(57)【要約】【課題】電力変換装置の電力効率を向上すること。【解決手段】電力変換装置は、フィルタ構成モードと回生電力吸収モードという２つのモードを切り替える。フィルタ構成モードでは、供給電力及び回生電力を各々蓄電池１２２にも蓄電させるとともに、キャパシタ１２１が蓄電池１２２の所定のインダクタンス１２１との組み合わせによって蓄電池１２２の電力フィルタを構成している。一方、回生電力吸収モードでは、第２の切換部を切り替えてキャパシタ１２１と蓄電池１２２との間を遮断状態とすることによって、供給電力及び回生電力をキャパシタ１２１に蓄電させている。【選択図】図３
2016226127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力源からの供給電力を電力変換して電動機に供給し、前記電動機が発生した回生電力を電力変換する電力変換部と、
電力を蓄電可能な第１の蓄電装置と、
電力を蓄電可能であって前記第１の蓄電装置に並列に接続され、所定のインダクタンスと直列に接続される第２の蓄電装置と、
前記電力源及び前記電力変換部と前記第１の蓄電装置との間の接続状態を切り替えることにより、前記第１の蓄電装置に対する少なくとも前記供給電力又は前記回生電力の供給を開始／停止する第１の切換部と、
前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間の接続状態を切り替える第２の切換部と、
前記第１の切換部及び前記第２の切換部の切り替え制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第２の切換部の切り替え制御を行って前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間を接続することにより、前記供給電力及び前記回生電力を各々前記第２の蓄電装置にも蓄電させ、前記第１の蓄電装置が前記第２の蓄電装置の所定のインダクタンスとの組み合わせによって前記第２の蓄電装置の電力フィルタを構成するフィルタ構成モードと、
前記第２の切換部を切り替えて前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間を遮断状態とすることによって、前記供給電力及び前記回生電力を各々前記第２の蓄電装置の代わりに前記第１の蓄電装置に蓄電させる回生電力吸収モードと、
をそれぞれ切り替えて実行することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前期第２の蓄電装置の充電状態が所定値よりも高い状態となったときに、前記第２の切換部を制御することで前記第２の蓄電装置の電気的接続を切り離す
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記電力源或いは前記電力変換部より供給される電力の総容量が前記第１の蓄電装置の蓄電可能な容量を下回ったときに、前記第２の切換部により前記第２の蓄電装置の電気的接続を切り離す
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１の蓄電装置が前記第２の蓄電装置よりも高電圧であり、かつ、前記第１の蓄電装置の自然放電による電力損失が、前記第１の蓄電装置を放電して前記第２の蓄電装置に充電することによる電力損失よりも大きいときに、前記第１の蓄電装置を放電し前記第２の蓄電装置を充電する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１の蓄電装置は、充放電による寿命の劣化が前記第２の蓄電装置より遅く、電荷の量に応じた電圧の変化が前記第２の蓄電装置より大きい蓄電装置であり、
前記第２の蓄電装置は、満充電容量が前記第１の蓄電装置よりも大きい蓄電装置である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１の蓄電装置は、前記第２の蓄電装置より内部抵抗が小さい
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第２の切換部は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタとダイオードとを並列接続した半導体装置であり、
前記ダイオードは、カソード電極が前記第１の蓄電装置に接続され、アノード電極が前記第２の蓄電装置に接続されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記第２の切換部を構成する半導体素子の母材とする半導体材料は、オン損失がシリコンカーバイトと比較して小さくなるシリコンであり、
前記電力変換部を構成する半導体素子の母体としての半導体材料は、スイッチング損失がシリコンと比較して小さくなるシリコンカーバイドである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記第２の切換部は、双方向スイッチであり、前記第２の蓄電装置から前記第１の蓄電装置への放電を遮断する機能を有する半導体装置である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記第２の切換部の代わりに直流チョッパ回路を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項１１】
電力源からの供給電力を電力変換して電動機に供給し、前記電動機が発生した回生電力を電力変換する電力変換部と、
電力を蓄電可能な第１の蓄電装置と、
電力を蓄電可能であって前記第１の蓄電装置に並列に接続され、所定のインダクタンスと直列に接続されている第２の蓄電装置と、
前記電力源及び前記電力変換部と前記第１の蓄電装置との間の接続状態を切り替えることにより、前記第１の蓄電装置に対する少なくとも前記供給電力又は前記回生電力の供給を開始／停止する第１の切換部と、
前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間の接続状態を切り替える第２の切換部と、
前記第１の切換部及び前記第２の切換部の切り替え制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第２の切換部の切り替え制御を行って前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間を接続することにより、前記供給電力及び前記回生電力を各々前記第２の蓄電装置にも蓄電させ、前記第１の蓄電装置が前記第２の蓄電装置の所定のインダクタンスとの組み合わせによって前記第２の蓄電装置の電力フィルタを構成するフィルタ構成モードと、
