特許 6295887 プラグ付きケーブル及び制御回路及び基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6295887

(24)【登録日】2018年3月2日

(45)【発行日】2018年3月20日

(54)【発明の名称】プラグ付きケーブル及び制御回路及び基板

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/00 20060101AFI20180312BHJP

   H02H 5/04 20060101ALI20180312BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/00 V

   G06F3/00 Q

   H02H5/04 140

【請求項の数】12

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2014-169577(P2014-169577)

(22)【出願日】2014年8月22日

(65)【公開番号】特開2016-45718(P2016-45718A)

(43)【公開日】2016年4月4日

【審査請求日】2017年4月12日

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】元市 芳裕

【審査官】 田名網 忠雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−３３９０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５４４７７２３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 米国特許第０６６７８８２９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開平８−２８０１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２６６６４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／００

Ｇ０６Ｆ １３／３８−１３／４２

Ｈ０２Ｈ ５／００−６／００

Ｈ０２Ｊ ７／００−７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４−７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二次電池が接続されたレセプタクルに接続されるプラグと、
一方の端が前記プラグの端子に接続され、他方の端が電源供給手段に接続される、電源供給ラインと接地ラインとを含むケーブルと、
前記プラグのハウジング内の基板の表面に設置され、前記電源供給ラインに接続される電源供給配線に直列に挿入されたスイッチと、
前記基板に設置され、前記プラグの電源供給用端子、又は前記プラグの接地用端子に近接して設置される温度センサと、
前記基板の裏面に設置される制御回路と、を有し、
前記制御回路は、前記温度センサで検出した温度が所定の値を超えた場合に、前記スイッチをオフして前記電源供給配線を遮断する温度検出部と、前記温度センサがオープン状態となった場合に、前記スイッチをオフして前記電源供給配線を遮断するオープン検出部と、を備える
プラグ付きケーブル。

【請求項2】

前記温度センサで検出した温度の単位時間当たりの変化率が所定の値を超えた場合に、前記スイッチをオフして前記電源供給ラインを遮断する温度変化率検出回路を含む制御回路を備える請求項１記載のプラグ付きケーブル。

【請求項3】

前記制御回路は、前記温度センサで検出した温度が所定の値を超えた場合、又は、前記電源供給配線の電圧が所定の電圧以下になった場合に、前記スイッチをオフして前記電源供給配線を遮断する請求項１又は２記載のプラグ付きケーブル。

【請求項4】

前記制御回路は、前記電源供給手段からの電源の供給を断つまで、もしくは、前記電源供給手段からの電源の供給が断たれたと判断されるまで、前記電源供給ラインの遮断を維持するラッチ回路を含む請求項３記載のプラグ付きケーブル。

【請求項5】

前記電源供給配線の遮断を維持した時に、前記電源供給配線の遮断の維持を通知するインジケータと、該インジケータを制御するインジケータ制御回路を備える請求項４記載のプラグ付きケーブル。

【請求項6】

二次電池が接続されたレセプタクルに接続されるプラグと、
一方の端が前記プラグの端子に接続され、他方の端が電源供給手段に接続される、電源供給ラインと接地ラインとを含むケーブルと、
前記プラグのハウジング内の基板の表面に設置され、前記電源供給ラインに接続される電源供給配線に直列に挿入されたスイッチと、
前記基板の裏面に設置され、前記プラグの電源供給用端子、又は前記プラグの接地用端子に近接して設置される温度センサとともに使用される制御回路であって、
前記制御回路は、前記温度センサで検出した温度が所定の値を超えた場合に、前記スイッチをオフして前記電源供給配線を遮断する温度検出部と、前記温度センサがオープン状態となった場合に、前記スイッチをオフして前記電源供給配線を遮断するオープン検出部と、を備える
制御回路。

【請求項7】

前記温度センサで検出した温度の単位時間当たりの変化率が所定の値を超えた場合に、前記スイッチをオフして前記電源供給ラインを遮断する温度変化率検出回路を含む請求項６記載の制御回路。

【請求項8】

前記制御回路は、前記温度センサで検出した温度が所定の値を超えた場合、又は、前記電源供給配線の電圧が所定の電圧以下になった場合に、前記スイッチをオフして前記電源供給配線を遮断する請求項６又は７記載の制御回路。

