JP5447723B1 - 充電器及び電子機器システム - Google Patents

Abstract

【課題】充電器と電子機器との接続近傍における短絡等の危険性を未然に防ぐことができる充電器及び電子機器システムを提供する。
【解決手段】電子機器システムは、充電器１０と電子機器４０とからなり、充電器１０は、充電器本体２０と接続部３０とを備えている。充電器本体２０は、電力出力部２２と、温度異常判定部２３と、出力停止部２４と、出力停止状態保持部２５と、出力停止状態解除部２６と、を備えている。接続部３０は、温度センサ３１と充電路３２とを備える。温度センサ３１で検知した温度情報を充電ケーブルＫの信号線Ｔを介して温度異常判定部２３に送信する。温度異常判定部２３は、検知された温度が所定の温度以上であると異常信号を生成し、異常信号に基づいて出力停止部２４は、電力出力部２２からの充電電力の出力を停止し、出力停止状態保持部２５は、出力停止状態を保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯端末等の二次電池に充電する充電器及び電子機器システムに関する。

電子機器に充電可能な充電器は、携帯用充電器を含め種々様々な形状が利用されており、充電器と電子機器を接続することにより電子機器に備えられる二次電池への充電が行われ、充電中の安全を考慮した提案がなされている（例えば特許文献１〜３参照）。

特許文献１では、充電器内に定電流安定回路や定電圧安定回路および制御部等を設け、二次電池の急速充電に関して二次電池の温度に基づくサーマルカットオフ温度の段階設けて電池の発熱による危険性を低減している。

特許文献２では、携帯端末装置に関し、認証回路と、認証回路へ電力を供給する内蔵電源と、外部電源を認証する間、外部電源から端末本体への電力供給を遮断して内蔵電源から認証回路へ電力を供給する電源管理手段とを備えている。そして、認証する外部電源を使用しないことで携帯端末本体を保護し、認証期間中のみ電力を供給することで認証に使用する内蔵電池の電力消耗を軽減させることができる。

特許文献３では、電力供給装置には、充放電装置の内部温度データを受信する受信手段と、自らの内部温度を測定する温度測定手段と、温度データに基づいて、充放電装置に供給する電力の電力供給モードを切替える電力供給モード切替手段とを備えている。そして、温度を測定することにより、温度条件に対応した適正な充電モードでバッテリパックを充電することができるので、温度適正範囲ではない状態で、バッテリパックの充電する際に、生じる過電流による充電容量の低下を抑制することが可能となる。

特開平８−３０８１３９号公報 特開２００７−１９５０２１号公報 特開２００７−３２５５００号公報

二次電池への充電を行う際に二次電池等の温度範囲に閾値を設けて充電時の安全性を高めた提案がなされてはいる（特許文献１〜３参照）。しかしながら、充電器と電子機器との接続部分の小型化の進展に伴って埃や水等を起因とする短絡等による発熱の危険性がますます増加している環境を考慮した技術は提示されていない。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、充電器と電子機器との接続近傍における短絡等の危険性を未然に防ぐことができる充電器及び電子機器システムを提供することにある。

本発明の充電器は、電子機器を充電可能な充電器であって、充電電力を出力する電力出力部を備える充電器本体と、前記充電器本体に取り付けられ、前記電子機器に接続可能であるとともに、当該電子機器との接続時に前記電力出力部からの充電電力を前記電子機器に出力可能な接続部と、前記接続部内に配置され、当該接続部近傍の温度を検知する温度センサと、を備え、前記温度センサが、前記電力出力部からの充電電力を前記電子機器に出力する前記接続部のプラス側充電路に接続される。

本発明の充電器の一態様として例えば、前記温度センサの検知温度が所定の温度以上の場合、前記電力出力部からの充電電力の出力を停止する出力停止部と、充電電力の出力停止状態を保持する出力停止状態保持部とを更に備え、停止状態解除信号を受信すると、前記出力停止状態保持部による前記出力停止状態を解除する出力停止状態解除部と、を備える。

本発明の充電器の一態様として例えば、前記温度センサの検知温度が所定の温度以上の場合、前記電力出力部からの充電電力の出力を停止する出力停止部と、充電電力の出力停止状態を保持する出力停止状態保持部とを更に備え、充電電力の出力停止状態において、前記充電器本体への外部からの供給電力が遮断された場合、前記出力停止状態保持部で保持された充電電力の出力停止状態が解除される。

