特許 7369640 補助電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-18

(45)【発行日】2023-10-26

(54)【発明の名称】補助電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20231019BHJP

   H05K 9/00 20060101ALI20231019BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H05K9/00 F

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020028778

(22)【出願日】2020-02-21

(65)【公開番号】P2021136713

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-10-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000003115

【氏名又は名称】東洋電機製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100161148

【弁理士】

【氏名又は名称】福尾 誠

(72)【発明者】

【氏名】丸山 剛

【審査官】柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０１２１４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０４－３２２１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２３００６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１３６１５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０５Ｋ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両の床下に設置される補助電源装置であって、
架線から入力される架線電圧を一定の電圧に維持するフィルタコンデンサと、
スイッチング素子を動作させて入力電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
前記スイッチング素子及び地上に設置された鉄道信号設備を結ぶ直線と交わる位置に配置されるシールド板と、
を備え、
前記シールド板は、前記フィルタコンデンサの外壁に設置される、補助電源装置。

【請求項2】

鉄道車両の床下に設置される補助電源装置であって、
架線から入力される架線電圧を一定の電圧に維持するフィルタコンデンサと、
スイッチング素子を動作させて入力電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
前記スイッチング素子及び地上に設置された鉄道信号設備を結ぶ直線と交わる位置に配置されるシールド板と、
を備え、
前記シールド板は、当該補助電源装置の筐体に設置される、補助電源装置。

【請求項3】

鉄道車両の床下に設置される補助電源装置であって、
架線から入力される架線電圧を一定の電圧に維持するフィルタコンデンサと、
スイッチング素子を動作させて入力電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
前記スイッチング素子及び地上に設置された鉄道信号設備を結ぶ直線と交わる位置に配置されるシールド板と、
を備え、
前記スイッチング素子は、前記鉄道信号設備までの距離が、前記フィルタコンデンサから前記鉄道信号設備までの距離よりも長くなるように配置される、補助電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両用の補助電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

列車の運転は、信号機の現示に従って運転することで他の列車との衝突を回避し、安全を確保している。しかし、運転士が信号機の現示を見落としたり、ブレーキ操作が遅れたりした場合には、列車衝突などの重大な事故となる。このような事故を防止するため、自動的に列車のブレーキを動作させ、停止信号までに列車を停止させる自動列車停止装置（ＡＴＳ：Automatic Train Stop）が一般的に設けられている。ＡＴＳは、地上に設置される地上子と、車両に搭載される車上子によって構成される。地上子は信号機の現示や速度制限などの情報を列車に送信し、車上子は地上子から情報を受信し、条件によって自動的にブレーキを動作させる。地上子は一般的に、コイルやリレーを有することが知られている（例えば、非特許文献１参照）。

【0003】

また、鉄道車両には、架線からの電力をインバータにより補助回路用の電力に変換して供給する補助電源装置が設置される（例えば、非特許文献２参照）。インバータはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子をオンオフ動作させるため、ノイズの発生源となる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】“自動列車停止装置”、[online]、[2019年11月22日検索]、インターネット<URL:https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%87%AA%E5%8B%95%E5%88%97%E8%BB%8A%E5%81%9C%E6%AD%A2%E8%A3%85%E7%BD%AE>

【文献】井上 昌義、“鉄道車両用 補助電源装置について”、2014年10月、[online]、[2019年11月22日検索]、インターネット<URL:https://www.tetsushako.or.jp/page_file/20141022131624_lkPJ20N3Fe.pdf>

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

鉄道車両の床下に補助電源装置を設置した場合、補助電源装置と地上子との間の距離は短くなる。そのため、コイルを有する地上子は、放射ノイズを発生する補助電源装置が近くに位置すると、電磁誘導によりノイズが誘導され、誤動作するおそれがあった。