【請求項9】

前記制御回路は、前記電源供給手段からの電源の供給を断つまで、もしくは、前記電源供給手段からの電源の供給が断たれたと判断されるまで、前記電源供給ラインの遮断を維持するラッチ回路を含む請求項８記載の制御回路。

【請求項10】

前記電源供給配線の遮断を維持した時に、前記電源供給配線の遮断の維持を通知するインジケータと、該インジケータを制御するインジケータ制御回路を備える請求項９記載の制御回路。

【請求項11】

二次電池が接続されたレセプタクルに接続されるプラグと、
一方の端が前記プラグの端子に接続され、他方の端が電源供給手段又は負荷に接続される、電源供給ラインと接地ラインとを含むケーブルと、
前記プラグのハウジング内の基板の表面に設置され、前記電源供給ラインに接続される電源供給配線に直列に挿入された双方向スイッチと、
前記基板に設置され、前記プラグの電源供給用端子、又は前記プラグの接地用端子に近接して設置される温度センサと、
前記基板の裏面に設置される制御回路と、を有し、
前記制御回路は、前記温度センサで検出した温度が所定の値を超えた場合に、前記双方向スイッチをオフして前記電源供給配線を遮断する温度検出部と、前記温度センサがオープン状態となった場合に、前記双方向スイッチをオフして前記電源供給配線を遮断するオープン検出部と、を備える
プラグ付きケーブル。

【請求項12】

二次電池が接続されたレセプタクルに接続されるプラグと、
一方の端が前記プラグの端子に接続され、他方の端が電源供給手段又は負荷に接続される、電源供給ラインと接地ラインとを含むケーブルと、
前記プラグのハウジング内の基板の表面に設置され、前記電源供給ラインに接続される電源供給配線に直列に挿入された双方向スイッチと、
前記基板に設置され、前記プラグの電源供給用端子、又は前記プラグの接地用端子に近接して設置される温度センサと、ともに使用される制御回路であって、
前記制御回路は、前記基板の裏面に設置されており、前記温度センサで検出した温度が所定の値を超えた場合に、前記双方向スイッチをオフして前記電源供給配線を遮断する温度検出部と、前記温度センサがオープン状態となった場合に、前記双方向スイッチをオフして前記電源供給配線を遮断するオープン検出部と、を備える
制御回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラグ付きケーブル及び制御回路及び基板に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、電子装置（以下、二次電池側電子装置という）に内設された二次電池に充電を行う場合、電源となる電子装置（以下、電源側電子装置という）と二次電池側電子装置とを給電ケーブルで接続して二次電池を充電することが行われる。この際、給電ケーブルの一端に設けられたプラグは二次電池側電子装置に接続され、他端部に設けられたプラグは電源側電子装置に接続される。

【0003】

この接続の際、例えばプラグの逆挿し等が行われた場合、給電ケーブルが発熱するおそれがある。従来、この給電ケーブルの発熱を防止する保護装置としては、電子装置にヒューズを設け発熱によりヒューズが切れて給電を遮断する構成のものがあった（特許文献１）。

【0004】

また、ケーブル途中に充電制御を行うＩＣを有する給電ケーブルの場合には、このＩＣに保護装置を組み込み、ケーブルの温度が所定以上となった場合に給電を遮断する構成のものがあった（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−１７１８６０号公報

【特許文献2】特開２０００−３３９０６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ヒューズを使用した場合には、一度異常温度となりヒューズが切断されると、ヒューズを交換するまで電子機器を使用することができないという問題点があった。また給電ケーブル自体にヒューズを設けることは困難であるため、給電ケーブル自体の発熱を検出することができないという問題点があった。

【0007】

ケーブル途中に組み込まれた温度センサを利用して異常温度検出を行う構成では、発生する熱をケーブル途中に組み込まれた温度センサで測定し、これに基づいて給電の遮断を行っていた。このため、給電ケーブルの温度センサ以外の部位に異常温度が発生した場合、これを早期に発見することができないという問題点があった。

