(57)【要約】【課題】充電器側に充電ケーブルの異常を発見できるフェールセーフ機能を持たせ二次電池への充電の安全性を向上させた電子機器システム、充電器および電子機器を提供する。【解決手段】電子機器システムは、充電器１０と電子機器２０とからなる。充電器１０は電力出力部１２とインピーダンス演算部１３と出力停止部１４と充電ケーブルＫとを備えている。電子機器２０は、端末部３０と、二次電池４０とからなり、端末部３０は、シャント抵抗３１と電流検出部３２と電圧検出部３３と情報処理部３４と電路３５と、を備え、内部負荷３６が存在する。インピーダンス演算部１３は、電力出力部１２から取得される充電電圧の値ＶＯＵＴと充電電流の値ＩＣＨＧおよび情報処理部３４から取得される二次電池充電電流の値ＩＣＧＨ―ＩＬと二次電池充電電圧の値ＶＢＡＴＴに基づいて充電ケーブルＫのインピーダンスＲＣＢＬを算出する。【選択図】図１
2015002068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を内蔵した電子機器と、充電器と、当該電子機器および当該充電器を接続する充電ケーブルと、を含む電子機器システムであって、
前記充電器は、前記充電ケーブルを介して充電電圧を前記電子機器に印加するとともに、充電電流を前記電子機器に供給し、
前記電子機器は、前記充電電圧を、少なくとも前記二次電池を充電する二次電池充電電圧と前記二次電池に供給する二次電池充電電流が流れる電路において発生する降下電圧とに分圧するとともに、前記充電電流を、少なくとも前記二次電池充電電流と当該電子機器の内部負荷に供給する負荷電流とに分流し、
前記電子機器は、少なくとも前記二次電池充電電圧の値および前記二次電池充電電流の値を前記充電器に送信し、
前記充電器は、少なくとも前記充電電圧の値と、前記充電電流の値と、前記二次電池充電電圧の値と、前記二次電池充電電流の値とに基づき、前記充電ケーブルのインピーダンスを算出する、電子機器システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電子機器システムであって、
前記内部負荷が、前記電路から分岐して接続されるとともに、前記二次電池充電電流が、前記充電電流から前記負荷電流を差し引くことによって得られ、
前記降下電圧は、前記二次電池充電電流と、前記電路に設けられたシャント抵抗との積によって発生し、
前記充電器は、前記シャント抵抗の値を記憶している、電子機器システム。
【請求項３】
請求項２に記載の電子機器システムであって、
前記電子機器が、前記シャント抵抗を利用して前記二次電池充電電流を検出する電流検出部をさらに備える、電子機器システム。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電子機器システムであって、
前記充電電圧の値がＶＯＵＴ、前記充電電流の値がＩＣＨＧ、前記二次電池充電電圧の値がＶＢＡＴＴ、前記負荷電流の値がＩＬであり、前記シャント抵抗の値がＲ１のとき、前記充電器は下記の式により、前記充電ケーブルのインピーダンスＲＣＢＬを算出する、電子機器システム。
【数１】
2015002068.tif 000009
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電子機器システムであって、
前記充電器は前記充電ケーブルのインピーダンスが所定の値より大きい場合、前記充電電圧の印加および前記充電電流の供給を停止する、電子機器システム。
【請求項６】
二次電池を内蔵した電子機器と、充電器と、当該電子機器および当該充電器を接続する充電ケーブルと、を含む電子機器システムであって、
前記充電器は、前記充電ケーブルを介して充電電圧を前記電子機器に印加するとともに、充電電流を前記電子機器に供給し、
前記電子機器は、前記充電電圧を、少なくとも前記二次電池を充電する二次電池充電電圧と前記二次電池に供給する二次電池充電電流が流れる電路において発生する降下電圧とに分圧するとともに、前記充電電流を、少なくとも前記二次電池充電電流と当該電子機器の内部負荷に供給する負荷電流とに分流し、
前記電子機器は、少なくとも前記二次電池充電電圧の値および前記降下電圧の値を前記充電器に送信し、
前記充電器は、少なくとも前記充電電圧の値と、前記充電電流の値と、前記二次電池充電電圧の値と、前記降下電圧の値とに基づき、前記充電ケーブルのインピーダンスを算出する、電子機器システム。
【請求項７】
請求項６に記載の電子機器システムであって、
