ワールドドローム２００２
シミュレーションシステム精密化
モーターパワー、バッテリー電圧のファクターを組みこむ！
2002/06/28

　本HP「お気楽RC!」では、ラジコンカーの走行の様子をシミュレーションする「走行計算」を以前より試みています。
世界一のハイスピード・オーバルレース「ワールドドローム」におけるシミュレーションも昨年検討し、実測データとよく一致する計算方法を見いだしました。

　昨年のシミュレーションシステムについてはこちら

ドライバーズ・ミーティングにて　昨年は、周回中の速度、縦Ｇ、コーナリングフォースの関係を理論的に裏付けることを主題にシミュレーションし、データロガー実測値と比較してみました。
　その結果､実測値は考えていた理論値にかなり近く、計算システムがまあまあ妥当であることがわかりました。

　計算方法について、簡単な説明はこちら（別ウインドウで開きます）

　今年は、シミュレーションシステムをより詳細に検討するために､バッテリー、モーターを様々に変えてみたうえでデータを取ってみました。

　その結果､やはりモーターダイノ（モーター性能測定器）でよい結果をだしているモーター、電圧の高いバッテリーは実際のレース走行でも高い速度記録を残す傾向にあることがわかりました。今年のデータ概略はこちら参照

　今回はさらに詳細に、バッテリー電圧とモーターパワーがドロームの周回速度にどのように影響するのか、をまず理論式でシミュレーションし､それがロガーのデータに一致するのかを検証してみます。

検証方法概略

モーターパワー

　今回の実験は、ＲＣモーターのスペシャリスト：宮谷さんとの共同実験です。モーターチューンおよびドローム使用前後でのダイノ測定をいただきました。ありがとうございます。

　今回使用したモーターは３つ。

（１）宮谷チューンモーターＡ（Miya-A）

（２）チューンモーターB（Miya-B）

（３）「なにもしてない」かわにしモーター（K02-A）

　以上のデータをもとにしたモーター特性をシュミレーションに用います。
(1)Miya-Aは、４回使っておりグラフの推移が大きいので､各走行ごとに、"段階的"な性能低下が起こった､と仮定して、各ヒートでのモーター特性としました。

　Miya-B、K02-Aはドローム後測定のデータをシミュレーションに使用しました。

　次に、電圧とモーターパワーの関係について考えてみました。
宮谷さんやAORcたてさんにいろいろ教えていただいた結果、おおざっぱには次のように扱ってよさそうだと考えました。

　○回転数-トルクの直線が、電圧に比例して上下にシフトする

　　

　このように、電圧が1.1倍になると最高回転数も最大トルクも1.1倍になるということです。

理論値の計算

　モーターデータがそろったので､いよいよ走行計算を行います。
予選3回目のデータを使って、まずパラメータの調整を行いました。

　予選3回目のデータ

　検討には、周回開始直後ベストラップを含む部分を使うことにしました。ラップ記録との比較もしたいので。
この部分の電圧をまずロガーデータで参照します。18秒〜29秒の部分で電圧を平均すると、７．２０Vでした。

　次に、モーターです。ダイノデータは６．６Vで測定されていますから､これを７．２Vのパワーに変換します。

　いよいよ、算出したモーターパワーの値を使って周回速度の理論値を計算します。
ギア比、タイヤ径、車重は実測値をそのまま使用し､測定できないCD値や転がり抵抗係数、ギア効率は推測値をもとに多少調整し､実測値と理論値がよく合うパラメータの組み合わせにしました。

　これらのパラメータを使った計算の結果と、予選３ヒート実測値との比較です。

　ピンク色のグラフがロガーに記録された速度の実測値、青色のグラフが上のパラメータを使って計算した理論値です。
　なかなかいいでしょ。

理論値と実測値との比較

　さて、ここからが検証の本番です。他の周回データにおいても、理論計算の速度値は実測値と一致するでしょうか！？
もちろん、ここから先に変化させるパラメータは電圧およびモーターパワーのみです！

予選４ヒート目

予選５ヒート目

予選６ヒート目

決勝Ａメイン

　・・・・と、すべての場合でよく一致！することがわかりました！！
すばらしい！！Bravo！！Хорошо（ハラショー）！！
予想以上に一致したこれらのグラフを見たときは、我ながら感動しました。

　さらに、このシミュレーションによるラップタイムと、実際のタイムを比較してみます。

・・と、これはあまりよく合いませんねー。

　なぜでしょ・・・・あ！そうか！！
この計算では、周回を250ｍきっちり最短で走ったときのラップタイムです。前回の検証で、実際には258m走っていることを示唆するデータもありました。
　そこで、シミュレーションにおける平均速度の理論値で、"258m"周回したときのラップタイムに換算してみると・・

　おお！！すばらしい！！理論値との差がすべて0.06ｓ以内に収まってます。Хорошо！！

　以上をまとめますと､

　このシミュレーションシステムを使って

ことや、逆に､

　ことが可能かもしれません。

　あ〜終わった･･･データ解析がうまくいってうれしいです。
これで、やっと私のワールドドローム２００２が完結します。
ドローム１日目に開始したデータ記録から２週間・・・私にとって、とても長く、また楽しいレースでした。

　では！来年もピストでお会いしましょう！！

補足）ダイノ測定において電流値も測定いただいてますが、グラフでは省略しています。きれいな直線が得られており､今回の回転数領域では20-30Ａの電流量であったようです。決勝レース（４分間）後のバッテリー残量（約1000mAh／3000mAh）から計算した平均電流量は30Aと見積もることができ、これとよく一致する値といえます。

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