【0008】

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、異常温度の検出を早期かつ確実に行うことができるとともに、ヒューズの取り換え等の面倒な作業を不要としたプラグ付きケーブル及び制御回路及び基板を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のある態様によると、プラグ付きケーブルは、
二次電池（２８）が接続されたレセプタクル（２４）に接続されるプラグ（１６）と、
一方の端が前記プラグ（１６）の端子に接続され、他方の端が電源供給手段（２２）に接続される、電源供給ライン（１２Ａ）と接地ライン（１２Ｂ）とを含むケーブル（１２）と、
前記プラグ（１６）のハウジング（２０）内の基板（４０）の表面（４０Ａ）に設置され、前記電源供給ライン（１２Ａ）に接続される電源供給配線（１２ａ）に直列に挿入されたスイッチ（６０）と、
前記基板（４０）に設置され、前記プラグ（１６）の電源供給用端子（４２）、又は前記プラグ（１６）の接地用端子（４８）に近接して設置される温度センサ（８０）と、
前記プラグのハウジング内の前記基板（４０）の裏面（４０Ｂ）に設置される制御回路（１１）と、を有し、
前記制御回路（１１）は、前記温度センサ（８０）で検出した温度が所定の値を超えた場合に、前記スイッチ（６０）をオフして前記電源供給配線（１２ａ）を遮断する温度検出部（７２）と、前記温度センサ（８０）がオープン状態となった場合に、前記スイッチ（６０）をオフして前記電源供給配線（１２ａ）を遮断するオープン検出部（７６）と、を備える。

【0010】

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

【発明の効果】

【0011】

本発明のある態様によると、異常温度の検出を早期かつ確実に行うことができるとともに、ヒューズの取り換え等の面倒な作業を不要とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、ある実施形態であるＵＳＢケーブルの外観図である。

【図2】図２は、ある実施形態であるＵＳＢケーブルの接続状態の一例を示す図である。

【図3】図３は、ある実施形態であるＵＳＢケーブルのケーブル構造を示す図である。

【図4】図４は、ある実施形態であるＵＳＢケーブルに搭載された制御回路のブロック図である。

【図5】図５は、ある実施形態であるＵＳＢケーブルのハウジングに設けられる回路基板を示す図である。

【図6】図６は、制御回路が行う処理を説明するための状態遷移図である。

【図7】図７は、異常温度が所定時間発生した時のタイミングチャートである。

【図8】図８は、異常温度が連続的に発生した時のタイミングチャートである。

【図9】図９は、過放電が発生した時のタイミングチャートである。

【図10】図１０は、プラグがレセプタクルから引き抜かれた時のタイミングチャートである。

【図11】図１１は、異常温度検出を行う他の実施形態を示すフローチャートである。

【図12】図１２は、他の実施形態である異常温度検出を行う原理を説明するための図である。

【図13】図１３は、異常温度検出回路の一例を示す回路図である。

【図14】図１４は、異常温度検出回路の他の例を示す回路図である。

【図15】図１５は、他の実施形態である制御回路のブロック図である（その１）。

【図16】図１６は、他の実施形態である制御回路のブロック図である（その２）。

【発明を実施するための形態】

【0013】

次に、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。

【0014】

なお、添付の全図面の中の記載で、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、特に指定しない限り、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。従って、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。

【0015】

また、以下説明する実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述される全ての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0016】

図１〜図３は、本発明のある実施形態であるプラグ付きケーブルを示している。本実施形態では、プラグ付きケーブルとしてＵＳＢ(Universal Serial Bus)ケーブル１０を例に挙げて説明するものとする。しかしながら、本発明の適用はＵＳＢケーブルに限定されるものではなく、給電を行う電源供給ラインを有するプラグ付きケーブルに広く適用ができるものである。

【0017】

図１は、ＵＳＢケーブル１０の外観図である。図１に示すようにＵＳＢケーブル１０は、ケーブル１２、プラグ１４、プラグ１６を有している。本実施形態では、プラグ１４はＵＳＢ規格に準拠したＡ型プラグ（以下、Ａ型プラグ１４という）であり、プラグ１６はマイクロＢ型プラグ（以下、μＢ型プラグ１６）である例を示している。

【0018】

しかしながら、ケーブル１２の両端に配設されるプラグ１４，１６のタイプは、これに限定されるものではなく、またＵＳＢ規格に準拠しないプラグを用いた構成としてもよい。また、後述する二次電池２８で駆動される二次電池側電子装置３２に固有のプラグを有する場合、この固有のプラグを用いることも可能である。

