三菱重工技報 VOL.45 NO.1: 2008

特集論文

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大容量バッテリを用いた次世代省エネ交通システムの開発
Development of Advanced Energy-saving
Transportation System Utilizing High
Performance Batteries
小川

Hiroshi Ogawa

浩＊1

山下博＊2

Hiroshi Yamashita

森 田 克 明＊3
Katsuaki Morita

当社が手がけている APM（Automated People Mover）や LRT（Light Rail Transit）などの交通システムは人と環境にやさしい有効な移動手段として注目されている．近年自動車用を中心として開発が急速に進められている高性能な大容量バッテリを用いることで，電力利用の効率を上げるとともに，架線が無いことによる都市景観の向上やシステムの簡素化を図ることができる，地球環境に配慮した，新しいバッテリ駆動式交通システムの開発に取り組んでいる．社内の実験線での走行実績を重ね製品としての完成度を高めており，今後はお客様へのデモンストレーションも予定している．

1．バッテリ駆動式交通システムの特徴
1．1＜バッテリ駆動式交通システムの特徴＞● ブレーキ時の効率よいエネルギー回生，再利用とバッテリ駆動式交通システム

送電ロスの低減による省エネ

地球規模での環境問題がクローズアップされる中，● 架線や支柱など障害物となる軌道構造物がなく，渋滞・騒音・環境など交通の諸問題を解決する軌道系

美観を損なわないすっきりとした空間を確保

交通システムとして，当社が手がけている APM（図１）● 建設コストの削減と建設期間の短縮

や LRT（図２）は人と環境にやさしい交通手段とし● 架線のメンテナンスが不要なため，メンテナンスて世界の主要都市で次々と導入されている．APM はコスト削減に加え，高電圧や高所作業に対する安主に空港内のターミナル間や都市内の有効な移動手段全性が向上として利用されており，ゴムタイヤ式なので低騒音・特に，架線の送電ロスがないうえ，ブレーキ時には低振動である上，無人運転の実績が多い．LRT は新車両の運動エネルギーを効率よくバッテリに回収，再世代の路面電車システムであり，高性能でスタイリッ利用できるため，省エネ効果の大きい環境に配慮した

シュ，バリアフリー化された超低床車両により乗り降システムを構築することができる．また，架線が無くりが容易となり，その有効性が高く評価されている．

なることにより，町の景観を美しく保つことができる

このような軌道系交通システムの車両に，駆動用ことから大きな期待がよせられている．

バッテリを搭載し，従来の架線をなくすことにより，以下にあげる利点がある．

図１＊1

このバッテリ駆動式交通システムに関して既に多くの研究機関や車両メーカを中心に検討が行なわれてい

APM：Automated People Mover

プラント・交通システム事業センター交通プロジェクトグループ
主席＊2
技術本部広島研究所メカトロニクス研究室主席

図２＊3

LRT：Light Rail Transit

技術本部広島研究所メカトロニクス研究室

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る．当社においても，車両に搭載する蓄電池として，リチウムイオン電池の有効性に早期より着目しシステ

2．1

ムの開発検証を進めている．
1．2

2．開 発 の 概 要

大容量バッテリの適用

システム構成バッテリ駆動式交通システムの構成例を図３に示

自動車用を中心として種々の高性能な大容量電池のす．バッテリから供給される直流電力を入力とする開発が急速に進められている中で，リチウムイオン電VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）イン池は他の電池に比べ瞬時に入出力できる電力が大きバータで誘導モータを駆動する．また，この VVVFく，大電流での安定した連続充放電を実現できる．こインバータはブレーキ時の回生エネルギーが効率よくのため，現在の電池の開発動向において，高い加減バッテリに返還されるよう制御する．車両の空調や蛍速度を頻繁に繰り返す APM や LRT の運転パターン

光灯などに必要な電力も同じバッテリから供給され，を満足させるにはリチウムイオン電池が最適である．

SIV（Static InVerter）で交流電力に変換し消費されまた，車両の加速に使用したエネルギーのうち 40 〜る．システムの構成例としては，新設の路線など完全50％程度をブレーキ時に回収し再利用することができに架線を無くす場合は停車中の急速充電方式（図３(a)），既存路線への乗り入れなど部分的に架線区間がる上，折り返し駅などの停車時間を利用して，路線や運行ダイヤに応じて，次の充電までに必要な全容量の数％〜 50 ％程度のエネルギーを数十秒〜５分程度で急速充電が可能である．さらに，リチウムイオン電池ある場合は，パンタグラフとバッテリ給電の切り替え方式でかつ停車中に急速充電する方式（図３(b)）やはエネルギー密度も高いため，車載スペースの制限の走行中の架線区間での充電が可能な充電器を車載する方式（図３(c)）など，路線に応じたフレキシブルなシ中でバッテリシステムを小型・コンパクトに構成でき，ステム構成の検討を進めている．

また，充電量を多くすれば充電なしで 10 キロ以上の2．2

実験線での走行検証

長距離のバッテリ走行にも対応が可能である．

当社工場内の実験線での APM と LRT 双方のバッ
テリ駆動走行試験の様子を図４および図５に示す．温度環境の厳しい冬季の走行検証を含め，実験線での走充電用給電装置
充電専用集電装置

VVVF
インバータ

地上
充電電源モータ
モータ

バッテリ
SIV
（a）完全に架線のない路線のシステム例
充電用給電装置
充電と架線下走行併用集電装置

切替スイッチ

VVVF
インバータ

地上充電電源モータ

図４

APM のバッテリ駆動走行試験の様子

図５

LRT のバッテリ駆動走行試験の様子

モータ

バッテリ
SIV
（b）架線区間のある路線のシステム例 1（地上の充電設備から給電）
架線区間用集電装置

充電器

VVVF
インバータ

バッテリモータモータ

SIV（c）架線区間のある路線のシステム例 2（走行中あるいは停止中に架線から充電）

図３

バッテリ駆動式 LRT のシステム構成例

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行実績を積み重ねることで製品としての完成度を高めている．これら走行データを蓄積・検証することにより，バッテリの特性を考慮したバッテリ駆動車両の消費電力をシミュレーションで予測することが可能とな
り，実路線での充電システムの配置や車両に搭載するバッテリ容量，寿命などの検討に活用している．

3．おわりに以上，大容量バッテリを用いた次世代省エネ交通シ73

参考文献（1）柏誠ほか，シンガポール・チャンギ国際空港向
け APM システム クリスタルムーバー "，三菱
重工技報 Vol.44 No.2（2007）p.10（2）小笠正道ほか，車載高性能電池による架線ハイブリッド回生失効防止制御の定置試験結果，第11 回鉄道技術連合シンポジウム 講演論文集（2004）p.187（3）小川浩ほか，自動ステアリング・バッテリ駆動
新交通システムの開発，三菱重工技報 Vol.44
No.2（2007）p.2

ステムについて開発概要を紹介した．現在，新型のプロトタイプ車両を製作中である．今後は，引続きシステムとしての総合検証を着実に実施するとともに，お客様へのデモンストレーションを予定している．お客様や乗車される利用者の方々にとって魅力のある，地
球環境に優しい交通システムとして，商品化を推進していきたい．

小川浩

山下博森田克明