音動楽人(みゅーたんと)

《長期使用レポート》ブリジストン 電動アシスト自転車 アルベルトe 、後輪駆動の一般アシスト方式とクラベルト?

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ブリジストンが前輪アシスト駆動シリーズを通勤・通学用のシティーサイクルとしている理由は、後述する「回転し続けるハブモーター方式」の弱点のために長時間連続走行ができない点にあるのでしょう!

Up & Down の激しいRural Roadで90㎞超の長距離サイクリングを慣行するには断続運転が前提!

性能確認テストコースの概要

※以下標高は国土地理院の標高マップより

第1区間 10.8km(平均勾配0.36%)

石川沿いのサイクリングロード 10.8㎞ ほぼ平坦 スタート最低地点標高 21.6m 川西大橋東詰め(標高61.4m)

第2区間 登り4.61㎞(平均勾配1%)

国道309号、府道201号 最低地点標高 61.4m  府立コンゴウ福祉センター東口バス停(標高110m)

第3区間 登り3.16㎞ (平均勾配3.9%)

府道201号 最低地点標高高110m  最高地点 東阪簡易郵便局前(標高234m)

第4区間 登り4.31㎞(平均勾配5.3%)

府道301号 最低地点東阪交差点標高223.8m 最高地点 新千早隧道北口交差点(標高453m)

第5区間 下り1.92km(平均勾配6.7%)

府道214号 最高地点 新千早隧道北口交差点(標高453m) 天狗堂交差点(標高325m)

第6区間 下り4.51㎞(平均勾配3.1%)

天狗堂交差点(標高325m)→観心寺駐車場(標高192.4m)

第7区間 登り 1.47km(平均勾配0.7%)

府道209号 観心寺駐車場(標高192.4m)→認定こども園くすのき幼稚園前(標高203m)

第8区間 下り 1.21km(平均勾配6.5%) 

 府道209号 認定こども園くすのき幼稚園前(標高203m)→南海三日市町駅前(標高124.5m)

第9区間 下り主体 7.23km(平均勾配0.87%) 

南海三日市町駅前(標高124.5m)→川西大橋東詰め(標高61.4m)

具体的にはバッテリー残量90%以下の条件で

※いずれも外気温25℃程度の状況で

1%以下のほぼ平坦な走路では

平均速度15㎞/h以下で(勾配3%以下の)ほぼ平坦な走路をバランスモード(orエコモード)で「約10㎞」走行時間にして40分間連続走行すると「モーターの過熱」が生じて「アシスト力」が低下しました!

但し満充電から90%までは「発電ブレーキ」が作動しないので、満充電でスタートした場合約10kmは「快適に走行」できました。

5%未満の連続した勾配区間では

カタログに記載されている7%未満の勾配が続く丘陵部などでは、約20分間距離にして約4~5㎞走行するとモーター(マグネット)の過熱でアシストが低下する。

パワーモード走行の勾配区間が続く山間部の登坂では

山間部の一般道に多い7%程度から10%(100m進んで10m)の上り下り勾配が続く走路では距離にして約2km、走行時間にして約10分程度連続走行するとモーター過熱で「アシストが利かなくなる!」(たとえるなら乾燥重量10kg未満のサイクリング車と同程度?にペダルが重くなる)

下りもジェネレーター(モーター)の過熱が問題に

これは登坂に限ったことではなく、下り坂でもモーターは(発電ブレーキとして)働いているので、上り下りの連続したようなコースでは"自転車に「2km」ごとに小休止"を与えないとモーター出力は著しく低下する!

更に本来は10km/hまでは抑速運転ができるはずの「発電ブレーキが」4㎞以上にも及ぶような連続した長い下り坂でバッテリー残量45%を切った状態では、14~5km/h程度で失効してしまう現象に悩まされました!

つまりマグネットの過熱で、発電電圧が所定まで上がらずに、14・5km/h程度で失効してしまうわけです。

逆算すると「マグネットが過熱する」と7割程度モーター効率(出力)が低下することとなり「250wの定格出力」が100w程度以下まで落ちるようです!

