3.2 車体構造車体構造は F1 と同じ構造となっておりモノコックに直接エンジントランスミッションのユニットが取り付けられていますフロントサスペンションも F1 のようにモノコックに取り付けられていますがサスペンションが壊れた際に取り外しにくい構造となってしまったため今後の改善点と木下さんが仰

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はなふじた
5 years ago
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レース走行におけるハイブリッドシステムの実用性顔写真小山亮 ( 神奈川工科大学大学院 ) 1.

世界自動車連盟 ) が主催している WEC(FIA 世界耐久選手権 ) にはアウディ R18 e-tron クワトロとトヨタ TS030 HYBRID がハイブリッドレース車両として参戦しています私は 2012 年 10 月 12~14

の木下社長とハイブリッドプロジェクトリーダーである村田主査にピット内にて実車を目の前にして車両の説明をしていただきました (Fig.1,2) 2.

マニュファクチャラー主体で行われてきた 2 座席スポーツカーによる耐久レースです参加車両についても規定が次々と変化し GT カーが主役だった時代もあればプロトタイプカーが主役だった時代もあり

1 レース走行におけるハイブリッドシステムの実用性顔写真小山亮 ( 神奈川工科大学大学院 ) 1. はじめに近年環境性能燃費の観点から電気自動車やハイブリッド自動車が注目されていますこのような流れは自動車レースの場においてもあり Super GT には 2012 年からプリウスや CR-Z をベースとしたレース車両が参戦し FIA( 世界自動車連盟 ) が主催している WEC(FIA 世界耐久選手権 ) にはアウディ R18 e-tron クワトロとトヨタ TS030 HYBRID がハイブリッドレース車両として参戦しています私は 2012 年 10 月 12~14 日に行われた WEC 第 7 戦富士 6 時間耐久レースにおいてプレス向けの Racing Hybrid の説明に参加させていただきその後 TMG(Toyota Motorsport GmbH) の木下社長とハイブリッドプロジェクトリーダーである村田主査にピット内にて実車を目の前にして車両の説明をしていただきました (Fig.1,2) 2. WEC とは WEC のベースとなっている選手権は 1953 年から行われていた世界スポーツカー選手権 (World Sportscar Championship) ですこの世界選手権は自動車メーカー & マニュファクチャラー主体で行われてきた 2 座席スポーツカーによる耐久レースです参加車両についても規定が次々と変化し GT カーが主役だった時代もあればプロトタイプカーが主役だった時代もありシリーズ名称もシリーズに含まれるレースもさまざまな変遷をたどってきましたしかし 1991 年に FIA がエンジン規定を変更したこともあって次々にメーカーやマニュファクチャラーがシリーズから撤退し 1992 年シーズンを最後に選手権自体が消滅してしまいましたその後耐久レースとして有名な ACO( フランス西部自動車クラブ ) が主催しているルマン 24 時間レースがスポーツカープロトタイプカーのレースを盛り立ててきました (Fig.3,4) Fig.1 プレス向けのプレゼンテーション Fig 年ルマン 24 時間レース第 2 位でフィニッシュした TS010 Fig.2 ピット内

3.2 車体構造車体構造は F1 と同じ構造となっておりモノコックに直接エンジントランスミッションのユニットが取り付けられていますフロントサスペンションも F1

4 1999 年ルマン 24 時間レース第 2 位でフィニッシュした TS020 コック以外の部品はすべて交換可能となっています Fig.

富士スピードウェイにおいても 1982 年から 1985 年までは世界耐久選手権として 1986 年から 1988 年まで世界スポーツプロトタイプカー選手権として世界選手権が開催されていたため実に 24

1 概要 1999 年以来 9 回目のルマン 24 時間レースへの挑戦となるトヨタはレーシングハイブリッドを搭載した TS030 で WEC に参戦していますアウディが前輪にモーターを搭載しているのに対して TS030 HYBRID

2 3.2 車体構造車体構造は F1 と同じ構造となっておりモノコックに直接エンジントランスミッションのユニットが取り付けられていますフロントサスペンションも F1 のようにモノコックに取り付けられていますがサスペンションが壊れた際に取り外しにくい構造となってしまったため今後の改善点と木下さんが仰ってましたレース中にどのようなトラブルが発生してもすぐさまレースに復帰できるようにモノ Fig 年ルマン 24 時間レース第 2 位でフィニッシュした TS020 コック以外の部品はすべて交換可能となっています Fig.6 は走行前にアライメント調整を行っている写真ですそして 2012 年から FIA と ACO が協力して 20 年ぶりに FIA 世界耐久選手権 (World Endurance Championship 通称 :WEC) を開催することが決定しました富士スピードウェイにおいても 1982 年から 1985 年までは世界耐久選手権として 1986 年から 1988 年まで世界スポーツプロトタイプカー選手権として世界選手権が開催されていたため実に 24 年ぶりに富士スピードウェイに世界選手権が帰ってくることになりました 3. TS030 HYBRID Fig.6 アライメントの計測 3.1 概要 1999 年以来 9 回目のルマン 24 時間レースへの挑戦となるトヨタはレーシングハイブリッドを搭載した TS030 で WEC に参戦していますアウディが前輪にモーターを搭載しているのに対して TS030 HYBRID はリアのギアボックスに搭載されているモーターを使用しエネルギーの回生 / 放出を行いミッドシップに搭載した 3.4L V8 自然吸気エンジンをアシストするレイアウトになっています (Fig. 5,8) 3.3 コックピットステアリングには 4 個のロータリースイッチが取り付けられており一見セッティングの幅は少ないように思えますがこのスイッチ1つ1つは単独ではなく組み合わせとして使用するため数百通りのセッティングの種類が存在しますレース中は車両の状態をテレメトリーでピットに送りこのデータをバックヤードでエンジン班シャシー班に分かれたエンジニアが分析しレース状況に合わせた適切なセッティングを見つけ無線でドライバーに指示を出します ( Fig.7 ) Fig.5 TS030 HYBRID Fig.7 コックピット

