(57)【要約】【課題】車両等のバックアップ対象に対して確実性高く接続でき、バッテリが取り外された際のバックアップ動作を確実性高く実行できるバッテリバックアップ装置を提供すること。【解決手段】バッテリバックアップ装置１は、バックアップ対象の電気的な交流インピーダンスを計測するインピーダンス検出部２８と、インピーダンス検出部２８による交流インピーダンスの計測値を利用し、バックアップ対象に対して電気的に接続された接続状態か否かを判定する接続判定部２４１と、接続判定部２４１により接続状態と判定されたことを条件としてバックアップ対象に電力を供給する電力供給部２１と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを搭載するバックアップ対象からバッテリが取り外された際、バックアップ対象に電力を供給するバッテリバックアップ装置であって、
バックアップ対象の電気的な交流インピーダンスを計測するインピーダンス計測部と、
該インピーダンス計測部による交流インピーダンスの計測値を利用し、バックアップ対象に対して電気的に接続された接続状態か否かを判定する接続判定部と、
該接続判定部により接続状態と判定されたことを条件としてバックアップ対象に電力を供給する電力供給部と、を備えたバッテリバックアップ装置。
【請求項２】
請求項１において、バックアップ対象に対して電気的な正負が間違って接続された逆接状態を検出する逆接検出部を備え、
前記接続判定部は、前記逆接検出部により逆接状態が検出されたときに間違った接続状態と判定するバッテリバックアップ装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記インピーダンス計測部は、周波数が異なる２種類以上の交流インピーダンスを計測し、
前記接続判定部は、前記２種類以上の交流インピーダンスの計測値を利用してバックアップ対象に対する接続状態の正否を判定するバッテリバックアップ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、バックアップ対象である車両に適用されるバッテリバックアップ装置であって、車両側に設けられた電気的な端子を挟持可能なクランプ、あるいは車両側に設けられたシガーソケットに接続可能なシガープラグを備え、当該クランプあるいはシガープラグを介在して車両に対して電気的に接続されるバッテリバックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等のバックアップ対象に搭載されたバッテリが取り外された際、バックアップ電力を供給するバッテリバックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば車両等に搭載されたバッテリの交換作業を実施する際には、ナビゲーション装置、カーラジオ、時計、制御用のＥＣＵ（Electronic Control Unit）など各種の車載機器に対してバックアップ電力を供給するバッテリバックアップ装置が利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
バッテリバックアップ装置を利用してバッテリの交換作業等を実施すれば、車両側の負荷である車載機器に対する電力供給状態を維持しながらバッテリを取り外しでき、例えば、ナビゲーション装置にメモリされた登録地点や、カーラジオにプリセットされた選局情報や、制御用のＥＣＵに記憶された学習値等のメモリデータの消去を未然に回避できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４９７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のバッテリバックアップ装置では、次のような問題がある。すなわち、バッテリバックアップ装置が車両側に正しく接続されていない場合には、バッテリを取り外した際にメモリデータが消去されてしまうトラブルが発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、車両等のバックアップ対象に対して確実性高く接続でき、バッテリが取り外された際のバックアップ動作を確実性高く実行できるバッテリバックアップ装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、バッテリを搭載するバックアップ対象からバッテリが取り外された際、バックアップ対象に電力を供給するバッテリバックアップ装置であって、