【0019】

ケーブル１２は、図３に示されるように、ＵＳＢの規格で決まったプラス電源ライン（ＶＳＵＢライン）１２Ａ、マイナス電源ライン（ＧＮＤライン）１２Ｂ、プラス信号ライン（Ｄ＋ライン）１２Ｃ、マイナス信号ライン（Ｄ−ライン）１２Ｄ、及びこれらの各ライン１２Ａ〜１２Ｄをシールドするシールドライン（Ｓｈｉｅｌｄライン）１２Ｅを有している。Ａ型プラグ１４はケーブル１２の一端部に配設されており、μＢ型プラグ１６はケーブル１２の他端部に配設されている。

【0020】

Ａ型プラグ１４は、ハウジング１８の内部にケーブル１２の各ライン１２Ａ〜１２Ｄと接続する端子が設けられている。またμＢ型プラグ１６は、ハウジング２０の内部に各ライン１２Ａ〜１２Ｄと接続する回路基板４０が設けられている。

【0021】

ハウジング１８，２０は、樹脂により形成されている。ハウジング１８，２０を形成する樹脂材料としては、ＴＰＥ樹脂（熱可塑性エラストマー樹脂）などの絶縁性樹脂を用いることができる。特にハウジング２０の材料としてＴＰＥ樹脂等の絶縁性樹脂を用いた場合には、ハウジング２０の内部に設けられる回路基板４０を機械的に保護するとともに、湿度や温度等の外部の環境から保護することができる。

【0022】

図２は、ＵＳＢケーブル１０の使用態様の一例を示している。同図に示す例では、Ａ型プラグ１４、は電源２６を有した電源側電子装置３０の電源側レセプタクル２２に接続される。電源側レセプタクル２２は、電源２６に接続されている。

【0023】

また、μＢ型プラグ１６は、二次電池２８を有した二次電池側電子装置３２の二次電池側レセプタクル２４に接続される。二次電池側レセプタクル２４は、二次電池２８に接続されている。

【0024】

電源側電子装置３０は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の電子機器であり、電源２６はＡＣアダプタ、電池、ＰＣのＵＳＢ端子等である。また、例えば二次電池側電子装置３２は携帯用端末装置であり、二次電池２８はリチウムイオン電池等である。

【0025】

ＵＳＢケーブル１０は、給電用のＶＳＵＢライン１２Ａを有している。よって、Ａ型プラグ１４を電源側レセプタクル２２に装着し、μＢ型プラグ１６を二次電池側レセプタクル２４に装着することにより、ＵＳＢケーブル１０を介して電源２６により二次電池２８を充電することができる。

【0026】

ところで、レセプタクル２２，２４に挿入脱されるプラグ１４，１６は、装着脱時にプラグ１４，１６内に異物が侵入するおそれがある。この異物が導電性を有していた場合、Ａ型プラグ１４，１６内の端子間でショートが発生するおそれがある。

【0027】

特にプラグ形状の小さいμＢ型プラグ１６では、これより大きなＡ型プラグ１４であれば容易に離脱するような異物でもプラグ内に残留する可能性がある。また、小型であるμＢ型プラグ１６は、端子間の距離が狭いため、小さな異物でも端子間でショートが発生するおそれがある。

【0028】

仮に、異物の侵入によりμＢ型プラグ１６の内部でショートが発生した場合、μＢ型プラグ１６には次のような現象が発生する。即ち、異物のインピーダンスが大きい場合には、異物に発熱が発生しμＢ型プラグ１６の温度が上昇する（以下、この状態を異常温度状態ということがある）。また、異物のインピーダンスが小さい場合には、通常時（異物が侵入していない状態）に比べて過大な電流が流れる（以下、この状態を過放電状態ということがある）。

【0029】

また本出願人は、異物の侵入に伴いμＢ型プラグ１６内で最も発熱温度が高い位置を調べたところ、ＶＢＵＳ端子４２及びＧＮＤ端子４８（図４（Ａ）参照）の配設位置であった。

【0030】

本実施形態に係るＵＳＢケーブル１０は、異物の侵入等により異常温度状態或いは過放電状態となった時、給電を遮断する制御回路１１を有している。以下、ＵＳＢケーブル１０に設けられた制御回路１１について説明する。

