(57)【要約】      （修正有）【課題】リールケーブル式発電器を用いて大電力でバッテリーを充電する手段と、充電中にバッテリーが獲得した起電力を計測し、これが満充電近傍の所定の値に達した時に、警報を発する過充電防止手段を提供する。【解決手段】リールケーブルの付いた発電器を携帯端末に接続させ、充電時の印加電圧と電流を測定し３点（電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃと電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ）の計測値より電流ゼロ点を読み取り電池起電力を読み取る。ケーブル駆動充電時にバッテリーの起電力を検出し、満充電に近づいた時に、過充電防止の警報を発する。【選択図】図２
2017093276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯端末の電子機器に内蔵されたバッテリーを充電する装置において、リールケーブルを手動で引っ張ることにより、発電器を回転させ電気を発生し携帯端末を充電する手段、および、充電中に携帯端末のバッテリーが獲得した起電力を計測し、所定の値に達した時点で警報を発する手段を備えたことを特徴とする過充電防止型携帯端末充電器。
【請求項２】
上記において、リールケーブルが、携帯端末と発電器を連結する導電性材料であり、携帯端末と発電器のどちらか一方が使用者のベルトに固定され他方が手動可能であることを特徴とする過充電防止型携帯端末充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、携帯電話、スマートフォンなどの携帯端末に内蔵されているバッテリーを充電する装置に関するものである。特に、充電中にバッテリーが過充電状態になるのを防止するため過充電防止機能が付与された充電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  携帯端末のバッテリーを充電する方法としては、家庭用ＡＣ電源からＡＣ／ＤＣ変換器を介して充電する方法、ＵＳＢケーブルを用いてパソコン等から充電する方法などが広く用いられている。【０００３】  これらは家庭内やオフィス内で用いる固定式のものである。移動式のものとしては、小型の発電器を手動で回転させるハンドル式や握りグリップ式があるが、発電量が小さく充電に長時間を要する。【０００４】  比較的充電量の大きい移動型充電器としてリールケーブル引出式充電器が考えられている（特許文献１）。しかしケーブル引出中に発電される電圧変動が大きく、充電終了の判定が難しく過充電状態になることでバッテリーを劣化させる危険があった。【０００５】  充電中に充電対象の特性を知るためには電流を流す必要があるが、電子機器の特性を計測するのは不可能である。この考え方を覆す画期的な特許が出願されている。（特許文献２）。【０００６】  この発明によれば、充電中に間歇的に充電電圧を参照電圧に切り替えて電流を計測する。バッテリーの起電力が上昇し参照電圧とバランスし、電流がゼロとなった時点で、起電力と参照電圧が等しくなったと判定するものである。この方式は直接、正確に起電力が判る画期的な技術であるが、参照電圧を徐々に変化させること、また充電による電気化学反応が定常化するのを待たねばならないため計測に時間がかかるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１１８１８号公報
【特許文献２】特表２０１５−５１７２９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  バッテリーを充電する場合、満充電の状態にあるバッテリーに高い充電電圧を印加すると、過充電となり、バッテリーの劣化、発熱、発火、破壊などの原因となる。特にリールケーブル式の充電方式では、充電電圧の変動が大きく、過充電となる危険性が高まる。過充電を防止するためには、バッテリーの満充電状態を検出し、その前に充電を終了することが重要であるが、これまで満充電を検出する手段がなかった。【０００９】  バッテリーの満充電状態は、バッテリーが充電により得た起電力（出力能力、電圧）が、その時点でそのバッテリーが有する能力最大値に達した状態である。しかし、個々のバッテリーの起電力を直接計測することは大変難しい。個々のバッテリーにはその時点で、個々に異なる内部抵抗があり、下記の式に示すように、端子電圧を計測しても起電力を正確に知ることはできない。【００１０】  充電時：（端子電圧）＝（起電力）＋（内部抵抗）ｘ（電流）        （式１）
放電時：（端子電圧）＝（起電力）−（内部抵抗）ｘ（電流）        （式２）【００１１】  バッテリーの内部抵抗は、個々のバッテリーにより異なる上、使用履歴によりバッテリーの劣化が進み、内部抵抗は増大するので、内部抵抗を計測することは難しかった。【００１２】  従来は、満充電の指標として、バッテリーの端子電圧を計測し、これがある一定値に達した状態を満充電（１００％充電）と規定する場合が多いが、上式に示すように、端子電圧はそのバッテリーの起電力を表すものではなく、満充電の指標としては正確ではない。【００１３】  バッテリーの充電において、満充電状態を確認し、過充電を行うことなく充電終了行う指標としてバッテリーの起電力の正確な計測技術が求められている。【００１４】  特に、充電電圧が大きく変動する、リールケーブル式の携帯型充電装置においては、バッテリーの起電力計測による、過充電防止装置の開発が重要となる。【００１５】  また、従来は満充電の同定が難しいため、過充電を防止する策として、推定満充電量の７０％程度で充電を終了する等が行われているが、携帯端末の使用可能時間が短くなり、利用者の不満となっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１６】  本発明に係る過充電防止型携帯端末充電器は、上述の課題を解決するための手段として、リールケーブル式発電器を用いて大電力でバッテリーを充電する手段と、充電中にバッテリーが獲得した起電力を計測し、これが満充電近傍の所定の値に達した時に、警報を発する過充電防止手段を提供するものである。