これは前途したパワーモードで連続2kmの登坂走行をすると急激にアシストが低下することとも符合すします。

過日、今回とは別にわが町柏原市の「天空の町」雁多尾畑(かりんとばた)地区(前回参照)への走行テストでは一部「12%(100m進んで12mの高低差)」の急こう配区間があり2kmどころか100mも走行しないうちに急激なモーター出力の低下が生じました!

初代のニッケル水素電池では問題にならなかった理由は

本シリーズの最初に取り上げたましたが、初代eneloopは下り坂とブレーキ時のみに発電ブレーキが働く仕組みでしかも使用電池のニッケル水素電池は容量が小さく、新品でも1充電で15㎞程度の走行がやっとで、モーターの過熱にまでは至らなかった?...もしくは、出力が低下する以前に電池切れとなっていたために急激なアシスト力の低下が表面化しなかったのでしょう?

これがバッテリー容量が倍以上になり、平坦部走行でも「発電・回生ブレーキ」が働く現システムになって「モーターの過熱」による出力低下が露呈したと考えられます。

さらに前々回でも取り上げましたが重量軽減の為に「モーター内蔵ハブ」の小型化を図り国内用の250w専用モーターを組み込んだの過熱問題の要因の一つでしょう。

ハブモーター方式の弱点!

YAMAHAが先鞭をつけた一般的な電動アシスト方式はペダル部にモーターを装着して、ペダルの回転をアシストしています。

つまり下り坂や減速時(ブレーキング時)には、通常ペダルを漕がないのでモーターも回転していません。

対して旧SANYO(現Panasonic)が開発した「ハブモーター」は前輪ハブ(又は後輪ハブ)に「ブラシレスDCモーター」と「プラネタリギヤー(遊星歯車)」を組み込んで「直接車輪を回転させる」方式をとっています!

このことにより「ペダル部」には「トルク(踏み力)」を検出する圧力センサーだけを装着して、ペダル周りの機構をシンプルにしてもいます。

しかし反面走行中は「常にモーターが回っている状態!」となるために連続運転時にはモーター・ローター(マグネット)の過熱問題を抱えています。

マグネットは温度上昇すると磁力が低下する!

マグネットは「温度が上昇(過熱)すると」磁力(磁束密度)が低下することが知られています。(※1)

つまり、モーター出力の低下につながるわけです!

前途したように一般的な間接(ペダルアシスト)方式では、登坂時・加速時以外の定速走行時にはあまりモーターアシストを必要としていなく、しかも下り坂や減速時にはモーターは停止しています!

さらに、ハブ内蔵モーターと違って極端な小型軽量化の必要もないので、YMAHA passなどでは、1ランク大きい定格出力400wのモーターを出力250w以下になるように「制御している」疑惑?もささやかれています。

これに対して、「ハブモーター」方式では「常時回転しているのでこれが走行時の「引きずり感」につながっていると同時に過熱問題にもつながるわけです。

回り続けているモーター!

更に「eneloop」方式では「常時回っている」モーターを悪用?して「ジェネレーター」にも使用しており、生まれた電力でバッテリーの回生(再)充電に利用しています。、

つまり走行中は常に(モーターが回転して)「コイル」に電流が流れているわけです。

コイルの発熱により「マグネット(ローター)」も過熱されてモーター出力の低下!症状を誘発してしまうのでしょう。

参※1)Wikipediaのキュリー温度に関する解説はこちら。

カタログ記載事項を早急に見直すべき

不当表示?とまでは断言できませんが...ブリジストンサイクルはカタログ記載事項を早急に見直すべきではないでしょうか?

以下の性能表には前提事項として、外気温25℃以下の環境で「積載重量65kg」(総重量91.5kg)で、勾配7%(100m進んで7m上昇、角度約4°)を「連続して14km走行できる」としてありますが、以上のテスト結果からも、これは"まやかし"ではないでしょうか?

小生の体重はテスト時乾燥重量87kg、オプション(純正リアキャリア、水1リットル、盗難防止チェーン約1kg、衣類&ヘルメット)類を入れても90kgつまり総重量116.5kgで「ピタリ総重量限度内に収まっています!

この状態で、第4区間 登り4.31㎞(平均勾配5.3%)を連続走行できない現実は...