前記第２の切換部を切り替えて前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間を遮断状態とすることによって、前記供給電力及び前記回生電力を各々前記第２の蓄電装置の代わりに前記第１の蓄電装置に蓄電させる回生電力吸収モードと、
をそれぞれ切り替えて実行する
ことを特徴とする移動体の駆動システム。
【請求項１２】
前記移動体は鉄道車両であり、
前記鉄道車両は、
前記電力源から直流電力を受け取る受電手段と、
前記電力変換回路から供給された電力によって駆動する少なくとも１台以上の前記電動機と、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載の移動体の駆動システム。
【請求項１３】
前記移動体は自動車であり、
前記自動車は、
前記電力変換回路から供給された電力によって駆動する少なくとも１台以上の前記電動機を備える
ことを特徴とする請求項１１に記載の移動体の駆動システム。
【請求項１４】
地上に設置されているとともに車両に対して電力を供給する電力貯蔵システムであって、
電力源からの供給電力を電力変換して前記車両の電動機に供給し、前記電動機が発生した回生電力を電力変換する電力変換部と、
電力を蓄電可能な第１の蓄電装置と、
電力を蓄電可能であって前記第１の蓄電装置に並列に接続されている一方、所定のインダクタンスと直列に接続されている第２の蓄電装置と、
前記電力源及び前記電力変換部と前記第１の蓄電装置との間の接続状態を切り替えることにより、前記第１の蓄電装置に対する少なくとも前記供給電力又は前記回生電力の供給を開始／停止する第１の切換部と、
前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間の接続状態を切り替える第２の切換部と、
前記第１の切換部及び前記第２の切換部の切り替え制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第２の切換部の切り替え制御を行って前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間を接続することにより、前記供給電力及び前記回生電力を各々前記第２の蓄電装置にも蓄電させ、前記第１の蓄電装置が前記第２の蓄電装置の所定のインダクタンスとの組み合わせによって前記第２の蓄電装置の電力フィルタを構成するフィルタ構成モードと、
前記第２の切換部を切り替えて前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間を遮断状態とすることによって、前記供給電力及び前記回生電力を各々前記第２の蓄電装置の代わりに前記第１の蓄電装置に蓄電させる回生電力吸収モードと、
をそれぞれ切り替えて実行する
ことを特徴とする電力貯蔵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置、電力変換装置を備える移動体の駆動システム及び電力貯蔵システムに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの蓄電装置の高性能化に伴って、鉄道車両や電気自動車に電力変換装置が利用され始めている。鉄道用途では電力効率の向上のために蓄電装置を搭載する取り組みがなされている。従来の電力変換装置においては、電気二重層キャパシタ（以下「ＥＤＬＣ」と省略する）がＴ型フィルタを構成することで蓄電装置の電流リプルを抑制する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８６９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の電力変換装置では、蓄電装置としても使用可能なＥＤＬＣをリプル抑制のためのＴ型フィルタの一部として使用している。ＥＤＬＣは蓄電池と並列に接続されているため、定常状態では蓄電池の電圧と同電位となる。ＥＤＬＣに蓄電される電力は並列接続されている蓄電池の電圧で制限されるためＥＤＬＣには電力を蓄電できない。ＥＤＬＣに蓄電できない分だけ回生できる電力量は減少し、その分の電力が回生失効するため、電力効率が低下する。
【０００５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、電力効率を向上することができる電力変換装置、電力変換装置を備える移動体の駆動システム及び電力貯蔵システムを提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するため、本発明の電力変換装置においては、電力源からの供給電力を電力変換して電動機に供給し、前記電動機が発生した回生電力を電力変換する電力変換部と、電力を蓄電可能な第１の蓄電装置と、電力を蓄電可能であって前記第１の蓄電装置に並列に接続され、所定のインダクタンスと直列に接続される第２の蓄電装置と、前記電力源及び前記電力変換部と前記第１の蓄電装置との間の接続状態を切り替えることにより、前記第１の蓄電装置に対する少なくとも前記供給電力又は前記回生電力の供給を開始／停止する第１の切換部と、前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間の接続状態を切り替える第２の切換部と、前記第１の切換部及び前記第２の切換部の切り替え制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記第２の切換部の切り替え制御を行って前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間を接続することにより、前記供給電力及び前記回生電力を各々前記第２の蓄電装置にも蓄電させ、前記第１の蓄電装置が前記第２の蓄電装置の所定のインダクタンスとの組み合わせによって前記第２の蓄電装置の電力フィルタを構成するフィルタ構成モードと、前記第２の切換部を切り替えて前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間を遮断状態とすることによって、前記供給電力及び前記回生電力を各々前記第２の蓄電装置の代わりに前記第１の蓄電装置に蓄電させる回生電力吸収モードと、をそれぞれ切り替えて実行することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の移動体の駆動システムにおいては、電力源からの供給電力を電力変換して電動機に供給し、前記電動機が発生した回