バックアップ対象の電気的な交流インピーダンスを計測するインピーダンス計測部と、
該インピーダンス計測部による交流インピーダンスの計測値を利用し、バックアップ対象に対して電気的に接続された接続状態か否かを判定する接続判定部と、
該接続判定部により接続状態と判定されたことを条件としてバックアップ対象に電力を供給する電力供給部と、を備えたバッテリバックアップ装置にある（請求項１）。
【０００８】
本発明のバッテリバックアップ装置は、バックアップ対象の交流インピーダンスを計測するインピーダンス計測部を備えている。この交流インピーダンスの計測値を利用する接続判定部によれば、バックアップ対象に対して前記バッテリバックアップ装置が接続されているか否かを確実性高く判定可能である。この接続判定部により接続状態と判定された状態であれば、バッテリが取り外されたときにバックアップ対象に対する電力供給が中断される状況を確実性高く回避できる。
【０００９】
以上の通り、本発明のバッテリバックアップ装置は、バックアップ対象に対する電気的な接続状態を確実性高く判定でき、これによりバッテリが取り外された際のバックアップ動作を確実性高く実行できる優れた特性のバッテリバックアップ装置である。
【００１０】
本発明のバッテリバックアップ装置を適用するバックアップ対象としては、自動車や自動２輪車等の車両のほか、工場など特定の施設内で運用される自動搬送車や、バッテリ駆動の生産ロボット（生産装置）や、バックアップ用の電池を備えたコンピュータや携帯端末等の電子機器など各種の装置がある。
【００１１】
本発明における好適な一態様のバッテリバックアップ装置は、バックアップ対象に対して電気的な正負が間違って接続された逆接状態を検出する逆接検出部を備え、
前記接続判定部は、前記逆接検出部により逆接状態が検出されたときに間違った接続状態と判定する（請求項２）。
【００１２】
バックアップ対象の電気的な交流インピーダンスは、電気的な正負が正しい接続状態であるか、前記逆接状態であるかによらず同様に計測される。前記インピーダンス計測部に加えて前記逆接検出部を設ければ、前記逆接状態を検出できるようになり、接続状態であるか否か一層確実性高く判定できる。
【００１３】
本発明における好適な一態様のバッテリバックアップ装置が備えるインピーダンス計測部は、周波数が異なる２種類以上の交流インピーダンスを計測し、
前記接続判定部は、前記２種類以上の交流インピーダンスの計測値を利用してバックアップ対象に対する接続状態の正否を判定する（請求項３）。
【００１４】
この場合には、周波数が異なる２種類以上の周波数の交流インピーダンスを利用し、前記接続状態の判定を一層精度高く実行できる。２種類以上の交流インピーダンスを計測するためには、対応する周波数の交流をバックアップ対象に作用すれば良い。周波数が異なる交流を時分割で作用することも良いが、幅広い周波数を包含する交流矩形波を作用することも良い。交流矩形波を利用する場合には、幅広い周波数の交流をバックアップ対象に対して同時に作用できる。
【００１５】
また、周波数に対するバックアップ対象の交流インピーダンス変化を予め取得しておくと共に、周波数毎に計測した交流インピーダンスをこの交流インピーダンス変化と対比して接続状態を判定することも良い。なお、バックアップ対象が車両である場合であれば、交流インピーダンス変化を車種毎に取得しておくことも良い。さらに同じ車種について、例えばオプション設定されたナビゲーション装置の有無等が異なる仕様毎の交流インピーダンス変化を取得しておくことも良い。
【００１６】
本発明における好適な一態様のバッテリバックアップ装置は、バックアップ対象である車両に適用されるバッテリバックアップ装置であって、車両側に設けられた電気的な端子を挟持可能なクランプ、あるいは車両側に設けられたシガーソケットに接続可能なシガープラグを備え、当該クランプあるいはシガープラグを介在して車両に対して電気的に接続される（請求項４）。
【００１７】
例えば、車両側のコネクタに対応する専用のコネクタを利用すれば、確実性高くバッテリバックアップ装置を接続可能である。しかし、車両の車種、車体メーカー毎に専用のコネクタを準備する必要が生じ、バッテリバックアップ装置の汎用性が損なわれるおそれがある。前記クランプやシガープラグを利用できれば、車両の車種や車体メーカー等に関わらず接続可能となり汎用性が向上する一方、接続ミスによるトラブルが誘発されるおそれが生じる。このような場合、車両側の交流インピーダンスの計測値を利用して接続状態を判定する本発明の構成が特に有用になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１における、バッテリバックアップ装置を示す斜視図。