前記内部負荷が、前記電路から分岐して接続されるとともに、前記二次電池充電電流が、前記充電電流から前記負荷電流を差し引くことによって得られ、
前記降下電圧は、前記二次電池充電電流と、前記電路に設けられたシャント抵抗との積によって発生する、電子機器システム。
【請求項８】
請求項７に記載の電子機器システムであって、
前記電子機器が、前記シャント抵抗を利用して前記二次電池充電電流を検出する電流検出部をさらに備える、電子機器システム。
【請求項９】
請求項７または８に記載の電子機器システムであって、
前記充電電圧の値がＶＯＵＴ、前記充電電流の値がＩＣＨＧ、前記二次電池充電電圧の値がＶＢＡＴＴ、前記負荷電流の値がＩＬであり、前記シャント抵抗の値がＲ１のとき、前記降下電圧の値ＶＤＲＯＰ＝Ｒ１×（ＩＣＨＧ−ＩＬ）であり、前記充電器は下記の式により、前記充電ケーブルのインピーダンスＲＣＢＬを算出する、電子機器システム。
【数２】
2015002068.tif 000010
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか１項に記載の電子機器システムであって、
前記充電器は前記充電ケーブルのインピーダンスが所定の値より大きい場合、前記充電電圧の印加および前記充電電流の供給を停止する、電子機器システム。
【請求項１１】
二次電池を内蔵した電子機器を充電可能な充電器であって、
外部の電源から電力供給を受けて、充電対象の電子機器に適合した充電電圧および充電電流を出力する電力出力部と、
充電ケーブルを介して前記電子機器に接続可能であり、前記充電電圧を当該電子機器に印加するともに前記充電電流を当該電子機器に供給する充電接続部と、
前記電子機器から、少なくとも前記二次電池を充電する二次電池充電電圧の値および前記二次電池に供給する二次電池充電電流の値を受信する信号接続部と、
少なくとも前記充電電圧の値と、前記充電電流の値と、前記二次電池充電電圧の値と、前記二次電池充電電流の値とに基づき、前記充電ケーブルのインピーダンスを算出するインピーダンス演算部と、
を備える充電器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の充電器であって、
前記電子機器は、前記充電電圧を、少なくとも前記二次電池充電電圧と前記二次電池充電電流が流れる電路において発生する降下電圧とに分圧するとともに、前記充電電流を、少なくとも前記二次電池充電電流と当該電子機器の内部負荷に供給する負荷電流とに分流し、
前記降下電圧は、前記二次電池充電電流と、前記電路に設けられたシャント抵抗との積によって発生し、
前記充電器は、前記シャント抵抗の値を記憶しており、前記充電電圧の値がＶＯＵＴ、前記充電電流の値がＩＣＨＧ、前記二次電池充電電圧の値がＶＢＡＴＴ、前記負荷電流がＩＬであり、前記シャント抵抗の値がＲ１のとき、前記インピーダンス演算部は下記の式により、前記充電ケーブルのインピーダンスＲＣＢＬを算出する、充電器。
【数３】
2015002068.tif 000011
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の充電器であって、
前記充電ケーブルのインピーダンスが所定の値より大きい場合、前記電力出力部が前記充電電圧の印加および前記充電電流の供給を停止する、充電器。
【請求項１４】
二次電池を内蔵した電子機器を充電可能な充電器であって、
外部の電源から電力供給を受けて、充電対象の電子機器に適合した充電電圧および充電電流を出力する電力出力部と、
充電ケーブルを介して前記電子機器に接続可能であり、前記充電電圧を当該電子機器に印加するともに前記充電電流を当該電子機器に供給する充電接続部と、
前記電子機器から、少なくとも前記二次電池を充電する二次電池充電電圧の値および前記二次電池に供給する二次電池充電電流が流れる電路において発生する降下電圧の値を受信する信号接続部と、
少なくとも前記充電電圧の値と、前記充電電流の値と、前記二次電池充電電圧の値と、前記降下電圧の値とに基づき、前記充電ケーブルのインピーダンスを算出するインピーダンス演算部と、
を備える充電器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の充電器であって、
前記電子機器は、前記充電電圧を、少なくとも前記二次電池充電電圧と前記二次電池充電電流が流れる電路において発生する降下電圧とに分圧するとともに、前記充電電流を、少なくとも前記二次電池充電電流と当該電子機器の内部負荷に供給する負荷電流とに分流し、
