(57)【要約】【課題】蓄電装置の充放電の頻度を抑制しつつ、蓄電装置の充電量を目標充電量に近づける。【解決手段】本発明に係る蓄電装置３０は、集電装置２と、電動機６とを備える電気車に搭載され、電動機６との間で充放電を行う蓄電素子３１と、電動機６への力行電力が閾値Ｐａ＊より大きい場合には、蓄電素子３１に放電させ、電動機６からの回生電力が閾値Ｐｃ＊より大きい場合には、蓄電素子３１に充電させる充放電制御部３３と、を有し、充放電制御部３３は、第１の地点における蓄電素子３１の充電量が、第１の地点における目標充電量よりも低い場合には、第１の地点に続く第２の地点までは、第１の閾値Ｐａ＊を予め定められた第１の閾値の標準値Ｐａよりも大きくし、第１の地点における蓄電素子３１の充電量が目標充電量よりも高い場合には、第２の地点までは、第２の閾値Ｐｃ＊を予め定められた第２の閾値の標準値Ｐｃよりも大きくする。【選択図】図１
2016201948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電装置と、少なくとも前記集電装置から供給される電力により駆動される電動機とを備える電気車に搭載される蓄電装置であって、
前記電動機との間で充放電を行う蓄電素子と、
前記電動機への力行電力が第１の閾値より大きい場合には、前記蓄電素子に放電させ、前記電動機からの回生電力が第２の閾値より大きい場合には、前記蓄電素子に充電させる充放電制御部と、を有し、
前記充放電制御部は、第１の地点における前記蓄電素子の充電量が、該第１の地点における目標充電量よりも低い場合には、前記第１の地点に続く第２の地点までは、前記第１の閾値を予め定められた前記第１の閾値の標準値よりも大きくし、前記第１の地点における前記蓄電素子の充電量が前記目標充電量よりも高い場合には、前記第２の地点までは、前記第２の閾値を予め定められた前記第２の閾値の標準値よりも大きくすることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
請求項１記載の蓄電装置において、
前記充放電制御部には、予め求められた、前記第１の地点から前記第２の地点における、前記電気車の位置に対する前記力行電力の関数である駅間力行電力関数と、前記電気車の位置に対する前記回生電力の関数である駅間回生電力関数と、前記電気車の位置に対する走行時間の関数である駅間走行時間関数とが入力され、
前記充放電制御部は、前記第１の地点における目標充電量と前記第１の地点における前記蓄電素子の充電量との差である乖離電力量と、前記第１の地点から前記第２の地点における、前記駅間力行電力関数に示される力行電力と前記第１の閾値の標準値との差の積分値である駅間放電電力量と、前記駅間回生電力関数に示される回生電力と前記第２の閾値の標準値との差の積分値である駅間充電電力量とを算出し、前記乖離電力量と前記駅間放電電力量と前記駅間充電電力量とに基づき、前記第１の地点から前記第２の地点までに前記蓄電素子に放電させる放電電力量を示す駅間放電電力量指令と、前記第１の地点から前記第２の地点までに前記蓄電素子に充電させる充電電力量を示す駅間充電電力量指令とを設定し、設定した前記駅間放電電力量指令と前記駅間充電電力量指令とに基づき、前記第１の閾値および前記第２の閾値を設定することを特徴とする蓄電装置。
【請求項３】
請求項２記載の蓄電装置において、
前記充放電制御部は、前記乖離電力量、前記駅間放電電力量および前記駅間充電電力量に基づき、前記第２の地点における前記蓄電素子の充電量が前記第２の地点における目標充電量と一致するように、前記駅間放電電力量指令と、前記駅間充電電力量指令とを設定することを特徴とする蓄電装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の蓄電装置において、
前記充放電制御部は、前記第１の地点における前記蓄電素子の充電量が前記第１の地点における目標充電量未満であり、かつ、前記乖離電力量が前記駅間放電電力量未満である場合、前記駅間放電電力量指令を前記駅間放電電力量と前記乖離電力量との差と設定し、前記駅間充電電力量指令を前記駅間充電電力量と設定することを特徴とする蓄電装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載の蓄電装置において、
前記充放電制御部は、前記第１の地点における前記蓄電素子の充電量が前記第１の地点における目標充電量未満であり、かつ、前記乖離電力量が前記駅間放電電力量未満でない場合、前記駅間放電電力量指令を０と設定し、前記駅間充電電力量指令を、前記乖離電力量と前記駅間放電電力量との差を前記駅間充電電力量に加算した値と設定することを特徴とする蓄電装置。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか１項に記載の蓄電装置において、
前記充放電制御部は、前記第１の地点における前記蓄電素子の充電量が前記第１の地点における目標充電量未満でなく、かつ、前記乖離電力量の絶対値が前記駅間充電電力量未満である場合、前記駅間放電電力量指令を前記駅間放電電力量と設定し、前記駅間充電電力量指令を、前記駅間充電電力量と前記乖離電力量の絶対値との差と設定することを特徴とする蓄電装置。
【請求項７】
請求項２から６のいずれか１項に記載の蓄電装置において、
前記充放電制御部は、前記第１の地点における前記蓄電素子の充電量が前記第１の地点における目標充電量未満でなく、かつ、前記乖離電力量の絶対値が前記駅間充電電力量未満でない場合、前記駅間放電電力量指令を、前記乖離電力量と前記駅間放電電力量との差を前記駅間充電電力量に加算した値と設定し、前記駅間充電電力量指令を０と設定することを特徴とする蓄電装置。
【請求項８】
請求項２から７のいずれか１項に記載の蓄電装置において、
前記充放電制御部は、前記電気車の力行時に前記蓄電素子に放電させ、前記電気車のブレーキ時に前記蓄電素子に充電させ、前記電気車の力行時および前記ブレーキ時以外には、前記蓄電素子に充放電を行わせないことを特徴とする蓄電装置。
【請求項９】
集電装置と、少なくとも前記集電装置から供給される電力により駆動される電動機とを備える電気車に搭載され、前記電動機との間で充放電を行う蓄電素子を有する蓄電装置における充放電制御方法であって、
前記電動機への力行電力が第１の閾値より大きい場合には、前記蓄電素子に放電させ、前記電動機からの回生電力が第２の閾値より大きい場合には、前記蓄電素子に充電させるステップと、
第１の地点における前記蓄電素子の充電量が、該第１の地点における目標充電量よりも低い場合には、前記第１の地点に続く第２の地点までは、前記第１の閾値を予め定められた前記第１の閾値の標準値よりも大きくし、前記第１の地点における前記蓄電素子の充電量が前記目標充電量よりも高い場合には、前記第２の地点までは、前記第２の閾値を予め定められた前記第２の閾値の標準値よりも大きくするステップと、
を含むことを特徴とする充放電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置および充放電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現状の電気車（鉄道車両）では、機械ブレーキと電力回生ブレーキとが併用されるのが一般的である。機械ブレーキには、制輪子の摩耗による保守コストの発生、制輪子と車輪路面との間の摩擦係数の不確定さ、制輪子を駆動する圧縮空気による時間的な圧力伝達応答の悪化、運動エネルギーを熱エネルギーとして排出することによるエネルギー効率の低下などの問題がある。常用ブレーキをすべて、電力回生ブレーキで賄うことができれば、これらの問題を解決することができる。
【０００３】
しかし、現状の電力回生ブレーキシステムには、以下の２つの課題がある。
【０００４】
１つ目の課題（以下、課題１と称する）は、回生された電力を消費する負荷（回生負荷）の不足によって引き起こされる回生失効である。
【０００５】
２つ目の課題（以下、課題２と称する）は、高速域での回生能力そのものが不足しているということである。
【０００６】
課題２を解決するためには、電動機、および、直流電力を交流電力に変換して電動機に供給するインバータ装置の定格電力を上げることで、高速域での回生能力を上げることが考えられる。しかし、現状の直流き電システムでは、電力輸送能力が低いため、課題１に対する対策なしに、高速域での回生能力を上げると、課題１をより深刻化させてしまう。
【０００７】
課題１および課題２を解決する技術として、蓄電装置を電気車に搭載する技術がある。しかし、一般に、大容量の蓄電装置は高価であるため、少ない充電容量で効果が得られるような充放電制御が必要となる。
【０００８】
上述した充放電制御の１つとして、非特許文献１には、列車の走行データと路線データとに基づいて、列車の走行位置に対する目標充電量を設定し、列車の走行時には、列車に搭載された蓄電装置の充電量が各位置での目標充電量に追従するように、蓄電装置の充放電制御を行う方法が開示されている。
【０００９】
