EV 電池交換／C- 回生

概要

従来「EV」では、「回生」用に損失の多い多量の「電池」を使用していた。
本システムでは、「電池」の代わりに低損失の「コンデンサ(キャパシタ)」を使用することによって、電池の大幅削減ができる。
ゆえに『車両価格は安く、運用電気代は低く、高い「回生効率」』が期待できる。
市内を巡回走行する車両に、特に有効である。
ノンストップ遠距離車両は、「電池車」を接続するのも良い。
いずれのシステムも、CO2 =0に近い「気候変動対応」の「電気車両」である。

overview
In conventional EVs, a large amount of batteries with high loss were used for regeneration.
In this system, by using capacitors with low loss instead of batteries, a significant reduction of batteries can be achieved.
Therefore, it can be expected that “the vehicle price is low, the operating electricity cost is low, and the regeneration efficiency is high”.
This is especially effective for vehicles that run around the city.
For non-stop long-distance vehicles, it is also good to connect a battery car. Both systems are electric vehicles that are close to CO2 = 0 for “climate change response”.

１．本方式の特長

(1)　ブレーキ・アクセル時の「回生」用に、従来の「電池」から「コンデンサ」に変更し、車両に搭載の高価な「電池」を極力少なくして＜Eco化＞（ローコスト化）・長寿命化・資源の枯渇防止を図る。

(2)　電池等で扱うエネルギを、できるだけ＜自然エネルギ化＞して、100％クリーンな電気車両の実現を図る。

２．＜Eco化＞（ローコスト化）

(1) 〈車載〉の「電池」を少なくし、重量・車両価格・資源枯渇を低減する。

(2)　次に、燃費に相当する電気代を低くする。

(3)　更に、「電池」の長寿命化（25年）を図る。

2・1　「C－回生」 による〈Eco化〉

従来「回生」は、ブレーキ頻度が少ないとみなし、「電池」を使用しての「B-回生」が多かった。本方式ではコンデンサを使用する。（「C-回生」と仮称する）

(1)　ブレーキ　時には、コンデンサＣ１に　モータ・エネルギ〈これも自然エネ〉を少しずつ（Δｖずつ）充電する。この動作は滑らかにブレーキを掛けることに相当する。

(2)　 アクセル　時には、コンデンサC１に貯まった〈自然エネ〉を、ペタル力に応じて放電し、車を加速する。

(3)　化学物質生成時の抵抗損低減による ＜Eco化＞

(1)、(2)で起こる抵抗損失（化学物質生成損）を補うため、従来は無理な「電池」容量を必要としたが、「C-回生」方式では不要になる。

2・2　「半日分」のみ車載　による〈Eco化〉

（１）車両の〈Eco化〉

車両に塔載する「電池」を１／2（半日走行分）とし、給電所の充電済の１／２　と交換する〈Eco〉化　

（２）「給電所」の〈Eco化〉

自然エネルギは変動するため、一般的には蓄えるためだけに電池が必要だが、本方式では車両と交換予定の＜半日分＞の「電池」を用いて＜Eco化＞する。

（３）「自動販売機」による「給電所」の＜Eco化＞

1）手動で車両の電池を引き抜き〈INポート〉に挿入する。

2）「お客様に用意できるのは、±チャージ〇〇円（±○○日／9,000回）でよろしいですか？」と、スマホ上にメッセージが出る。

3）″YES“を押すと、〈OUTポート〉に新しい電池パックが出る。

4）その電池を車両にセットする。（手動・自動）

2・3 「走行補助」による〈Eco化〉

停留所またはに走行路に、接触又は非接触により、「C―回生用」とは別の「コンデンサC２」に外部よりエネルギーが送られ、「走行補助」ができるので、結果的に＜Eco化＞が可能である。

2・4 「電池車」による〈Eco化〉

長距離バス、長距離トラック、重い荷物運ぶときや登り坂がある場合に特に有効である。
「電池車」は２タイプあり、電力を補助するタイプとパワー・アシスト・タイプがある。

