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マシン診断

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ミニ四駆 超速グランプリ(超速GP)のマシン診断についての説明ページです。各項目についての考察も掲載しています。


マシン診断とは

「マシンの性能はセッティング画面や改造強化をするときに確認できるけど、マシンの性能を数値的に分析するならマシン診断ね。
性能の微妙な違いを比較できるわ。」

-by診断ラボ主任 星乃 ローラ

診断によってマシンの細かいステータスを確認することができます。
マシンセッティングでは表示されないパラメータを確認することができるので、高いレベルでのマシンセッティングに役に立ちます。

マシン診断をするには1回につきマシン診断チケットを1枚消費する必要があります。


診断結果でわかること

診断項目見方
最高速度(時速)数字が大きいほど速い
最高速度(秒速)
バッテリー消費量数字が小さいほど
長時間レースでスピードが
落ちにくい
加速度(毎秒)最高速度に達する時間が
・数字が大きい:短い
・数字が小さい:長い
最高速度到達時間(秒)数字が小さいほど
早くトップスピードになる
タイヤグリップ・数字が大きい:
滑りにくくストレートで有利
・数字が小さい:
滑りやすくコーナーで有利
コーナー減速率数字が大きいほど
コーナーで遅くなりにくい
ジャンプ飛距離数字が小さいほど
あまりジャンプせず、
コースアウトしにくい
バウンド時間数字が小さいほど
バウンドの時間が短く、
コースアウトしにくい
前後の重心正の数:重心が前に偏っている
負の数:重心が後ろに偏っている
数字が0に近いほどマシンが
安定している
ローラースラスト角数字が大きい:
コースアウト防止効果が高いが
遅くなる
数字が小さい:
コースアウト防止効果は低いが
遅くならない
重さ数字が小さい(軽い)ほど
加速しやすく、曲がりやすい
ブレーキ性能数字が大きい:大きく減速する
数字が小さい:あまり減速しない

診断結果の保存

診断結果は5つまで保存することができます。保存した結果は「過去の診断履歴」から確認することができます。

空欄ではない保存先を選択した場合、新しいもので上書き保存されます。


診断結果の各項目についての考察

今後のアップデートなどにより、情報が古くなる可能性があります。

また、独自に検証している部分も多く、検証サンプルにも限りがあるため、考察内容にそぐわない事例があれば指摘していただけると助かります。


ボディ特性の影響

どうやらボディ特性によっては診断結果の数値にも影響を与えるものがあるようです。

わかりやすいものは「ブレーキ効果UP」特性をもつボディとブレーキ効果のあるリヤステーを装着していた場合にブレーキ性能の値がリヤステーのみの場合よりも高くなっていたりします。

同じ用に「コーナー速度UP」だと、コーナー減速率が高くなったりします。


最高速度

最高速度の計算式

最高速度は以下の式で算出できます。(ソース)

秒速度[m/s]リヤタイヤ周[m]×モーター回転数[r/s]/ギヤ比×{1-(重さ[g]×リヤタイヤ半径[mm]×スピロス/10000+ギヤ負荷)/(10×パワー×ギヤ比)-パワロス/10000}エアロDF/1000

モーター回転数[r/s]=スピード×10/60
タイヤ周の単位が[m]であることに注意してください。
※前後のタイヤ径の差が1mmのときはスピードロスの値は更に-5000で計算
※前後のタイヤ径の差が2mm以上のときはスピードロスは0で計算


式の意味

式は大まかに以下の要素で構成されています。

  • 赤字部分が無負荷時の回転数でタイヤが転がる距離
  • 橙字部分が拘束負荷(限界負荷)に対する走行負荷の割合
  • 緑字部分が空気抵抗

赤字部分橙字部分は、一般的なDCモーターの性能線図の関係を示しています。
DCモーターは、モーターにかかる負荷の大きさに比例して回転数が下がります。
そしてその回転数の下がり具合は、負荷がパワーに対して相当する割合(式の橙字部分)に等しくなります。



モーターの回転数とパワーの関係

上の図では、黒丸を基本としたときの次の変化に対する回転数の変わり方のイメージを色丸で示しています。
●スピードの値を上げた時
●パワーの値を上げた時
●走行負荷を大きくした時(マシンを重たくする、タイヤ径を大きくする、ギヤ比を小さくする、ギヤ負荷やスピードロス、パワーロスなどを大きくする)