また、特許文献１には、ディーゼル発電機と蓄電装置とを備えたディーゼル蓄電ハイブリッド車において、列車の走行データと引張力特性とから回生電力量を推定し、推定結果を用いて、列車の走行位置に対する蓄電装置の目標充電量を設定し、列車の走行時には、蓄電装置の充電量が各位置での目標充電量に追従するように、蓄電装置の充放電制御を行う方法が開示されている。
【００１０】
なお、一般に、列車の走行位置に対する目標充電量は、列車ごとに設定され、データベース化される。図７は、そのようなデータベースの構成の一例を示す図である。
【００１１】
図７に示すように、列車位置ｐｏｓと列車位置ｐｏｓに対応する目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）との関係を示す目標充電量関数ＳＯＣ＊（ｘ）が、列車ごとに割り当てられる列車番号Ｎごとに設定され、記憶されている。
【００１２】
そして、列車に搭載された蓄電装置の充電量が、その列車の列車番号Ｎに対応する目標充電量関数ＳＯＣ＊（ｘ）に示される各列車位置ｐｏｓでの目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）に追従するように、蓄電装置の充放電が行われる。
【００１３】
充放電制御の別の方法として、非特許文献２には、架線を介して電力の授受を行う集電装置と蓄電装置とを備えた集電蓄電ハイブリッド車において、力行時に力行電力が一定値を超えた場合に、蓄電装置から放電を行い、回生時に回生電力が一定値を超えた場合に、蓄電装置に充電を行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００９−５５７８６号公報
【００１５】
【非特許文献１】天野、「電気鉄道向け車載エネルギー蓄積装置のフィードフォワード制御の提案」平成２３年度工学院大学大学院修士論文（２０１２）
【非特許文献２】福嶋、小池、河野、鈴木、綾田、鈴木：「バッテリを応用した省電力インバータシステムの開発」、第５１回鉄道サイバネ・シンポジウム（２０１４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
一般に、集電蓄電ハイブリッド車では、集電して走行する場合において、蓄電装置の充電量が目標充電量に完全に追従していなくても、列車の走行性能の低下は起こりにくい。そのため、集電蓄電ハイブリッド車では、ある程度の期間をかけて、蓄電装置の充電量が目標充電量に近づくように充放電制御を行えば足りる。
【００１７】
非特許文献１および特許文献１に開示されている方法では、蓄電装置の目標充電量を目標充電量に追従させるために、蓄電装置の充放電が頻繁に行われることがある。蓄電装置の充放電が頻繁に行われるほど、充放電電力量が増加し、充放電損失が増加するという課題があった。
【００１８】
非特許文献２に開示されている方法によれば、力行電力あるいは回生電力が一定値（閾値）を超えた場合だけ、放電あるいは充電が行われるので、充放電の機会を減らすことができる。しかし、非特許文献２では、充放電を行うための閾値が一定であり、その閾値の具体的な設定方法についても開示されていない。そのため、非特許文献２に開示されている方法では、蓄電装置の充電量が目標充電量に近づくように充放電制御が行われるとは限らないという課題があった。
【００１９】
本発明の目的は、上述した課題を解決し、蓄電装置の充放電の頻度を抑制しつつ、蓄電装置の充電量を目標充電量に近づけることができる蓄電装置および充放電制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明に係る蓄電装置は、集電装置と、少なくとも前記集電装置から供給される電力により駆動される電動機とを備える電気車に搭載される蓄電装置であって、前記電動機との間で充放電を行う蓄電素子と、前記電動機への力行電力が第１の閾値より大きい場合には、前記蓄電素子に放電させ、前記電動機からの回生電力が第２の閾値より大きい場合には、前記蓄電素子に充電させる充放電制御部と、を有し、前記充放電制御部は、第１の地点における前記蓄電素子の充電量が、該第１の地点における目標充電量よりも低い場合には、前記第１の地点に続く第２の地点までは、前記第１の閾値を予め定められた前記第１の閾値の標準値よりも大きくし、前記第１の地点における前記蓄電素子の充電量が前記目標充電量よりも高い場合には、前記第２の地点までは、前記第２の閾値を予め定められた前記第２の閾値の標準値よりも大きくする。
【００２１】
また、本発明に係る蓄電装置において、前記充放電制御部には、予め求められた、前記第１の地点から前記第２の地点における、前記電気車の位置に対する前記力行電力の関数である駅間力行電力関数と、前記電気車の位置に対する前記回生電力の関数である駅間回生電力関数と、前記電気車の位置に対する走行時間の関数である駅間走行時間関数とが入力され、前記充放電制御部は、前記第１の地点における目標充電量と前記第１の地点における前記蓄電素子の充電量との差である乖離電力量と、前記第１の地点から前記第２の地点における、前記駅間力行電力関数に示される力行電力と前記第１の閾値の標準値との差の積分値である駅間放電電力量と、前記駅間回生電力関数に示される回生電力と前記第２の閾値の標準値との差の積分値である駅間充電電力量とを算出し、前記乖離電力量と前記駅間放電電力量と前記駅間充電電力量とに基づき、前記第１の地点から前記第２の地点までに前記蓄電素子に放電させる放電電力量を示す駅間放電電力量指令と、前記第１の地点から前記第２の地点までに前記蓄電素子に充電させる充電電力量を示す駅間充電電力量指令とを設定し、設定した前記駅間放電電力量指令と前記駅間充電電力量指令とに基づき、前記第１の閾値および前記第２の閾値を設定することが好ましい。
【００２２】
また、本発明に係る蓄電装置において、前記充放電制御部は、前記乖離電力量、前記駅間放電電力量および前記駅間充電電力量に基づき、前記第２の地点における前記蓄電素子の充電量が前記第２の地点における目標充電量と一致するように、前記駅間放電電力量指令と、前記駅間充電電力量指令とを設定することが好ましい。
【００２３】
また、本発明に係る蓄電装置において、前記充放電制御部は、前記第１の地点における前記蓄電素子の充電量が前記第１の地点における目標充電量未満であり、かつ、前記乖離電力量が前記駅間放電電力量未満である場合、前記駅間放電電力量指令を前記駅間放電電力量と前記乖離電力量との差と設定し、前記駅間充電電力量指令を前記駅間充電電力量と設定することが好ましい。
【００２４】
また、本発明に係る蓄電装置において、前記充放電制御部は、前記第１の地点における前記蓄電素子の充電量が前記第１の地点における目標充電量未満であり、かつ、前記乖離電力量が前記駅間放電電力量未満でない場合、前記駅間放電電力量指令を０と設定し、前記駅間充電電力量指令を、前記乖離電力量と前記駅間放電電力量との差を前記駅間充電電力量に加算した値と設定することが好ましい。
【００２５】
また、本発明に係る蓄電装置において、前記充放電制御部は、前記第１の地点における前記蓄電素子の充電量が前記第１の地点における目標充電量未満でなく、かつ、前記乖離電力量の絶対値が前記駅間充電電力量未満である場合、前記駅間放電電力量指令を前記駅間放電電力量と設定し、前記駅間充電電力量指令を、前記駅間充電電力量と前記乖離電力量の絶対値との差と設定することが好ましい。
【００２６】
また、本発明に係る蓄電装置において、前記充放電制御部は、前記第１の地点における前記蓄電素子の充電量が前記第１の地点における目標充電量未満でなく、かつ、前記乖離電力量の絶対値が前記駅間充電電力量未満でない場合、前記駅間放電電力量指令を、前記乖離電力量と前記駅間放電電力量との差を前記駅間充電電力量に加算した値と設定し、前記駅間充電電力量指令を０と設定することが好ましい。
【００２７】
また、本発明に係る蓄電装置において、前記充放電制御部は、前記電気車の力行時に前記蓄電素子に放電させ、前記電気車のブレーキ時に前記蓄電素子に充電させ、前記電気車の力行時および前記ブレーキ時以外には、前記蓄電素子に充放電を行わせないことが好ましい。
【００２８】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る蓄電装置の充放電制御方法は、集電装置と、少なくとも前記集電装置から供給される電力により駆動される電動機とを備える電気車に搭載され、前記電動機との間で充放電を行う蓄電素子を有する蓄電装置における充放電制御方法であって、前記電動機への力行電力が第１の閾値より大きい場合には、前記蓄電素子に放電させ、前記電動機からの回生電力が第２の閾値より大きい場合には、前記蓄電素子に充電させるステップと、第１の地点における前記蓄電素子の充電量が、該第１の地点における目標充電量よりも低い場合には、前記第１の地点に続く第２の地点までは、前記第１の閾値を予め定められた前記第１の閾値の標準値よりも大きくし、前記第１の地点における前記蓄電素子の充電量が前記目標充電量よりも高い場合には、前記第２の地点までは、前記第２の閾値を予め定められた前記第２の閾値の標準値よりも大きくするステップと、を含む。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る蓄電装置および充放電制御方法によれば、蓄電装置の充放電の頻度を抑制しつつ、蓄電装置の充電量を目標充電量に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気車の主回路の構成を示す図である。
