JR東日本EV-E301系電聯車

EV-E301系是JR東日本首度採用「EV」這個編號作為列車車型命名，代表「能源儲存車輛」（Energy storage Vehicle）之意[3]。EV-E301系列實際上包括兩個車型，分別是代號「Mc」、實際車型編號EV-E301，裝有集電弓與蓄電池的電力收集車，與代號「Mc'」、車型編號EV-E300的純電池車。每個營運編組由Mc與Mc'各一輛組成[3]，兩車廂共四個轉向架皆有驅動力。

EV-E301系列的動力系統設計大體沿用自E995型實驗車，主要的差異點還是在原本將集電與儲電設備集中設置在同一輛車上的E995，在EV-E301車系變成分置於頭尾兩車廂。與傳統電聯車相較，EV-E301系的集電－DC/DC變壓設備，與提供驅動力的調壓調頻交流（VVVF）電動機之間，多加入了容量95千瓦小時的鋰離子蓄電池迴路。為了配合蓄電池系統較低的工作電壓（600伏特直流電），車上的電動機也更改為輸入電壓較低的600伏特版本，共2具，每具能提供95千瓦的動力輸出。外部提供的1500伏特直流電必須先經過降壓為600伏特之後，才能提供給電動馬達使用或對蓄電池充電。[3]

在多了蓄電能力之後，相較於一般電聯車只能在設有配電線路的電氣化路線上行駛不同，EV-E301可自由在電氣化與非電氣化路段中穿梭，大幅提昇車輛調度的彈性[3]。

在電氣化區間，EV-E301直接使用經過降壓的外部供電運行，並在電池的充電率降低時，一邊行駛一邊對大容量蓄電池充電。除此之外，EV-E301也較一般電聯車多了再生軔機（煞車回電）能力，其充電順位為再生軔機優先，外部供電次之，以避免能源的浪費[3]。當電氣化區間的高架電纜供應電壓低落時，EV-E301也可同時使用外部電力與蓄電池電力進行助力行駛，降低了對供電穩定性的要求。

在非電氣化區間，EV-E301上的DC/DC轉換器停止運作，車輛切換至純蓄電池電力模式行駛，此時車輛僅會在煞車時回充電。但是，為了延長EV-E301在非電化區間的續航能力，JR東日本必須在非電化路線內選擇部分車站設置小規模的電氣化設備，EV-E301在進站之後可將集電弓升起利用等待發車或停站上下旅客的時間，以站內的供電進行急速充電，之後再將集電弓降下、繼續以純電池電力模式起步離站[3]。相較於傳統電氣化路線必須同時在車站內與車站間的路軌上架設固定供電設備，只需重點式地在部分停車站供電的蓄電池驅動電聯車系統，也具有大幅降低路線建設成本與維護費用的優點。

車側標示的「ACCUM」字樣。

會車中的EV-E301（右）與它將要取代的KiHa 40柴聯車。攝於大金車站內。

EV-E301系列車抵達烏山車站後，車頂的集電弓升起以利用站內設置的剛性懸掛高架供電線進行充電。EV-E301系V1編組，2014年攝於烏山車站內。

除了上述的車輛調度彈性與鐵路線的建置維護成本外，相較於傳統非電化路線所使用的柴油動力車輛，EV-E301也具有大幅降低燃料消耗、減少碳排放量與其他污染排放的優勢[3]。JR東日本對於非電化路線提出了兩種不同的解決方案，其一是針對全線皆為非電氣化路線的地區所開發的串聯式混合動力柴聯車，另一種就是從EV-E301開始啟用的蓄電池電聯車系統，適合使用於部分電氣化、部分非電氣化的混合路線上。

串聯式混合動力柴聯車的代表性車種包括了最早投入小海線進行實際營運的預產車輛KiHa E200型[5]，與第一款量產化的混合動力列車、行駛於大糸線等路線上的HB-E300系觀光用列車[6]。無論是串聯式混合動力系統還是蓄電池式電力系統，都是利用日益成熟的大容量鋰離子蓄電池這種元件，來提升車輛的運作彈性。