タイヤ径を大きくすると回転数は下がりますが、タイヤ1回転あたりに進む距離が伸びるため、パワーが足りている場合は結果的に速くなります。


上記のような関係から走行時のモーターの回転数が決定され、そこにタイヤ周/ギヤを乗算し、走行抵抗(空気抵抗)を差し引いたものが最終的な速度になります。


また、コーナ―やバンクなどによる走行時の負荷の増減によって、上図の青丸のように最高速度が変化し、セクションごとの最高速度が決定されると考えられます。


計算式から見て取れる注意点

  • 計算式に登場するタイヤ径はリヤタイヤのみで、フロントタイヤは前後の径差に寄与します。
  • 前後タイヤ径差が2mm以上の場合は重さとスピードロスの影響が無くなります(どちらも0扱いと同義)
  • このため、このゲームでは前後異径が速くなる
  • 現実ではタイヤ径差があるほど遅くなる

ギヤ負荷とパワーロスはどちらが重要か

ここでは一例として、タイヤ径差2mm以上の(スピードロスと重さの影響が無くなる)場合ギヤ負荷とパワーロスの影響に注目するため、前述の式を少し簡略化します。

秒速度=理論最高速度×{1-ギヤ負荷/(10×パワー×ギヤ比)-パワロス/10000}空気抵抗


この中の橙字部分の、理論最高速度からの減速具合への影響力は次の通りとなります。

ギヤ負荷=パワロス×パワー×ギヤ比/1000

これはギヤ負荷を1下げた時と、パワーロスを1000/パワー×ギヤ比下げた時の最高速度の上がり具合が同じという意味です。

仮にマシンのパワーが1000、ギヤ比3.5の場合は、ギヤ負荷を3.5下げるのとパワーロスを1.0下げた時の最高速度の上昇量が同じという意味になります。


以上のことから、タイヤ径差2mm以上の場合にスキル詳細値1あたりの最高速度への影響力が大きいのは次のとおりです。

  • パワー×ギヤ比/1000>1ならパワーロス
  • パワー×ギヤ比/1000<1ならギヤ負荷

そして基本的にパワー×ギヤ比/1000は1以上になるため、最高速度を上げるには同じ減少値であればパワーロスを下げるほうがより影響力が大きいと言えるでしょう。
また、パワーが大きいほどギヤ負荷による影響力は相対的に小さくなります。

※ただし改造強化におけるギヤ負荷とパワーロスの減少量には差がある場合が多いので、フル改造時の影響力は改造シミュレータなどで確認してみましょう。


バッテリー消費量

4/15のアップデートにより、診断結果に「スキル:節電」の影響が反映されるようになりました。
また、バッテリー消費量は以下の式で算出できます。

バッテリー消費量=モーター消費電力×(1-総合節電値/10000)

ボディ特性によって更に節電の値を高められます。

  • 節電UP:節電1.6倍
  • 節電UP+:節電1.7倍

例:レブチューン(消費電流2000)、総合節電値5000の場合は、バッテリー消費量は2000×(1-5000/10000)=1000になります。
「総合節電値5000で半分になる」と覚えておくとよいでしょう。


節電UPと節電UP+は0.1倍分しか差が無いように思えますが、節電の値が大きいほど影響も大きくなります。
最大の節電セッティングでは消費電流が16.6%→11.4%まで下がるため、電池のモチが約1.5倍にもなります。


消費電流と電池の電圧変化

一般的な電池の電圧変化は放電時間により図のように変化します。
また、電圧とモーター回転数、パワーは比例するので、同じマシンでも走行時間によっておおよそ図の曲線のように速度が変化すると考えられます。

消費電流と電圧変化のイメージ図

ミニ四駆超速グランプリにおいても同様の現象が再現されているとした場合、「スキル:節電」によるモーター消費電流の減少における影響はかなり大きいものだと言えます。

※現実では電力[W]=電圧[V]×電流[A]の関係から、消費電流が下がると出力も小さくなります。


加速度

以下の式で算出できます。(ソース)

加速度[m/s^2]={10×パワー×(1-パワロス/10000)×ギヤ比-ギヤ負荷}/(2×リヤタイヤ径[mm]×重さ[g])-スピロス/40000

※前後のタイヤ径の差が1mmのときはスピードロスの値は更に-5000で計算
※前後のタイヤ径の差が2mm以上のときはスピードロスは0で計算


また、最高速到達時間と最高速度からも算出できます。

加速度[m/s^2]=log_e(100×最高速度[m/s])/(4×最高速到達時間[s]