【図２】実施例１における、バッテリバックアップ装置のシステム構成を示すブロック図。
【図３】実施例１における、インピーダンス検出部の回路構成を示す回路図。
【図４】実施例１における、インピーダンス検出部が出力する交流波形を示す説明図。
【図５】実施例１における、逆接検出部の回路構成を示す回路図。
【図６】実施例１における、検出電圧Ｖｉと交流インピーダンスとの関係を表す片対数グラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
本例は、バックアップ対象である車両（自動車）５のバッテリ交換作業等のために利用されるバッテリバックアップ装置１に関する例である。この内容について、図１〜図６を用いて説明する。
【００２０】
本例のバッテリバックアップ装置１は、図１及び図２のごとく、車両側の負荷５２の交流インピーダンスを計測するインピーダンス検出部（インピーダンス計測部）２８と、交流インピーダンスの計測値を利用して車両５に対する電気的な接続状態にあるか否かを判定する接続判定部２４１と、この接続判定部２４１により接続状態と判定されたことを条件として車両側にバックアップ電力を供給する電力供給部２１と、を備えている。
以下、この内容について詳しく説明する。
【００２１】
バッテリバックアップ装置１は、例えばバッテリ交換作業のために車両バッテリ５１が取り外された際、バックアップ電力を供給するための装置である。車両バッテリ５１の取外時にバックアップ電力を供給すれば、エンジンやオートマチックトランスミッションを制御するＥＣＵ等に記憶された学習値や、ナビゲーション装置等のメモリデータを確実性高く保持できる。
【００２２】
バッテリバックアップ装置１は、図１のごとく、小型冷蔵庫のような外形状の装置である。作業者が手押して車両５の脇まで移動できるように、底面にはキャスター輪１９が取り付けられている。バッテリバックアップ装置１の上面パネル１Ｐには、各種のインジケータや操作ボタン等のほか、接続ケーブル１２を取り付けるためのコネクタ１２０等が設けられている。
【００２３】
上面パネル１Ｐの手前側には、向かって左側から、コネクタ１２０、インジケータ１１Ａ・Ｂ、電源ボタン１０が配置されている。
コネクタ１２０には、先端にクランプ１２１が取り付けられた接続ケーブル１２や、先端にシガーソケットが取り付けられた接続ケーブル（図示略）などの各種の接続ケーブルを選択的に接続可能である。
【００２４】
インジケータ１１は、横並びで２組設けられ、それぞれ、正常を報知するＯＫランプ１１１と、異常を報知するＮＧランプ１１２との組合せよりなる。左側のインジケータ１１Ａは、交流インピーダンスの計測値が適正であるか否かを表示するためのインジケータであり、右側のインジケータ１１Ｂは、正負が正しく接続された状態か逆接状態かを表示するためのインジケータである。
【００２５】
交流インピーダンスのインジケータ１１Ａの奥側には、交流インピーダンスの表示メータ１３が配置されている。表示メータ１３の右側のスペースには、バックアップ電力の供給を開始・停止するための開始ボタン１５１・停止ボタン１５２が配置されている。
【００２６】
バッテリバックアップ装置１は、図２のごとく、バックアップ電力の供給源となるバックアップ用バッテリ２１１を内蔵している。バッテリバックアップ装置１は、接続判定部２４１としての機能を備えるＣＰＵ（Central Processing Unit）２４と、このＣＰＵ２４により制御される出力制御部２５と、車両電圧判定部２３１及び電流検出アンプ２３２を含むモニター部２３と、バックアップ用バッテリ２１１及び電流制限部２１２を含む電力供給部２１と、車両側の交流インピーダンスを計測するインピーダンス検出部２８と、逆接状態を検出する逆接検出部２７と、を備えている。
【００２７】
このバッテリバックアップ装置１のバックアップ対象である車両５では、車両バッテリ５１のほか、図示しないエンジンＥＣＵやナビゲーション装置やオーディオプレーヤ等の負荷５２を含めて電気的な回路が形成されている。
【００２８】