前記降下電圧は、前記二次電池充電電流と、前記電路に設けられたシャント抵抗との積によって発生し、
前記充電電圧の値がＶＯＵＴ、前記充電電流の値がＩＣＨＧ、前記二次電池充電電圧の値がＶＢＡＴＴ、前記負荷電流の値がＩＬであり、前記シャント抵抗の値がＲ１のとき、前記降下電圧の値ＶＤＲＯＰ＝Ｒ１×（ＩＣＨＧ−ＩＬ）であり、前記充電器は下記の式により、前記充電ケーブルのインピーダンスＲＣＢＬを算出する、充電器。
【数４】
2015002068.tif 000012
【請求項１６】
充電器により充電可能な二次電池と、
充電ケーブルを介して前記充電器に接続可能であり、当該充電器から充電電圧が印加されるとともに、当該充電器から充電電流が供給される充電接続部と、
前記充電電流が流れる電路と、
前記電路から分岐して接続された内部負荷と、
前記電路および前記内部負荷の接続点と前記二次電池との間において、前記電路に設けられたシャント抵抗と、
前記シャント抵抗に流れ、前記二次電池に供給される二次電池充電電流を検出する電流検出部と、を備える電子機器であって、
前記充電電圧が、少なくとも前記二次電池を充電する二次電池充電電圧と前記シャント抵抗において発生する降下電圧とに分圧されるとともに、前記充電電流が、少なくとも前記二次電池充電電流と前記内部負荷に供給される負荷電流とに分流され、
さらに当該電子機器は、少なくとも前記二次電池充電電圧の値および前記二次電池充電電流の値を前記充電器に送信する信号接続部を備える、電子機器。
【請求項１７】
充電器により充電可能な二次電池と、
充電ケーブルを介して前記充電器に接続可能であり、当該充電器から充電電圧が印加されるとともに、当該充電器から充電電流が供給される充電接続部と、
前記充電電流が流れる電路と、
前記電路から分岐して接続された内部負荷と、
前記電路および前記内部負荷の接続点と前記二次電池との間において、前記電路に設けられたシャント抵抗と、
前記シャント抵抗に流れ、前記二次電池に供給される二次電池充電電流を検出する電流検出部と、を備える電子機器であって、
前記充電電圧が、少なくとも前記二次電池を充電する二次電池充電電圧と前記シャント抵抗において発生する降下電圧とに分圧されるとともに、前記充電電流が、少なくとも前記二次電池充電電流と前記内部負荷に供給される負荷電流とに分流され、
さらに当該電子機器は、少なくとも前記二次電池充電電圧の値および前記降下電圧の値を前記充電器に送信する信号接続部を備える、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯端末等に搭載される二次電池に充電できる電子機器システム、充電器および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン等の電子機器は、高性能化および多機能化が進み、使用される二次電池の容量も増加（大容量化）し、それに伴い充電電流も増加している。二次電池の性能向上や発熱の危険性を回避した提案が成されている（例えば特許文献１〜４参照）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
特許文献４では、バッテリ充電装置に関し、バッテリの両端電圧値が充電終止電圧値より小さい場合に、所要の一定の電力値でバッテリの充電を行うよう充電電力供給手段の出力を制御する充電制御手段を備えている。そして、バッテリを急速に充電することができ、定電流充電で問題となる最大必要電力の増大を回避し、バッテリ充電装置の大型化を防ぐことができる。また、異常判定用時間および異常判定用電流変化量を取得して、異常判定用時間以上の時間における充電電流値の変化量が、異常判定用電流変化量より少ないかどうかでバッテリなどを含む充電回路の異常判定を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３０８１３９号公報
【特許文献２】特開２００７−１９５０２１号公報
【特許文献３】特開２００７−３２５５００号公報
【特許文献４】特開２００９−１１０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
急速充電時の安全を考慮した機能を持たせた種々の提案がなされてはいるが（特許文献１〜４参照）、あくまで電流、電圧など異常値を検知するものである。これらの値が見かけ上正常値を取っている場合であっても、充電器と電子機器を接続する充電ケーブルが異常な状態に陥っている場合があり、そのような状態を放置することにより過充電や発熱の危険性が高まっている。しかしながら、これらの危険性を防止する構成等を持たせた技術は提示されていない。