※logは自然対数です。(常用対数でないことに注意)

診断結果では加速度の小数点以下の値は表示されませんが、上記の式を用いれば診断結果でわかる値から詳細な加速度が比較的簡単に求められます。


式の意味

一般的に加速度は次の式で算出できます。

加速度=モータートルク×ギヤ比/(タイヤ半径×重量

加速度における前述の式も、上記の式に駆動負荷の計算を加えたものに思えます。


加速度におけるパワーロスとギヤ負荷の影響力

前述の式を変形させ、分子部分に注目します。

分子部分=10×パワー×ギヤ比-パワロス×パワー×ギヤ比/1000-ギヤ負荷

さらに減算値に注目し、パワーロスとギヤ負荷の影響力は以下のように考えることができます。

パワロス×パワー×ギヤ比/1000=ギヤ負荷

これは最高速度への影響力を考える際に登場した式と同じです。つまり、加速度においてもスキル詳細値1あたりの影響力が大きいは以下のとおりとなります。

  • パワー×ギヤ比/1000>1ならパワーロス
  • パワー×ギヤ比/1000<1ならギヤ負荷

そして基本的にパワー×ギヤ比/1000は1以上になるため、同じ減少量であればパワーロスを下げるほうがより加速度が上がると言えるでしょう。
また、パワーが大きいほどギヤ負荷による影響力は相対的に小さくなります。

※ただし改造強化におけるギヤ負荷とパワーロスの減少量には差がある場合が多いので、フル改造時の影響力は改造シミュレータなどで確認してみましょう。


最高速到達時間

最高速度/加速度ではなく、以下の算出式で求めることができます。(ソース)

最高速到達時間[s]=log_e(100×最高速度[m/s])/(4×加速度[m/s^2]

※logは自然対数です。(常用対数でないことに注意)

最高速度が高くなると到達時間は長くなります。
加速度が高くなると到達時間は短くなります。


コーナー減速率

最高速度に対するコーナリング時の速度の比率です。

最高速度が上がるとコーナー減速率が下がることがありますが、
最高速度×コーナー減速率=コーナー速度
としてセッティング変更前後の速度を比較してみると、コーナー速度は下がっていないことがわかります。


調整方法

まだ計算式は判明していませんが、大きく最高速度を変えずにコーナー減速率を調整するには以下のようなセッティングの変更が有効です。

項目減速率ダウン
(遅くなる)
減速率アップ
(速くなる)
スラスト角大きくする小さくする
ローラー摩擦
(ウイングorリヤ)
※スラスト角に応じて影響が大きくなる
※スラスト角0の場合は変化なし
大きくする小さくする
ローラー抵抗
(サイド以外の最も高い値)
大きくする小さくする
重さ重たくする軽くする
重心位置後寄り前寄り
パワー低くする高くする

コーナーセクションの繋ぎ方による差

コーナーセクション同士が同じ向き逆向きかで減速の大きさが違い、同じ向きで繋がっているほうが大きく減速します。

セクションの構成数が同じコースでも、以下のようにコーナーの繋ぎ方によって(僅かではありますが)タイムも変わってきます。

上記の例で速度、減速率の異なるマシンを走らせると、いずれも各コース間でそれぞれ約1%の差が生じた。(約10秒で完走するマシンが約0.1秒、約1分で完走するマシンが約1秒の差)

完走タイムとしては誤差レベルだが、ジャンプ手前などの要所の通過速度を考慮する場合は留意しよう。


ジャンプ飛距離

角度10°、最高速度(秒速)で飛び出した場合の放物線飛距離と一致します。4/15のアップデートにより式が変更されました。
また、ブレーキ性能も飛距離に反映されるようになりました。

レース中の実際の飛距離を考える際は、バンクなどによる減速具合や、飛び出し地点と着地点の高低差などを考慮する必要があります。

4/15以前の式

以下の式で求められる値に近似します。

ジャンプ飛距離(m)=最高速度(秒速m/s)^2×0.0349

式の意味について

ジャンプ飛距離(m)=2×最高速度(秒速m/s)^2×cos(10°)×sin(10°)/重力加速度(9.8m/s^2)