3.4 ハイブリッドシステム THS-R ( Toyota Hybrid System Racing ) とは市販車に搭載されている THS-Ⅱ(Toyota Hybrid System -Ⅱ) をベースとして構築したモータースポーツ用のハイブリッドシステムです市販車に搭載されている THS-Ⅱのシステムは以下の4つの特徴があります 1アイドルストップ 2EV 走行 3 電気 CVT (

シフトダウン時にモーターの制動力を弱めないとドグリングが噛み合ったままになってしまいシフトダウンができませんそのためこの制御のタイミングが合わないとリアがロックしてしまいコースアウトしてしまいますこの制御はエンジンのシミュレータで数々のテストを行ってはいたが実際にはうまくいかず非常に苦労したと仰っていましたまた

3 3.4 ハイブリッドシステム THS-R ( Toyota Hybrid System Racing ) とは市販車に搭載されている THS-Ⅱ(Toyota Hybrid System -Ⅱ) をベースとして構築したモータースポーツ用のハイブリッドシステムです市販車に搭載されている THS-Ⅱのシステムは以下の4つの特徴があります 1アイドルストップ 2EV 走行 3 電気 CVT ( エンジンの高効率運転 ) 4 回生この4つの特徴のうち1~3の機能はレース走行においては使用されないため THS-R は回生機能 ( エネルギーアシスト & エネルギー回収 ) に特化させシステムの軽量化を図わなくてはいけませんこれらのコンポーネント間を協調させるために千分の一秒オーダーで制御を行っていますこれはギアボックスがマニュアルのためシフトダウン時にモーターの制動力を弱めないとドグリングが噛み合ったままになってしまいシフトダウンができませんそのためこの制御のタイミングが合わないとリアがロックしてしまいコースアウトしてしまいますこの制御はエンジンのシミュレータで数々のテストを行ってはいたが実際にはうまくいかず非常に苦労したと仰っていましたまた一般的にはブレーキディスクをある一定の温度に保つために冷却しなくてはいけませんが回生制動を行うことで想像以上にブレーキディスクの温度が上がらずブレーキの開発者を困らせたそうです (Fig.9) るために動力分割機構と発電機を廃止していますまたレースでは市販車の 60 倍ものエネルギーを回生しなくてはいけないため市販車の電池と MGU (Motor Generator Unit ) を使用してしまうとブレーキング時のエネルギーの大部分を熱として捨ててしまうことになりますそのため THS-R では 2 次電池ではなくキャパシタを採用し MGU の出力も向上させています冷却性能についても高負荷連続運転でハイブリッド機能を維持するために向上させていますまた MGU を使用してエンジンを始動させるためセルモーターは搭載されていません Fig.9 回生を行っているリアブレーキディスクは黒いまま ( プレス資料より ) (2) 高電圧の安全性 THS-R で使用している MGU は 700[V] の高電圧を採用しているため感電することは大事故につながりますそのため様々な安全対策がとられていますまずシステム全体としてはインバータとキャパシタは一番頑丈なモノコックの中に納めていますしかしモーターはギアボックス内にあるためモノコックからギアボックスまで高電圧配線を伸ばさなくてはいけませんここで考えられる最悪の事故の状況はモノコックからギアボ Fig.8 ギアボックスに組み込まれたモーター ( トヨタレーシングホームページより ) (1) 協調回生制御ブレーキング時はエネルギーを回収するために回生を行いますが回生と同時に油圧ブレーキギアチェンジも行ックスが分離してしまい高電圧配線が露出してしまう状況ですこのような事故時の安全性を確保するために直流はモノコック内だけで使用し事故の際に断線する可能性のあるモノコックからギアボックスまでは交流となるようにしています

次にキャパシタについては 3 軸の加速度センサーが取り付けられそのセンサーが 30[G] 以上を検出すると電流を遮断するようになっており

キャパシタの隣には安全プラグが取り付けられておりこのプラグをはずすことでキャパシタからの電流を遮断することができますピット内にはこの安全プラグを取り付けると

はアウディよりも 1 回多くピットインしなくてはならずピットイン 1 回分のタイムマージンを稼いでおかなくてはいけませんでした 2

名のドライバーのうち最もラップタイムが速かった中嶋一貴選手にファイナルスティントを託し猛プッシュしましたその結果必要であった 2

12~16) していると村田さんは仰っていました (Fig.10,11) Fig.12 ホームストレートを走行する TS030 Fig.