【図２】図１に示す車上データベースの構成を示す図である。
【図３】図１に示す充放電制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す充放電制御パラメータ演算部の動作を示すフローチャートである。
【図５】図３に示す充放電電流指令演算部の動作を示すフローチャートである。
【図６】図１に示す主回路システムによる充放電制御の一例を説明するための図である。
【図７】関連技術における、列車の走行位置に対する目標充電量を格納したデータベースの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態に係る電気車の主回路システム１の構成を示すブロック図である。
【００３３】
図１に示す電気車の主回路システム１は、フィルタリアクトル４と、フィルタコンデンサ５と、電流センサ７と、電圧センサ８と、指令装置９と、インバータ装置１０と、車上データベース２０と、蓄電装置３０とを有する。インバータ装置１０は、インバータ回路部１１と、インバータ制御部１２とを有する。蓄電装置３０は、蓄電素子３１と、チョッパ回路部３２と、充放電制御部３３とを有する。
【００３４】
フィルタリアクトル４は、一端が、変電所および他の列車との間で直流電力を授受するための電力供給媒体である架線２を介して変電所および他の列車との間で直流電力を授受する集電装置３に接続され、他端がフィルタコンデンサ５の正極に接続される。フィルタコンデンサ５は、正極がフィルタリアクトル４の他端に接続され、負極が接地される（例えば、列車の車輪やレールに接続される）。フィルタコンデンサ５の負極が、架線２の電圧の基準電位となる。
【００３５】
フィルタリアクトル４およびフィルタコンデンサ５は、架線２、集電装置３およびインバータ回路部１１を介して接地に流れる高調波電流を抑制するフィルタとして動作する。
【００３６】
電流センサ７は、集電装置３とフィルタリアクトル４との間に設けられる。電流センサ７は、フィルタリアクトル４に流れる電流を検出し、検出値を示すフィルタリアクトル電流ＩＬをインバータ制御部１２に出力する。
【００３７】
電圧センサ８は、フィルタコンデンサ５の正極と負極とに接続される。電圧センサ８は、フィルタコンデンサ５に印加される電圧を検出し、検出値を示すフィルタコンデンサ電圧Ｖｆｃを、インバータ制御部１２および充放電制御部３３に出力する。
【００３８】
指令装置９は、列車（電気車）の動作を制御するための指令を車上データベース２０、インバータ制御部１２および充放電制御部３３に出力する。例えば、指令装置９は、列車位置ｐｏｓおよび列車番号Ｎを車上データベース２０に出力する。また、指令装置９は、応荷重ＬＡを車上データベース２０およびインバータ制御部１２に出力する。また、指令装置９は、力行指令ＰＯ＊およびブレーキ指令ＢＲ＊をインバータ制御部１２および充放電制御部３３に出力する。
【００３９】
列車位置ｐｏｓとは、列車が走行する線路上の位置である。列車番号Ｎとは、運行管理を行うために列車ごとに割り当てられる番号である。応荷重ＬＡとは、列車の空車時荷重に対する積車荷重の比率である。
【００４０】
インバータ回路部１１は、フィルタコンデンサ５の正極および負極を入力とし、インバータ回路部１１のフィルタコンデンサ５側の直流電力を、主電動機６を駆動する三相交流電力に変換する電力変換回路である。フィルタコンデンサ５に対して、インバータ回路部１１と主電動機６とを並列に接続してもよい。主電動機６は、インバータ回路部１１の出力に接続され、インバータ回路部１１から出力される三相交流電圧で駆動される電動機（モータ）である。主電動機６は、列車のブレーキ時には回生電力をインバータ回路部１１に出力することができる。主電動機６は、インバータ回路部１１の出力に複数の電動機を並列に接続して構成されてもよい。
【００４１】
インバータ制御部１２は、インバータ回路部１１から主電動機６に出力されるインバータ出力電流Ｉｏｕｔを制御するインバータ電流指令Ｉｏｕｔ＊をインバータ回路部１１に出力する。
【００４２】
また、インバータ制御部１２は、インバータ回路部１１に入力される電力を推定し、推定値を示すインバータ推定入力電力Ｐｉｎを充放電制御部３３に出力する。なお、主電動機６の駆動時には、架線２から供給された直流電力、あるいは、架線２および蓄電素子３１から供給された直流電力（力行電力）がインバータ回路部１１に入力され、交流電力に変換されて主電動機６に入力される。また、上述したように、主電動機６は、列車のブレーキ時には、主電動機６からインバータ装置１０に電力（回生電力）を出力する。インバータ制御部１２は、フィルタコンデンサ電圧Ｖｆｃと不図示のインバータ出力電流Ｉｏｕｔを検出する電流センサの検出値などに基づき、インバータ回路部１１への入力電力の電力量を推定する。
【００４３】
車上データベース２０は、図２に示すように、駅間目標充電量関数ＳＯＣ＊（ｘ）と、駅間力行電力関数Ｐ（ｘ）と、駅間回生電力関数Ｒ（ｘ）と、駅間走行時間関数Ｔ（ｘ）と、駅間アシスト電力標準閾値Ｐａと、駅間充電電力標準閾値Ｐｃとが駅間ごとに定義されたテーブルを記憶する。さらに、車上データベース２０は、応荷重ＬＡと列車番号Ｎとに対して必要な分だけ上述したテーブルを記憶する。
【００４４】
駅間目標充電量関数ＳＯＣ＊（ｘ）とは、列車位置変数ｘに対する目標充電量の関数である。駅間力行電力関数Ｐ（ｘ）とは、列車位置変数ｘに対する力行電力の関数である。駅間回生電力関数Ｒ（ｘ）とは、列車位置変数ｘに対する回生電力の関数である。駅間走行時間関数Ｔ（ｘ）とは、列車位置変数ｘに対する駅間走行時間の関数である。駅間アシスト電力標準閾値Ｐａおよび駅間充電電力標準閾値Ｐｃについては後述する。
【００４５】
車上データベース２０は、指令装置９から列車位置ｐｏｓと、列車番号Ｎと、応荷重ＬＡとが入力されると、入力された列車番号Ｎと応荷重ＬＡとに対応するテーブルを選択する。そして、車上データベース２０は、選択したテーブルにおける駅間目標充電量関数ＳＯＣ＊（ｘ）に基づき、列車位置ｐｏｓに対応する目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）を充放電制御部３３に出力する。さらに、車上データベース２０は、選択したテーブルにおける、列車位置ｐｏｓを含む駅間の、駅間アシスト電力標準閾値Ｐａ、駅間充電電力標準閾値Ｐｃ駅間力行電力関数Ｐ（ｘ）、駅間回生電力関数Ｒ（ｘ）および駅間走行時間関数Ｔ（ｘ）を充放電制御部３３に出力する。
【００４６】
なお、本実施形態においては、応荷重ＬＡと列車番号Ｎとによって、車上データベース２０が記憶するテーブルの数を決めているが、これに限られるものではない。例えば、列車種別、動力車と付随車の両数、列車種別、列車進行方向、時間帯、天気などの要素に基づきテーブルの数を決めてもよい。
【００４７】
蓄電素子３１は、直流電力を蓄電するための素子であり、チョッパ回路部３２およびインバータ回路部１１を介して、主電動機６との間で充放電を行う。蓄電素子３１は、充電量を示す充電量ＳＯＣｒを充放電制御部３３に出力する。蓄電素子３１としては、例えば、バッテリ、電気二重層キャパシタなどを用いることができる。また、異なる種類の蓄電素子を組み合わせて使用してもよい。
【００４８】
チョッパ回路部３２は、フィルタコンデンサ５の正極と負極とを入力とし、チョッパ回路部３２のフィルタコンデンサ５側の直流電力を、蓄電素子３１側の直流電力に変換する電力変換回路である。チョッパ回路部３２としては、例えば、双方向チョッパやＤＣ−ＤＣコンバータなどを用いることができる。
【００４９】
充放電制御部３３は、チョッパ回路部３２に入出力される充放電電流Ｉｃｈｏｐを制御するための充放電電流指令Ｉｃｈｏｐ＊をチョッパ回路部３２に出力する。充放電制御部３３は、指令装置９から入力された力行指令ＰＯ＊およびブレーキ指令ＢＲ＊と、インバータ制御部１２から入力されたインバータ推定入力電力Ｐｉｎと、車上データベース２０から入力された目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）、駅間アシスト電力標準閾値Ｐａ、駅間充電電力標準閾値Ｐｃ、駅間力行電力関数Ｐ（ｘ）、駅間回生電力関数Ｒ（ｘ）および駅間走行時間関数Ｔ（ｘ）と、蓄電素子３１から入力された充電量ＳＯＣｒとに基づき、充放電電流指令Ｉｃｈｏｐ＊を生成する。
【００５０】
次に、駅間アシスト電力標準閾値Ｐａおよび駅間充電電力標準閾値Ｐｃについて説明する。まず、駅間アシスト電力標準閾値Ｐａおよび駅間充電電力標準閾値Ｐｃを説明するために、本実施形態において蓄電素子３１の充放電制御を行うために用いる、第１の閾値としてのアシスト電力閾値Ｐａ＊および第２の閾値としての充電電力閾値Ｐｃ＊という２つのパラメータについて説明する。
【００５１】