【0031】

図４は、制御回路１１のブロック図である。

【0032】

制御回路１１は、μＢ型プラグ１６のハウジング２０の内部に配設されている。具体的には、ハウジング２０には回路基板４０が内設されており、制御回路１１はこの回路基板４０に搭載されている。

【0033】

制御回路１１は、配線１２ａ〜１２ｄ、ＦＥＴ６０、制御ＩＣ７０、及び温度センサ８０を有している。

【0034】

ＶＳＵＢ線１２ａは、ケーブル１２のＶＳＵＢライン１２Ａに接続される配線である。ＧＮＤ線１２ｂは、ケーブル１２のＧＮＤライン１２Ｂに接続される配線である。Ｄ＋線１２ｃは、ケーブル１２のＤ＋ライン１２Ｃに接続される配線である。Ｄ−線１２ｄは、ケーブル１２のＤ−ライン１２Ｄに接続される配線である。

【0035】

ＦＥＴ６０はＶＢＵＳ線１２ａに直列に設けられており、ＶＢＵＳ線１２ａを流れる電流を遮断する電流遮断スイッチとして機能する。このＦＥＴ６０のゲートは、抵抗Ｒ２を介して制御ＩＣ７０の遮断信号出力端子（ＯＶ端子）７０ｃに接続されている。

【0036】

ＦＥＴ６０は、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴである。よって、ＯＶ端子７０ｃから出力される遮断信号に応じて、ＦＥＴ６０はオン・オフ動作する。

【0037】

即ち、ＯＶ端子７０ｃから出力される遮断信号がローレベルの時、ＦＥＴ６０はオンとなりＶＢＵＳ線１２ａに電流が流れる。これに対し、ＯＶ端子７０ｃから出力される遮断信号がハイレベルの時、ＦＥＴ６０はオフとなりＶＢＵＳ線１２ａを流れる電流は遮断される。なお、抵抗Ｒ１はＦＥＴ６０と並列に接続されたプルアップ抵抗である。

【0038】

本実施形態では、ＶＢＵＳ線１２ａを流れる電流を遮断する電流遮断スイッチとしてＰチャンネルＭＯＳＦＥＴを用いた例を示しているが、この電流遮断スイッチはＮチャンネルＭＯＳＦＥＴを用いることもでき、またバイポーラトランジスタ（ＰＮＰ、ＮＰＮトランジスタ）などの半導体スイッチ、及びメカニカルなリレー等を使用することもできる。

【0039】

本実施形態では、温度センサとして温度の上昇に伴い抵抗が減少するＮＴＣ(Negative Temperature Coefficient)サーミスタを用いている。ＮＴＣサーミスタ８０は、ＶＢＵＳ端子４２或はＧＮＤ電極５８の近傍に配設される（これについては、後に詳述する）。なお、以下の説明では、ＮＴＣサーミスタ８０をＶＢＵＳ端子４２の近傍に配設した例について説明する。

【0040】

サーミスタ８０は抵抗Ｒ４と直列回路を構成し、ＶＢＵＳ線１２ａとＧＮＤ線１２ｂとの間に配設されている。また、ＮＴＣサーミスタ８０と抵抗Ｒ４との接続点Ａは、制御ＩＣ７０の温度検出端子（ＴＨ端子）７０ｂに接続されている。

【0041】

よって、ＴＨ端子７０ｂに入力される温度検出電圧は、ＮＴＣサーミスタ８０と抵抗Ｒ４により分圧された電圧となる。即ち、ＴＨ端子７０ｂに入力される温度検出電圧ＴＨは、ＶＢＵＳ端子４２の温度変化により変化するＮＴＣサーミスタ８０の抵抗値に対応して変化する。

【0042】

なお、温度センサはＮＴＣサーミスタ８０に限定されるものではなく、温度の上昇に対して抵抗が増大するＰＴＣ(Positive Temperature coefficient)サーミスタ、熱電対、またダイオード，トランジスタ，抵抗等の温度特性のある素子を使用することもできる。

【0043】

なお、ＶＢＵＳ線１２ａとＧＮＤ線１２ｂの間にはコンデンサーＱ１と、コンデンサーＱ２と抵抗Ｒ３の直列回路が接続されている。このコンデンサーＱ１，Ｑ２は、ノイズが制御ＩＣ７０に侵入するのを防止するために設けられている。