【0006】

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、放射ノイズが地上子などの鉄道信号設備に与える影響を抑制することが可能な補助電源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一実施形態に係る補助電源装置は、鉄道車両の床下に設置される補助電源装置であって、架線から入力される架線電圧を一定の電圧に維持するフィルタコンデンサと、スイッチング素子を動作させて入力電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記スイッチング素子及び地上に設置された鉄道信号設備を結ぶ直線と交わる位置に配置されるシールド板と、を備え、前記シールド板は、前記フィルタコンデンサの外壁に設置されることを特徴とする。

【0009】

一実施形態に係る補助電源装置は、鉄道車両の床下に設置される補助電源装置であって、架線から入力される架線電圧を一定の電圧に維持するフィルタコンデンサと、スイッチング素子を動作させて入力電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記スイッチング素子及び地上に設置された鉄道信号設備を結ぶ直線と交わる位置に配置されるシールド板と、を備え、前記シールド板は、当該補助電源装置の外壁に設置されることを特徴とする。

【0010】

一実施形態に係る補助電源装置は、鉄道車両の床下に設置される補助電源装置であって、架線から入力される架線電圧を一定の電圧に維持するフィルタコンデンサと、スイッチング素子を動作させて入力電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記スイッチング素子及び地上に設置された鉄道信号設備を結ぶ直線と交わる位置に配置されるシールド板と、を備え、前記スイッチング素子は、前記鉄道信号設備までの距離が、前記フィルタコンデンサから前記鉄道信号設備までの距離よりも長くなるように配置されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、放射ノイズが鉄道信号設備に与える影響を抑制することが可能な補助電源装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態に係る補助電源装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】一実施形態に係る補助電源装置の一例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0014】

図１に、一実施形態に係る補助電源装置の構成例を示す。図１に示す補助電源装置１は、フィルタコンデンサ１０と、インバータ回路２０と、を備える。

【0015】

フィルタコンデンサ１０は、架線から入力される架線電圧（例えば、ＤＣ１５００Ｖ）を一定の電圧に維持する。

【0016】

インバータ回路２０は、複数のスイッチング素子２１（例えば、ＩＧＢＴ）を備える。各スイッチング素子２１には還流ダイオード２２が並列接続される。図１に示すインバータ回路２０は３レベルインバータ方式であるため、補助電源装置１は、２個のフィルタコンデンサ１０と、１２個のスイッチング素子２１とを備える。３レベルインバータ方式では、２個のフィルタコンデンサ１０の両端の電圧を制御に使用する。なお、インバータ回路２０を２レベルインバータ方式とし、１個のフィルタコンデンサ１０と、６個のスイッチング素子２１と、を備える構成としてもよい。インバータ回路２０は、スイッチング素子２１をオンオフさせて、三相交流電力を生成し、ＡＣフィルタ３０に出力する。

【0017】

スイッチング素子２１のオンオフはＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御に基づいて行われ、スイッチング素子２１のゲートには図示しない制御回路からゲート信号が入力される。

【0018】

ＡＣフィルタ３０は、インバータ回路２０から入力された電圧の波形を正弦波に整形し、変圧器４０に出力する。

【0019】

変圧器４０は、ＡＣフィルタ３０から入力された電圧を所定の電圧（例えば、ＡＣ４４０Ｖ）に変換し、絶縁して出力する。これにより、補助電源装置１は、交流電力を負荷回路へ供給する。

【0020】

図２に、図１に示した補助電源装置１を鉄道車両の床下に設置した場合の、平面図の一例を示す。フィルタコンデンサ１０－１の奥にフィルタコンデンサ１０－２が配置される。なお、フィルタコンデンサ１０’は予備のフィルタコンデンサ（パンタグラフの離線保障用のフィルタコンデンサ）であり、必須な構成ではない。