生電力を電力変換する電力変換部と、電力を蓄電可能な第１の蓄電装置と、電力を蓄電可能であって前記第１の蓄電装置に並列に接続され、所定のインダクタンスと直列に接続されている第２の蓄電装置と、前記電力源及び前記電力変換部と前記第１の蓄電装置との間の接続状態を切り替えることにより、前記第１の蓄電装置に対する少なくとも前記供給電力又は前記回生電力の供給を開始／停止する第１の切換部と、前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間の接続状態を切り替える第２の切換部と、前記第１の切換部及び前記第２の切換部の切り替え制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記第２の切換部の切り替え制御を行って前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間を接続することにより、前記供給電力及び前記回生電力を各々前記第２の蓄電装置にも蓄電させ、前記第１の蓄電装置が前記第２の蓄電装置の所定のインダクタンスとの組み合わせによって前記第２の蓄電装置の電力フィルタを構成するフィルタ構成モードと、前記第２の切換部を切り替えて前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間を遮断状態とすることによって、前記供給電力及び前記回生電力を各々前記第２の蓄電装置の代わりに前記第１の蓄電装置に蓄電させる回生電力吸収モードと、をそれぞれ切り替えて実行することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明においては、地上に設置されているとともに車両に対して電力を供給する電力貯蔵システムであって、電力源からの供給電力を電力変換して前記車両の電動機に供給し、前記電動機が発生した回生電力を電力変換する電力変換部と、電力を蓄電可能な第１の蓄電装置と、電力を蓄電可能であって前記第１の蓄電装置に並列に接続されている一方、所定のインダクタンスと直列に接続されている第２の蓄電装置と、前記電力源及び前記電力変換部と前記第１の蓄電装置との間の接続状態を切り替えることにより、前記第１の蓄電装置に対する少なくとも前記供給電力又は前記回生電力の供給を開始／停止する第１の切換部と、前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間の接続状態を切り替える第２の切換部と、前記第１の切換部及び前記第２の切換部の切り替え制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記第２の切換部の切り替え制御を行って前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間を接続することにより、前記供給電力及び前記回生電力を各々前記第２の蓄電装置にも蓄電させ、前記第１の蓄電装置が前記第２の蓄電装置の所定のインダクタンスとの組み合わせによって前記第２の蓄電装置の電力フィルタを構成するフィルタ構成モードと、前記第２の切換部を切り替えて前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間を遮断状態とすることによって、前記供給電力及び前記回生電力を各々前記第２の蓄電装置の代わりに前記第１の蓄電装置に蓄電させる回生電力吸収モードと、をそれぞれ切り替えて実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電力効率を向上することができる電力変換装置及び電力変換装置を備える移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る電気鉄道車両の駆動システムの基本構成を示す図である。
【図２】蓄電池１２２の電荷と電圧の関係を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る充電時のモードを示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る充電時のモードを示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る回路構成を示す図である。
【図６】第１の実施形態に係る放電時のモードを示す図である。
【図７】第１の実施形態に係る放電時のモードを示す図である。
【図８】第１の実施形態に係る機器動作の波形を示す図である。
【図９】第２の実施形態に係る電気鉄道車両の駆動システムの基本構成を示す図である。
【図１０】第３の実施形態に係る電気鉄道車両の駆動システムの基本構成を示す図である。
【図１１】第４の実施形態に係る電気鉄道車両の基本構成を示す図である。
【図１２】第５の実施形態に係る地上設置型の電力変換システムを示す図である。
【図１３】第６の実施形態に係る鉄道車両の駆動システムの基本構成を示す図である。
【図１４】第７の実施形態に係る車両の駆動システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面について、本発明の一実施形態について詳述する。
【００１２】
（１）本実施形態による電力変換装置の構成例
（１−１）駆動システムの構成例
図１は、第１の実施形態としての電気鉄道車両の駆動システムの基本的な構成例を示す。なお、本実施形態では、説明の簡素化のため、後述する各スイッチング装置を切り替える制御部を省略して説明している。
【００１３】
電気鉄道車両は、走行中に架線に一部が接触するパンタグラフ１０１、リアクトル１０３及びキャパシタ１０４によって構成されている入力フィルタ、直流電力を交流電力に変換するインバータ１０５並びに交流電動機１０６を備えているばかりでなく、さらに直流チョッパ回路１１１、キャパシタ１２１（第１のキャパシタ）、降圧チョッパ回路１３１及び蓄電池１２２（第２の蓄電装置）を備えている。
【００１４】
インバータ１０５の入力側は、その一端が、キャパシタ１０４の一端、直流チョッパ回路１１１の一端及びリアクトル１０３を介してパンタグラフ１０１に接続されている一方、その他端が、キャパシタ１０４の他端、直流チョッパ回路１１１の他端、降圧チョッパ回路１３１の他端に接続されているとともに設置されている。すなわち、インバータ１０５の入力側には、キャパシタ１０４及び直流チョッパ回路１１１が各々並列に接続されている一方、出力側には交流電動機１０６が接続されている。
【００１５】
