(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを起動するためのイグニッションを作動させる第１バッテリに並置する車両用電源のバックアップ電源システムであって、前記車両用電源のバックアップ電源システムは、前記第１バッテリに接続可能な第１継電器と、前記イグニッションに接続可能な第２継電器と、電圧計測部と電圧表示部からなる第１バッテリの電圧管理を行う電圧表示装置、第１バッテリの補助機能または代替機能を果たす第２バッテリ、とを備え、前記電圧表示装置が示す第１バッテリの電圧表示に基づき、手動により第２バッテリを起動することを特徴とする車両用電源のバックアップ電源システム。
【請求項２】
第１バッテリを起動することにより第１継電器を作動する段階、前記第１継電器を介して第２継電器を作動する段階、第２継電器を作動して第２バッテリを第１バッテリと並行回路とする段階、とからなることを特徴とする請求項１に記載した車両用電源のバックアップ電源システム。
【請求項３】
第２バッテリがリン酸鉄リチウム電池であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の車両用電源のバックアップ電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、自動車等の車両に搭載されるエンジン起動用電源装置をバックアップする車両用電源のバックアップ電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー及び環境保護の観点から、車両停止時にエンジンを一時停止させ、発進時にスタータでエンジンを再始動させるアイドルストップが奨励されている。しかし、このアイドルストップでは、スタータを作動させる際、バッテリからスタータへ給電されるが、エンジン再始動を繰り返すと、オルタネータからのバッテリ充電が充分にできず、結果として、スタータを始動させる際に、エンジン始動性が悪化することがある。
また、車両に搭載されている電源（バッテリ）は、常に車両に接続したままで、静態でも僅かながらも放電があり、経時でエンジン始動に必要なイグニッションの起動ができなくなる場合がある。このため、車両用電源の維持管理に様々な提案がされている。
【０００３】
特許文献１においては、少なくとも２つのバッテリを用いて、エンジンの再始動を円滑にし、かつ、バッテリが著しく劣化するのを抑制することができるエンジン自動始動システムが提案されている。また、特許文献２、３においては、複数のバッテリを搭載した車両電源のバッテリ容量の検知手段を備えた車両電源装置が提案されている。さらに、特許文献４では、車両に搭載された電池容量判断装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５５９６８号公報
【特許文献２】特開２００５−２８２４２７号公報
【特許文献３】特開２００５−２８７１４６号公報
【特許文献４】特開２００９−１００５８４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、上記の車両用電源装置では、複数のバッテリを容量管理システムを用いて制御するものであり、回路設計が複雑であり、かつ装置が高価となるため、車両用電源バックアップ電源システムとしての汎用性に問題がある。
【０００６】
本願発明は、上記の課題を解決するための車両用電源のバックアップ電源システムであって、車両に搭載されるエンジンを起動させるためのイグニッション点火用バッテリ（以下、「第１バッテリ」という。）と並列に繋ぐだけで容易に車両に搭載することができ、かつ車両用電源のバックアップ電源システムに付帯する電圧計の電圧表示を目視確認することでバッテリ管理を行うことができる簡易で安価な車両用電源のバックアップ電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本願発明に係る車両用電源のバックアップ電源システムは、以下の態様を有する。
【０００８】
（態様１）  エンジンを起動するためのイグニッションを作動させる第１バッテリに並置する車両用電源のバックアップ電源システムであって、前記車両用電源のバックアップ電源システムは、前記第１バッテリに接続可能な第１継電器と、前記イグニッションに接続可能な第２継電器と、電圧計測部と電圧表示部からなる第１バッテリの電圧管理を行う電圧表示装置、第１バッテリの補助機能または代替機能を果たす第２バッテリ、とを備え、前記電圧表示装置が示す第１バッテリの電圧表示に基づき、手動により第２バッテリを起動することを特徴とする車両用電源のバックアップ電源システムである。既存の車両用電源と簡単に並置することにより簡易な車両用電源のバックアップ電源システムとなるからである。また、バッテリ容量管理も電圧の目視管理であるため、簡易で安価な車両用電源のバックアップ電源システムを提供することができる。
