分ほどでなくなってしまいました。そんな時、Rose Cafeさんの粋な計らいで、ローストビーフとチャーハンを追加していただけました。おかげで、遅れてきたメンバーも、それなりに料理を食べることができました。 

 懇親会の後半は、2017年の学生フォーミュラについて、メンバー間で情報共有しました。95日~8日に今年度の学生フォーミュラが開催されており、機械工学科の本名君と電気電子工学科の長谷川君が調査に行ってくれました。当日の写真や動画を見ているうちに、アッいう間に時間が過ぎ、最後は福島 E.先生に締めていただき、懇親会は閉会しました。

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9月19日(火)にEVプロジェクトの決起大会(懇親会)を開催します

| 投稿者: プロジェクトEVスタッフ

こんにちは,電気電子工学科の高木です。
 皆さん、前期のEVプロジェクトの活動、ご苦労様でした。また、夏季活動に参加していただい有志の方々、暑い中の活動、ありがとうございました。

4月に参加者を募集し、515日にスタートを切ったEVプロジェクトは、無事に前期の活動を終えることができました。皆さんの活動のおかげで、次のような進展がありました。
 ・カウルでは、試作として発泡スチロールの型にFRPを作ることができました。
 ・車体フレームでは、強度計算を行い、パイプフレームの設計が終わりました。
 ・パワートレインでは、4枚のインバータ基板が完成し、モータのコイル巻きに入りました。 

 そこで、前期の活動のご苦労さん会と、後期の活動に向けてメンバー間の親睦を図るため、以下のように決起大会を開催したいと思います。カッコイイ言葉を並べていますが、要はメンバーが楽しめる親睦会をやろうということです。
  日時: 919日(火) 18:3020:00
  場所: 厚生棟2階 Rose Cafe
  内容: 軽食 + ソフトドリンク(アルコール類はありません)
  会費: 500円以下(教員からの補助でできるだけ安くなるようにします) 

★後期の時間割を見て、工学部で多くの授業が5限まである火曜日を選び、18:30からの開催としました。多くのメンバーの参加を期待しています。

またまた快挙です。4枚のインバータ基板がすべて動作しました!

| 投稿者: プロジェクトEVスタッフ

こんにちは,電気電子工学科の高木です。
 EVプロジェクトの活動は、828日(月)から夏季活動に入りました。カウルグループ、車体フレーム、パワートレインの各グループが別々に活動しています。パワートレインのグループは午後1時から夕方5時までが活動時間です。今週の活動について紹介します。 

最初に取り組んだのが、インバータ基板製作の続きです。612日から4チームに分かれ、1枚ずつ作ってきました。EVでは、4つの車輪それぞれを1個ずつのモータで回転させるため、4枚の基板と4個のモータが必要だからです。
6回のチーム活動後、87日に一番進んでいたチームの基板が完成し、無事に動作していました。これに触発され、夏季活動では他のチームも基板作りに熱が入りました。活動時間が長くなり、製作に集中できたことから、残り3チームも次々と完成しました。
 動作確認では、基板にモータと直流電源を接続してスイッチを入れます。緊張の瞬間です。オン状態を示すLEDが点灯すれば、まずは一安心。そして、アクセルつまみを廻す時が2回目の緊張です。ウィーンという音とともにモータが回転し始めると、製作したチームの皆さんから笑顔がこぼれます。 

 夏の活動では、基板作成に続き、モータのコイル巻き、EV制御系の設計を行います。すべてのチームのインバータが完成し、無事に動作したことから、幸先の良い初日となりました。

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