キャパシタ１０４（第１の蓄電装置）は、充放電による寿命の劣化が蓄電池１２２（第２の蓄電装置）より遅く、電荷の量に応じた電圧の変化が蓄電池１２２より大きい蓄電装置の一例である。この蓄電池１２２は、満充電容量がキャパシタ１０４よりも大きい蓄電装置の一例である。後述するように本実施形態を適用すると、キャパシタ１０４よりも充放電による寿命劣化が本来早かった蓄電池１２２の寿命をより長くすることができるようになる。
【００１６】
直流チョッパ回路１１１は、入力側において、既述のように他端が接地されている一方、一端がスイッチング装置１１２のコレクタに接続されている。この直流チョッパ回路１１１（第１の切換部）は、パンタグラフ１０１を介した架線からの直流電力源及びインバータ１０５とキャパシタ１２１との間の接続状態を切り替えて、キャパシタ１２１に対する少なくとも供給電力又は回生電力の供給を開始／停止する。スイッチング装置１１２は、スイッチング装置１１３に対して直列に接続されている。すなわち、スイッチング装置１１２は、既述のようにそのソースがリアクトル１０３を介してパンタグラフ１０１やインバータ１０５の入力側の一端に接続されている一方、そのエミッタがスイッチング装置１１３のコレクタに接続されている。
【００１７】
一方、スイッチング装置１１３は、そのエミッタが接地されている。スイッチング装置１１２のエミッタ及びスイッチング装置１１３のコレクタは、それぞれリアクタンス１１４の一端に接続されている。このリアクタンス１１４の他端は、キャパシタ１２１の一端を介して降圧チョッパ回路１３１の入力側の一端に接続されている。この降圧チョッパ回路１３１の入力側の他端は既述のように接地されている。
【００１８】
降圧チョッパ回路１３１は、既述のようにその入力側の両端に、キャパシタ１２１の両端が接続されている。即ち、降圧チョッパ回路１３１の入力側にはキャパシタ１２１が平行に設けられている。降圧チョッパ回路１３１は、入力側の両端のうち一端がスイッチング装置１３２（第２の切換部：遮断手段）のエミッタに連続しており、その他端が接地されている。スイッチング装置１３２は、例えば双方向スイッチであり、蓄電池１２２（第２の蓄電装置）からキャパシタ１２１（第１の蓄電装置）への放電を遮断する機能を有する半導体装置である。このような構成によると、蓄電池１２２の放電を抑制することにより電力効率を向上することができる。
【００１９】
スイッチング装置１３２は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor）と、環流ダイオードなどのダイオードとを並列接続して構成された半導体装置である。本実施形態では、当該絶縁ゲートバイポーラトランジスタを「ＩＧＢＴ」とも呼んでいる。当該ダイオードのカソード電極は、キャパシタ１０４（第１の蓄電装置）に接続されている一方、当該ダイオードのアノード電極は蓄電池１２２（第２の蓄電装置）に接続されている。このような構成によると、電流の逆流を抑制することにより電力効率を向上することができる。なお、スイッチング装置１１２，１１３もそれぞれスイッチング装置１３２とほぼ同様に、例えばＩＧＢＴと環流ダイオードとを並列接続して構成されている。
【００２０】
このスイッチング装置１３２（第２の切換部）を構成する半導体素子の母材としての半導体材料は、オン損失（導通損失）がシリコンカーバイトと比較して小さくなるシリコンである。一方、上述したインバータ１０５（電力変換部）を構成する半導体素子の母体としての半導体材料は、例えばスイッチング損失がシリコンと比較して小さくなるシリコンカーバイドである。スイッチング装置１３２及びインバータ１０５を構成する半導体材料が損失が小さいため、電力効率を向上することができる。
【００２１】
このスイッチング装置１３２のエミッタは、降圧チョッパ回路１３１の出力側、上記入力側に並列に接続されているスイッチング装置１３３の出力端に連続している。このスイッチング装置１３３の入力端は接地されている。降圧チョッパ回路１３１の出力側には、蓄電池１２２が並列に接続されている。このような構成によると、スイッチング装置１３２の切り替え状態に応じて、電動機１０６の回生電力がキャパシタ１２１のみならず蓄電池１２２にも蓄電されるようにしたり、キャパシタ１２１にのみ蓄電されるように切り替え制御を行うことができるようになる。
【００２２】
キャパシタ１２１としては、例えば、リチウムイオンキャパシタ或いは電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）を採用している。一方、蓄電池１２２としては、例えば、リチウムイオン電池或いはニッケル水素電池を採用することができる。図１に示す例ではキャパシタ１２１はキャパシタで表している一方、蓄電池１２２は蓄電池で表している。これらのキャパシタ１２１及び蓄電池１２２の充電率については後述する。
【００２３】
（１−２）駆動例
以上のような電力変換装置を備える電気鉄道車両の駆動システムは、以上のような構成であり、次にその駆動例について説明する。
【００２４】
（１−２−１）力行
図示しない架線には直流電流が流れており、電気鉄道車両はパンタグラフ１０１を介して架線から直流電力が供給される。受電された直流電力は、上述したリアクトル１０３及びキャパシタ１０４によって構成される入力フィルタによって平滑化され、インバータ１０５において三相交流に変換されて交流電動機１０６に供給される。交流電動機１０６は、変換された交流電力によって駆動され、電気鉄道車両はこの駆動によって推進力を得ることができる。
【００２５】
（１−２−２）制動（回生）
一方、電気鉄道車両は、そのように推進力を得て前方に進んでいる状態（力行）から制動状態に至ると、交流電動機１０６が回生電力を発生し、この回生電力がインバータ１０５によって直流電圧に変換され、直流チョッパ回路１１１を経由してキャパシタ１２１（第１の蓄電装置、ＥＤＬＣ）に蓄電されたり、さらに降圧チョッパ回路１３１を経由して蓄電池１２２に蓄電される（以下「回生モード」という）。
【００２６】
本実施形態では、このような回生モードのうち、上記回生電力がキャパシタ１２１及び蓄電池１２２（バッテリ）によって蓄電されるモードを「バッテリ（ＢＴ）回生モード」と呼ぶ一方、回生電力が蓄電池１２２ではなくキャパシタ１２１にのみ蓄電されるモードを「ＥＤＬＣモード」と呼ぶ。
【００２７】
一方、回生モードではないが、降圧チョッパ回路１３１においてスイッチング装置１３２をオンするとともに、直流チョッパ回路１１１においてスイッチング装置１１２をオフすることにより、回生電力が蓄電済みのキャパシタ１２１によって蓄電池１２２を対象として充電を実施するモードを「ＢＴ充電モード」と呼ぶ。これらのモードに関する具体的な説明は後述する。
