路面電車 電池交換／C- 回生
概要
従来「路面電車」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 Tram, 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、加・減速の数に比例して電池の数を必要とする、従来の回生方式である。
左の図は、1組だけ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。
１．ローコスト化
1.1 電池量の削減
電池は高価で重い。そのため本方式では車載の電池の削減に注力する。
（１）従って、多くの電池を必要とする「電池―回生」をやめ、「C-回生」装置を用いれば電池の大幅削減が可能である （２）「半日走行」装置を用いると、車載電池はさらに半減する。（３）「走行補助装」を設けると、車載の電池は半減できる。
（４）上記（１）、（２）、（３）を使用すると、車載電池は１／８以下になるが、車両の軽量化、高効率回生が必要エネルギーが下がり、車載電池はさらに削減できる。
「C-回生」装置の動作
(１) ブレーキを踏むと、１ミリ前後の微少時間ごとにゲートを開き、ブレーキ踏力を計測し、それに比例した電流指示値±I0または±ΔV（Q=CVより算出）を決める。
(２) 平均電流がI0またはコンデンサC1の電圧差がΔVに達したら、ゲートを閉じる（そのエネルギ－分、車両にブレーキがかかることになる）。
(３) アクセルを踏むと、（上記とは逆の操作をする）１ミリ前後の微少時間ごとにゲートを開き、アクセル指示値に比例したコンデンサC1の電圧ΔVになったらゲートを閉じる。ごれを次々と繰り返し、車両が加速する。
「半日走行」装置の動作
走行に必要な電池の、半分を車両に搭載して走行に利用し、残り半分は、給電装置に置いて充電する。電池の着脱・交換機構が必要である。
「走行補助」装置の動作
(1) 車両の屋根に、送・受電コイル付きポールを設ける。
(2) 停留所や交差点の近傍または坂道に間歇的に、送電コイルを設ける。
(3) 長い坂道に、間欠的に複数の送電コイル又は架線を設ける（暴走を止める上からも必要である）
(4) 車両は、ポール等により受電し、整流後モータ駆動を補助する。
1.2 （運用）電気料金の削減
（１）「C-回生」装置を利用する。この場合、回生効率が従来より高いので、加速不足を補う電力が少なくてすみ、このための電気代は、1/2以下になる。
（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（自社ソーラによる充電費＝減価償却費のみ）。
（３）「走行補助」装置を使うと、補助される電力に相当する重量の「電池」を車載しなくて良いので、電気代は安い（走行補助の電気代はかかるが）。
1.3 車両コストの削減
（１）電池の削減により、重量が減るので、台車・モータ・タイヤ（車輪）が小型化され、運行電気料金は、１／３以下が、車載電池量は１／６以下が期待できる。
（２）さらに、分散駆動モジュール（モータ＋C-回生＋L ）を何組設けるかにより、車両全体の価格が決まる。（８モータ＋２C-回生＋２L、も１案である）。
２．自然エネルギ化
2.1 電池の自然エネ化
- （１）大規模給電所
- 水力・風力発電所、車両基地・新たに設ける太陽光発電から複数の直列接続された電池を充電し、１車両分の充電済の電池を取り出し、１車両の空の電池や電池車・搬送車と一斉に交換する。
2.2 電池のネット管理化
（１）各電池パックはネット管理され、以下のように現在状況をネット上に公開する。 «① 自身の車両番号 ② 自身の電池属性 ③ 満充電か放電済か ④売電要求か買電か ⑤非常電源（停電時のバックアップ電源の要求）⑥翌日雨天の場合の対応要求⑦その他»
（２）ネット上の電池は、1日1回程度の充・放電がなされるよう管理される（管理された電池は長寿命となる）。
2.3 給電装置の電池制御
本図には省略されているが、別途制御装置は、上記ネット管理情報に基づき、個々の電池パックのスイッチを切り替えるか、または電池交換を行う。
2.4 搬送車
低電圧電池パックを複数個運搬するのは問題ない。しかし複数パックを直結して公道を走るのは、危険物扱いになり、別途許可が必要である。高電圧は車両内に格納後自動結線すると問題ない（また、電池間の接続には、バナナチップ型等、電力用コネクタを使用するのが好ましい）。
3．規模・計算例（目標）
【仮定】
(１) 車種 = 路面電車（または軽量各 停電車）
(２) 規模 =８０～10０トン程度 最大パワ＝５０✖８ｋｗ 走行平均＝２０✖８ｋｗ
(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 １５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１区間300m以上 又は上り坂の区間には「走行補助装置」を設置する。）
(６) モータ数・回生装置数＝それぞれ、８～４モータ、８～２組・回生装置
(７) 回生距離=２か所×１００m／１区間×３０区間×２０往復＝１２０ｋｎ
(８) 走行距離＝１００m×３０区間×２０往復＝６０ｋｍ
(９) 加・減速時間＝１５秒×２回×３０区間×２０往復＝１５分×２０往復＝５時間
(10) 走行時間＝ ６０ｋｍ／40km＝１時間３０分
(11) 走行に必要な電池量≒２０kw×1.5時間×８＝２４０ｋｗｈ／半日
（半日走行装置を利用して電池交換し、残り半日も同様に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
（2022.11.01 更新 Ⅶ版）
（2022.09.01 更新 Ⅵ版）
（2022.11.18 更新 Ⅴ版）
（2021.01.05 改定 Ⅳ版）