角度10°、最高速度(秒速m/s)で飛び出したあと再び同じ高さに戻る(着地する)までの放物線運動における水平距離です。


映像と実際のジャンプ飛距離の乖離

高速なマシンの場合、診断結果では8m以上の飛距離となっているにも関わらず、実際に走らせてみるとジャンプするのはせいぜい1mほどで、そこまでジャンプしている姿を見ることはありません。

にもかかわらず、路面を走りながらコーナーに進入しているのに「着地失敗」でコースアウトしてしまうことがあります。

これは映像と実際のジャンプ距離は違い、内部計算ではしっかりと8m以上ジャンプしているためと思われます。


ジャンプセクションのあとロングストレートのある地点で急に加速しているように見える場合がありますが、この加速地点が実際の着地点であると考えられます。

エディットコースで同様の状況を作り、加速地点より手前にウェーブやコーナーを配置すると必ず「着地失敗」となります。(CO原因は「みんなでミニ四駆」で走ると確認できます。)
また、加速地点より手前に芝やダートを配置しても全く減速しません。
このことからも、映像では路面を走っていたとしても、内部計算ではジャンプ中の扱いとなり路面の影響を受けていないと考えられます。

さらに、マシンの走行時の様子を拡大して見るとこの急加速する地点で小さく跳ねていることがあり、ここからバウンドが始まっていると考えられます。


十分なコーナー安定がある場合は加速地点の直後にコーナーを配置してもCOしない。

加速地点よりも手前に芝やダートなどを配置してもタイムや走行に影響を与えない。
(加速地点手前のジャンプセクションも映像ではジャンプしているように見えても内部処理ではジャンプしていない。)

上の例から手前のジャンプセクションを取り除くとコーナー進入時に着地失敗でCOする。
(上の例では無視されていたコーナー手前のジャンプセクションでジャンプする。)


レース分析から着地点を推測

テスト走行などでレース分析を確認すると、各セクションの通過タイムの差を色で視覚化されています。(青:前回よりも速い、赤:前回よりも遅い)

ジャンプ中は一定の速度で走行(飛翔)し、着地時に加速し、その後通常の速度に戻ります。(着地時の加速 > 通常速度 > ジャンプ中の速度)

そのため基本的にはになっている部分(もしくはの前後)が着地点だと思われます。はっきりしない場合は何度かテスト走行してみてが付く傾向から推測しましょう。

また、ジャンプセクション後のが交互になっていることが多く、着地するセクションが前後すると、セクションあたりの通過時間が変わるためにこのような色付けになると考えられます。

同じコース、同じマシンでテスト走行をしても着地点付近がだったりだったりすることがあります。

また同じセクション内でも着地点が前後するため、しか色がつかないこともあります。

前回よりも着地点が手前と推測される場合

前回よりも着地点が奥と推測される場合


着地後はバウンド後に通常速度に移っていきます。
そのため高速でジャンプした場合はバウンドも大きくなるためかといったような表示なることがあります。


バウンド時間

4/15のアップデートにより式が変更されました。

4/15以前の式

以下の式で求められる値に近似します。

バウンド時間(秒)=最高速度(秒速m/s)×総合タイヤ反発×3.544/10000

ただし、診断結果の表示は小数点代3位までの値しかないため、精度は十分とは言えない状態です。

式の意味について

バウンド時間(秒)=最高速度(秒速m/s)×sin(10°)×2×(総合タイヤ反発/1000)/重力加速度(9.8m/s^2)


ジャンプ飛距離と同じ、角度10°、最高速度(秒速)で飛び出した場合と仮定し、ジャンプ時の鉛直方向の飛び上がり速度と同速度で着地し、反発係数を乗算した速度で跳ね上がったあとで再着地するまでの時間として算出する式です。

ただしこれだとワンバウンド分の時間にしか相当しないことになります。このアプリでどの程度バウンドをシミュレートしているのかわからないため、間違っている可能性も大いにあります。