【0044】

また、コンデンサーＱ２と抵抗Ｒ３との接続点Ｂは、制御ＩＣ７０のＶＳＳ端子７０ｄに接続されている。更に、ＶＢＵＳ線１２ａとコンデンサーＱ２との間に設けられた接続点Ｃは、制御ＩＣ７０のＶＤＤ端子７０ａに接続されている。

【0045】

制御ＩＣ７０は、温度検出部７２、過放電検出部７４、オープン検出部７６、リセット部７８、ＮＯＲゲート８１、ラッチ制御部８２、及び遮断信号出力部８６を有している。

【0046】

前記のように、μＢ型プラグ１６に異物が侵入しショートが発生した場合、ＶＢＵＳ端子４２の温度が上昇して異常温度状態となる。温度検出部７２は、ＶＤＤ端子７０ａから入力される電圧ＶＤＤと、ＮＴＣサーミスタ８０からＴＨ端子７０ｂを介して入力される温度検出電圧ＴＨに基づき、ＶＢＵＳ端子４２が異常温度になったことを検出する。異常温度が検出されると、温度検出部７２は異常温度検出信号をＮＯＲゲート８１に送信する。

【0047】

本実施形態では、温度検出電圧ＴＨが基準電圧ＶＤＤの８４パーセント以上（ＴＨ＞ＶＤＤ×０．８４）となった場合に、ＶＢＵＳ端子４２に異常温度となったと判断する構成としている。なお、以下の説明において基準電圧ＶＤＤの８４パーセントの電圧を異常温度検出電圧ということがある。

【0048】

過放電検出部７４は、ＶＤＤ端子７０ａから入力される電圧ＶＤＤが所定のしきい値電圧以下となった時に過放電が発生したと判定し、ＮＯＲゲート８１に過放電検出信号を送信する。前記のようにμＢ型プラグ１６に侵入した異物のインピーダンスが小さい場合には、通常時に比べて過大な電流が流れ、これに伴いＶＢＵＳ線１２ａと接続されたＶＤＤ端子７０ａの電圧が低下する。よって、過放電検出部７４は、電圧ＶＤＤの電圧値からμＢ型プラグ１６にショートが発生したことを検知することができる。

【0049】

この過放電を検知する基準となるしきい値電圧は、(a)ショートが発生してない実使用領域の最低電圧以下であること、(b)ショート発生時にハウジング２０及びケーブル１２を被覆する樹脂が溶融しないこと、という二つの条件を満たす必要がある。本実施形態では、ＶＤＤを５Ｖ±５％、最大電流を３Ａ、ケーブル１２のケーブルインピーダンスを３００mohmであるため、しきい値電圧Ｖshは、Ｖsh＝４．７５Ｖ−３Ａ×３００mohm＝３．８５Ｖとなる。

【0050】

上記した(b)の条件を満たす電圧設定が低い場合、ショートを検出するしきい値電圧Ｖshに達するまでの時間が長くなり、その間に樹脂が溶融するおそれがあるため、しきい値電圧Ｖshは高い方が望ましい。またしきい値電圧Ｖshは、制御ＩＣ７０の検出バラつきも考慮する必要がある。そこで本実施形態では、しきい値電圧Ｖshを３．５Ｖに設定している。なお過放電を検出するしきい値電圧Ｖshは、給電時の電流値やケーブル１２のインピーダンス等に応じて適宜設定する必要がある。
オープン検出部７６は、ＮＴＣサーミスタ８０の異常を検出するものである。ＮＴＣサーミスタ８０が適正動作しない状態（オープン状態）となっている場合、適正な異常温度検出を行うことができない。

【0051】

このため本実施形態では、ＮＴＣサーミスタ８０に異常が発生していることをオープン検出部７６で検出し、異常が発生している場合にはＮＯＲゲート８１にセンサ異常信号を送信する構成としている。このＮＴＣサーミスタ８０の異常検出は、ＶＤＤ端子７０ａから入力されるＶＤＤ電圧とＴＨ端子７０ｂから入力される温度検出電圧ＴＨに基づき判定される。