アシスト電力閾値Ｐａ＊は、列車の走行時において、蓄電素子３１の放電を行うか否かを決定し、蓄電素子３１の放電を行う際には、蓄電素子３１の放電電力量を示す放電電力指令Ｐｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊を決定するための閾値である。本実施形態においては、インバータ推定入力電力Ｐｉｎがアシスト電力閾値Ｐａ＊より大きいとき、放電電力指令Ｐｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊をインバータ推定入力電力Ｐｉｎとアシスト電力閾値Ｐａ＊との差と設定する。すなわち、放電電力指令Ｐｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊と、インバータ推定入力電力Ｐｉｎと、アシスト電力閾値Ｐａ＊との関係は、以下の式（１）で表わされる。
Ｐｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊＝Ｐｉｎ−Ｐａ＊  ・・・（１）
【００５２】
充電電力閾値Ｐｃ＊は、列車の走行時において、蓄電素子３１の充電を行うか否かを決定し、蓄電素子３１の充電を行う際には、蓄電素子３１の充電電力量を示す充電電力指令Ｐｃｈａｒｇｅ＊を決定するための閾値である。本実施形態においては、インバータ推定入力電力Ｐｉｎの絶対値（インバータ推定入力電力絶対値｜Ｐｉｎ｜）が充電電力閾値Ｐｃ＊より大きいとき、充電電力指令Ｐｃｈａｒｇｅ＊をインバータ推定入力電力絶対値｜Ｐｉｎ｜と充電電力閾値Ｐｃ＊との差と設定する。すなわち、充電電力指令Ｐｃｈａｒｇｅ＊と、インバータ推定入力電力絶対値｜Ｐｉｎ｜と、充電電力閾値Ｐｃ＊との関係は、以下の式（２）で表わされる。
Ｐｃｈａｒｇｅ＊＝｜Ｐｉｎ｜−Ｐｃ＊  ・・・（２）
【００５３】
駅間アシスト電力標準閾値Ｐａは、アシスト電力閾値Ｐａ＊の標準値（第１の閾値の標準値）である。また、駅間充電電力標準閾値Ｐｃは、充電電力閾値Ｐｃ＊の標準値（第２の閾値の標準値）である。
【００５４】
駅間アシスト電力標準閾値Ｐａおよび駅間充電電力標準閾値Ｐｃは、例えば、蓄電素子３１を搭載した電気車が充放電せずに走行した場合の走行電力計算の結果に基づいて設定することができる。
【００５５】
以下では、駅間アシスト電力標準閾値Ｐａおよび駅間充電電力標準閾値Ｐｃの設定方法について説明する。
【００５６】
まず、駅毎の目標充電量を設定する。
【００５７】
次に、走行電力計算の結果から、駅間ごとに、列車位置ごとの力行電力および回生電力を得る。得られた力行電力から駅間力行電力関数Ｐ（ｘ）が求められる。また、得られた回生電力から駅間回生電力関数Ｒ（ｘ）が求められる。
【００５８】
次に、駅間力行電力関数Ｐ（ｘ）に示される力行電力と一定値とを比較し、力行電力がその一定値を超えた場合に、力行電力と一定値との差を蓄電素子３１の放電電力とすると、駅間ごとの放電電力量が求められる。また、駅間回生電力関数Ｒ（ｘ）に示される回生電力と一定値（力行電力と比較される一定値とは異なる一定値）とを比較し、回生電力がその一定値を超えた場合に、回生電力と一定値との差を充電電力とすると、駅間ごとの充電電力量が求められる。
【００５９】
そして、蓄電素子３１の充電量が、駅ごとの目標充電量となるように、力行電力と比較される一定値および回生電力と比較される一定値を決定する。力行電力と比較される一定値が駅間アシスト電力標準閾値Ｐａであり、回生電力と比較される一定値が駅間充電電力標準閾値Ｐｃである。
【００６０】
さらに、駅間アシスト電力標準閾値Ｐａおよび駅間充電電力標準閾値Ｐｃを用いた場合の、列車位置に対する蓄電素子３１の充電量の推移から駅間目標充電量関数ＳＯＣ＊（ｘ）が求められる。
【００６１】
次に、充放電制御部３３の構成について、図３に示すブロック図を参照して説明する。
【００６２】
図３に示す充放電制御部３３は、充放電制御パラメータ演算部３３１と、充放電電流指令演算部３３２とを有する。
【００６３】
充放電制御パラメータ演算部３３１は、蓄積可能電力量Ｅｓｔｏｒａｇｅと、目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）と、駅間アシスト電力標準閾値Ｐａと、駅間充電電力標準閾値Ｐｃと、駅間力行電力関数Ｐ（ｘ）と、駅間回生電力関数Ｒ（ｘ）と、駅間走行時間関数Ｔ（ｘ）と、充電量ＳＯＣｒとに基づき、アシスト電力閾値Ｐａ＊および充電電力閾値Ｐｃ＊を算出し、充放電電流指令演算部３３２に出力する。
【００６４】
蓄積可能電力量Ｅｓｔｏｒａｇｅは、蓄電素子３１が充電可能な最大の電力量である。蓄積可能電力量Ｅｓｔｏｒａｇｅは蓄電素子３１の性能に応じて定まり、例えば、予め不図示のメモリに格納され、充放電制御パラメータ演算部３３１に入力される。
【００６５】
充放電制御パラメータ演算部３３１は、列車が駅を出発する際に、充電量ＳＯＣｒが出発駅における目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）と等しい場合には、次駅までは、アシスト電力閾値Ｐａ＊を駅間アシスト電力標準閾値Ｐａと設定し、充電電力閾値Ｐｃ＊を駅間充電電力標準閾値Ｐｃと設定する。
【００６６】
一方、充放電制御パラメータ演算部３３１は、列車が駅を出発する際に、充電量ＳＯＣｒが出発駅における目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）と等しくない場合には、次駅到着時に、充電量ＳＯＣｒが次駅における目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）と等しくなるように、アシスト電力閾値Ｐａ＊および充電電力閾値Ｐｃ＊の少なくとも一方を調整する。
【００６７】
充放電電流指令演算部３３２は、アシスト電力閾値Ｐａ＊と、充電電力閾値Ｐｃ＊と、力行指令ＰＯ＊と、ブレーキ指令ＢＲ＊と、インバータ推定入力電力Ｐｉｎと、フィルタコンデンサ電圧Ｖｆｃと、最大放電電流Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ｍａｘ）と、最大充電電流Ｉｃｈａｒｇｅ（ｍａｘ）と、最大使用充電量ＳＯＣ（ｍａｘ）と、最小使用充電量ＳＯＣ（ｍｉｎ）とに基づき、充放電電流指令Ｉｃｈｏｐ＊を生成し、チョッパ回路部３２に出力する。
【００６８】
最大放電電流Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ｍａｘ）は、蓄電素子３１に許容される放電電流の最大値である。最大充電電流Ｉｃｈａｒｇｅ（ｍａｘ）は、蓄電素子３１に許容される充電電流の最大値である。最大使用充電量ＳＯＣ（ｍａｘ）は、蓄電素子３１を使用可能な充電量ＳＯＣｒの最大値である。最小使用充電量ＳＯＣ（ｍｉｎ）は、蓄電素子３１を使用可能な充電量ＳＯＣｒの最小値である。これらの情報は、蓄電素子３１の性能に応じて決まり、例えば、不図示のメモリに格納され、充放電電流指令演算部３３２に入力される。
【００６９】
次に、充放電制御パラメータ演算部３３１および充放電電流指令演算部３３２の動作について説明する。
【００７０】
図４は、充放電制御パラメータ演算部３３１の動作を示すフローチャートである。
【００７１】
まず、充放電制御パラメータ演算部３３１は、駅の出発時であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００７２】
駅の出発時でないと判定した場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、充放電制御パラメータ演算部３３１は処理を終了する。
【００７３】
駅の出発時であると判定した場合には（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、充放電制御パラメータ演算部３３１は、目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）と、駅間アシスト電力標準閾値Ｐａと、駅間充電電力標準閾値Ｐｃと、駅間力行電力関数Ｐ（ｘ）と、駅間回生電力関数Ｒ（ｘ）と、駅間走行時間関数Ｔ（ｘ）と、充電量ＳＯＣｒと、蓄積可能電力量Ｅｓｔｏｒａｇｅとを取得する（ステップＳ１０２）。
【００７４】
次に、充放電制御パラメータ演算部３３１は、出発駅における目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）と蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒとの差である乖離充電量ΔＳＯＣを以下の式（３）を用いて算出する。
ΔＳＯＣ＝ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）−ＳＯＣｒ  ・・・（３）
【００７５】
式（３）より、充電量ＳＯＣｒが目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）未満の場合には、乖離充電量ΔＳＯＣは正の値となる。また、充電量ＳＯＣｒが目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）より大きい場合には、乖離充電量ΔＳＯＣは負の値となる。
