音動楽人(みゅーたんと)

電動アシスト自転車《購入・使用レポート2020》番外編 ハイブリッド原付2輪車の可能性は?

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登場が待たれる"ハイブリッド"原チャリ!

現在新聞配達などの実用車といえばスーパーカブと相場が決まっていますが、一部女性配達員向けなどとしてヤマハから発売されている「ギア」という配達用スクーターもあります。

またヤマハからは、「E-Vino」という電動スクーターも発売されています。

しかし「いろんな利点を持つハイブリッド原チャリ」はまだ市場には表れていません!

スーパーカブのメリットデメリット

最大の美点は耐久性と経済性、まず経済性では平坦部30km/h定速走行で公称燃費が105km/lリットル!

耐久性はご存じの通り10年以上はざら!

デメリットといえば、騒音!

特に、閑静な住宅地での深夜の朝刊配達車両は安眠妨害の頑強となっており、実際に大変迷惑しています!

MarutomiAuto さんが扱っています。

YAMAHAの配達スクーター"ギア"とは

1994年に長年製造を続けてきた「スーパーカブ対抗メイト」の製造をあきらめ?て登場したのが"ギア"です。

高耐久性配達用車両で、こちらはVベルト無段変速機を用いたスクータータイプのイージードライブ車で「スーパーカブの4速マニュアルミッション車両」のような変速機操作(ローターリーシフトタイプ)が必要なく気軽にの入れるのでメカ音痴?の女性配達員などの為に各店1・2台は配備されているようです。

但し乾燥重量96kgの"カブ"に対し"98kg"のギアは平坦部30km/h定速走行で公称燃費が66.9km/lリットル!と約3割程度悪く、10台(10人)以上の配達員を抱える新聞販売店では、すべての車両を置き換えることは大幅な「燃料費増加」に繋がり、さらにカブに比べて消耗品(Vベルト・タイヤ)も馬鹿にならず配達員の不足と経費のはざまで1・2台がやっとのようです。


バイク通販 ファーストオート さんで取り扱ています。

新時代の電動スクーター「E-Vino」

2005年にPassol-L(パッソル-L)として初代が登場して、2015年に装備を充実してヤマハ・E-Vinoとして再登場しました。

乾燥重量68kgと軽量で、1充電走行距離 29km(30km/h 定地走行テスト値〈標準モード〉)となっていますが...

但し、乗員55kg、バッテリー新品、気温25℃、乾燥路面、無風状態でのお話で、新聞配達のように30kg程度の新聞を積むことは不可能で、たとえ積載できるように改造したとしても、1回での走行距離は大幅に低下してとても配達車両としては使用できません!

但し、電動アシスト自転車同様に「無音」と言ってよいぐらいの低騒音なので、住宅地の住人としては非常に期待が集まる配達専用車両でもあります。

バイク通販 ファーストオート さんで取り扱ています。

希望のスーパースターハイブリッド原チャリ!とは

待たれる理由(メリット)

  • 電動スクーター同様に、加速時のエンジン騒音が低騒音なので、深夜の住宅地に最適!
  • 電動スクーターと違い、燃料は従来通りの「液体燃料ガソリン」なので「充電忘れ!」が発生しない!※実際に小生も電動アシスト車で通勤していた時にたまにヤラカシました!
  • 上記に絡んで、走行距離が大幅に伸びる!ので燃料タンクは2㍑程度で毎日の配達には過不足が生じないで十分となる。
  • エンジン、ECT、コグドベルトの組み合わせなら、エンジン・重いVベルト プーリー減速機・一体型リヤサスユニット使用車両と同程度の重量に収まり、モーターとバッテリーの重量増ぐらいで済むでしょう!"ギア"の"98kg+5kg程度の乾燥重量105kg程度に収まれば、電力回生でカブの公称燃費105km/lリットル!ぐらいは容易にクリアできるでしょう?※特に丘陵部に設けられた坂道が多い「ニュータウン」ではかなりの燃費改善効果が期待できます!
  • ソリッドカーボンベルトを用いれば高耐久でメンテナンスフリーです。
  • ECTによる無段変速機なのでギア同様にイージードライブで女性にも運転しやすい。
  • タイヤ以外の消耗耐久部品が少なく、Vベルトスクーターより堅牢で長持ちします。
  • 現行の技術の延長上なので、製品化しやすい?