【０００９】
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、充電器側で直接または間接的に充電ケーブルの異常を発見できるフェールセーフ機能を持たせ二次電池への充電の安全性を向上させた電子機器システム、充電器および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電子機器システムは、二次電池を内蔵した電子機器と、充電器と、当該電子機器および当該充電器を接続する充電ケーブルと、を含む電子機器システムであって、前記充電器は、前記充電ケーブルを介して充電電圧を前記電子機器に印加するとともに、充電電流を前記電子機器に供給し、前記電子機器は、前記充電電圧を、少なくとも前記二次電池を充電する二次電池充電電圧と前記二次電池に供給する二次電池充電電流が流れる電路において発生する降下電圧とに分圧するとともに、前記充電電流を、少なくとも前記二次電池充電電流と当該電子機器の内部負荷に供給する負荷電流とに分流し、前記電子機器は、少なくとも前記二次電池充電電圧の値および前記二次電池充電電流の値を前記充電器に送信し、前記充電器は、少なくとも前記充電電圧の値と、前記充電電流の値と、前記二次電池充電電圧の値と、前記二次電池充電電流の値とに基づき、前記充電ケーブルのインピーダンスを算出する。
【００１１】
本発明の電子機器システムの一多様として例えば、前記内部負荷が、前記電路から分岐して接続されるとともに、前記二次電池充電電流が、前記充電電流から前記負荷電流を差し引くことによって得られ、前記降下電圧は、前記二次電池充電電流と、前記電路に設けられたシャント抵抗との積によって発生し、前記充電器は、前記シャント抵抗の値を記憶している。
【００１２】
本発明の電子機器システムの一多様として例えば、前記電子機器が、前記シャント抵抗を利用して前記二次電池充電電流を検出する電流検出部をさらに備える。
【００１３】
本発明の電子機器システムの一多様として例えば、前記充電電圧の値がＶＯＵＴ、前記充電電流の値がＩＣＨＧ、前記二次電池充電電圧の値がＶＢＡＴＴ、前記負荷電流の値がＩＬであり、前記シャント抵抗の値がＲ１のとき、前記充電器は下記の式（１）により、前記充電ケーブルのインピーダンスＲＣＢＬを算出する。
【数１】
2015002068.tif 000003
【００１４】
本発明の電子機器システムの一多様として例えば、前記充電器は前記充電ケーブルのインピーダンスが所定の値より大きい場合、前記充電電圧の印加および前記充電電流の供給を停止する。
【００１５】
本発明の電子機器システムは、二次電池を内蔵した電子機器と、充電器と、当該電子機器および当該充電器を接続する充電ケーブルと、を含む電子機器システムであって、前記充電器は、前記充電ケーブルを介して充電電圧を前記電子機器に印加するとともに、充電電流を前記電子機器に供給し、前記電子機器は、前記充電電圧を、少なくとも前記二次電池を充電する二次電池充電電圧と前記二次電池に供給する二次電池充電電流が流れる電路において発生する降下電圧とに分圧するとともに、前記充電電流を、少なくとも前記二次電池充電電流と当該電子機器の内部負荷に供給する負荷電流とに分流し、前記電子機器は、少なくとも前記二次電池充電電圧の値および前記降下電圧の値を前記充電器に送信し、前記充電器は、少なくとも前記充電電圧の値と、前記充電電流の値と、前記二次電池充電電圧の値と、前記降下電圧の値とに基づき、前記充電ケーブルのインピーダンスを算出する。
【００１６】
本発明の電子機器システムの一多様として例えば、前記内部負荷が、前記電路から分岐して接続されるとともに、前記二次電池充電電流が、前記充電電流から前記負荷電流を差し引くことによって得られ、前記降下電圧は、前記二次電池充電電流と、前記電路に設けられたシャント抵抗との積によって発生する。
【００１７】
本発明の電子機器システムの一多様として例えば、前記電子機器が、前記シャント抵抗を利用して前記二次電池充電電流を検出する電流検出部をさらに備える。
【００１８】
本発明の電子機器システムの一多様として例えば、前記充電電圧の値がＶＯＵＴ、前記充電電流の値がＩＣＨＧ、前記二次電池充電電圧の値がＶＢＡＴＴ、前記負荷電流の値がＩＬであり、前記シャント抵抗の値がＲ１のとき、前記降下電圧の値ＶＤＲＯＰ＝Ｒ１×（ＩＣＨＧ−ＩＬ）であり、前記充電器は下記の式（２）により、前記充電ケーブルのインピーダンスＲＣＢＬを算出する。