【００７６】
次に、充放電制御パラメータ演算部３３１は、乖離電力量ΔＥを以下の式（４）を用いて算出する。
ΔＥ＝ΔＳＯＣ／１００＊Ｅｓｔｏｒａｇｅ  ・・・（４）
【００７７】
次に、充放電制御パラメータ演算部３３１は、駅間力行電力関数Ｐ（ｘ）と、駅間アシスト電力標準閾値Ｐａと、駅間走行時間関数Ｔ（ｘ）とに基づいて、アシスト電力閾値Ｐａ＊を駅間アシスト電力標準閾値Ｐａとした場合の、出発駅から次駅に到着するまでに蓄電素子３１から放電される電力量である駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅを以下の式（５）を用いて算出する。また、充放電制御パラメータ演算部３３１は、駅間回生電力関数Ｒ（ｘ）と、駅間充電電力標準閾値Ｐｃと、駅間走行時間関数Ｔ（ｘ）とに基づいて、充電電力閾値Ｐｃ＊を駅間充電電力標準閾値Ｐｃとした場合の、出発駅から次駅に到着するまでに蓄電素子３１に充電される電力量である駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅを以下の式（６）を用いて算出する（ステップＳ１０５）。
Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＝∫（Ｐ（Ｔ（ｘ））−Ｐａ）ｄｔ  ・・・（５）
Ｅｃｈａｒｇｅ＝∫（Ｒ（Ｔ（ｘ））−Ｐｃ）ｄｔ  ・・・（６）
【００７８】
次に、充放電制御パラメータ演算部３３１は、充電量ＳＯＣｒは目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
【００７９】
充電量ＳＯＣｒが目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）未満であると判定した場合には（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、充放電制御パラメータ演算部３３１は、乖離電力量ΔＥは駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。
【００８０】
乖離電力量ΔＥが駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ未満であると判定した場合には（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、充放電制御パラメータ演算部３３１は、出発駅から次駅までに、蓄電素子３１に放電させる放電電力量を示す駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊をＥｄｉｓｃｈａｒｇｅ−ΔＥと設定し、出発駅から次駅までに、蓄電素子３１に充電させる充電電力量を示す駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅ＊をＥｃｈａｒｇｅと設定と設定する（ステップＳ１０８）。すなわち、充放電制御パラメータ演算部３３１は、アシスト電力閾値Ｐａ＊をＰａと設定した場合よりも、放電電力量を乖離電力量ΔＥだけ減らす。こうすることで、充放電制御パラメータ演算部３３１は、次駅到着時における充電量が次駅到着時における目標充電量と一致するようにする。
【００８１】
乖離電力量ΔＥが駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ未満でないと判定した場合には（ステップＳ１０７：ＮＯ）、充放電制御パラメータ演算部３３１は、駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊を０と設定し、駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅ＊をＥｃｈａｒｇｅ＋ΔＥ−Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅと設定する（ステップＳ１０９）。
【００８２】
充放電制御パラメータ演算部３３１は、駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊を０に設定することで、放電が行われないようにする。しかし、乖離電力量ΔＥが駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ以上であるため、放電が行われないようにしても、次駅到着時における充電量は、次駅到着時における目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）よりΔＥ−Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅだけ低くなると予測される。そこで、充放電制御パラメータ演算部３３１は、充電電力量を、ΔＥ−Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅだけ増やす。こうすることで、充放電制御パラメータ演算部３３１は、次駅到着時における充電量が次駅到着時における目標充電量と一致するようにする。
【００８３】
なお、本実施形態においては、充電量を増やす場合、「放電電力量を減らす」ことを先に行い、その後、「充電電力量を増やす」ことを行う。こうすることで、列車の走行時の蓄電素子３１の充電量が高めに保持され、不測の事態により、蓄電素子３１の電力が必要となった場合にも、対応しやすくなる。
【００８４】
充電量ＳＯＣｒが目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）未満でないと判定した場合には（ステップＳ１０６：ＮＯ）、充放電制御パラメータ演算部３３１は、乖離電力量絶対値｜ΔＥ｜は駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。
【００８５】
乖離電力量絶対値｜ΔＥ｜が駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅ未満であると判定した場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、充放電制御パラメータ演算部３３１は、駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊をＥｄｉｓｃｈａｒｇｅと設定し、駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅ＊をＥｃｈａｒｇｅ−｜ΔＥ｜と設定と設定する（ステップＳ１１１）。すなわち、充放電制御パラメータ演算部３３１は、充電電力量を、充電電力閾値Ｐｃ＊をＰｃと設定した場合よりも、乖離電力量絶対値｜ΔＥ｜だけ減らす。こうすることで、充放電制御パラメータ演算部３３１は、次駅到着時における充電量が次駅到着時における目標充電量と一致するようにする。
【００８６】
乖離電力量絶対値｜ΔＥ｜が駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅ未満でないと判定した場合には（ステップＳ１１０：ＮＯ）、充放電制御パラメータ演算部３３１は、駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊をＥｄｉｓｃｈａｒｇｅ＋ΔＥ−Ｅｃｈａｒｇｅと設定し、駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅ＊を０と設定する（ステップＳ１１２）。
【００８７】
充放電制御パラメータ演算部３３１は、駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅ＊を０に設定することで、充電が行われないようにする。しかし、乖離電力量絶対値｜ΔＥ｜が駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅ以上であるため、充電が行われないようにしても、次駅到着時における充電量は、次駅到着時における目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）よりΔＥ−Ｅｃｈａｒｇｅだけ高くなると予測される。そこで、充放電制御パラメータ演算部３３１は、放電電力量を、ΔＥ−Ｅｃｈａｒｇｅだけ増やす。こうすることで、充放電制御パラメータ演算部３３１は、次駅到着時における充電量が次駅到着時における目標充電量と一致するようにする。
【００８８】
なお、本実施形態においては、充電量を減らす場合、「充電電力量を減らす」ことを先に行い、その後、「放電電力量を増やす」ことを行う。こうすることで、列車の走行時の蓄電素子３１の充電量が高めに保持され、不測の事態により、蓄電素子３１の電力が必要となった場合にも、対応しやすくなる。
【００８９】