3．100％　自然エネルギー化

３.１　小規模給電装置

(1)　２～４輪車・電気自動車用の小型電池パックの充・放電や電池交換を行う。

(2)　主に県道・市道に接する住宅敷地や私有地に設ける。

(3)　住宅・駐車場 の屋根の太陽光や小型風力・水力の発電により、電池パックを低電圧充電する。

(4)　電池パックが満充電になった場合、車両側との要求条件が一致すれば、電池交換をする。

(5)　電池を100V×２の構成にし、自然エネルギーの電圧が100ｖ～200ｖ時は、100v電池に交互に充電または住宅用に交互に給電できる。

(6)　商用電力による充電のほか、「メモリ効果」の削減等のため、住宅への放電（給電）ができる。

(7)　商用電源の受・給電を可能にする。

(8)　給電装置は車庫に取付け、slide式に電池交換を標準とする。

３.２　中規模給電センター

（1）「市内バス」や「市内トラック」の電池パックの充電・交換を行うが、電気バスを優先する。

（2）都市中央部より50Km前後に位置し、大・中型太陽光や風水力で発電され、水素燃料電池（仮称）、大型蓄電池に蓄えられた電力を受電する。

（3）バスの「電池パック」の満充電が不可能と予想された場合は、「大規模給電センター」への充電依頼ができる。

（4）例外的に商用電力で充電する機能も有する。

以上のように半日(9時間)走行分の電池を車載し、残り半日分の電池は充電能力のある給電所で充電・電池交換する。

３.３ 大規模給電センター

大規模給電センターは高速道路端に設けられ、一般的に山奥の大水力発電所・風力発電所・地熱発電所・水素燃料発電所等 から送電線により給電される。

(1) 100Km前後に設けられたセンターは、主に「市内バス」や「市内トラック（物流車）」の電池パックの充電・交換に使用する。

(2) 100kmよりさらに遠方の給電センターは、「給電車」を接続した遠距離（高速）バス・遠距離トラック 、「給電車」（自走or他走）そのものの半日走行分の充電・交換専用に利用する。

3.４ 運転補助（AI）

3.４.1「 電池のネット管理 」

① 車両の電池切れと電池交換の近隣場所の案内（ 管理下の全電池の均等利用＜1日1回の充・放電を目指す＞）

② 予約の確立と道案内 （充電だけのための予備電池を極力無くし、電池の寿命も25年と長くする）

3.4.２「衝突防止」補助

① 障害物検出センサーを車両に設ける。

② そのままの運転状態を続けると、障害物に衝突すると判断した場合、その度合いに応じて、警報音と自動ブレーキを強める。

4. 規模　計算例

計算例（EVの場合）

仮定１：電所の近傍で、平均 ６軒分の太陽光を敷設する。〈200ｖ、100Ａ〉×6軒。

仮定2： 給電所の平均発電量＝120kw×８h×1.2日/３日＝ 384kwh／日

仮定３： 1台のEV＝40kwhとする。
「C-回生」および「半日分」を適用すると、1／4×４０＝１0kwhでよい。

結論：この小規模「給電所」では、384／10＝ 38台の半日走行を可能にする。

5. 効果的な適用車種の例

５･１ 「Ｃ-回生」・「半日分」 ＥＶ(シティ・カー)・電気タクシー・電気宅配車

これらは、交差点・渋滞などにより加・減速回数が４００回/日以上と予想され、航続距離が同じでも、従来の電気車両の走行用電池量は、１/２以下が期待できる。 さらに半日分を利用すると、電池は１/４で良い。

５･２ 「Ｃ-回生」・「半日分」 電気宅配車・電気物流車

ブレーキ・アクセル回数が多いので、車載電池は少なくてよい。固定の停留所があり「走行補助」が可能なら、車載「電池」は、１／８で良い。

５･３ 「Ｃ-回生」「走行補助」 電車・LRT（各駅停車）

電車は架線を用いて走行・回生を行っていた。「Ⅽ-回生」を用いると（車輪は摩擦損失が少ないため）高い回生率が期待できる。車両が大きいときは分散駆動する（モータ・コンデンサを1ユニットとして４～８ユニット駆動にしても良い）。

５･４ 「Ｃ－回生」･「半日分」･「走行補助」 循環電気バス・ＬＲＴ・ローカル電気車両・観光電気バス、巡回電気車両

回生用とは別のコンデンサＣ２を車載し、駅舎ごとに充電すると発車後「C-回生」「走行補助」「電池」の順に放電し・走行するので、電池パックまたは電池車が極めて小さくなる（Ｋ市の試作車では、電池だけで8,000万円であったが、本方式では1,000万円で済む）

注）５･1～５･4　　　 Wikipedia : 間欠給電式電気自動車

５･５ 「走行補助」･「Ｃ-回生」（ノンストップ電気バス・電車）

ノンストップで走る遠距離電気バスや電車では、「電池車による走行補助」が有力であろう。前後に、街中も通るので「Ｃ-回生」もあった方が良い。

５･６ 「Ｃ-回生」 水素燃料電池車

ＣＯ２削減率≒100％であるが、車両か高価なうえ燃料代は４倍前後高くなる。 「Ｃ-回生」を設けると、必要な燃料代は半分近改善が期待できる。

注）パワーアシスト式「電池車」

「電池車」は、電池を搭載し電力を供給する車両であるが、電力のみならずパワーの供給をする。トレーラハウス電気車両や、災害時の仮設住宅電気車両、冷凍輸送車に利用しても良い。

６・お願い

この方式による車両を試作して頂ける方は、下記にご連絡願います。

Mail：fujioka@s-soken.co.jp
URL：http://www.s-soken.co.jp/
NPO法人 Cityトラフィックス（募集中）
旧(株)システム創研　担当　藤岡

（2023.06.25　改訂　Ⅵ版）
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