本発明の充電器の一態様として例えば、前記充電器本体と前記接続部とが充電ケーブルにより接続されており、前記温度センサで検知された温度情報が前記充電ケーブルの信号線を介して前記充電器本体に通知される。

本発明の充電器の一態様として例えば、前記充電ケーブルの信号線が前記温度情報を通知するための専用線である。

本発明の電子機器システムは、充電器と、電子機器とを含む。

接続部に温度センサを備え、接続部近傍の温度を常に検知することにより、充電器自身のみならず接続部と電子機器間の短絡等による温度上昇を容易に検知でき、充電器側でフェールセーフ処理することが可能である。充電器と電子機器間の電気的接続の安全が図られ、ユーザが安心して使用できる充電器及び電子機器システムを提供することが可能である。

本発明に係る充電器及び電子機器システムの一例を示すブロック図。 本発明に係る充電器及び電子機器システムの一例を示す概念図で、（ａ）第１の実施例、（ｂ）第２の実施例。 本発明に係る充電器及び電子機器システムの動作の一例を示すフローチャート図。

以下、本発明に係る充電器及び電子機器システムの好適な実施形態を、図１〜図３に基づいて詳述する。

図１は、本発明に係る充電器及び電子機器システムの一例を示すブロック図である。

電子機器システムは、充電器１０と電子機器４０とからなり、充電器１０は、充電器本体２０と接続部３０とを備え、電子機器４０は、端末部５０と二次電池６０とを備えている。

充電器本体２０は、外部の商用ＡＣ電源と電気的に接続可能なプラグＰを備え、整流器２１と、電力出力部２２と、温度異常判定部２３と、出力停止部２４と、出力停止状態保持部２５と、出力停止状態解除部２６と、を備えている。接続部３０は、電子機器４０と電気的に接続可能な、例えばＵＳＢ等のコネクタ形状をなし、温度センサ３１を備え、温度センサ３１は、接続部３０内に実装されている充電路３２に接続されている。温度センサ３１として、例えばサーミスタ等を用いることができる。また、接続部３０は、後述する電子機器４０の充電端子部４Ｑと電気的に接続し、接続部３０から露出している複数の充電端子部３Ｑを備えている。

充電器本体２０と接続部３０とは、充電ケーブルＫにより電気的に接続されており、充電ケーブルＫは、温度センサ３１で検知された温度情報を充電器本体２０に通知する信号線Ｔを備えている。また、充電ケーブルＫの信号線Ｔは、温度情報を通知するために汎用信号線の仕様とは独立して実装された専用線であっても良い。尚、整流器２１を備えていることを上述したが、乾電池Ｂ等を電源とする携帯用充電器であれば、整流器２１は電源となる。

図１の実施形態では、温度センサ３１が、電力出力部２２からの充電電力を電子機器４０に出力するプラス側充電路３２ａに接続されている。プラス側充電路３２ａとマイナス側充電路３２ｂとの電路面積を比較した場合、圧倒的にプラス側充電路３２ａよりマイナス側充電路３２ｂの方が広い（例えば約１００倍）。従って、異常があった場合もマイナス側充電路３２ｂでは熱がすぐに放散される可能性があり、温度上昇が鈍くなるため、プラス側充電路３２ａに温度センサ３１接続することにより温度上昇の検知が適切に行われる可能性がある。

整流器２１はＡＣ／ＤＣ変換器である。電力出力部２２は、整流器２１で変換された電力に基づき、充電対象の電子機器２０に適合した電力を出力する。温度異常判定部２３は、温度センサ３１が検知した温度上昇に所定の閾値を超える異常があるか否かを判定する。出力停止部２４は、温度センサの検知温度が所定の温度以上であると温度異常判定部２３が判定した場合、電力出力部２２からの充電電力の出力を停止する。出力停止状態保持部２５は、充電電力の出力停止状態を保持する。出力停止状態解除部２６は、停止状態解除信号を受信すると、出力停止状態保持部２５による出力停止状態を解除する。