【数２】
2015002068.tif 000004
【００１９】
本発明の電子機器システムの一多様として例えば、前記充電器は前記充電ケーブルのインピーダンスが所定の値より大きい場合、前記充電電圧の印加および前記充電電流の供給を停止する。
【００２０】
本発明の充電器は、二次電池を内蔵した電子機器を充電可能な充電器であって、外部の電源から電力供給を受けて、充電対象の電子機器に適合した充電電圧および充電電流を出力する電力出力部と、充電ケーブルを介して前記電子機器に接続可能であり、前記充電電圧を当該電子機器に印加するともに前記充電電流を当該電子機器に供給する充電接続部と、前記電子機器から、少なくとも前記二次電池を充電する二次電池充電電圧の値および前記二次電池に供給する二次電池充電電流の値を受信する信号接続部と、少なくとも前記充電電圧の値と、前記充電電流の値と、前記二次電池充電電圧の値と、前記二次電池充電電流の値とに基づき、前記充電ケーブルのインピーダンスを算出するインピーダンス演算部と、を備える。
【００２１】
本発明の充電器の一多様として例えば、前記電子機器は、前記充電電圧を、少なくとも前記二次電池充電電圧と前記二次電池充電電流が流れる電路において発生する降下電圧とに分圧するとともに、前記充電電流を、少なくとも前記二次電池充電電流と当該電子機器の内部負荷に供給する負荷電流とに分流し、前記降下電圧は、前記二次電池充電電流と、前記電路に設けられたシャント抵抗との積によって発生し、前記充電器は、前記シャント抵抗の値を記憶しており、前記充電電圧の値がＶＯＵＴ、前記充電電流の値がＩＣＨＧ、前記二次電池充電電圧の値がＶＢＡＴＴ、前記負荷電流がＩＬであり、前記シャント抵抗の値がＲ１のとき、前記インピーダンス演算部は下記の式（１）により、前記充電ケーブルのインピーダンスＲＣＢＬを算出する。
【数３】
2015002068.tif 000005
【００２２】
本発明の充電器の一多様として例えば、前記充電ケーブルのインピーダンスが所定の値より大きい場合、前記電力出力部が前記充電電圧の印加および前記充電電流の供給を停止する。
【００２３】
本発明の充電器は、二次電池を内蔵した電子機器を充電可能な充電器であって、外部の電源から電力供給を受けて、充電対象の電子機器に適合した充電電圧および充電電流を出力する電力出力部と、充電ケーブルを介して前記電子機器に接続可能であり、前記充電電圧を当該電子機器に印加するともに前記充電電流を当該電子機器に供給する充電接続部と、前記電子機器から、少なくとも前記二次電池を充電する二次電池充電電圧の値および前記二次電池に供給する二次電池充電電流が流れる電路において発生する降下電圧の値を受信する信号接続部と、少なくとも前記充電電圧の値と、前記充電電流の値と、前記二次電池充電電圧の値と、前記降下電圧の値とに基づき、前記充電ケーブルのインピーダンスを算出するインピーダンス演算部と、を備える。
【００２４】
本発明の充電器の一多様として例えば、前記電子機器は、前記充電電圧を、少なくとも前記二次電池充電電圧と前記二次電池充電電流が流れる電路において発生する降下電圧とに分圧するとともに、前記充電電流を、少なくとも前記二次電池充電電流と当該電子機器の内部負荷に供給する負荷電流とに分流し、前記降下電圧は、前記二次電池充電電流と、前記電路に設けられたシャント抵抗との積によって発生し、前記充電電圧の値がＶＯＵＴ、前記充電電流の値がＩＣＨＧ、前記二次電池充電電圧の値がＶＢＡＴＴ、前記負荷電流の値がＩＬであり、前記シャント抵抗の値がＲ１のとき、前記降下電圧の値ＶＤＲＯＰ＝Ｒ１×（ＩＣＨＧ−ＩＬ）であり、前記充電器は下記の式（２）により、前記充電ケーブルのインピーダンスＲＣＢＬを算出する。
【数４】
2015002068.tif 000006
【００２５】
本発明の電子機器は、充電器により充電可能な二次電池と、充電ケーブルを介して前記充電器に接続可能であり、当該充電器から充電電圧が印加されるとともに、当該充電器から充電電流が供給される充電接続部と、前記充電電流が流れる電路と、前記電路から分岐して接続された内部負荷と、前記電路および前記内部負荷の接続点と前記二次電池との間において、前記電路に設けられたシャント抵抗と、前記シャント抵抗に流れ、前記二次電池に供給される二次電池充電電流を検出する電流検出部と、を備え、前記充電電圧が、少なくとも前記二次電池を充電する二次電池充電電圧と前記シャント抵抗において発生する降下電圧とに分圧されるとともに、前記充電電流が、少なくとも前記二次電池充電電流と前記内部負荷に供給される負荷電流とに分流され、さらに当該電子機器は、少なくとも前記二次電池充電電圧の値および前記二次電池充電電流の値を前記充電器に送信する信号接続部を備える。