車両電圧判定部２３１は、接続ケーブル１２の正負間に作用する電圧を負荷電圧として計測して正否を判定する回路である。電流検出アンプ２３２は、電流制限部２１２から出力される電流を検出する回路である。インピーダンス検出部２８は、車両側の負荷５２の交流インピーダンスを検出する回路である。逆接検出部２７は、正負が逆に接続された逆接状態を検出する回路である。
【００２９】
インピーダンス検出部２８は、図３のごとく、車両側の負荷５２に交流電圧を作用する電圧印加部２８１と、検波部２８２と、を備えている。電圧印加部２８１は、電流制限用の抵抗Ｒ８及びコンデンサＣ１を介して、交流発生源２８０が発生する５Ｖｐ-ｐの交流電圧を負荷側に作用する回路である。検波部２８２は、抵抗Ｒ９・Ｒ１０、ダイオードＤ４・Ｄ５、コンデンサＣ３により構成された回路であり、コンデンサＣ２を介して負荷側に結合されている。この検波部２８２では、抵抗Ｒ１０の両端電圧が検出電圧Ｖｉとして検出される。
【００３０】
交流発生源２８０は、図４に例示する交流矩形波を発生する電源である。この交流矩形波が電圧印加部２８１から車両側の負荷５２に作用したとき、負荷側の交流インピーダンスは次式によって算出される。
【数１】
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【００３１】
逆接検出部２７は、図５のごとく、逆接検知電圧Ｖｒによって逆接状態を検出する。上側のクランプ１２１が車両側のプラス極、下側のクランプ１２１が車両側のマイナス極に正しく接続されたとき、逆接検知電圧ＶｒがＨｉ＝Ｖｃｃ（５Ｖ）となる。一方、正負逆にクランプ１２１が接続された逆接状態では、ダイオードＤ６→抵抗Ｒ１２→ダイオードＤ７により電気的な経路が形成され、これにより逆接検知電圧ＶｒがＬｏとなる。
【００３２】
次に、以上のように構成された本例のバッテリバックアップ装置１の動作について説明する。
このバッテリバックアップ装置１を使用するに当たっては、まず、接続ケーブル１２の先端に設けられた一対のクランプ１２１を車両側の負荷５２に接続する。なお、先端にシガープラグが取り付けられた図示しない接続ケーブルを利用することも可能である。シガープラグを利用する場合には、車両側のシガーソケット（図示略）に通電されるように車両５の電源状態を予めＡｃｃオンの状態に切り換えておく必要がある。
【００３３】
電源ボタン１０の操作により通電開始されたバッテリバックアップ装置１は、まず、逆接検出と交流インピーダンス計測とによる接続判定を実行する。交流インピーダンスの計測値については、表示メータ１３に表示されると共に、その計測値が適正であるか否かがインジケータ１１Ａに表示される。交流インピーダンスの計測値が図６の適正範囲（ＯＫの範囲）である場合にはＯＫランプ１１１Ａが点灯し、適正でない場合にはＮＧランプ１１２Ａが点灯する。なお、図６は、縦軸に検出電圧Ｖｉ、横軸の対数目盛に交流インピーダンスが規定された片対数グラフである。
また、逆接検知電圧ＶｒがＬｏで逆接検出された場合にはインジケータ１１ＢのＮＧランプ１１２Ｂが点灯し、ＶｒがＨｉで逆接検出されなかった場合にはＯＫランプ１１１Ｂが点灯する。
【００３４】
各インジケータ１１Ａ・ＢのＯＫランプ１１１Ａ・Ｂがいずれも点灯状態になると、開始ボタン１５１を有効に操作可能な状態が設定される。バッテリバックアップ装置１は、開始ボタン１５１が有効に操作されたとき、バックアップ電力を出力可能なバックアップモードを設定する。一方、いずれかのインジケータ１１のＮＧランプ１１２Ａ・Ｂが点灯した場合には、開始ボタン１５１が有効に操作できる状態とならず、バッテリバックアップ装置１は開始操作を受け付けない。
【００３５】
バックアップモード下のバッテリバックアップ装置１は、接続ケーブル１２の正負間に所定値以上の電圧（車両側電圧）が作用していることを条件として、電流制限されたバックアップ電力を出力する。一方、バックアップモード下であっても車両側電圧が所定値に満たないときには、バックアップ電力の出力が禁止される。
【００３６】
バッテリバックアップ装置１は、バックアップモードにおいて交流インピーダンスを継続的に計測し、その計測値を表示メータ１３に随時表示する。車両５のバッテリ交換を実施する作業者は、表示メータ１３に表示された交流インピーダンスを確認した上で車両バッテリ５１を取り外し、バッテリ交換作業を確実に進めることができる。
【００３７】
なお、車両バッテリ５１を取り外した状態であっても、バックアップ用バッテリ２１１が車両側の負荷５２に印加する電圧により、車両電圧判定部２３１によって検出される車両側電圧は所定値以上に保持される。そのため、車両バッテリ５１が取り外された状態であっても、バックアップ電力の出力が中断されることがない。