【0021】

ゲート出力基板２５は、スイッチング素子２１のオンオフ制御用のゲート信号を生成する制御回路を搭載する基板である。

【0022】

床下吊下げ式の補助電源装置１では、補助電源装置１の底面と地面との間の距離は数十センチメートル程度と短くなる。補助電源装置１と、地上子などの、地上に設置された鉄道信号設備２との間の距離が短くなると、補助電源装置１の放射ノイズが鉄道信号設備２に悪影響を及ぼし、鉄道信号設備２が誤動作するおそれがある。また、スイッチング素子２１の数が多くなると放射ノイズも増大する。そこで、補助電源装置１はシールド板５０を備える。

【0023】

シールド板５０は、例えばアルミニウム製である。シールド板５０は、スイッチング素子２１及び鉄道信号設備２を結ぶ直線と交わる位置に配置される。ここで、スイッチング素子２１及び鉄道信号設備２を結ぶ直線とは、複数のスイッチング素子２１のうちの１つ及び鉄道信号設備２内の任意の位置（例えば、コイルの配置位置）とを結ぶ直線のことをいう。

【0024】

シールド板５０は、取り付け易く、且つ振動にも強い箇所に設置されることが望ましい。図２では、取り付け易く、且つ振動にも強い箇所に設置されたシールド板５０－１及び５０－２を太い線で示している。シールド板５０の設置数は任意である。図２に示す例では、補助電源装置１は２つのシールド板５０－１及び５０－２を備えるが、いずれか一方のみを備えていてもよい。

【0025】

シールド板５０－１は、フィルタコンデンサ１０－１，１０－２とゲート出力基板２５との間であって、フィルタコンデンサ１０－１，１０－２の外壁に設置される。

【0026】

シールド板５０－２は、補助電源装置１の筐体５に設置される。シールド板５０－２は、筐体５の外面にも内面にも設置可能であるが、筐体５にカバーが設けられる場合には、シールド板５０－２はカバーの開閉に支障が出ない位置に設置されることが望ましい。そのため、シールド板５０－２は、筐体カバーの位置に応じて、筐体カバーの開閉に支障が出ないように適宜分割され、筐体５の外面及び内面に設置され得る。図２に示す例では、シールド板５０－２は、筐体カバー６の開閉に支障が出ないように２分割され、筐体５の外面及び内面に設置されている。なお、筐体カバー６の位置はこれに限定されるものではない。

【0027】

補助電源装置１は、スイッチング素子２１を冷却するための冷却器６０を備える。また、補助電源装置１は、インバータ回路２０の出力電流を検出する電流検出器２６を備えていてもよい。

【0028】

ノイズの発生源となるスイッチング素子２１から鉄道信号設備２までの距離は長いほうが望ましい。そのため、フィルタコンデンサ１０は鉄道車両の中央側に配置され、スイッチング素子２１は鉄道車両の外側に配置される。言い換えれば、スイッチング素子２１は、スイッチング素子２１から鉄道信号設備２までの距離が、フィルタコンデンサ１０から鉄道信号設備２までの距離よりも長くなるように配置される。

【0029】

以上説明したように、補助電源装置１は、スイッチング素子２１及び鉄道信号設備２を結ぶ直線と交わる位置に配置されるシールド板５０を備える。そのため、補助電源装置１の放射ノイズが鉄道信号設備２に与える影響を低減させることができる。したがって、鉄道信号設備２が放射ノイズの影響により誤動作することを防止できる。また、シールド板５０を、フィルタコンデンサ１０の外壁、又は補助電源装置１の筐体５に設置することにより、シールド板５０が振動により外れることを防止できる。

【0030】

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形又は変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。また、図２に記載の寸法は適宜変更し得る。

【符号の説明】

【0031】

１ 補助電源装置
２ 鉄道信号設備
５ 筐体
６ 筐体カバー
１０，１０’ フィルタコンデンサ
２０ インバータ回路
２１ スイッチング素子
２２ 還流ダイオード
２５ ゲート出力基板
２６ 電流検出器
３０ ＡＣフィルタ
４０ 変圧器
５０ シールド板
６０ 冷却器

【図1】

【図2】