電気バス 電池交換／C- 回生
概要
従来「電気バス」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 electric bus, 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”.
〈「C-回生」方式の概要図 〉
右の図は、多大の電池を消費して回生を行う、従来の回生方式である。
左の図は、一組のコンデンサを利用して回生をする（「C-回生」と仮称）方式である。
「C-回生」装置」の詳細
ブレーキをかけると、
①微少時間ΔT（例: １ミリ秒前後) のパルス時間に同期してゲートを開く。②モータ から、時定数＝LCでゲートを通してコンデンサに電流を流す。③電流積のΔT平均が、ブレーキ指示値に達するとゲートを閉じ、モータエネルギをコンデンサに移す(これを連続すれば、滑かなブレーキングが出来る)。④電流の代わりに、ΔV（Q=CVより算出）をブレーキ指示値として設定値に用いても良い。
本方式の利点は、１個のコンデンサ・モジュールで、ロスが極めて少ないエネルギ移動、およびブレーキングを行う(アクセル時のC1の波高が大きい)ことである。
１．ローコスト化
1.1 （車載）電池量の低減
電池は高価で、重い。そのため本方式では車載の電池量を少くする。
（１） 「C-回生」装置を利用する。これにより、従来の多大の回生用電池が不要になる。
（市内路線バス・観光バスでは、車載の電池量は、１／２/以下になる）
（２）「半日走行」装置を併用する。これにより、電池はさらに半分になる。
（３）上記（１）、（２）を使うと、走行用電池は１／４であるが、車両も軽量化されるので、走行用電池は１／４よりさらに削減できる。
「半日走行」装置とは・・・
走行に必要な電池の、半分は車両に搭載して走行に利用し、残り半分は充電のため、給電装置に装填し充電する。電池の着脱・交換機構が必要である。
1.２ 電気料金の低減
（１）「C-回生」装置を利用する。この場合、回生用電池が不要となり走行に要する電気も少なくなる。また、変換効率が高く、加・減速に際し走行用電池を消費することはほとんどなく、「走行」にのみに使われるので電気料金が低減される。
（２）「半日走行」装置を使う。この場合、電池の重量が半分になるので、走行用電気も低減される。
1.３ 車両コストの低減
（１）「電池量の低減」により、支える台車、モータ、タイヤ（車輪）が小型化され走行用電池もさらに少なくて良い。
（２）車両の運用料金は、前項で述べたように１／４以下が期待できる。
「走行補助装置」
これを使用すれば、上記（１）～（３）は、さらに１/２以下になり得る
（１）車両の屋根に受電コイル、または架線または集電板を設ける。
（２）停留所に設けた、パンタから給電し受電した電力を整流し、コンデンサＣ２に貯める。
（３） 加速後の走行補助に、Ｃ２に貯めたエネルギを放電する。
２．自然エネルギー化
2.1 小規模給電装置
原則としては電気バスには使用しない。
（ 「電気車両 電池交換／C- 回生」をご参照ください）
2.2 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。
2.3 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より遠方の給電センターは、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。
たとえば、８系統それぞれに４台の電気バスを運行する場合（６時～２２時）
(1) 車庫等において空の電池を取り外し、センターに予め預けた半日走行分の「充電済み」電池と交換する。
(2) 半日走行分が充電された電池を搭載の電気バスが、次々と出発する。１４時に予めこのセンターに預けた（雨天予想の場合）電池(午後走行分)は、大規模給電センターで充電され、２２時まで運行が可能になる。
(3) 以上で、１号車は１日の運行を完了するが、他の２～４号車についても同様に処理する。（他の系統同様に行う）
注１）遠距離バスは、山奥の給電センター（上下線二ヶ所）で半日走行分の「電池車」を連結交換するのを標準とする。
2.4 運転補助（AI）
2.4.1「 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）
2.4.2「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。
3. 規模・計算例
【仮定】
(１) 車種 = 市内電気バス
(２) 規模 =10トン程度 最大パワー＝５０ｋｗ 走行平均＝２５ｋｗ
(３) 1区間（平均）= 300mの間に1停留所+1交差点
(４) 加・減速、時間・距離 ＝それぞれ １０秒・５０ｍ
（回生数≒２回×３０区間×２０往復≒１２００回／２０往復
(５) 車両方式＝「C－回生」「半日走行」方式（効率１００％）（さらに性能を上げるには「走行補助装置」を装着するのが望ましい）
(６) 回生距離=２か所×１００m／１区間＝０.２㎞×３０区間×２０往福＝１２０ｋｍ
(７) 走行距離＝１００m×３０区間×２０往復＝６０ｋｍ
(８) 加・減速時間＝２０秒×２回×３０区間×２０往復＝２０分×２０往復＝６時間４０分
(９) 走行時間＝ ６０ｋｍ／40km＝１時間３０分
(10) 走行に必要な電池量≒２５kw×1.5時間＝３８ｋｗｈ／半日
（半日走行装置を利用して電池交換し、午後も同様に２０往復する）
４ その他 この方式による車両の製造をしていたける方は、下記までご連絡願います。
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 Ⅷ版）
（2023.01.15 更新 Ⅶ版）
（2022.09.01 更新 Ⅵ版）
（2021.11.18 改訂 Ⅴ版）
（2021.01.05 改訂 Ⅵ版）