2017年10月、Bridgestone World Solar Challengeに東海大学ソーラーカーチームが4m2シリコン太陽電池を搭載した新型車両で参戦!!

オーストラリアで開催されるBridgestone World Solar Challenge
2017年10月8日〜15日、オーストラリア大陸北部のダーウィン（ノーザンテリトリー準州都）から南部のアデレード（南オーストラリア州都）までの3,000kmを、ソーラーカーで縦断する、「ブリヂストン・ワールド・ソーラー・チャレンジ(Bridgestone World Solar Challenge」が開催されます。（以後、BWSCと略記）このBWSCは、1987年に第1回大会が開催され、2017年で14回目を迎えます。30周年記念となる本大会に29の国と地域から45チームがエントリーしました。東海大学はこれまでに、1993年、1996年、2001年、2009年、2011年、2013年、2015年の7大会に出場し、2009年にはTokai Challengerで日本勢として13年ぶりの総合優勝、2011年には二連覇を成し遂げました。2013年は、大会レギュレーションが大きく変更される中で4輪の2013年型ソーラーカーTokai Chalengerを開発し2位、2015年は3位と常に表彰台に乗っています。主なライバルチームとしては、オランダのNuon Solar Team（デルフト工科大学）、Solar Team Twente（トゥエンテ大学）、アメリカのミシガン大学チーム、スタンフォード大学などが挙げられます。詳しい情報はWikipediaのワールド・ソーラー・チャレンジなどを参照してさい。

Bridgestone World Solar Challengeのロゴマーク

World Solar Challenge 3,000kmのコース
（日本の北海道から沖縄までよりも長いコース）

2017年のレギュレーション改定
1987年の初開催から30周年を迎えるにあたり、2005年までは8m2程度の面積まで認められていた太陽電池が、ソーラーカーの進化により6m2への削減されました。2017年はさらに4m2まで削減され、当初の半分以下の面積になりました。一方、2015年までの車体寸法が全長×全幅が4.5m×1.8m以内であったものが、2017年は太陽電池面積が大幅に削減されたにもかかわらず5m×2.2mに拡大され、事実上、設計の自由度が増加しました。このレギュレーションの変更により、ソーラーカーのデザインは再び分化をはじめることになりました。

全長が4.5mから5mに回復し、太陽電池面積が縮小されることから、ボディ形状は2015年の主流であったカタマラン（双胴）型（左）とモノハル（単胴）型（右）を採用する主に2つのグループに分かれました。東海大学ソーラーカーチームでは、この2つのモデルについて開発＆空力解析を進めてきましたが、モノハル型の方が空気抵抗を小さくできると判断し、こちらを採用することにしました。さらに、多接合化合物太陽電池については、2011〜2015年まではシリコンの半分の面積でしたが、2017年は従来に比べ32%増とすることができ、依然よりも有利になりました。以前のレギュレーション改定では、高コストな多接合化合物太陽電池を使わなくても、十分な走行性能を実現することができるとして、事実上宇宙用の太陽電池を締め出した経緯があるだけに、このようなレギュレーションは不可解であるといわざるを得ません。

　
Type A Catamaran型　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Type B Mono-hull型

これらのボディはソフトウェアクレイドル社の熱流体解析ソフトであるSCRYU/Tetraによって評価が行われ、形状変更と空力評価が繰り返し行われることで空力性能の改善が行われました。その結果、デザインされたのがType-Bを元に開発された2017 Tokai Challengerです。2013年型と2015年型では双胴型の左側に寄せた位置にコックピットがありましが、2017年型ではトレッド幅と車幅を縮めたために、走行安定化のためコックピットを中央に配置することとしました。

2017年型Tokai Challengerの特徴
パナソニックから供給されている太陽電池モジュールHITは、通常の製品ラインの中から選別された太陽電池が使用されたものを集め、反射防止構造の性能向上や高反射充填剤などの改良が施され、2011年に22.0%だった変換効率は2013年に22.5%、2015年に23.2%にまで向上しました。その結果、定格出力は1.32kWから1.39kWへと増加させることに成功しました。2017 Tokai Challengerは、開発段階となる裏面電極型の太陽電池HITを搭載することで、なんと変換効率を24.1%にまでアップさせることができました。これにより、4m2の太陽電池でありながら962Wの定格出力を発生させることができます。