【００２８】
（１−３）キャパシタ及び蓄電池ごとの充電特性
図２は、キャパシタ１２１（第１の蓄電装置）及び蓄電池１２２（第２の蓄電装置）の電荷［％］と電圧との関係を示す。キャパシタ１２１としては、蓄電池１２２よりも内部抵抗が小さいコンデンサを採用している。このように蓄電池１２２よりも内部抵抗が小さいため、キャパシタ１２１を用いると、その小さな内部抵抗分全体として電力効率を向上することができる。
【００２９】
キャパシタ１２１及び蓄電池１２２は、それぞれ、図２示した特性２０１及び特性２０２に基づいて蓄電が可能である。また、充電率（ＳＯＣ）２１１，２１２は、電荷０から電荷ｑ１，ｑ２までの区間の面積に等しい。
【００３０】
（１−４）充電モード
図３、図４及び図５は、それぞれ第１の実施形態よる電気鉄道車両の駆動システムのキャパシタ１２１及び蓄電池１２２の充電時のモードを示す。なお、これら図３〜図５においては、各スイッチング装置のスイッチング制御によって導通したり遮断によって機能しなくなった部分については説明の簡素化のため、図示を省略している。
【００３１】
車両の回生動作が始まるとキャパシタ１０４の両端電圧ＶＣが上昇する。両端電圧ＶＣの上昇を電圧センサにより検知し、両端電圧ＶＣの電圧を直流チョッパ回路１１１で降圧して、キャパシタ１２１及び蓄電池１２２への充電を開始する。
【００３２】
（１−４−１）蓄電池充電モード
図３は、蓄電池充電モード時の回路構成の一例である。蓄電池充電モードでは、破線矢印のように電流が流れ、キャパシタ１２１及びリアクトル１１４がＬＣフィルタを構成する。充電開始時の蓄電池１２２への電流リプルの流入をＬＣフィルタが抑制し、電流リプル流入による蓄電池１２２の劣化を低減する効果がある。また、キャパシタ１２１をフィルタの一部として使用することで、２つの直流チョッパを介してキャパシタ１０４の両端に個別に蓄電装置を接続するよりも、蓄電池１２２のリプル抑制用のフィルタを小型化できる。
【００３３】
なお、直流チョッパ回路１１１のスイッチング速度を高くすることでリプル抑制用のフィルタをより小型化できるため、スイッチング速度が高くスイッチング損失の小さい、ＳｉＣを用いたスイッチング素子が直流チョッパ回路１１１に適している。また、図１のスイッチング装置１３２は、蓄電池を充放電する電力が大きく大電流が流れるため導通損失（オン損失）が小さいシリコンを用いたスイッチング素子が適している。
【００３４】
（１−４−２）キャパシタ充電モード
図４は、キャパシタ充電モードの回路構成の一例である。キャパシタ充電モードでは、図１のスイッチング装置１３２をオフにして図１の蓄電池１２２を開放することにより、破線矢印のように電流が流れ、キャパシタ１２１のみを充電する。キャパシタ１２１を充放電することで、蓄電池１２２のみを充放電する場合と比べ蓄電可能な電力を増やす効果がある。
【００３５】
また、蓄電池１２２よりも充放電効率のよいキャパシタ１２１を充放電することで、電力効率を向上する効果がある。また、キャパシタ１２１が一部電力を充放電することで、その分蓄電池１２２が充放電する電力を減らすことができる。蓄電池１２２の充放電を減らすことで、蓄電池１２２を長寿命化する効果がある。
【００３６】
（１−４−３）電圧均等化モード
図５は、電圧均等化モードである。この電圧均等化モードでは、破線矢印のように電流が流れる。キャパシタ１２１の充電率が高い場合にはキャパシタ１２１及び蓄電池１２２への充電ができない。このうちキャパシタ１２１は自己放電するために長時間充電状態を維持することができない。そのため、電圧均等化モードは、電位ＶＥと電位ＶＢとが等しくなるまでキャパシタ１２１の電力を蓄電池１２２へ移すことで、キャパシタ１２１の自己放電による電力の損失を低減し、キャパシタ１２１及び蓄電池１２２を充電可能な状態にする。
【００３７】
（１−５）リアクトルとスイッチング装置
図１のリアクトル１３４とスイッチング装置１３３について説明する。図３に示す蓄電池充電モードでは、リアクトル１３４がリアクトル１１４及びキャパシタ１２１とともにＴ型フィルタを構成しており、電流リプルを抑制する効果を増大させるとともに、蓄電池１２２をさらに長寿命化することができる。一方、図４に示すキャパシタ充電モード及び図５に示す電圧均等化モードでは、リアクトル１３４とスイッチング装置１３３は、スイッチング装置１３２と組み合わせて降圧チョッパ回路１３１となり蓄電池に過電流が流れないようにすることで、蓄電池１２２を長寿命化する効果がある。
【００３８】
（１−６）放電モード
図６及び図７は、第１の実施形態に係る電気鉄道車両の駆動システムにおけるキャパシタ１２１及び蓄電池１２２の放電時のモードの一例を示す。この充電モードにおいても、各図の破線矢印のように電流が流れる。
【００３９】
直流チョッパ回路１１１は、キャパシタ１２１及び蓄電池１２２の電圧を昇圧し、キャパシタ１０４や架線１０１へ放電する。これにより、架線１０１が駆動システムに供給すべき電力量を減らし、架線１０１の電圧低下を抑制することができる。
【００４０】
（１−６−１）蓄電池放電モード
図６は、蓄電池放電モードの回路構成の一例を示す。蓄電池放電モードでは、キャパシタ１２１とリアクトル１１４，１３４とによってＴ型フィルタが構成されている。蓄電池１２２は電力を放電する一方、キャパシタ１２１はリプルを抑制する。
【００４１】
（１−６−２）キャパシタ放電モード
図７は、キャパシタ放電モードである。キャパシタ放電モードでは、キャパシタ１２１の両端電位ＶＥが図６の蓄電池１２２の両端電位ＶＢより低くなるまでキャパシタ１２１が放電する。電位ＶＥが電位ＶＢより低くなると、電位差により図６のスイッチング装置１３２が導通し、既述の蓄電池放電モードに移行する。
【００４２】
（１−７）機器の動作例
図８は、第１の実施形態に係る機器動作を示す波形の一例を示している。電気鉄道車両における各機器（図１参照）の動作を時刻ｔ０〜ｔ１５の経過に沿って説明する。
【００４３】
本実施形態では、キャパシタ１２１の上限電圧を１２００Ｖとするが、この上限は架線電圧１５００Ｖを超えないように設定した値である。キャパシタ１２１の下限電圧は６００Ｖとするが、この下限は蓄電池１２２から電流を最大１６５Ａで放電した場合の値とする。また、蓄電池１２２の電圧は充電率の高さに応じて８００Ｖから９００Ｖの間で変化する。
【００４４】
時刻ｔ０では、電気鉄道車両が停車している。充放電モードはキャパシタ１２１及び蓄電池１２２が同電位の蓄電池充電モードである。
【００４５】