前後の重心

重心位置が0mmというのがどこを指しているのかが現状定かでは有りませんが、同じ重量のパーツでも装着位置によって重心への影響力は異なるようです。


フロントに1g増やして重心位置が+1されるわけではない

同じ重量のパーツを付けたとしても、全体の重量によってその影響力は変わってきます。全体重量が重たいほど1gあたりの影響力は小さくなっていきます。


各パーツの重心位置

パーツの付け外しによる重心の変化を観察すると、各パーツの重心位置は以下のようになります。

※1gあたりの影響力が++は+の2倍

重心位置パーツ
++フロントステー
フロントローラー
フロントスタビ
+フロントホイール
フロントタイヤ
フロントウェイト
0サイドステー
サイドローラー
サイドスタビ
ボディオプション(ウイング)
リヤホイール
リヤタイヤ
リヤステー
--リヤローラー
リヤスタビ
リヤウェイト

※重心位置0のパーツは重たくするほど、マシン重心が0に近づきます。重心位置0のパーツによる重心変化が無いわけではありません。


ここで注目したいのは赤字のものが見た目と重心位置が異なっていることです。

特にリヤホイールはリヤタイヤとは重心位置が異なるようで、いくら重いものを装着しても重心が後ろに下がりにくいようです。(リヤホイールが重たいほど重心0に近づく)

ボディオプション(ウイング)リヤステーについても、見た目よりも重心への影響が少ないようです。


また、ウェイトも前後での影響力が異なり、フロントウェイト8gとリヤウェイト4gが同じ影響力となります。


ローラースラスト角

診断結果では10.000までしか表示されません。

また、セッティング画面でのローラースラスト角が10.000と10.253のマシンで比較した際にコーナー減速率に変化はなく、診断結果にはスラスト角10以上は影響しない可能性があります。


重さ

5/13のアップデートによりマシン詳細と診断結果の値が一致するようになりました。

診断結果の重さとマシン詳細の重さが一致していないことが多いです。

そのため、重さが関係するであろう最高速度や加速度などの他の値の精度についても疑問が残ります。

改造マシンでは一致することから、重さが変動する改造の影響を正しく反映されていない可能性があります。(要検証)

電池の重さは推定36g

仮にマシン詳細の重さを基準とした場合、各パーツの重さ合計値との差分は36.8前後となるため、電池重量は36(現実のネオチャンプ2本分が36g)で、残りの0.8が現在未実装のクラウンギヤギヤシャフトのノーマルアクセサリー重量であると予想できます。


ブレーキ性能

以下の式で算出できます。

ブレーキ性能=パーツのブレーキ性能×0.0005
(ブレーキ効果UPボディ装着時はさらに+0.05)

※2020/02/26のアップデート前と算出式に変更なし。ただしパーツのブレーキ性能の値が大幅に上昇しています。

現状では0.020~0.150という値になりますが、数値のスケール的に減速率のように思えます。


ブレーキ性能組み合わせ一覧

ステー診断結果ブレーキ性能
パーツ名ブレーキ性能ステーのみ+ブレーキ効果UPボディ
(ブレーキステーなし)-0.0000.000
(ボディ効果なし)
リヤースキッド400.0200.070
リヤローラースタビステー500.0250.075
リヤブレーキステー(ハード)1000.0500.100
リヤブレーキステー(ソフト)2000.1000.150

バンクアプローチとスロープのブレーキの効き方

一般的にバンクアプローチとスロープでは到達斜度が同じであっても、そこに至るまでの曲率が違います。

バンクアプローチは緩やかに推移するのに対し、スロープは急であるために車体が傾く際にブレーキが路面に接触しやすくなります。

超速グランプリでも、傾斜が付いているにも関わらずブレーキが効かないセクションが設けられていることがありますが、おそらくこの違いを再現しているものと思われます。

現実のミニ四駆ではブレーキ位置の変更によって効き具合を調整することができます。


ミニ四駆ジャパンカップ・クラシックにおけるビクトリーエアロサーキットビクトリーマウンテンでブレーキが効かなかったのは、これがバンクアプローチによるものだったためと思われます。

ビクトリーエアロサーキットのビクトリーマウンテンをよく見ると45度バンクとして構成されているのがわかります。

コメント (マシン診断)

  • 総コメント数1
  • 最終投稿日時 2日まえ
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    • 1
    • 中の人
    2日まえ ID:j0abs7ii

    最高速到達時間についての式がついに判明したそうです。

    ただ、式の意味の解釈についてはまだ解明中です…。

    おそらく加速度と走行抵抗(速度が上がるにつれ大きくなる負の加速度)が釣り合う条件の式からわかる定数だと思うのですが、わかる方がいれば是非ご教授ねがいます。

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