9日目


今日から電気自動車の実際の組み立てに入ることになっている。下の写真は実際に電気自動車に改造する車と使用するバッテリーの写真である。

テーブルの上のバッテリーは鉛バッテリーでその右にある電源装置に接続された。写真は充電中の様子だが、後にこの充電作業は思わぬ事故で中断する。

  1. 作業の開始にあたって、
    手渡された回路図は以下のようなもので、後に説明書が与えられたので、部品の詳細を掲載しようと思う。

  2. 部品の陳列
    下の写真は上の回路図の配置に概ねあわせて配置したものであるが、全ての部品がテーブル上にあるわけではない。影に隠れて見えないもののある。

  3. 写真説明
    1. 左端にある、72V直流モータ、形式名〔K91−4003〕
      説明書によれば、直巻き直流モータは電動自動車に向いているというのは車体の加速に対し瞬時に対応する高いトルク対電流特性があるからである。通常の車を電気自動車に改造する場合、クラッチやトランスミッションはそのまま使用されるので、内燃機関の速度対トルク特性になるべく合致するのが望ましく、この意味でこのモーターはより適合している。すなわちこの手の牽引モータは使用可能トルクとして、5000RPM以上の出力が無ければならない。このモータはKTAシリーズ12機種のうちのひとつで高い性能対価格比率を持っている。使用に際しては無負荷の状態たとえばクラッチが切れた状態や、ギアがニュートラルの位置で限度を超えた高回転になるので、最大でも6500回転を超えないような設計上の対策が必要である。

      使用範囲
      自動車の車体総重量  1500ボンド 約675kg
      構成             4個のターミナル、単一シャフト、ベース取り付け、内部冷却、反転可能。
      重量             60ポンド
      サイズ           6.7インチ x 11.34インチ
      ドライブシャフト      径0.875インチ、長さ2.28インチ〔本体から飛び出た長さ)
      稼動電圧         48−96ボルト
      稼動電流         連続100アンペア、1時間130アンペア、間歇的には400アンペアまで、
      馬力            連続8馬力、1時間10馬力、間歇的には400アンペアで35馬力
    2. モータの左にある電気自動車モーターコントローラー形式名〔Curtis−PMC model 1221C−7401)
      このコントローラーは0−100%の範囲でモデュレーションバルスにより平均電圧と速度を変化させる原理を実現している。全てのモデルは最新のMOSFETあるいはIGBTの技術を使用している。いくつかのモデルを除いて、15kHzの一定な周波数でスイッチングを行う。このモデルは5.0オームの外部スロットル〔アクセル〕を必要としている。その他の機能としては高温になったときのサーマルカットバック、あるいは電流制御機能、ペダル踏み込み防止、等などが付いている。

      入力電圧     72−120ボルト バッテリーシステム
      最大電流     400アンペア
      2分定格     400アンペア
      5分定格     250アンペア
      1時間定格   150アンペア
      アンダーボルテージ  45VDCで遮断
      電圧ドロップ       100アンペアで0.05VDC以下
      スイッチングの周波数 1.5と15kHz
      サイズ      12I7.1x3.15インチ
      重量       13ポンド

    3. 影に隠れて見えないアクセル Curtis−PMC modelPB−6

      構成       5kオーム抵抗、マイクロスイッチが付いている場合もある。
      ケーブル    4フィート長の2本のワイヤー
      ストローク   スプリング式
      金属部品
      サイズ
      重さ       1ポンド
    4. 写真の左端にある電気自動車用Contactor (Conductor?)
      この部品は機能としてはリレーと同じで、低い制御用の電圧で高い電流を遠隔で遠隔でコントロールするのに使用される。ここでは電源のオン/オフなどに使用されるが、モータの逆転に利用する場合もある。

      構成    単一極、通常は開接触
      定格電流 連続150アンペア、間歇的には225アンペア、1000アンペア以上で破壊
      定格電圧 最大96VDC
      コイル   12VDC, 0.9アンペア、サプレッションダイオードつき
    5. 写真左上お光る小さな物体、フューズ Ferranz/S’Mut, model A15QS400-4

      高い電流値が使用される環境では適切なフューズの使用が欠かせない。

      構成     以下省略   
    6. 写真の手前左端にあるブレーカー 形式名  General Electric model TQD−200
      フューズが瞬間的に発生する障害に即座に対応するものだが、ブレーカーは手動操作での保護機能を提供する。このデバイスは運転者が必要に応じてON/OFFできるような場所に取り付ける必要がある。また回路の中ではバッテリーとコントローラーの間につけるものである。

      構成/構造   以下省略
    7. コントローラの左にある電流計とシャント

      この電流計とシャントは必ず組み合わせて使用する必要がある。

      電流計  Westberg model A2c6−30 
             0−500アンペア、50mVフルスケール

      シャント  Deltec model MKB-500-50
      モータ電流500アンペアまで
    8. 作業者の前にあるDC−DCコンバーター Curtis Instruments 1400E72/96-1201
      写真はコンバータの底部が写っているが、上部には放熱用のフィンが付いている。バッテリーが本来モータを駆動するために用いられ、その他の機器は補助のバッテリーで行うことも可能だが、DC−DCコンバータを用いて12ボルトまで降圧して、使用するというのは最も理にかなっている。

      構成/構造   以下省略

    9. バッテリーチャージメーターはまだ用意されていない。
  4. 今日の作業と感想
    バッテリーの充電および回路図に基づいて上記部品を配線する。バッテリーは全部で6個で写真1に掲載されている黄色のトップを有する鉛電池であった。接続については直鉄のような並列のような接続であったが、書きとめたものが不正確で現時点で回路図に出来ない。またこれとは別に他の電池の充電も開始したが、1時間も経たないうちに壁から充電器にいたるケーブルから発火し、ショートしてしまったため充電は中止となった。

    電源から回路にいたるケーブルは銅線部分が目測でも10mm程度の径があるもので、これを見ただけでも扱う電力の大きさがわかる代物であった。実際の作業は学生の方が行ったが、実際部品を前にしてみると、電気自動車も作る気になれば可能と思われた。しかしこの電気部品一式で150万円程度はかかるであろうとのことで、少し敷居がたかいな値段ではあった。

    今回も初回は何をしているのかわからない状況であったが、ハンドアウトを読んでみると、米国ではこのようなキットが販売されていて、注文すれば宅急便で運んでもらえるとのことで、日本でもどっかにこんなキットがあるとうれしいなというのが本日の感想である。
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