【００３８】
バックアップモードにおいて万が一、短絡等の電気的なトラブルが発生した場合であっても、バックアップ電力は電流制限されているので車両側の負荷５２に過電流が作用するおそれがない。さらに、短絡等の電気的トラブルの発生時では、バッテリバックアップ装置１が自己保持電圧を維持できなくなるので、車両電圧判定部２３１によって検出される車両側電圧が低下する。車両側電圧が所定値以上であることを条件としてバックアップ電力を出力する本例のバッテリバックアップ装置１であれば、バックアップ電力を瞬時に遮断できるので、車両側の負荷５２に過電流が作用するおそれがない。
【００３９】
その後、車両バッテリ５１の取付作業を終えた後、バッテリバックアップ装置１の停止ボタン１５２の操作によりバックアップ電力の出力を停止できる。接続ケーブル１２のクランプ１２１を車両側から取り外して電源ボタン１０をオフ操作すれば、車両５のバッテリ交換作業を完了できる。
【００４０】
以上の通り、本例のバッテリバックアップ装置１は、バックアップ対象である車両側の交流インピーダンスを計測すると共に、逆接状態を検出することにより正しい接続状態が確保されているか判定する。交流インピーダンスが適切であって、かつ、逆接状態でなければ、車両５に正しく接続されていると確実性高く判定できる。このように正しい接続状態と判定された状態であれば、車両バッテリ５１が取り外されたときに電力供給が中断されるおそれが極めて少なく、メモリデータの消失等のトラブルを未然に回避できる。
【００４１】
このように本例のバッテリバックアップ装置１を利用すれば、メモリデータの消失等のトラブルを未然に回避しながら車両５のバッテリ交換作業等を確実性高く実行できる。さらに、このバッテリバックアップ装置１によれば、何らかの理由により電気的な短絡等が発生したとき、直ちにバックアップ電力を停止でき、これによりバックアップ作業時の安全性が高く確保できる。
【００４２】
なお、本例では、所定の周波数の交流を利用し、車両側の負荷５２の交流インピーダンスを計測している。周波数を切り換えながらさまざまな周波数の交流を車両側の負荷５２に印加し、周波数毎の交流インピーダンスを計測することも良い。周波数毎の交流インピーダンスを計測すれば、交流インピーダンスが適正であるか否か、２種類以上の周波数について確認できるようになるので、接続ケーブル１２の接続状態を一層精度高く判定できる。
【００４３】
さらに、周波数毎の交流インピーダンスをきめ細かく計測すれば、車両側の負荷５２を構成する電気的な経路の局所的な短絡や、負荷を構成する車載機器の電気的な異常等を検出できる可能性がある。さらに、図４のような矩形波の交流は、直流（低周波）成分から高周波成分まで幅広い周波数成分を含んでいる。ラジオの同調回路のような回路をインピーダンス検出部２８（図３）に追加すれば、矩形波の交流を利用して様々な周波数の交流インピーダンスの計測が可能になる。
【００４４】
なお、本例のバッテリバックアップ装置１は逆接検出部２７を備えているが、この逆接検出部２７は必須の構成ではない。例えば、シガープラグや専用コネクタを利用して車両側に接続する場合であれば、正負が逆接されるおそれが少ない。このような場合であれば、逆接検出部２７を省略してもトラブルが発生するおそれが少ない。
【００４５】
以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形、変更あるいは適宜組み合わせた技術を包含している。
【符号の説明】
【００４６】
１  バッテリバックアップ装置
１０  電源ボタン
１１Ａ・Ｂ  インジケータ
１２  接続ケーブル
１２１  クランプ
１３  表示メータ
２１  電力供給部
２１１  バックアップ用バッテリ
２１２  電流制限部
２３  モニター部
２３１  車両電圧判定部
２３２  電流検出アンプ
２４  ＣＰＵ
２４１  接続判定部
２５  出力制御部
２７  逆接検出部
２８  インピーダンス検出部
２８０  交流発生源
２８１  電圧印加部
２８２  検波部
５  車両（バックアップ対象）
５１  車両バッテリ（バッテリ）
５２  車両側の負荷
【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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