特有のデメリットと問題点

  • ニッケル水素電池を使用するとしても充放電600回程度で、毎日使用する新聞配達の場合、毎年バッテリーを交換しないといけない。消耗品として毎年数万円のメンテナンス費アップになる。
  • 現行法規のもとでの"アシストモーター"は微妙な取り扱いになる!※但しスズキの軽四では補助動力ではなく「高出力セルモーター・ダイナモ」として国交省を納得させており、最高時速30km/h、一人乗り、メイン内燃機排気量50CC未満であれば、話がつく(型式認定の)可能性はあります!

ハイブリッド原チャリのコンセプト

  • 2連プラネタリギアユニット仕様のECT(変速補助モーター付き)と49cc内燃機、高出力ダイナモ・セルモーター?の組み合わせとする。
  • エンジン出力は現行の"ギア"用3.2kw/8500r,p,m, 4.1N・m/6500r,p,m,の4ストロークエンジンを流用。
  • 高出力ダイナモ・セルモーターはE-Vino用の1.2kw/3,760r,p,m,の3相ACモーターを流用※エンジンと違い0r,p,m,から高トルク(高出力)を発揮してくれるので、この程度でも十分高出力!
  • バッテリーは「衝撃に弱く、かつ高価」なリチウムイオン電池はあきらめて新たに「電圧50v(42セル直列)10アンペア)」のニッケル水素電池を新規開発(発注)して使用。
  • 平地での発進時はモーターのみ!
  • その後15km/h程度から、エンジン始動併用。
  • 登坂では、エンジン併用、下り坂ではエンジン停止で「ダイナモ(セルモーター)」の回生発電で充電。
  • ブレーキ時も"前ブレーキレバー"連動で停止寸前まで回生発電ブレーキを使用。
  • 基本20~30km/hの法定速度定速走行中は、エンジンを停止して高出力セルモーター(バッテリー)で走行。
  • その他充電状態に応じて、エンジン併用(ダイナモ発電)運転実施。
  • 電動スクーター同様にアクセル操作は「バイワイヤー」方式で、状況に応じてセルクラッチの断続、エンジン始動・停止「フューエル・インジェクション」制御、ECTの変速操作(シフトダウン、シフトアップ)の制御に用いる。
  • 降坂時のダイナモ回生ブレーキ時の為にハンドシフターでマニュアル操作(プリセット回転数ステップ制御)も可能とする。」
  • バッテリー(過充電)レギュレーター(過電圧・過電流)保護の為に、充電回路とは別に「セラミクス抵抗器」でジェネレーターに負荷をかける仕組みとします。
  • 山間部などでのモーター過熱に備えブレーキは「前輪ディスクブレーキ」とします。

ECT仕様

  • 増速機タイプ(アウター&プラネタリキャリー入力、サンギヤ出力タイプ)
  • エンジン→出力は逆転!
  • 2連プラネタリ構成。
  • 初段プラネタリキャリー・エンジン直結タイプ、初段サンギア2段目プラネタリキャリー連結、2段目サンギア出力減速機構成。
  • 高出力セルモーターによる二段目プラネタリキャリー外周リングギア駆動。
  • 減速補助モーターによる2段目アウターギヤー外周へ可変速駆動。

変速の仕組み

  • 変速時、2段目アウターギヤ外周リングギアを"変速モーター"で(出力軸から見て)正転させて減速!させて変速。

動作説明

hybridmotorcycle.jpg

0)コールドスタート(油温制御)