時刻ｔ１では、電気鉄道車両が力行を開始する。キャパシタ１２１及び蓄電池１２２の電圧は、それぞれ図８（Ｆ）及び図８（Ｅ）に示すように９００Ｖで同電位であるため、蓄電池放電モードで放電を開始する。蓄電池１２２は、直流チョッパ回路１１１を介して電力を放電する。キャパシタ１２１はＴ型フィルタの一部として動作し、このＴ型フィルタによって電流リプルが抑制される。このため、蓄電池１２２の電流は、緩やかに増加する。キャパシタ１２１からも放電されるため、図８（Ｆ）に示すようにキャパシタ１２１の電圧は下がる。
【００４６】
インバータ１０５は、架線１０１とキャパシタ１２１から供給される直流電力を三相交流電力に変換して交流電動機１０６を駆動し、電気鉄道車両の推進力を与えることができる。
【００４７】
時刻ｔ２では、蓄電池１２２の電流が最大となり、図８（Ｃ）に示すように定電流での放電を開始する。充放電モードは蓄電池放電モードである。キャパシタ１２１の電圧は、図８（Ｆ）に示すように６００Ｖとなる。図８（Ｇ）に示すように蓄電池１２２の充電率が減少し蓄電池１２２の電圧が降下すると、それに伴って、図８（Ｆ）に示すようにキャパシタ１２１の電圧も若干降下する。
【００４８】
時刻ｔ３では、電気鉄道車両が回生動作を開始する。回生電力によるキャパシタ１０４の両端電圧ＶＦＣの上昇が電圧センサによって検知されると、蓄電池充電モードで回生電力の充電が開始される。キャパシタ１２１は電流リプルを吸収する一方、蓄電池１２２を充電する。電流リプルが発生するため、キャパシタ１２１は、図８（Ｆ）に示すように電圧が上昇し、その後蓄電池１２２の電圧（約９００Ｖ）まで減少する。
【００４９】
時刻ｔ４では、電気鉄道車両が回生動作を続けている。蓄電池１２２は定電流で充電される状態になる。蓄電池充電モードで充電を続けると、蓄電池１２２の電圧は、図８（Ｅ）に示すように徐々に高くなるため、キャパシタ１２１も徐々に電圧が上がる。
【００５０】
時刻ｔ５では、電気鉄道車両が回生動作を続けている。蓄電池１２２が過電流となる充電率になったため、充放電モードはキャパシタ充電モードに移行する。スイッチング装置１３２をオフにして蓄電池１２２を開放し、キャパシタ１２１が上限電圧まで充電される。
【００５１】
時刻ｔ６では、電気鉄道車両が停車している。キャパシタ１２１は充電した電力を次の力行で使用するため、スイッチング装置１３２はオフにされ、充電した状態が維持される。当該充電した状態を維持するため、充放電モードはキャパシタ充電モードとされている。
【００５２】
ここで、時刻ｔ３からｔ６までの充電動作について本実施形態の場合と蓄電装置のみで構成した場合とを比較して、本実施形態による方が効率が良いか否か計算することにより両者の場合を比較する。なお、直流チョッパ回路１１１での電力変換効率は等しいものとして計算を省略する。
【００５３】
蓄電池１２２の充電効率ηＢ＝９３．０％、キャパシタ１２１の充電効率ηＣ＝９７．０％、スイッチング装置１３２の効率ηＳ＝９５．０［％］と置く。充電される電力量をＷ＝０．７００ｋＷｈとすると、本実施形態における蓄電池１２２に充電する場合の効率はη１＝ηＢ×ηＳ＝８８．４％となる。
【００５４】
キャパシタの静電容量をＣ＝３．４５Ｆとするときキャパシタ電圧がＶ１＝６００ＶからＶ２＝１２００Ｖになるまで充電すると、キャパシタに蓄電されるエネルギー量はＵ１＝０．５×Ｃ×（Ｖ２×Ｖ２−Ｖ１×Ｖ１）＝１８６３ｋＷ＝０．５１８ｋＷｈとなる。このときの充電損失はＬ１＝Ｕ１×（１−ηＣ）／ηＣ＝０．０１６ｋＷｈである。そのため、蓄電池１２２に流れる電力は、Ｕ２＝Ｗ−（Ｕ１＋Ｌ１）＝０．１６６ｋＷｈである。
【００５５】
よって、蓄電池１２２に充電される電力はＵ３＝Ｕ２×η１＝０．１３９ｋＷｈとなり、総蓄電電力量はＵ＝Ｕ１＋Ｕ３＝０．６５７ｋＷｈとなる。これにより充電効率はＵ／Ｗ＝９３．９％となり、蓄電池１２２のみの場合の充電効率ηＢよりも０．９ポイント上昇する。また、蓄電池１２２に充電される電力が０．５１８ｋＷｈ減少することで、その分、蓄電池１２２の寿命を延ばすことができる。
【００５６】
時刻ｔ７では、電気鉄道車両が力行を始める。キャパシタ１２１の電圧が蓄電池１２２の電圧よりも高いため、キャパシタ放電モードで電力の放電が開始される。
【００５７】
時刻ｔ８では、電気鉄道車両が力行し続けている。キャパシタ１２１の電圧が蓄電池１２２の電圧と等しくなるため、時刻ｔ１と同様の蓄電池放電モードに移行する。
【００５８】
時刻ｔ９では、電気鉄道車両が惰行を始める。時刻ｔ２と同様の蓄電池放電モードで蓄電池１２２から放電する。交流電動機１０６に電力が供給されないため、放電しても電気鉄道車両の走行状態に影響はしない。充電可能な容量を確保するために、予めキャパシタ１２１及び蓄電池１２２から放電することは可能である。
【００５９】
時刻ｔ１０では、電気鉄道車両が回生動作を開始する。時刻ｔ３と同様の蓄電池充電モードで蓄電池１２２を充電する。
【００６０】
時刻ｔ１１では、電気鉄道車両が回生動作を続けている。時刻ｔ４と同様の蓄電池充電モードで蓄電池１２２を定電流で充電する。
【００６１】
時刻ｔ１２では、電気鉄道車両が回生動作を続けている。蓄電池１２２は過電流となる充電率ではないが、時刻ｔ１２の時点で発生する回生電力の総量がキャパシタ１２１で充電可能な量であれば充電効率の高いキャパシタ１２１で充電するのが好ましい。そのため、キャパシタ充電モードに移行し、キャパシタ１２１の充電を開始する。
【００６２】
時刻ｔ１３では、電気鉄道車両が停車している。電気鉄道車両が長時間力行しない場合、キャパシタ１２１に電力を貯蔵し続けることができないため、充放電モードは電圧均等化モードに移行する。スイッチング装置１３２をオンすることにより蓄電池１２２へ電力を移動する。
【００６３】
時刻ｔ１４から時刻ｔ１５では、直流チョッパ回路１１１と降圧チョッパ回路１３１がオフにされて、キャパシタ１２１及び蓄電池１２２の充放電が停止した状態になる。
【００６４】
以上、本実施形態の代表的な機器動作を示したが、これらはキャパシタ１２１及び蓄電池１２２からの放電電流、ＳＯＣ、電圧や架線１０１の電圧ＶＤＣによって変更可能である。また、直流チョッパ回路１１１及び降圧チョッパ回路１３１のスイッチング装置１１２，１１３，１３２，１３３は、電気的な導通と遮断を切り替えることのできる装置であれば良く、その他の電子部品で置き換えることが可能である。
【００６５】
（１−８）本実施形態の総括