4 次にキャパシタについては 3 軸の加速度センサーが取り付けられそのセンサーが 30[G] 以上を検出すると電流を遮断するようになっておりケース自体もドライバーが生存不可能な 60[G] まで耐えられるように設計されていますまたキャパシタの隣には安全プラグが取り付けられておりこのプラグをはずすことでキャパシタからの電流を遮断することができますピット内にはこの安全プラグを取り付けると LED が点灯し安全を知らせるシステムが構築されており作業時には必ず安全プラグを車両から取り外し先ほど説明した位置にプラグを取り付けることを徹底 TS030 はアウディよりも 1 回多くピットインしなくてはならずピットイン 1 回分のタイムマージンを稼いでおかなくてはいけませんでした 2 位のアウディとの差を広げられない状況が続きそのまま終盤に入ってしまいましたここでトヨタレーシングは 3 名のドライバーのうち最もラップタイムが速かった中嶋一貴選手にファイナルスティントを託し猛プッシュしましたその結果必要であった 2 位のアウディとの差をつくることができトヨタレーシングは母国 GP で優勝することができました (Fig.12~16) していると村田さんは仰っていました (Fig.10,11) Fig.12 ホームストレートを走行する TS030 Fig.10 キャパシタの隣にある安全プラグ Fig.13 ピットウォールスタンドとリーダーズボード Fig.11 質問をする執筆者 4. 決勝予選でトップタイムを出したトヨタレーシングはポールポジションからのスタートでした危なげなくオープニングラップを走行し 1 位を順調に快走していましたしかし 2 位を走行していたアウディが燃費重視に対し TS030 は加速性能重視なため 6 時間走行するためには Fig.14 グランドスタンドで旗を振り応援する観客

の関係者の皆様に心より御礼申し上げます Fig.16 表彰台 ( トヨタレーシングホームページより ) 参考 URL 5.

勝つことを目標とすると思いますそのためハイブトヨタレーシング http://ms.toyota.co.jp/jp/wec/index.html TMG http://www.toyota-motorsport.

5 Fig.15 フィニッシュ時のラップ数 Fig.17 集合写真謝辞予選を明日に控えた練習走行の合間の大変お忙しい中ピット内にてたくさんの貴重なお話をしていただいた木下さん村田さんをはじめとしたトヨタレーシングのスタッフの皆様トヨタ自動車モータースポーツ部の皆様 FSW の関係者の皆様に心より御礼申し上げます Fig.16 表彰台 ( トヨタレーシングホームページより ) 参考 URL 5. おわりに一般的にハイブリッド車両といわれると一番に頭に浮かぶのは燃費がいいのかということだと思います確かにレース走行をする上で燃費を向上させなくてはいけない場面も存在するとは思いますがレースに参戦している以上勝つことを目標とすると思いますそのためハイブトヨタレーシング TMG WEC 公式ページリッド車両ではモーターによるアシストを行うことでどれだけタイムを縮められるかが重要となってくると思います村田さんは回生して得たエネルギーをコーナーの立ち上がりで使用する際に加速度を固定すればその分エンジンが絞れるので燃費が向上しますし加速度を固定せずエンジンにそのままモーターの馬力を追加すれば加速度が向上すると仰ってましたこれはハイブリッド車両にしたことでセッティングの幅が増えたということだと思います以上のような背景を知った上でハイブリッドレース車両が参戦しているレースをみればより楽しめると思います

2014 Race Report TEAM 無限シリーズ名 :2014 AUTOBACS SUPER GT SERIES ROUND 8 大会名 :MOTEGI GT 250km RACE 距離 :4.801km 53 周 ( km) 予選 :11 月 15 日 ( 土 ) 晴れ観衆

2014 Race Report TEAM 無限シリーズ名 :2014 AUTOBACS SUPER GT SERIES ROUND 8 大会名 :MOTEGI GT 250km RACE 距離 :4.801km 53 周 ( km) 予選 :11 月 15 日 ( 土 ) 晴れ観衆シリーズ名 :2014 AUTOBACS SUPER GT SERIES ROUND 8 大会名 :MOTEGI GT 250km RACE 距離 :4.801km 53 周 (254.453km) 予選 :11 月 15 日 ( 土 ) 晴れ観衆 :15,500 人 ( 主催者発表 ) 決勝 :11 月 16 日 ( 日 ) 晴れ観衆 :32,000 人 ( 主催者発表 ) TEAM 無限最終戦を