  • 初動時には、初動ボタンにより(暖気の為に)最初からエンジンをスタートさせてエンジン始動後は速やかにstrter clutchを断状態にしてエンジン暖気を行う。
  • エンジンオイルが所定の温度に達したら、再度strter clutchをつなぎエンジン走行に切り替える、モーターは(ジェネレーターモード)、"山間部モード"で登坂の場合は協調運転に切り替える。
  • 下りの場合は、strter clutch断によりエンジンstop.
  • エンジン油温が規定値以下まで下がった場合は、自動的にエンジン再スタート後、strter clutchが切れて油温が上昇するまでアイドリング運転を実施。

1)発進(ホット発進再起動)

  1. strter motorが回転を始めて→secondary planetary gear trainのplanetary cary(Primary planetary gear trainのsun gear)を回してsun gearにつながった駆動プーリーを回します。
  2. この時同軸のPrimary planetary gear trainのsun gearも回りますが、strter clutchが繋がっていないので動力はエンジンには伝達されません(空転しているだけ)
  1. 15㎞/hでstrter clutchが繋がってPrimary planetary gear trainのouter gearが固定されると、Primary planetary gear trainのplanetary caryにつながったエンジンが起動します。
  2. アクセル開度に応じて、エンジンが増速を始めます。

3)変速操作

  1. マニュアルセレクターもしくは、負荷(strter moterの駆動電流値)に応じてウォームギヤー駆動の変速モーターがsecondary planetary gear trainのouter gearを減速回転(逆転)させると、sun gearの回転比に応じて減速されて駆動プーリーに伝わります。
  2. 但しMAX Speedは法定速度の30㎞/h以下となります。

4)減速(図3)

  • 発進時の逆動作となります。
  • アクセルoffでエンジンがストップ(strter clutch 断)して、strter moterがジェネレーターモードになり回生ブレーキが働きバッテリーを充電します。
  • 長い下り坂でもで発電ブレーキの働きで「従来のエンジンブレーキ」以上の抑速が可能です。
  • 前輪ブレーキレバーと傾斜センサーで下り坂を認識かつ、30km/h以上のSpeedを検出した場合、その時のSpeedに応じた適切なコントロール(減速モーター制御)でエンジンのオーバーレブ(過回転)を防止します。
  • さらに、(下り坂で)30km/h以下まで速度が低下しない場合にはstrter clutchが接続されないシステムとします。※つまりモーター発電回生抑速と(前後の)メカブレーキ制動のみとなります。

5)定速走行時充電

  • 平坦部の定速走行時にバッテリーの充電量が低下すると、strter clutchが働き、strter moterがジェネレーターモードになりエンジン単独駆動状態となり、回転は後輪駆動プーリーとstrter moterの両方に伝わりstrter moterにより充電が行われます。

法律上の(解釈)問題が解決すれば今すぐにでも実現可能?

125ccの原付2種認定なら今すぐにでも型式認定が下りるでしょうが、49ccの原動機付自転車でないと「セールスポイント」がなくなる!ので、粘り強く「国交省」と陸運局と交渉を続けてください!

法律上の問題がクリアできれば、技術的には本コンセプトデザインで今すぐにでも実用化可能でしょう!

型式認定申請の要点

申請(陳情)時には以下の点を強調すれば、監督官庁(国交省)の運輸当局も時の内閣への報告で困らないでしょう!

  • システムはアイドリングストップの延長上にある。
  • あくまでもエンジン始動時の高出力セルモーターで補助動力ではない!
  • 変速モーターは減速モーターで増速機能は持たない!
  • 変速時(減速時)の空走がなくなり安全性が向上する!
  • 下り坂・減速時に回生発電でエネルギーを回収できて、今までは主にドラムブレーキの発熱として捨てていた高度差のポテンシャルがある程度回収できて省エネ(エコノミー)。更にエンジンブレーキを利かせるために、無駄に回転数を5500r,p,m,以上まで上げていた、燃料の節約につながる。
  • 有害排出ガス減少で環境保全(エコロジー)にもなる。
  • 住宅地における早朝の新聞配達などによる騒音問題の環境対策になる!


 

公開:2020年7月10日
更新:2020年7月11日

投稿者:デジタヌ


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