本実施形態では、スイッチング装置１３２（第２の切換部）の切り替え制御を行えることによって、次のような複数のモードが各々切り替えられて実施される。まず、第１のモードでは、キャパシタ１０４と蓄電池１２２との間を接続することにより、供給電力及び回生電力を各々蓄電池１２２にも蓄電させ、キャパシタ１０４が（リアクタンス１１４及び）蓄電池１２２側のリアクトル１３４（所定のインダクタンス）との組み合わせによって蓄電池１２２の電力フィルタを構成する（フィルタ構成モード或いはＢＴ充電モードともいう）。一方、第２のモードでは、キャパシタ１０４と蓄電池１２２との間を遮断状態とすることによって、供給電力及び回生電力を各々蓄電池１２２の代わりにキャパシタ１０４に蓄電させている（回生電力吸収モード或いはＥＤＬＣ回生モードともいう）。
【００６６】
このような構成とすると、上述したフィルタ構成モードにおいては、上記構成の電力フィルタの機能によって、発生した回生電力に含まれる低周波電流のリプルが蓄電池１２２（第２の蓄電装置）に流入し難くなるため、蓄電池１２２の寿命が短くなることを抑制することができる。一方、Ｔ型電力フィルタを構成するキャパシタは、新たな電子部品を設ける代わりにキャパシタ１２１（第１の蓄電装置）で代用できるため、全体として図１に表された電力変換装置が小型化されるようになる。
【００６７】
上述のように本実施形態では、蓄電池１２２（第２の蓄電装置）の充電状態が予め定められた値よりも高い状態となったときに、スイッチング装置１３２（第２の切換部（遮断手段）が制御されることで蓄電池１２２の電気的接続を切り離すようにしている。このようにすると、十分に充電された蓄電池１２２が自然に放電しにくくなるため、電力効率を向上することができる。
【００６８】
上述のように本実施形態では、電力源としての架線或いはインバータ１０５から供給される電力の総容量がキャパシタ１０４の蓄電可能な容量を下回ったときに、スイッチング装置１３２により蓄電池１２２の電気的接続を切り離している。このような構成とすると、架線或いはインバータ１０５から供給される電力量が不足しても蓄電池１２２によってその不足分を補うことができる。
【００６９】
上述のように本実施形態では、キャパシタ１０４が蓄電池１２２よりも高電圧であり、かつ、このキャパシタ１０４の自然放電による電力損失が、キャパシタ１０４を放電して蓄電池１２２を充電することによる電力損失よりも大きいときに、キャパシタ１０４を放電することにより蓄電池１２２を充電している。このようにすると、蓄電池１２２よりも高電圧なキャパシタ１０４を用いて、その放電によって蓄電池１２２を充電することになり、本来自然放電で損失していた電力をも活用できるため、結果として電力効率を向上することができる。
【００７０】
（２）第２の実施形態
図９は、第２の実施形態に係る電気鉄道車両の駆動システムの基本構成を示したものである。本実施形態においては、既述の実施形態と同様の構成及び動作については説明を省略し、以下では異なる点を中心として説明する。
【００７１】
第２の実施形態は、キャパシタ１２１及び蓄電池１２２を直流チョッパ回路９３１により並列接続する。蓄電池１２２の電圧を昇圧して、キャパシタ１２１を充電することで、キャパシタ１２１からの一時的な（例えば５秒）電力の出力増幅が可能となる。
【００７２】
以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加えて、蓄電池１２２からの放電によりキャパシタ１２１を予め充電することで、キャパシタ１２１から出力される電力を増幅することができる。
【００７３】
（３）第３の実施形態
図１０は、第３の実施形態に係る電気鉄道車両の駆動システムの基本構成を示したものである。本実施形態においては、既述の実施形態と同様の構成及び動作については説明を省略し、以下では異なる点を中心として説明する。
【００７４】
第３の実施形態では、既述の第１の実施形態及び第２の実施形態においてスイッチング装置１３２（図１参照）の代わりとして、つまり、キャパシタ１２１及び蓄電池１２２を並列接続する直流チョッパ回路１０３１のスイッチとして、双方向スイッチング装置１０３２（双方向切換部）を採用している。
【００７５】
このようにすると、蓄電池１２２の電圧がキャパシタ１２１の電圧よりも高いときに、双方向スイッチング装置１０３２をオフにする制御することにより、蓄電池１２２からキャパシタ１２１への電流の流れを遮断している。
【００７６】
以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加えてさらに、キャパシタ１２１の電圧を蓄電池１２２の電圧よりも低く保つことができるため、キャパシタ１２１の充電可能な容量が大きい状態を保つことができる。このようにキャパシタ１２１の充電可能な容量が大きいことで、蓄電池１２２の充放電を減らすことができるため、より寿命を延ばすことができるようになる。
【００７７】
（４）第４の実施形態
図１１は、第４の実施形態に係る電気鉄道車両の基本構成例を示す図である。本実施形態においては、既述の実施形態と同様の構成及び動作については説明を省略し、以下では異なる点を中心として説明する。
【００７８】
本実施形態では、既述の第１の実施形態〜第３の実施形態のいずれかに掛かる電力変換装置を備える移動体として、例えば車両１１８１，１１８２，１１８３を例示している。これらの車両１１８１，１１８２，１１８３は、架線に接触するパンタグラフ１１０１、動力台車１１８４、付随台車１１８５、インバータ１１０２、第１の実施形態〜第３の実施形態のいずれかを適用した直流チョッパ１１０３、キャパシタ１１０４、遮断装置１１０５及び蓄電池１１０６を備えている。
【００７９】
このような第４の実施形態におけるインバータ１１０２、直流チョッパ１１０３、キャパシタ１１０４、遮断装置１１０５及び蓄電池１１０６は、それぞれ、例えば、第１の実施形態〜第３の実施形態におけるインバータ１０５、直流チョッパ１３１、キャパシタ１２１、スイッチング装置１３２及び蓄電池１２２に相当している。
【００８０】
車両１１８１，１１８２，１１８３は、それぞれ、力行時に架線から供給される電力（既述の供給電力）と、キャパシタ１１０４と蓄電池１１０６から供給される電力を組み合わせることにより、架線から供給される電力（供給電力）について消費電力を低減している。一方、回生電力は、蓄電池１１０６及びキャパシタ１１０４に充電されることで、回生失効による電力損失を防ぐことができるため、電力効率が向上する。
【００８１】
以上のように本実施形態によれば、上述した実施形態１および変形例の駆動システムを適用することにより、電気鉄道車両についての電力効率を向上することができる。
【００８２】
（５）第５の実施形態
図１２は、第５の実施形態に係る鉄道用地上設置型の電力貯蔵システムの構成例を示す。本実施形態においては、既述の実施形態と同様の構成及び動作については説明を省略し、以下では異なる点を中心として説明する。