ステップＳ１０８，Ｓ１０９，Ｓ１１１あるいはＳ１１２で駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊および駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅ＊を設定すると、充放電制御パラメータ演算部３３１は、駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊と、駅間力行電力関数Ｐ（ｘ）と、駅間走行時間関数Ｔ（ｘ）とに基づき、以下の式（７）を用いてアシスト電力閾値Ｐａ＊を算出する。また、充放電制御パラメータ演算部３３１は、駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅ＊と、駅間回生電力関数Ｒ（ｘ）と、駅間走行時間関数Ｔ（ｘ）とに基づき、以下の式（８）を用いて充電電力閾値Ｐｃ＊を算出する（ステップＳ１１３）。そして、充放電制御パラメータ演算部３３１は、出発駅（第１の地点）から次駅（第２の地点）に到着するまでは、算出したアシスト電力閾値Ｐａ＊および充電電力閾値Ｐｃ＊を維持する。
Ｐａ＊＝ｆ（Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ，Ｐ（ｘ），Ｔ（ｘ））  ・・・（７）
Ｐｃ＊＝ｇ（Ｅｃｈａｒｇｅ，Ｒ（ｘ），Ｔ（ｘ））  ・・・（８）
【００９０】
駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊が駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅから減らされた、すなわち、放電電力量が減らされた場合には、アシスト電力閾値Ｐａ＊は、駅間アシスト電力標準閾値Ｐａよりも大きな値となる。
【００９１】
アシスト電力閾値Ｐａ＊が駅間アシスト電力標準閾値Ｐａよりも大きな値となることで、アシスト電力閾値Ｐａ＊をＰａと設定する場合と比べて、より高い力行電力でしか充電が行われなくなり、放電電力量が減る。
【００９２】
また、駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅ＊が駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅから減らされた、すなわち、充電電力量が減られた場合には、充電電力閾値Ｐｃ＊は、駅間充電電力標準閾値Ｐｃよりも大きな値となる。
【００９３】
充電電力閾値Ｐｃ＊が駅間充電電力標準閾値Ｐｃよりも大きな値となることで、Ｐｃ＊＝Ｐｃである場合と比べて、より高い回生電力でしか充電が行われなくなり、放電電力量が減る。
【００９４】
したがって、蓄電素子３１の充放電の頻度は抑制しつつ、蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒを目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）に近づけることができる。
【００９５】
次に、充放電電流指令演算部３３２の動作について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
【００９６】
まず、充放電電流指令演算部３３２は、アシスト電力閾値Ｐａ＊と、充電電力閾値Ｐｃ＊と、力行指令ＰＯ＊と、ブレーキ指令ＢＲ＊と、インバータ推定入力電力Ｐｉｎと、フィルタコンデンサ電圧Ｖｆｃと、最大放電電流Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ｍａｘ）と、最大充電電流Ｉｃｈａｒｇｅ（ｍａｘ）と、最大使用充電量ＳＯＣ（ｍａｘ）と、最小使用充電量ＳＯＣ（ｍｉｎ）とを取得する（ステップＳ２０１）。
【００９７】
次に、充放電電流指令演算部３３２は、力行指令ＰＯ＊が力行を示すものであるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
【００９８】
力行指令ＰＯ＊が力行を示すものであると判定した場合には（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、充放電電流指令演算部３３２は、インバータ推定入力電力Ｐｉｎ（力行電力）がアシスト電力閾値Ｐａ＊よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０３）。
【００９９】
インバータ推定入力電力Ｐｉｎがアシスト電力閾値Ｐａ＊よりも大きいと判定した場合には（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、充放電電流指令演算部３３２は、蓄電素子３１に放電を行わせると決定し、放電電力指令Ｐｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊をＰｉｎ−Ｐａ＊と設定し、充電電力指令Ｐｃｈａｒｇｅ＊を０と設定する（ステップＳ２０４）。すなわち、充放電電流指令演算部３３２は、主電動機６の駆動をアシストするために、蓄電素子３１からＰｉｎ−Ｐａ＊分だけ放電させる。
【０１００】
力行指令ＰＯ＊が力行を示すものではないと判定した場合には（ステップＳ２０２：ＮＯ）、充放電電流指令演算部３３２は、ブレーキ指令ＢＲ＊が減速を示すものであるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
【０１０１】
ブレーキ指令ＢＲ＊が減速を示すものであると判定した場合には（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、充放電電流指令演算部３３２は、インバータ推定入力電力（回生電力）の絶対値｜Ｐｉｎ｜が充電電力閾値Ｐｃ＊より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０６）。
【０１０２】
インバータ推定入力電力絶対値｜Ｐｉｎ｜が充電電力閾値Ｐｃ＊より大きいと判定した場合には（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、充放電電流指令演算部３３２は、蓄電素子３１に充電を行わせると決定し、放電電力指令Ｐｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊を０と設定し、充電電力指令Ｐｃｈａｒｇｅを｜Ｐｉｎ｜−Ｐｃ＊と設定する（ステップＳ２０７）。すなわち、充放電電流指令演算部３３２は、蓄電素子３１に｜Ｐｉｎ｜−Ｐｃ＊分だけ充電させる。
【０１０３】
インバータ推定入力電力Ｐｉｎがアシスト電力閾値Ｐａ＊よりも大きくないと判定した場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、ブレーキ指令ＢＲ＊が減速を示すものではないと判定した場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、および、インバータ推定入力電力絶対値｜Ｐｉｎ｜が充電電力閾値Ｐｃ＊より大きくないと判定した場合には（ステップＳ２０６：ＮＯ）、充放電電流指令演算部３３２は、放電電力指令Ｐｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊を０と設定し、充電電力指令Ｐｃｈａｒｇｅを０と設定する（ステップＳ２０８）。すなわち、充放電電流指令演算部３３２は、力行時にのみ蓄電素子３１に放電を行わせ、ブレーキ時にのみ蓄電素子３１に充電を行わせ、それ以外の場合には蓄電素子３１に充放電を行わせない。そのため、従来技術のように、蓄電素子３１の充電量を目標充電量に追従させるために頻繁に充放電が行われることが無くなる。また、上述したように、アシスト電力閾値Ｐａ＊および充電電力閾値Ｐｃ＊は、次駅到着に蓄電素子３１の充電量が次駅における目標充電量に一致するように設定される。そのため、蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒが目標充電量に近づくように充放電制御を行うことができる。
【０１０４】
次に、充放電電流指令演算部３３２は、放電電流の電流値を示す放電電流指令Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊をＰｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊／Ｖｆｃと設定し、充電電流の電流値を示す充電電流指令Ｉｃｈａｒｇｅ＊をＰｃｈａｒｇｅ＊／Ｖｆｃと設定する（ステップＳ２０９）。
【０１０５】