【０００９】
（態様２）  第１バッテリを起動することにより第１継電器を作動する段階、前記第１継電器を介して第２継電器を作動する段階、第２継電器を作動して第２バッテリを第１バッテリと並行回路とする段階、とからなることを特徴とする前記（態様１）に記載した車両用電源のバックアップ電源システムである。第１バッテリと第２バッテリとを並行回路とすることで、バックアップ機能を果たせるからである。
【００１１】
（態様４）  第２バッテリがリン酸鉄リチウム電池であることを特徴とする前記（態様１）または（態様２）のいずれかに記載の車両用電源のバックアップ電源システムである。リン酸鉄リチウム電池の低放電性、軽量性という特性が車両用電源のバックアップ電源システムとして優れているからである。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明に係るポータブル車両用電源のバックアップ電源システムでは、既存の車両用電源に簡易に装着でき、バッテリ容量管理も電圧の目視管理であるため、簡易で安価な車両用電源のバックアップ電源システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】車両用電源装置を模式的に示す回路図である。
【図２】本願発明の車両用電源のバックアップ電源システムを組み込んだ車両用電源装置を模式的に示す回路図である。
【図３】本願発明の車両用電源のバックアップ電源システムを組み込んだ車両用電源装置の実施態様を示す回路図である。
【図４】本願発明の車両用電源のバックアップ電源システムのリレー選択手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下では、本発明を実施するための最良の形態について、一例を示して説明する。なお、以下の説明で用いる実施の形態は、本発明の構成および効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、本発明は、その本質的な特徴以外、何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
【００１５】
１．車両用電源のバックアップ電源システムの構成
本願発明の車両用電源のバックアップ電源システム１の装置構成の特徴を、既存の車両用電源装置（図１）と本願発明の車両用電源バックアップ電源システム１を組み込んだ車両用電源装置（図２）と対比して説明する。
図１に示すように、車両のエンジンを起動させるためのイグニッション用電源として第１バッテリ２（例、鉛蓄電池）とイグニッション３と車両が直列に連結され、第１バッテリ２を電源として、イグニッション３を起動し、車両のエンジンを作動させている。一方、図２に示すように、本願発明の車両用電源バックアップ電源システム１は、第１バッテリ２と並列に配置し、かつイグニッション３と連接して用いるものである。
また、図３に示すように、本願発明の車両用電源のバックアップ電源システム１は、第１バッテリ２に並置したものであり、第１バッテリ２に接続可能な第１継電器４と、イグニッション３に接続可能な第２継電器５と、第２バッテリ６、電圧計測部７、電圧表示部８から構成されている。
【００１６】
２．車両用電源のバックアップ電源システムの作用
本願発明の車両用電源のバックアップ電源システムを構成する主要な要素とその作用について説明する。具体的には、図４（フローチャート）に示すように、車両用バッテリ（第１バッテリ２）の電源状況を確認した上で、継電器（第１継電器、第２継電器）を作動させて第２バッテリを起動して、車両用電源のバックアップを行う。また、必要に応じて、第２継電器を作動させて車両用電源のバックアップを行うことができる。その場合は、電源システムに付属の電圧計をモニタして電池管理を手動で行う。
【００１７】
（第１バッテリ）
本願発明における第１バッテリ２は、車両のエンジン（図示せず）を始動するためのイグニッション３を起動するために車両に搭載されているバッテリである。エンジン作動時に交流発電機で発生した交流をダイオードなどで整流することにより直流にして充電される。省エネルギー及び環境保護の観点からアイドリングストップが奨励されているため第１バッテリの充電が十分にできないため、エンジン始動に必要な電力を供給できない場合がある。
車両用バッテリとしては、鉛蓄電池が広く利用されている。鉛蓄電池は、正極（陽極板）に二酸化鉛、負極（陰極板）には海綿状の鉛、電解液として希硫酸を用いた二次電池である。他の蓄電池に比べて大型で重く、希硫酸を使うために漏洩や破損時に危険が伴う。正極・負極の双方から電解液中に硫酸イオンが移動することで充電され、電解液中の硫酸イオンが正極・負極の双方に移動することで放電を行う。放電すると、硫酸イオンが正極・負極の双方に移動するために電解液の比重は低下し、逆に充電すると上昇する。なお、電解液の比重の変化は、放電時に正極で水が作られることも関係している。公称電圧は単セルあたり２ボルトと、比較的高い電圧を取り出すことができ、電極材料の鉛も安価であることから、二次電池の中では世界でも最も生産量が多い。