東海大学ソーラーカーチームは、パナソニックブランドの太陽電池を搭載する唯一の日本製太陽電池を搭載した参加チームとなる見込みです。リチウムイオン電池は、2015年に引き続きニッケル系正極を用いた高容量18650型リチウムイオン電池を搭載し、17並列24直列のバッテリが組み上げられました。搭載が認められる20kgの重量制限の中で、2017年には5.1kWhのバッテリを搭載します。

さらに、東レの炭素繊維「トレカ」の供給を受け、東レ・カーボンマジック社で製品成形していただくことで超軽量な車体を実現しました。今回は一般的なT300よりも1.67倍の引っ張り強度を誇る、T800を使用したトレカクロスを用意し、さらに開繊処理を加えてプリプレグとしたものを中心に用いました。

ミツバ社のソーラーカー用ブラシレスDCダイレクトドライブモータに鉄製アモルファスコア、ケイ素鋼板バックヨーク、ジェイテクト製のセラミックボールベアリングなどが組み合わせれ、98%という超高効率なモータが新規開発されました。

BMW i3にも応用されたタイヤテクノロジーであるブリヂストン「ECOPIA with ologiｃ」は大径狭幅化することで走行抵抗を低減することができます。ソーラーカー用に開発されたラジアルタイヤは、なんとプリウスの1/10程度の転がり抵抗を実現することができるとのこと。KYBモーターサイクルサスペンションのスプリング＋ショックアブソーバは、Tokai Challengerのために専用設計・製作されたもので、DLC（ダイヤモンドライクカーボン）コーティングが施されたもの。

産総研、小山高専、東海大学が開発し、三島木電子が製作した新型の昇降圧型MPPT（写真左）は98.5%の効率を達成。さらに、新規開発を行ったPVバランサー（写真右）を組み合わせることで、キャノピー影やモジュール内角度差によって発生する損失を最小に抑えることができます。

これ以外にも、チームTEEDDAや東海大学情報理工学部などの協力で気象衛星ひまわり8号によるオーストラリアの高精細衛星画像および日射量推定マップを利用した運航計画を行います。日本デジコム社の協力で車載型インマルサッと通信衛星端末Explolar 325を利用することで、10分間隔で最新の高精細カラー衛星画像を現地で入手することが可能になりました。2017年は、推定日射量の未来予測を取り入れる予定です。

2017年型ソーラーカーTokai Challenger

2017 Tokai Challengerの諸元表

出場予定チーム
29の国と地域から45チームが出場します。*2

チャレンジャークラス28台、クルーザークラス15台、アドベンチャークラス2台。

*1 2017年8月20日時点での所属、学年より
*2 2017年8月20日時点での大会の発表資料より

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パナソニック株式会社
東レ株式会社

東レ・カーボンマジック

株式会社ブリヂストン
日野自動車株式会社
株式会社ミツバ
日本マイクロソフト株式会社
株式会社ソフトウェアクレイドル
KYBモーターサイクルサスペンション株式会社

飯田通商株式会社
石塚工業株式会社
植木プラスチック株式会社
九重電気株式会社
株式会社ジェイテクト
株式会社三協
国立研究開発法人産業技術総合研究所
サンスター技研株式会社
株式会社スマートビジョン
株式会社ソーアップ
ダッソー・システムズ株式会社
チームTEEDDA
日本ケミコン株式会社
株式会社日本デジコム
人気酒造株式会社
株式会社パトライト
ビジュアルテクノロジー株式会社
有限会社フジアロイ
株式会社プロジェクト・ミュー
ベクター・ジャパン株式会社
有限会社三島木電子
ラップジャパン株式会社
WAKO'S 株式会社和光ケミカル