【００２６】
本発明の電子機器は、充電器により充電可能な二次電池と、充電ケーブルを介して前記充電器に接続可能であり、当該充電器から充電電圧が印加されるとともに、当該充電器から充電電流が供給される充電接続部と、前記充電電流が流れる電路と、前記電路から分岐して接続された内部負荷と、前記電路および前記内部負荷の接続点と前記二次電池との間において、前記電路に設けられたシャント抵抗と、前記シャント抵抗に流れ、前記二次電池に供給される二次電池充電電流を検出する電流検出部と、を備え、前記充電電圧が、少なくとも前記二次電池を充電する二次電池充電電圧と前記シャント抵抗において発生する降下電圧とに分圧されるとともに、前記充電電流が、少なくとも前記二次電池充電電流と前記内部負荷に供給される負荷電流とに分流され、さらに当該電子機器は、少なくとも前記二次電池充電電圧の値および前記降下電圧の値を前記充電器に送信する信号接続部を備える。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の電子機器システム、充電器および電子機器によれば、充電器と電子機器を電気的に接続する充電ケーブルのインピーダンスを、充電電圧の値と、充電電流の値と、二次電池充電電圧の値と、二次電池充電電流の値とに基づいて充電器側で直接または間接的に算出している。従って、充電器側で充電ケーブルのインピーダンスを常時算出、監視して、断線の可能性のある充電ケーブルの異常を初期状態で見いだすことができ、過充電や充電ケーブルの発熱の危険性を未然に回避することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る電子機器システム、充電器および電子機器の一例を示すブロック図。
【図２】（ａ）本発明に係る電子機器システム、充電器および電子機器の一例を示す模式図、（ｂ）（ａ）のＡ部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る電子機器システム、充電器および電子機器の好適な実施形態を、図１〜図２に基づいて詳述する。
【００３０】
図１は、本発明に係る電子機器システム、充電器および電子機器の一例を示すブロック図である。
【００３１】
電子機器システムは、充電器１０と電子機器２０とからなる。充電器１０は、外部の商用ＡＣ電源と電気的に接続可能なプラグを備え、整流器１１と、電力出力部１２と、インピーダンス演算部１３と、出力停止部１４と、を備えている。また、充電器１０は、電子機器２０と電気的に接続可能なＵＳＢ等からなる充電ケーブルＫと直結また電気的に接続する充電接続部Ｐと、電子機器２０から送られてくる信号を取得する信号接続部Ｓを備えている。
【００３２】
整流器１１は、ＡＣ／ＤＣ変換器である。電力出力部１２は、整流器１１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。インピーダンス演算部１３は、電子機器２０から送信される電流や電圧の値に基づいて充電ケーブルＫのインピーダンスＲＣＢＬを算出（演算）する。また、インピーダンス演算部１３は、電力出力部１２から、充電電圧の値ＶＯＵＴと充電電流の値ＩＣＨＧを取得する。出力停止部１４は、インピーダンス演算部１３の算出結果に基づいて電力出力部１２から供給される電力を停止する。
【００３３】
電子機器２０は、端末部３０と、電子機器２０に内蔵され端末部３０と着脱可能な二次電池４０とからなる。電子機器２０は、例えばスマートフォン等の携帯電話、タブレット等の携帯端末、デジタルカメラ、携帯型パーソナルコンピュータ、無線機等、二次電池４０によって動作する携帯機器である。端末部３０は、シャント抵抗３１と、電流検出部３２と、電圧検出部３３と、情報処理部３４と、充電接続部Ｑと、信号接続部Ｔと、これらを電気的に繋ぐ電路３５と、を備える。
【００３４】
端末部３０内には、上述の構成の他、端末部３０の制御等を行う各種の回路等が実装され、二次電池４０への充電中に動作することにより生じる内部負荷３６が存在する。内部負荷３６は、一例として、充電接続部Ｑとシャント抵抗３１との間で電路３５から分岐して接続された状態で記載されている（図１参照）。また、内部負荷３６に流れる負荷電流の値をＩＬとしている。
【００３５】