【００１８】
（イグニッション）
本願発明におけるイグニッション（イグニッションコイル）３は、点火プラグの放電に必要な１５０００−３５０００Ｖの電圧を、１２Ｖまたは６Ｖのバッテリ電圧から得る働きをする誘導コイルである。イグニッション３を起動するためには、一定容量以上のバッテリ電圧が必要である。このため、第１バッテリ２の容量が不足したときには、本願発明の車両用電源のバックアップ電源システム１が第１バッテリ２を起動することにより第１継電器４を作動し、第１継電器４を介して第２継電器５を作動し、第２継電器５を作動して第２バッテリ６を第１バッテリ２と並行回路とすることによりイグニッション３を起動する。あるいは、第２バッテリ６自体が直接に第２継電器５を作動してイグニッション３を起動することができる。
【００１９】
（第１継電器・第２継電器）
継電器（リレー）は、動作スイッチ・物理量・電力機器等の状態に応じて制御または電源用電力の出力をする電力機器である。本願発明では、第１バッテリ２または第２バッテリ６からの電源用電力の出力を制御する第１継電器４と、第１バッテリ２または第２バッテリ６からの電源用電力のイグニッション３への出力を制御する第２継電器５を用いている。これら第１継電器４および第２継電器５を制御することにより、本願発明の車両用電源のバックアップ電源システム１が機能している。
【００２０】
（第２バッテリ）
本願発明の第２バッテリ６は、第１バッテリ２の補助機能または代替機能を果たすものであり、本願発明の車両用電源のバックアップ電源システム１の主要構成要素である。本願発明の第２バッテリ６は、第１バッテリ２の補助機能または代替機能を果たすものであれば、特に制限はない。しかし、バックアップ電源であることを考慮すると、自己放電率が少ない（１％／月）という特性から、リチウムイオン電池の一種であるリン酸鉄リチウムイオン（LiFePO4）を正極とするリチウムイオン電池を好ましく用いている。リン酸鉄リチウムイオン電池は、コバルト酸リチウム（LiCoO2）を正極とするリチウムイオン二次電池に比べて資源的制約が少ないこと、放電できる電流量が多いことから近年シェアを拡大している。また、単位体積当たりの蓄電容量が少なく、放電率が低いという問題があったが、結晶超微粒子の凝集体からなるナノ複合構造体という新規材料開発によりこの問題も解消されている。正極材料としてのリン酸鉄リチウム（LiFePO4）は、コバルト酸リチウム（LiCoO2）よりも安全である。これは、Ｆｅ−Ｐ−Ｏ結合がＣｏ−Ｏ結合よりも強力であり、短絡や過熱などでも酸素原子（Ｏ）が離脱しにくいからである。この酸化還元エネルギーの安定性はイオンの移動を助ける作用がある。結果として、比キャパシタンスが高く、動作使用している間の熱的な安定性が大きいという安全性に優れるリチウムイオン二次電池（ＬＩＢ）となっている。さらに、優れた電池特性は、本願発明の車両用電源のバックアップ電源システム１の軽量化にも寄与している。
【００２１】
（電圧表示装置）
本願発明の車両用電源のバックアップ電源システム１では、プログラム等の電子制御によるバッテリ管理システムを装着していない。車両用電源のバックアップ電源システム１本体に、電圧計測部７と電圧表示部８からなる電圧表示を取り付け、電圧表示を人が目視確認することで、バッテリの管理を行っている。
【００２２】
３．車両用電源のバックアップ電源システムの優位性
上記構成を有する本実施の形態に係る車両用電源のバックアップ電源システム１では、では、既存の車両用電源に簡易に装着でき、バッテリ容量管理も電圧の目視管理であるため、簡易で安価な車両用電源のバックアップ電源システムを提供することができる。また、リン酸鉄リチウム電池の低放電性、軽量性という特性が車両用電源のバックアップ電源システムとして優れている。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本願発明は、車両用電源をバックアップする電源システムを実現するのに有効な技術である。
【符号の説明】
【００２４】
１  バックアップ電源システム
２  第１バッテリ
３  イグニッション
４  第１継電器
５  第２継電器
６  第２バッテリ
７  電圧計測部
８  電圧表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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