次に、充放電電流指令演算部３３２は、放電電流指令Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊に示される電流値が最大放電電流Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ｍａｘ）より大きい場合には、放電電流指令Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊を最大放電電流Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ｍａｘ）と設定する。また、充電電流指令Ｉｃｈａｒｇｅ＊に示される電流値が最大充電電流Ｉｃｈａｒｇｅ（ｍａｘ）より大きい場合には、充電電流指令Ｉｃｈａｒｇｅ＊を最大充電電流Ｉｃｈａｒｇｅ（ｍａｘ）と設定する（ステップＳ２１０）。放電電流指令Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊に示される電流値が最大放電電流Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ｍａｘ）以下である場合には、充放電電流指令演算部３３２は、放電電流指令Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊をそのままの値とする。また、充電電流指令Ｉｃｈａｒｇｅ＊に示される電流値が最大充電電流Ｉｃｈａｒｇｅ（ｍａｘ）以下である場合には、充放電電流指令演算部３３２は、充電電流指令Ｉｃｈａｒｇｅ＊をそのままの値とする。
【０１０６】
次に、充放電電流指令演算部３３２は、蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒが最小使用充電量ＳＯＣ（ｍｉｎ）と等しい場合には、放電電流指令Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊を０と設定する。また、充放電電流指令演算部３３２は、蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒが最大使用充電量ＳＯＣ（ｍａｘ）と等しい場合には、充電電流指令Ｉｃｈａｒｇｅ＊を０と設定する（ステップＳ２１１）。
【０１０７】
次に、充放電電流指令演算部３３２は、充放電電流指令Ｉｃｈｏｐ＊をＩｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊−Ｉｃｈａｒｇｅ＊と設定する（ステップＳ２１２）。
【０１０８】
次に、本実施形態に係る充放電制御部３３の動作の具体例について、図６を参照して説明する。
【０１０９】
図６においては、Ａ駅からＢ駅までの走行曲線、駅間走行時間関数Ｔ（ｘ）、駅間目標充電量関数ＳＯＣ＊（ｘ）、駅間力行電力関数Ｐ（ｘ）、駅間回生電力関数Ｒ（ｘ）、駅間アシスト電力標準閾値Ｐａおよび駅間充電電力標準閾値Ｐｃを示している。
【０１１０】
図６において、Ａ駅到着時に蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒがＡ駅における目標充電量よりも、乖離充電量ΔＳＯＣだけ低かったものとする。
【０１１１】
この場合、駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅは、駅間力行電力関数Ｐ（ｘ）に示される各位置での力行電力と駅間アシスト電力標準閾値Ｐａとの差の積分値となる。図６においては、列車位置ｘ１から列車位置ｘ４の間で力行電力が駅間アシスト電力標準閾値Ｐａを超えていたとする。
【０１１２】
ここで、乖離電力量ΔＥ（＝ΔＳＯＣ／１００＊Ｅｓｔｏｒａｇｅ）が駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ未満であったとする。この場合、図４のステップＳ１０８で説明したように、充放電制御部３３（充放電制御パラメータ演算部３３１）は、駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊を、Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ−ΔＥと設定する。すなわち、充放電制御部３３は、蓄電素子３１の実際の放電電力量を、駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅよりも小さくする。また、駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅ＊は、Ｅｃｈａｒｇｅとする。
【０１１３】
次に、充放電制御部３３（充放電制御パラメータ演算部３３１）は、式（７）に示すように、関数ｆと、駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅと、駅間力行電力関数Ｐ（ｘ）と、駅間走行時間関数Ｔ（ｘ）とからアシスト電力閾値Ｐａ＊を算出する。
【０１１４】
ここで、駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊はＥｄｉｓｃｈａｒｇｅ−ΔＥと設定されるため、図６に示すように、アシスト電力閾値Ｐａ＊は、駅間アシスト電力標準閾値Ｐａよりも大きな値となる。そのため、列車位置ｘ１よりも後の列車位置ｘ２から、列車位置ｘ４よりも前の列車位置ｘ３までの間でだけ放電が行われることになる。そのため、力行電力と駅間アシスト電力標準閾値Ｐａとの比較により放電を行うか否かを判定する場合よりも、放電が行われる期間が短くなる。
【０１１５】
一方、駅間充電電力量ＥｃｈａｒｇｅはＥｃｈａｒｇｅ＊であるので、Ｐｃ＊＝Ｐｃとなる。したがって、乖離電力量ΔＥだけ減るので、Ｂ駅到着時における蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒがＢ駅到着時における目標充電量に一致することを見込むことができる。
【０１１６】
このように本実施形態によれば、蓄電装置３０は、主電動機６との間で充放電を行う蓄電素子３１と、主電動機６への力行電力が第１の閾値であるアシスト電力閾値Ｐａ＊より大きい場合には、蓄電素子３１に放電させ、主電動機６からの回生電力が第２の閾値である充電電力閾値Ｐｃ＊より大きい場合には、蓄電素子３１に充電させる充放電制御部３３とを有する。充放電制御部３３は、第１の地点における蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒが、第１の地点（列車位置ｐｏｓ）における目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）よりも低い場合には、第１の地点に続く第２の地点までは、アシスト電力閾値Ｐａ＊を、予め定められた第１の閾値の標準値である駅間アシスト電力標準閾値Ｐａよりも大きくし、第１の地点における蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒが目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）よりも高い場合には、第２の地点までは、充電電力閾値Ｐｃ＊を予め定められた第２の閾値の標準値である駅間充電電力標準閾値Ｐｃよりも大きくする。
【０１１７】
第１の地点における蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒが、第１の地点（列車位置ｐｏｓ）における目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）よりも低い場合には、アシスト電力閾値Ｐａ＊を駅間アシスト電力標準閾値Ｐａよりも大きくすることで、放電が行われにくくなるので、放電の頻度を抑制しつつ、充電量ＳＯＣｒを目標充電量に近づけることができる。また、第１の地点における蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒが、第１の地点（列車位置ｐｏｓ）における目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）よりも高い多い場合には、充電電力閾値Ｐｃ＊を駅間充電電力標準閾値Ｐｃよりも大きくすることで、充電が行われにくくなるので、充電の頻度を抑制しつつ、充電量ＳＯＣｒを目標充電量に近づけることができる。
【０１１８】
また、本実施形態によれば、充放電制御部３３は、第１の地点における目標充電量ＳＯＣ＊（ｐｏｓ）と第１の地点における蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒとの差である乖離電力量ΔＥと、第１の地点から第２の地点における、駅間力行電力関数Ｐ（ｘ）に示される力行電力と駅間アシスト電力標準閾値Ｐａとの差の積分値である駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅと、駅間回生電力関数Ｒ（ｘ）に示される回生電力と駅間充電電力標準閾値Ｐｃとの差の積分値である駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅとを算出する。そして、充放電制御部３３は、乖離電力量ΔＥと駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅと駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅとに基づき、第１の地点から前記第２の地点までに蓄電素子３１に充電させる放電電力量を示す駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅと、第１の地点から第２の地点までに蓄電素子３１に充電させる充電電力量を示す駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅとを設定し、設定した駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊と駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅ＊とに基づき、アシスト電力閾値Ｐａ＊および充電電力閾値Ｐｃ＊を設定する。