「同一条件で...走行距離が増える傾向にあります。」

等と都合の良いことを注記するよりも、

「最大重量116.3kgで連続登坂した場合は、モーター過熱により、1~2km経過した時点で、アシスト力が著しく低下する場合があります!」

また、

「連続した下り坂区間では、同じくモーター過熱により発電ブレーキが利かなくなる場合がありますのでご注意ください!」

と注記(要点)を変更すべきではないでしょうか?

さらに「7%」の登坂条件としてはパワーモードでも"一般人"では「3速走行」は無理です!

2速、場合によっては1速での走行で10㎞/hを切ってしまう時もあるはずです!

同じく、エコモード(踏力:アシスト=1:1)での連続登坂は一般人では絶対に無理です!

ブリジストンは、「プロサイクリスト」でテストをするのではなく"体力のない"?「一般の学生・主婦」などのアルバイト・ママチャリスト?で性能確認試験を行うべきでしょう!

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pdfはこちら albelte01.pdf albete02.pdf

開発元のPanasonic(旧SANYO)が生産をやめた理由とは...

レポートのように、「ハブモーター」方式は連続運転を行うと急激にモーター出力が低下する傾向が強いわけです!

なのでモーターアシストが威力を発揮するはずの「山間部や関東に多い起伏の激しい丘陵地帯」では自宅から4㎞程度のお買い物や仕事場への通勤でもあまり「楽ちん」とは言えない状況となるのでしょう。

実際千早赤坂村内では「YamahaやPanasonic」のアシスト自転車と何度か遭遇しましたが「ブリジストンや丸石サイクル、その他のマイナーメーカー」製のハブモーター車両は一切見かけませんでした!

つまりPanasonicでも旧SANYOを合併後しばらくは生産を続けていたeneloop車の生産を止めて、現在は「モーターユニットの生産と供給」のみを続けている理由がこれではないでしょうか?

回り続けるモーターのもう一つの弊害?

永久磁石を用いたDCモーターでは「通電(SWオン)していなくても回っている限りコイルに電流は流れている」!」

つまり、これがハブモーター自転車特有の電源off時、アシスト無し状態での「走行抵抗」の原因となっているのでしょう。

この電流は、抵抗(消費)や「巻き線短絡」していない限りは「コイルの中を行ったり来たりしているだけ」ですがコイルのリアクタンス抵抗で多少は発熱して浪費していることになります。

それで「無駄?」に捨てている電流を利用したのが「電力回生システム」という事になるのですが...

今後ロングツーリング可能な軽快車!となるには...

現状のモーターでは事実上ロングツーリングは不可能でカタログ通りの「シティーサイクル?」という事に終わってしまい、せっかくの「エネルギー回生」が「充電し忘れ、ズボラ」対策に終わってしまっています!

真の連続・航続距離90kmを実現するには「過熱しないモーター」と「モータークラッチシステム」の開発が必須であるように思われます!

モーターに関しては、ハイブリッドカー「プリウス」で用いられているように「オイルクーリング」が必要となるかもしれません。

更に「モーターの引きずり」による走行抵抗の軽減には、現在ローター(アウターケーシング)側に固定となっている「プラネタリギヤー」をサンギヤー側に設けた「手動クラッチ」で断続できる構造とすべきでしょう。(内装変速機の機構が応用できるはず)

これによて「常時」回っているモーターを「ライダー」が任意で断続できるようになれば、起伏の多い丘陵部などでは、通常のクランク駆動型同様に下り坂でモーターを停止させて、登りのみ再び「アシスト走行」を行うシステムに改変出来て、多少は改善できるかもしれません?

また、平野部においては、トータルアシスト距離は多少犠牲になっても、「抑速回生」を解除して「慣行」できるようにすれば、「現在はエマージェンシー」ぐらいにしかならない「アシスト無し走行」が日常的に利用可能となり、実用性が大幅に向上すると思われます。

現状では従来型のモータークランクペダル連結タイプがお勧め!

現状「駅やスパーマーケット」から2km以上離れた「丘陵地帯や山間部」にお住いの場合は「従来タイプ」のクランク(ペダル)伝達モーター方式のアシスト自転車が無難な選択と言わざるを得ないでしょう..

イオンバイク楽天市場店 が届けてくれます。

次回 ECT付きアシスト自転車とは?に続く。


 

公開:2020年5月30日
更新:2020年9月 2日

投稿者:デジタヌ


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