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ＪＲＴ四国　ニュースリリース
Ｖｏｌ．３７

（２００７年１１月１８日）

＜西日本初のハイブリッド気動車を試験導入します！＞

　ＪＲＴ四国では２００７年１１月１日現在、２９３両の気動車、ならびにディーゼル機関車を保有しており、特急用、普通列車用のほか、事業用として使用しております。
　しかし地球環境を考慮して、より環境に優しい次世代気動車の導入を検討しており、今回２タイプのハイブリッド気動車を試作して運用を行い、将来の量産化を目指すこととしました。

　このたび試作するのはいずれも、「相互アシスト式パラレルハイブリッド方式」と呼ぶタイプです。

　これは、通常のハイブリッド方式では同一の駆動系に組み込まれるエンジンとモーターを、それぞれ独立した駆動系として組み込み、プログラミングによってエンジンがモーターのアシストを、またはモーターがエンジンのアシストを行うもので、状況に応じた自在な制御が可能となります。
　エンジンとモーターの駆動力が一つの動力伝達機構に集中しないので耐久性に優れるほか、エンジンまたはモーターのどちらか片方の系統が故障しても運転を継続できるので信頼性が高く、またエンジンとモーターがそれぞれ異なる車輪を駆動するためトラクション性能に優れています。

＜特急用＞ＤＣ５００系９００番台

　現在、予讃線特急「しおかぜ」として運用中の１２０００系気動車の駆動系をベースに、アシスト用のモーターとその制御系を追加します。
　車体デザインは、土讃線特急「南風」として運用中のＥＣ５００系電車とほぼ同じになる予定です。

　土讃線の土佐山田から角茂谷にかけての長い連続上り勾配を高速で登坂させるため、性能を重視した設定となります。
　通常走行はエンジンを主に使用し、発車時や登坂・加速時などに、モーターを使用して駆動力をアップして、ＥＣ５００系電車と同等の性能を目指し、併結協調運転も可能な構造とする予定です。

＜普通列車用＞１９００形

　現在土讃線で使用している、１０００形気動車の改造により製作します。
　１０００形気動車は４００馬力のエンジンを１台だけ搭載していることから、特に急勾配区間においては若干の力不足を示すことがあり、そのためより急な勾配のある予讃線には、３２０馬力のエンジンを２台搭載するＤＣ３１０系気動車を投入しました。

　在来の１０００形気動車もＤＣ３１０系気動車で置き換える計画でしたが、１０００形気動車はまだ比較的新しいうえに数が多いこと、またＤＣ３１０系気動車よりもさらに地球環境に優しい車両を模索する必要から、今回の改造となりました。

　現在予讃線に投入されているＤＣ３１０系気動車とほぼ同等の性能を引き出すため、アシスト用のモータとその制御系を追加します。
　性能向上が目的ではありますが、こちらは経済性を重視した設計とし、発車時などはモーターのみを使用し、登坂時にエンジンでモーターをアシストする方式となります。

＜構造＞

　下図は、ＤＣ５００系９００番台車の片側の駆動系です。

　これまでの振子式気動車は、２台のエンジンを搭載して、エンジン１台につき１台の変速機で、１つの車軸を駆動していました。１つの台車には２つの車軸がありますので、もう１つの「空き」の車軸にモーターを追加し、エンジンで１軸、モーターで１軸の合わせて２軸駆動とします。
　ＤＣ５００系９００番台車はこの駆動系を２系統搭載して、全ての車軸に駆動力を伝達します。

　一方の１９００形気動車は、エンジンと変速機は１台のみですが、片側の台車の２つの車軸を同時に駆動しています。
　そこでもう一方の空いている台車にモーターを追加して、同様に全ての車軸に駆動力を伝達できるようにし、性能アップを図ります。

　バッテリについては小型軽量で高性能なリチウムイオンバッテリを搭載します。
　１９００形気動車は停車中はエンジン停止を基本とすることから、このほかに室内灯などのサービス電源用のバッテリも搭載しますが、エンジンを常時使用する前提となるＤＣ５００系９００番台車はそれを省略します。
　また、モーター駆動用のバッテリについても、相対的にモーターの使用頻度が低いＤＣ５００系９００番台車の方がより小型となります。

			ＤＣ５００系９００番台	１９００形
主要諸元	内燃機関系	エンジン	４５０ＰＳ（３３１ｋＷ）　×２	４００ＰＳ（２９４ｋＷ）　×１
		変速機	変速モード付　直結５段	変速モード付　直結５段
	電動機系	制御方式	ＶＶＶＦインバータ制御（１Ｃ２Ｍ）	ＶＶＶＦインバータ制御（１Ｃ１Ｍ）
		モーター	２００ｋＷ　×２	１３０ｋＷ　×２
		歯数比	４．２	６．５
	バッテリ	駆動用	有（×１）	有（×１）
		サービス電源用	無	有（×１）
	合計定格出力		１,０６２ｋＷ（１,４４４ＰＳ）	５５４ｋＷ（７５３ＰＳ）
運転状態	停車中		エンジンはアイドル状態となり、発電機を駆動して室内灯などのサービス電源をまかないます。また、必要に応じて駆動用バッテリに充電を行います。	エンジンを停止し、室内灯などのサービス電源は専用バッテリから供給します。　長時間停車となる場合など、充電が必要な場合は、適宜エンジンを始動して充電を行います。
	発車時		エンジンで第１軸を駆動するとともに、必要に応じてモーターで第２軸を駆動してアシストします。	モーターで第２軸を駆動して加速します。４０ｋｍ／ｈ以上になると、必要に応じてエンジンで第１軸を駆動してアシストします。
	惰行時		エンジンはアイドル状態となり、必要に応じて発電して、バッテリに充電します。
	登坂・加速時		エンジンで第１軸を駆動し、必要に応じてモーターで第２軸を駆動してアシストします。
	降坂抑速時		エンジンの機関・排気ブレーキ機能で抑速します。このとき、必要に応じて充電も行います。	エンジンを停止し、モーターで抑速します。抑速時に発電された電力は、バッテリに充電されます。
	減速・停止時		基本的にエンジンの機関・排気ブレーキ機能で減速し、必要に応じてモーターを回生・発電ブレーキとして使用して減速します。　１０ｋｍ／ｈ以下になると摩擦ブレーキを使用して停止します（非常制動の場合は最初から摩擦ブレーキを併用）。	基本的にモーターを回生・発電ブレーキとして使用して減速し、必要に応じてエンジンの機関・排気ブレーキ機能を併用します。　１０ｋｍ／ｈ以下になると摩擦ブレーキを使用して停止します（非常制動の場合は最初から摩擦ブレーキを併用）。

※上記仕様は、一部変更となる場合があります

　ＤＣ５００系９００番台車は、１両あたりの出力が馬力換算で約１,４４０馬力相当と、高性能を誇る１２０００系気動車のさらに約１．５倍となります。
　また１９００形気動車も、ベースとなる１０００形気動車に比べて１．８倍程度に出力が向上し、ＥＣ３１０系電車とほぼ同等の出力になります。

　１９００形気動車については、２００８年１月から３月にかけて２両の落成を予定しており、試運転ののち営業列車に投入して各種試験等を行う予定です。

　ＤＣ５００系９００番台車については、２００８年春に４両または５両の落成を予定しています。同様に試運転を行った後、営業列車に投入して実証試験を行います。

　いずれも試験は１年程度を予定しており、早ければ２００８年度末には、営業列車用として量産車の投入を行います。

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