【０１１９】
また、本実施形態によれば、充放電制御部は、乖離電力量ΔＥ、駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅおよび駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅに基づき、次駅到着時における蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒが次駅到着時における目標充電量と一致するように、駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊と、駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅ＊とを設定する。
【０１２０】
こうすることで、より正確に、蓄電素子３１の充電量を目標充電量に近づけることができる。
【０１２１】
また、本実施形態によれば、充放電制御部３３は、第１の地点における蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒが第１の地点における目標充電量未満であり、かつ、乖離電力量ΔＥが駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ未満である場合、駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊を駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅと乖離電力量ΔＥとの差と設定し、駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅ＊を駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅと設定する。
【０１２２】
こうすることで、第１の地点における蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒが第１の地点における目標充電量未満であり、かつ、乖離電力量ΔＥが駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ未満である場合にも、第２の地点において、蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒを目標充電量に、より正確に近づけることができる。
【０１２３】
また、本実施形態によれば、充放電制御部３３は、第１の地点における蓄電素子の充電量ＳＯＣｒが第１の地点における目標充電量未満であり、かつ、乖離電力量ΔＥが駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ未満でない場合、駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊を０と設定し、駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅ＊を、乖離電力量ΔＥと駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅとの差を駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅに加算した値と設定する。
【０１２４】
こうすることで、第１の地点における蓄電素子の充電量ＳＯＣｒが第１の地点における目標充電量未満であり、かつ、乖離電力量ΔＥが駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ未満でない場合にも、第２の地点において、蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒを目標充電量に、より正確に近づけることができる。
【０１２５】
また、本実施形態によれば、充放電制御部３３は、第１の地点における蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒが第１の地点における目標充電量未満でなく、かつ、乖離電力量ΔＥの絶対値｜ΔＥ｜が駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅ未満である場合、駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊を駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅと設定し、駅間充電電力量指令Ｅｃｈａｒｇｅを、駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅと乖離電力量ΔＥの絶対値との差と設定する。
【０１２６】
こうすることで、第１の地点における蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒが第１の地点における目標充電量未満でなく、かつ、乖離電力量ΔＥの絶対値が駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅ未満である場合にも、第２の地点において、蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒを目標充電量に、より正確に近づけることができる。
【０１２７】
また、本実施形態によれば、充放電制御部３３は、第１の地点における蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒが第１の地点における目標充電量未満でなく、かつ、乖離電力量ΔＥの絶対値｜ΔＥ｜が駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅ未満でない場合、駅間放電電力量指令Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ＊を、乖離電力量ΔＥと駅間放電電力量Ｅｄｉｓｃｈａｒｇｅとの差を駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅに加算した値と設定する。
【０１２８】
こうすることで、第１の地点における蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒが第１の地点における目標充電量未満でなく、かつ、乖離電力量ΔＥの絶対値｜ΔＥ｜が駅間充電電力量Ｅｃｈａｒｇｅ未満でない場合にも、第２の地点において、蓄電素子３１の充電量ＳＯＣｒを目標充電量に、より正確に近づけることができる。
【０１２９】
本実施形態によれば、充放電制御部３３は、電気車の力行時に蓄電素子３１に放電させ、電気車のブレーキ時に蓄電素子３１に充電させ、電気車の力行時およびブレーキ時以外には、蓄電素子３１に充放電を行わせない。
【０１３０】
こうすることで、蓄電素子３１の充放電の頻度を抑制することができる。
【０１３１】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックおよびステップに含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックおよびステップを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【０１３２】
１    主回路システム
２    架線
３    集電装置
４    フィルタリアクトル
５    フィルタコンデンサ
６    主電動機
７    電流センサ
８    電圧センサ
９    指令装置
１０    インバータ装置
１１    インバータ回路
１２    インバータ制御部
２０    車上データベース
３０    蓄電装置
３１    蓄電素子
３２    チョッパ回路
３３    充放電制御部
３３１    充放電制御パラメータ演算部
３３２    充放電電流指令演算部
【図１】
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【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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