【0052】

ＮＯＲゲート８１は、温度検出部７２から異常温度検出信号が供給された時、過放電検出部７４から過放電検出信号が供給された時、またオープン検出部７６からセンサ異常信号が供給された時、ラッチ制御部８２に対してローレベルの異常検出信号を出力する。

【0053】

ラッチ制御部８２に供給された異常検出信号は、レベルシフト部８４で所定電圧にレベルシフトが行われた後、遮断信号出力部８６に供給される。遮断信号出力部８６は、異常検出信号が供給されると、ＦＥＴ６０を遮断するためＯＶ端子を介してハイレベルの遮断信号をＦＥＴ６０に供給する。

【0054】

ＦＥＴ６０は、ゲートに遮断信号出力部８６からハイレベルの遮断信号が供給されることによりオフ状態となり、ＶＢＵＳ線１２ａを遮断する。これにより、μＢ型プラグ１６に異物が侵入しショートが発生したとしても、ＶＢＵＳ線１２ａ及びＧＮＤ線１２ｂによる給電が停止されるため、ＵＳＢケーブル１０、電源側電子装置３０、及び二次電池側電子装置３２が損傷したり、ハウジング２０やケーブル１２が熱により溶融したりすることを防止することができる。

【0055】

またラッチ制御部８２は、ＮＯＲゲート８１から異常検出信号が供給されると、後述するリセット部７８からリセット信号が供給されるまでＦＥＴ６０をオフ状態に保持する（ラッチする）。よって、ＦＥＴ６０がオフ状態になった後は、ＶＢＵＳ端子４２の温度或はＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤが一時的に正常値になったとしても、ＶＢＵＳ線１２ａが導通されることはない。よって異常状態において、ＦＥＴ６０がオン状態とオフ状態を繰り返すことを防止でき、確実にＵＳＢケーブル１０の破損を防止することができる。

【0056】

リセット部７８は、ＶＤＤ端子７０ａの電圧が所定電圧以下となるまでラッチ制御部８２をラッチ状態に保持する。本実施形態では、リセット部７８はＶＤＤ端子７０ａの電圧を監視し、ＶＤＤ端子７０ａの電圧が１，８Ｖ以下となった時にラッチ制御部８２のラッチを解除する構成としている。また、ＦＥＴ６０はリセット部７８から供給される検出信号により直接制御されることになる。

【0057】

ここで、ＶＤＤ端子７０ａの電圧が１，８Ｖ以下なるＵＳＢケーブル１０の状態は、例えば電源２６からの給電を停止した時合（ＵＳＢケーブル１０を電源側電子装置３０から抜いた時）、或は電源２６の電源電圧が低下した時（電池で充電しているような時）等である。

【0058】

図５は、上記構成とされた制御回路１１を搭載した回路基板４０を示している。

【0059】

図５（Ａ）は、回路基板４０の表面４０Ａを示している。表面４０Ａには、ＶＢＵＳ端子４２、Ｄ＋端子４４、ＧＮＤ端子４８、ＶＢＵＳ電極５２、ＧＮＤ電極５８、ＦＥＴ６０、ＮＴＣサーミスタ８０、抵抗Ｒ１、及びコンデンサーＱ１等が配設されている。これらの各電子素子は、表面４０Ａに形成されたプリント配線（梨地で示す）により接続されている。このプリント配線は、ＶＳＵＢ線１２ａ，ＧＮＤ線１２ｂ、Ｄ＋線１２ｃ，Ｄ−線１２ｄを構成する。

【0060】

ＶＢＵＳ端子４２、Ｄ＋端子４４、及びＧＮＤ端子４８は、二次電池側レセプタクル２４に接続される端子である。またＶＢＵＳ電極５２には、ケーブル１２のＶＢＵＳライン１２Ａが接続されている。またＧＮＤ電極５８には、ケーブル１２のＧＮＤライン１２Ｂが接続されている。

【0061】

また図５（Ｂ）は、回路基板４０の背面４０Ｂを示している。背面４０Ｂには、Ｄ−端子４６、ＯＰＥＮ端子５０、Ｄ＋電極５４、Ｄ−電極５６、制御ＩＣ７０、抵抗Ｒ２，Ｒ４、及びコンデンサーＱ２等が配設されている。これらの各電子素子は、背面４０Ｂに形成されたプリント配線（梨地で示す）により接続されている。