シャント抵抗３１は、電路３５に流れる電流を検出するための抵抗器であり、シャント抵抗の値Ｒ１を持って電路上３５に配置（実装）されている。電流検出部３２は、シャント抵抗３１に並列して配置され、電路３５に流れる二次電池充電電流の値（充電電流から負荷電流を差し引いた値：ＩＣＧＨ−ＩＬ）を検出する。電圧検出部３３は、電路３５に供給されている二次電池充電電圧の値ＶＢＡＴＴを検出する。後述するように、充電電圧は、二次電池充電電圧と、電路３５において発生する降下電圧とに分圧される。情報処理部３４は、マイクロプロセッサー（ＣＰＵ）等を備え、電流検出部３２および電圧検出部３３から送信されてくる二次電池充電電流の値ＩＣＧＨ−ＩＬと二次電池充電電圧の値ＶＢＡＴＴを取得し、信号接続部Ｔを介して充電器１０側に送信する。
【００３６】
二次電池４０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の二次電池であり、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端末部３０に備えられている各種構成を動作させる。また、二次電池４０は、二次電池４０内の温度を監視する正の抵抗温度特性を備えるＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）４１と、電池セル４２と、保護回路（保護ＦＥＴ）４３と、を備えている。
【００３７】
図２（ａ）は、本発明に係る電子機器システム、充電器および電子機器の一例を示す模式図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部拡大図である。
【００３８】
充電ケーブルＫは、充電器１０から直接配線され、充電ケーブルＫの端部は電子機器２０の充電接続部Ｑとコネクタ等の嵌合により電気的に接続される。充電ケーブルＫは、複数の銅線Ｄが束（例えば２０本）になり耐熱ビニル等で被覆されている。ユーザ側では、充電ケーブルを自由に屈曲等行うため、銅線Ｄに負荷が掛かり断線（矢印Ｂ参照）することもある。完全に切断した場合は、充電ケーブル内を充電電流が流れなくなる故障として見いだすこともある。しかしながら、断線しかかった場合は、二次電池充電電流の値ＩＣＧＨ−ＩＬや二次電池充電電圧の値ＶＢＡＴＴに変化が見られず、正常充電と見なされてしまう危険性がある。そのまま充電し続けると、充電電圧の値ＶＯＵＴが上昇して（例：４Ｖ→６Ｖ等）充電ケーブルＫに負荷が掛かり、発熱等を生じることもある。その際、充電ケーブルＫのインピーダンスＲＣＢＬが上昇する。例えば、銅線Ｄの２０本の内、半分の部分断線を生じるとインピーダンスＲＣＢＬは０．１Ω（正常値）から０．２Ωに上昇する。
【００３９】
本発明は、充電ケーブルＫのインピーダンスＲＣＢＬを常時監視して、断線の可能性のある充電ケーブルＫの異常を初期状態で見いだし、断線の危険性を未然に回避している。尚、断線とは、断線しかかっている状態の他、完全に切断される前に部分的にのみ銅線Ｄが繋がっている状態も指し、充電ケーブルＫのインピーダンスＲＣＢＬが増加（上昇）した状態を言う。
【００４０】
充電ケーブルＫのインピーダンスの値ＲＣＢＬは、下記の数式（１）で導くことができる。
【数５】
2015002068.tif 000007
【００４１】
式（１）に於いて、ＲＣＢＬは充電ケーブルＫのインピーダンス、ＶＯＵＴは充電電圧の値、ＶＢＡＴＴは二次電池充電電圧の値、Ｒ１はシャント抵抗３１の値、ＩＣＨＧは充電電流の値、ＩＬは負荷電流の値である。即ち、充電電圧の値ＶＯＵＴから二次電池充電電圧の値ＶＢＡＴＴとシャント抵抗３１での降下電圧の値ＶＤＲＯＰ（＝Ｒ１×ＩＣＧＨ−ＩＬ）を引いた電圧の値（ＶＯＵＴ−ＶＢＡＴＴ−Ｒ１×（ＩＣＧＨ−ＩＬ））を充電電流の値ＩＣＧＨで割ってインピーダンスＲＣＢＬが算出できる。各値については、図１を参照して以下詳述する。
【００４２】
充電器１０と電子機器２０とが充電ケーブルＫを介して電気的に接続されると、電力出力部１２から充電接続部Ｐ、充電ケーブルＫおよび充電接続部Ｑを介して電子機器２０へ充電電圧が印加されるとともに充電電流が供給される。そして、電力出力部１２から電子機器２０に供給される充電電圧の値ＶＯＵＴと充電電流の値ＩＣＨＧは、電力出力部１２からインピーダンス演算部１３に送信される。インピーダンス演算部１３は、予め記憶されている充電ケーブルＫのインピーダンスＲＣＢＬの正常値とともに充電電圧の値ＶＯＵＴと充電電流の値ＩＣＨＧを記憶する。
【００４３】