【００８３】
第４の実施形態では、第１の実施形態から第３の実施形態のいずれかの電力変換装置が搭載された電気鉄道車両を例示したが、第５の実施形態では、そのような電力変換装置が、主として、鉄道用に地上に設置された電力貯蔵システム（以下「鉄道用地上設置型の電力貯蔵システム」とも呼ぶ）に適用された構成の一例を挙げている。即ち、この電力貯蔵システムから電力を供給される電気鉄道車両１２０５は、第１の実施形態〜第３の実施形態のいずれかに係る電力変換装置に相当する構成を一部備えているものの、全てを備えている訳ではない。
【００８４】
本実施形態に係る鉄道用地上設置型の電力貯蔵システムは、地上に設置した直流チョッパ１２１１、キャパシタ１２１２、遮断装置１２１３及び蓄電池１２１４を備える一方、軌条１２１６に沿って走行する電気鉄道車両１２０５は、架線１２１５に接触しながら電力を受け取るパンタグラフ１２０１、動力台車１２０３、付随台車１２０４及びインバータ１２０２を備えている。
【００８５】
即ち、当該第５の実施形態では、直流チョッパ１２１１、キャパシタ１２１２、遮断装置１２１３及び蓄電池１２１４並びにインバータ１２０２などが、それぞれ、既述の第４の実施形態において援用する第１の実施形態〜第３の実施形態における直流チョッパ１３１、キャパシタ１２１、スイッチング装置１３２及び蓄電池１２２並びにインバータ１０５などに相当する。
【００８６】
以上のような構成において、電気鉄道車両２０５は、回生動作を開始すると、パンタグラフ１２０１から架線１２１５へ回生電力が印加されるが、周囲に力行する他の電気鉄道車両が存在しない場合、架線１２１５の電圧が高くなることにより電気鉄道車両２０５が回生失効を起こす。そこで本実施形態では、電気鉄道車両２０５が回生失効を起こす前にキャパシタ１２１２及び蓄電池１２１４に回生電力に伴う電流を流している。
【００８７】
以上のように本実施形態によれば、このように電流を逃がすことにより回生失効を防ぎ電力の損失を減らし、鉄道用地上設置型の電力貯蔵システムの電力効率を向上することができる。
【００８８】
（６）第６の実施形態
図１３は、第６の実施形態に係る鉄道車両の駆動システムの基本構成を示したものである。本実施形態においては、既述の実施形態と同様の構成及び動作については説明を省略し、以下では異なる点を中心として説明する。
【００８９】
第６の実施形態では、鉄道車両が、第１の実施形態から第５の実施形態のいずれのように架線から電力を受電する代わりに、ディーゼルエンジン１３０１と交流発電機１３０２とを組み合わせた発電装置１３０４から電力を受電している。発電装置１３０４は、交流電力を発生し、コンバータ１３０３に出力する。このコンバータ１３０３は、その交流電力を直流電力に変換する。
【００９０】
本実施形態では、少なくとも１台の交流電動機１０６の駆動に必要な電力と、コンバータ１３０３により供給される直流電力との差に基づいて、キャパシタ１２１（第１の蓄電装置）及び蓄電池１２２（第２の蓄電装置）の充放電を制御する。
【００９１】
即ち、本実施形態では、発電装置１３０４の電力の過不足をキャパシタ１２１の充放電で補うことにより、交流電動機１０６を駆動するのに必要な電力を確保している。一方、交流電動機１０６に大きな電力が必要となった際には、発電装置１３０４に加えて、さらに蓄電池１２２から電力を供給するようにしている。
【００９２】
以上のような本実施形態によれば、蓄電池１２２のみを充放電する場合よりも充放電の効率がよいキャパシタ１２１を充放電するため、電力効率を向上することができる。これにより、移動体の一例としての鉄道車両の電力効率を向上することができる。
【００９３】
（７）第７の実施形態
図１４は、第７の実施形態に係る自動車の駆動システムの基本構成を示したものである。本実施形態においては、既述の実施形態と同様の構成及び動作については、同一の符号を用いて説明を省略し、以下では異なる点を中心として説明する。
【００９４】
本実施形態においては、移動体の一例として、既述の実施形態のような鉄道車両の代わりに、交流電動機１０６の駆動によって走行する（つまり、力行や回生を繰り返す）電気自動車或いはいわゆるハイブリッド自動車（以下「電気自動車」を取り挙げる）を例示している。このような電気自動車においても、既述の各実施形態のように、交流電動機１０６の駆動に必要な電力に基づいて、キャパシタ１２１及び蓄電池１２２の充放電が制御される。
【００９５】
以上のように本実施形態によれば、キャパシタ１２１が蓄電池１２２と比べて多く充放電されるような、力行と回生とを高い頻度で繰り返した場合においても充放電効率が向上するため、移動体の一例としての自動車においても電力効率を向上することができる。
【００９６】
（８）その他の実施形態
上記実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。例えば、リアクトルやその他の部品は、その機能を満たす範囲で位置や個数を変更してもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１０１、１２１５…架線、１０２…接地、１０３、１１４…リアクトル、１０４、１１０４、１２１２…キャパシタ、１２１・・・キャパシタ（第１の蓄電装置）、１０５、１１０２、１２０２…インバータ（電力変換部）、１０６…交流電動機、１１１・・・直流チョッパ回路（第１の切換部）、９３１、１１０３、１２１１…直流チョッパ回路、１１２、１１３、１３３、９３３、１０３３、１０３４…スイッチング装置、１３２・・・スイッチング装置（第２の切換部、遮断手段）、１２２…蓄電装置（第２の蓄電装置）、１３１…降圧チョッパ回路、２０１…キャパシタの電荷と電圧の関係、２０２…蓄電池の電荷と電圧の関係、２１１…キャパシタの電荷残量ｑ２における充電率（ＳＯＣ）、２１２…蓄電池の電荷残量ｑ１における充電率（ＳＯＣ）、１０３１…降圧チョッパ回路、１０３２…双方向スイッチング装置、１１０１、１２０１…パンタグラフ、１１０５、１２１３…遮断装置、１１０６、１２１４…蓄電池、１１８１、１１８２、１１８３、１２０５…車両、１１８４、１２０４…動力台車、１１８５、１２０４…付随台車、１２１６…軌条、１３０１…ディーゼルエンジン、１３０２…交流発電機、１３０３…コンバータ、１３０４…発電装置。
【図１】
2016226127.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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