電子機器４０は、例えば、スマートフォン等の携帯電話、タブレット、カメラ付き携帯端末、デジタルカメラ、測定器や検出器等の情報端末、等である。また、電子機器４０の端末部５０は、充電電流を制御する電流制御部５１と、端末部５０の制御等を行う各種の回路等の動作により生じる内部負荷５２と、端末部５０から露出している複数の充電端子部４Ｑを備える。

二次電池６０は、外部の充電器１０等から供給される電力により充電され、充電された電力により電子機器４０に備えられている各種構成を動作させる。二次電池６０は、二次電池６０の充電中に発生の可能性のある過充電等の異常から二次電池６０を保護する保護回路６１と、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池等である電池セル６２と、を備えている。

図２は、本発明に係る充電器及び電子機器システムの一例を示す概念図で、（ａ）は第１の実施例、（ｂ）は第２の実施例である。

第１の実施例は、充電器１０にプラグＰが備えられている外部の商用ＡＣを電源でとする充電器１０であり、充電器本体２０には整流器２１が備えられている。温度センサ３１は、充電器１０のケーブルＫの先端に設けられている接続部３０に備えられている（図（ａ）参照）。第２の実施例は、電源が乾電池Ｂ等の携帯用充電器（ポケットチャージャー）１０であり、充電器本体２０と接続部３０とが一体的に形成され（図（ｂ）参照）、充電ケーブルＫ及び信号線Ｔは、回路上に実装される充電路３２と一体的に実装されている。第１の実施例及び第２の実施例では、ＵＳＢ等の差し込みタイプを説明したが、接続部３０と電子機器４０との電気的接続は、凹凸係合構造、接点同士の接触、ピンタイプの嵌合等、種々の構造が可能であり、実施例に限定されない。

図３は、本発明に係る充電器及び電子機器システムの動作の一例を示すフローチャート図である。

充電器１０と電子機器４０とが電気的に接続されると電力出力部２２は、接続部３０を介して二次電池６０への充電（急速充電）を行うために充電電力を出力する（ステップＳ１）。充電電力が充電路３２に供給されると温度センサ３１は、接続部３０近傍の温度の測定を開始する（ステップＳ２）。温度センサ３１で検知された温度情報は、充電ケーブルＫの信号線Ｔを介して充電器本体２０の温度異常判定部２３に送信される。温度異常判定部２３は、通知されてきた温度情報に基づいて温度センサ３１の検知温度が所定の温度（例えば１００℃）以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。

温度上昇は、充電端子部３Ｑ、４Ｑのプラス側とマイナス側が埃や水等で導通することにより充電路３２上で主に発生する。また、充電器１０側または電子機器４０側の単独で生じることもあれば充電器１０と電子機器４０の電気的接続により生じることもある。温度センサ３１を接続部３０内に設けていることにより、充電器１０自ら発生する危険性を検知可能とすると共に、電子機器４０の充電端子部４Ｑで発生して電子機器４０側の電路で生じる発熱も検知しやすくしている。

検知温度が所定の温度以上である場合（ステップＳ３がＹｅｓ）、温度異常判定部２３は、異常信号を生成し出力停止部２４に送信する。出力停止部２４は、異常信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ４）、異常信号を受信した場合（ステップＳ４がＹｅｓ）、電力出力部２２からの充電電力の出力を停止する（ステップＳ５）。異常信号を受信しない場合（ステップＳ４がＮｏ）、出力停止部２４は、電力出力部２２からの充電電力の出力を保持する（ステップＳ１に戻る）。また、出力停止部２４は、異常信号を出力停止状態保持部２５に送信し、異常信号を受けた出力停止状態保持部２５は、充電電力の出力停止状態を保持する。

一時的に短絡が解消され所定の温度以下になると電力出力部２２からの充電電力の供給が再開される危険があるが、出力停止状態保持部２５により出力停止状態が保持されているため、接続部３０の溶融等のより危険な状態を回避することが可能である。また、ユーザは充電を開始すると、その後特に充電状態を監視していない。異常信号により出力停止状態保持部２５が充電電力の供給停止状態を保持するため、異常状態の再発が防止され、ユーザにとって安心できる充電環境が実現可能である。