充電電流の一部は内部負荷３６に必要な負荷電流（値ＩＬ）として分流され、負荷電流を引いた電流の値が二次電池充電電流の値ＩＣＧＨ−ＩＬと成る。また、充電電圧は、電路３５上で二次電池充電電圧とシャント抵抗３１によって発生する降下電圧に分圧される。降下電圧の値ＶＤＲＯＰは、二次電池充電電流の値ＩＣＧＨ−ＩＬとシャント抵抗３１の値の積Ｒ１によって算出される。即ち、ＶＤＲＯＰ＝Ｒ１×（ＩＣＧＨ−ＩＬ）である。
【００４４】
電流検出部３２では、シャント抵抗３１間を流れる二次電池充電電流を検出し、電圧検出部３３では、シャント抵抗３１を通過した二次電池充電電圧を検出している。そして、電流検出部３２で検出された二次電池充電電流の値ＩＣＧＨ−ＩＬと電圧検出部３３で検出された二次電池充電電圧の値ＶＢＡＴＴは、情報処理部３４に送信される。情報処理部３４は、取得された値を信号接続部Ｔ、充電ケーブルＫおよび信号接続部Ｓを介して、充電器１０のインピーダンス演算部１３に送信する。尚、シャント抵抗３１の値Ｒ１は、情報処理部３４で記憶され充電器１０と電子機器２０が接続された時点で、インピーダンス演算部１３に送信しインピーダンス演算部１３で記憶しても良く、インピーダンス演算部１３で予め記憶していても良い。
【００４５】
インピーダンス演算部１３は、取得された充電電圧の値ＶＯＵＴ、充電電流の値ＩＣＨＧ、二次電池充電電流の値ＩＣＧＨ−ＩＬ、二次電池充電電圧の値ＶＢＡＴＴおよびシャント抵抗３１の値Ｒ１に基づいて充電ケーブルＫのインピーダンスＲＣＢＬを算出する。上述の式（１）参照。算出されたインピーダンスＲＣＢＬが所定の値より大きい場合、出力停止部１４に指令（コマンド）を出し、その指令に基づいて出力停止部１４は、電力出力部１２からの充電電圧の印加および充電電流の供給を停止させる。
【００４６】
インピーダンス演算部１３で、全て算出することを述べたが、情報処理部３４が電子機器２０側で取得できる値を予め算出しても良い。即ち、降下電圧の値ＶＤＲＯＰ（＝Ｒ１×（ＩＣＧＨ−ＩＬ））を情報処理部３４で算出し、インピーダンス演算部１３に送信する。そして、インピーダンス演算部１３では、下式（２）に基づいて充電ケーブルＫのインピーダンスＲＣＢＬを算出する。
【数６】
2015002068.tif 000008
【００４７】
式（２）に於いて、ＲＣＢＬは充電ケーブルＫのインピーダンス、ＶＯＵＴは充電電圧の値、ＶＢＡＴＴは二次電池充電電圧の値、ＶＤＲＯＰは降下電圧の値、ＩＣＨＧは充電電流の値である。
【００４８】
充電器１０のインピーダンス演算部１３は、取得された各種の値に基づいて充電ケーブルＫのインピーダンスＲＣＢＬを常にまたは間欠的に算出している。そして、算出されたインピーダンスＲＣＢＬの値が所定の値より大きいとインピーダンス演算部１３が判定した場合、出力停止部１４を介して充電器１０の電力出力部１２から電子機器２０への充電電圧の印加および充電電流の供給を停止させる。この動作により、充電ケーブルＫの断線等の異常を初期状態で見いだすことができ、過充電や充電ケーブルＫの発熱の危険性を未然に回避することが可能である。
【００４９】
図１の実施形態では電流検出部３２が、シャント抵抗３１に並列して配置されたことを上述したが、電流検出部３２の代わりに、電圧検出部３３を配置し、直接降下電圧を検出する構成であっても良い。検出した降下電圧の値ＶＤＲＯＰをシャント抵抗３１の値Ｒ１で割れば、二次電池充電電流の値ＩＣＧＨ−ＩＬ（＝ＶＤＲＯＰ／Ｒ１）が算出できる。
【００５０】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係る電子機器システム、充電器および電子機器は、スマートフォン等の携帯電話、タブレット等の携帯端末、デジタルカメラ、携帯型パーソナルコンピュータ、無線機等の二次電池に充電を行う際、充電ケーブルの異常を未然に防ぐ用途に適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０：充電器
１１：整流器
１２：電力出力部
１３：インピーダンス演算部
１４：出力停止部
２０：電子機器
３０：端末部
３１：シャント抵抗
３２：電流検出部
３３：電圧検出部
３４：情報処理部
３５：電路
３６：内部負荷
４０：二次電池
Ｋ：充電ケーブル
Ｐ、Ｑ：充電接続部
Ｓ、Ｔ：信号接続部
ＩＣＧＨ：充電電流の値
ＩＬ：負荷電流の値
ＩＣＧＨ−ＩＬ：二次電池充電電流の値
Ｒ１：シャント抵抗の値
ＲＣＢＬ：充電ケーブルのインピーダンス
ＶＯＵＴ：充電電圧の値
ＶＢＡＴＴ：二次電池充電電圧の値
【図１】
2015002068.tif 000013
【図２】
2015002068.tif 000014