以下本発明の中核技術である充電中のバッテリーの起電力を計測する方法について説明する。【００１７】  図１は本発明のリールケーブル式充電器を用いて、携帯端末に内蔵されたバッテリーを充電した場合の充電電圧（端子電圧）、電流、およびバッテリーに蓄積される起電力の変化を示す。直接計測できるのは、端子電圧および電流だけで、起電力は計測できない。ケーブルを引張り、充電を開始すると、充電電圧（端子電圧）Ｖは上昇し山型に変化する。この端子電圧Ｖが、その時点でバッテリーの有する起電力Ｅ０を超える範囲では、式１に従って充電電流Ｉが起こり、これも山形に変化する。この電流Ｉにより充電が進行しバッテリーの起電力Ｅ０がＥ１へと増加する。【００１８】  これをｎ回繰り返すことにより、起電力はＥｎに達する。この起電力がバッテリーの最大能力である満充電時の起電力Ｅｍに近づいたときに、警報を発し、充電を終了することにより過充電を防止する。【００１９】  上記が本発明の過充電防止装置の原理であるが、これを実現するためには、充電中のバッテリーが保有している起電力を知る必要がある。前述１式で説明したように、バッテリーには経年劣化により個々に異なる内部抵抗があり、その時点でのバッテリーの起電力を直接計測することはできない。【００２０】  そこで、個々のバッテリーがその時点で蓄えている起電力を同定する方法が必要になる。式１および式２で示されるように、電流が流れない状態、電流＝０の状態を作ることができれば、端子電圧＝起電力となり、起電力を直接計れることになる。【００２１】    本発明による、起電力の検出方法は、複数の充電状態で端子電圧と電流を計測し式１を用いて起電力を算出するものである。間接的だが、短時間で起電力を知るため有効な方法である。【００２２】  ［図２］は、１回のケーブル引張による充電状態を示す。端子電圧は、山形に上昇し下降する。これに伴い、端子電圧が起す電力より大きい範囲では式１に従い電流が発生し、これも山形に上昇し下降する。端子電圧と電流が上昇する過程の複数時点（図２ではＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ）で、端子電圧（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ）および電流値（Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ）を計測する。【００２３】  これらの計測値を、縦軸に端子電圧、横軸に電流としてプロットしたのが図３である。３計測時点（Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ）に対応した計測点（ａ、ｂ、ｃ）ほぼ直線上にプロットされる。この直線がこの時点でのバッテリーの充電特性を示すものであり、直線の傾斜、ｄＶ／ｄＩ  はバッテリーの内部抵抗を表す。また、直線が縦軸を横切る切片は、電流値がゼロの時の端子電圧である。これがバッテリーの起電力である。【００２４】  本方式によれば、ケーブル駆動充電時に短時間でバッテリーの起電力を検出することができ、満充電に近づいた時に、過充電防止の警報を発することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】  携帯端末のバッテリーを充電する携帯充電型充電装置は小さい出力のものが多く、充電に長時間を要していた。本発明により、比較的大出力のケーブル駆動式充電器の使用が可能となり、短時間で携帯端末のバッテリーを充電できるようになる。ケーブル駆動式充電は過充電を引き起こす可能性が高いと考えられていた課題を本発明により解決し、バッテリーの起電力を計測し過充電を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】複数回のケーブル駆動充電における、充電電圧（端子電圧）、電流、起電力の変化を摸式的に示したものである。
【図２】１回のケーブル駆動充電において、起電力を計算するための、複数時点における、充電電圧（端子電圧）、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃおよび電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの値を摸式的に示したものである。
【図３】複数の時点での充電電圧、電流から、起電力を算出するための説明図である。
【図４】過充電防止型携帯端末充電器の第１の実施例の構成図である。
【図５】請求項２に係る、第２の実施例の説明図である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】  本発明は携帯電話を製造する産業で利用される。
【符号の説明】
【００２８】  １  リールケーブル
２  発電器
３  ＡＣ／ＤＣ変換器
４  起電力演算回路
５  コネクター
６  携帯端末
７  バッテリー
８  警報器
９  利用者
１０  ベルト
【図１】
2017093276.tif 000003
【図２】
2017093276.tif 000004
【図３】
2017093276.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月20日(2016.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図４】
2017093276.tif 000006
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図５】
2017093276.tif 000007