出力停止状態解除部２６は、停止状態解除信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ６）。ユーザがリセットボタン等を押すことにより生成される解除コマンドである停止状態解除信号を受信した場合（ステップＳ６がＹｅｓ）、出力停止状態保持部２５による出力停止状態を解除し、ステップＳ１に戻る。停止状態解除信号を受信しない場合（ステップＳ６がＮｏ）、出力停止状態解除部２６は、出力停止状態を保持するステップＳ５に戻る。

出力停止状態保持部２５による出力停止状態を解除する一例として停止状態解除信号を説明したが、充電器本体２０への供給電力が遮断されて出力停止状態が解除されることもある。即ち、ユーザがプラグＰをコンセントから抜き差した場合や乾電池Ｂ等を外した場合である。プラグＰをコンセントから抜いた場合、充電器１０への電源供給が止まるため、例えば、出力停止状態保持部２５の停止状態再開の反復を防止できるラッチ回路における保持状態が維持できなくなり出力停止状態が解除される。

接続部３０の充電端子部３Ｑと電子機器４０の充電端子部４Ｑは、露出状態に有る。従って、埃や水滴等が付いた状態で接続されることがあり、短絡等の危険性がある。接続部３０に温度センサ３１を備え、接続部３０近傍の温度を常に検知することにより、充電器１０の充電端子部３Ｑ間のみならず充電端子部３Ｑ、４Ｑ間の短絡等による温度上昇を容易に検知でき、フェールセーフ処理することが可能である。また、電子機器４０を介することなく、接続部３０から充電器本体２０に直接温度情報を通知できるため、迅速にフェールセーフ処理することが可能である。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明に係る充電器及び電子機器システムは、スマートフォン等の携帯電話、タブレット、カメラ付き携帯端末、デジタルカメラ、測定器や検出器等の情報端末である電子機器の二次電池を充電する際、充電器の接続部近傍において短絡等による発熱の危険性を未然に防ぐ用途に適用可能である。

１０：充電器
２０：充電器本体
２１：整流器
２２：電力出力部
２３：温度異常判定部
２４：出力停止部
２５：出力停止状態保持部
２６：出力停止状態解除部
３０：接続部
３１：温度センサ
３２：充電路
４０：電子機器
５０：端末部
６０：二次電池
３Ｑ：充電器の充電端子部
４Ｑ：電子機器の充電端子部
Ｋ：充電ケーブル
Ｔ：信号線

Claims (5)

1. ＵＳＢを介して電子機器を充電可能な充電器であって、
   充電電力を出力する電力出力部と当該電力出力部を制御する制御部とを備える充電器本体と、
   前記電力出力部からの充電電力を前記電子機器に出力するプラス側充電路およびマイナス側充電路と、
   前記充電器本体に取り付けられ、前記電子機器に接続可能であるとともに、前記充電器本体から延設される前記プラス側充電路および前記マイナス側充電路のそれぞれ一部を格納する接続部と、
   前記充電器本体から延設されるとともに、少なくとも前記接続部内において、前記プラス側充電路および前記マイナス側充電路の間に配置された少なくとも一つの信号線と、
   前記接続部内において、電路面積が前記マイナス側充電路の一部のそれより小さい前記プラス側充電路の一部の近傍に設けられ、温度情報を検知する温度センサと、
   を備え、
   前記制御部は、前記電子機器との接続有無に拘わらず前記信号線を介して前記温度センサの温度情報を受信可能であり、前記温度センサの検知温度が所定の温度以上の場合、前記電力出力部からの充電電力の出力を停止する、充電器。
2. 請求項１に記載の充電器であって、
   前記充電器本体が、
   充電電力の出力停止状態を保持する出力停止状態保持部と、
   停止状態解除信号を受信すると、前記出力停止状態保持部による前記出力停止状態を解除する出力停止状態解除部と、を備える充電器。
3. 請求項２に記載の充電器であって、
   充電電力の出力停止状態において、前記充電器本体への外部からの供給電力が遮断された場合、前記出力停止状態保持部で保持された充電電力の出力停止状態が解除される充電器。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の充電器であって、
   前記信号線が前記温度センサの温度情報を通知するための専用線である充電器。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の充電器と、電子機器とを含む電子機器システム。

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