【0062】

Ｄ−端子４６及びＯＰＥＮ端子５０は、二次電池側レセプタクル２４に接続される端子である。またＤ＋電極５４にはケーブル１２のＤ＋ライン１２Ｃが接続され、Ｄ−電極５６にはケーブル１２のＤ−ライン１２Ｄが接続されている。更に、表面４０Ａに形成されたプリント配線と背面４０Ｂに形成されたプリント配線は、スルーホールＴＷ１〜ＴＷ６により表裏面間で接続されている。

【0063】

本実施形態では、表面４０Ａに低インピーダンスとする必要がある電子素子を集約的に配置しており、背面４０Ｂには低インピーダンスとする必要が少ない電子素子を集約的に配置している。これにより、低インピーダンスとする必要がある電子素子を効率的に駆動させることができる。

【0064】

また本実施形態では、比較的大きな形状を有するＦＥＴ６０と制御ＩＣ７０を回路基板４０の表裏面４０Ａ，４０Ｂに分けて配置した構成としている。このため、回路基板４０の面積を小さくすることができ、よって回路基板４０を内設してもμＢ型プラグ１６の形状をコンパクトにすることができる。

【0065】

ここで、ＮＴＣサーミスタ８０の配設位置に注目する。本実施形態では、ＮＴＣサーミスタ８０をＶＢＵＳ端子４２に近接した位置に配置している。また、ＶＢＵＳ端子４２は熱伝導性の良好な銅合金で形成されており、プリント配線にはんだ付けされている。

【0066】

よって、二次電池２８と接続されたＶＢＵＳ端子４２に付着した導電性の異物により、ＶＢＵＳ線１２ａとＧＮＤ線１２ｂとがショートして、導電性異物に電流が流れて発熱したとしても、ＮＴＣサーミスタ８０は発熱体である導電性異物が付着した位置、即ちＶＢＵＳ端子４２に近接（隣接）した位置に設置されている。

【0067】

このため、発熱体である導電性異物の熱は短時間でＮＴＣサーミスタ８０に伝導し、正確な温度を短時間で測定することができる。これにより、ＮＴＣサーミスタ８０で検出した温度が所定温度を超えた場合には、制御ＩＣ７０により直ちにＦＥＴ６０をオフしてＶＢＵＳ線１２ａを遮断するため、μＢ型プラグ１６の破損や二次電池側レセプタクル２４の破損、二次電池側レセプタクル２４が設置されている二次電池側電子装置３２の破損、ケーブル１２の破損、及び電源側電子装置３０の破損等を確実に防止することができる。

【0068】

続いて、上記構成とされた制御回路１１の動作について説明する。

【0069】

図６は制御回路１１の動作を示す状態還移図であり、図７は異常温度が所定時間発生した時における制御回路１１の動作を示すタイミングチャートであり、図８は異常温度が連続的に発生した時における制御回路１１の動作を示すタイミングチャートであり、図９は過放電が発生した時における制御回路１１の動作を示すタイミングチャートであり、図１０はプラグがレセプタクルから引き抜かれた時における制御回路１１の動作を示すタイミングチャートである。

【0070】

なお図７〜図１０において、（Ａ）はＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤを示し、（Ｂ）は異物の侵入により発生する異常温度を示し、（Ｃ）はＴＨ端子７０ｂの温度検出電圧ＴＨを示し、（Ｄ）はＯＶ端子に出力される遮断信号を示し、（Ｅ）はμＢ型プラグ１６から出力される給電電圧ＶＯＵＴを示している。

【0071】

図６に示すように、本実施形態に係る制御ＩＣ７０は、通常状態Ａ１、異常温度検出状態Ａ２、リセット状態Ａ３、及び過放電検出状態Ａ４を有している。

【0072】

まず図６及び図７を用いて、異常温度が所定時間発生した時における制御回路１１の動作について説明する。

【0073】

図７において、時刻０はＵＳＢケーブル１０の各プラグ１４，１６が各レセプタクル２２，２４に挿入された時刻を示している。制御ＩＣ７０は、各プラグ１４，１６が各レセプタクル２２，２４に挿入される前はリセット状態Ａ３となっている。リセット状態Ａ３状態では、ＦＥＴ６０はオフ状態となっており、ラッチ制御部８２によるラッチは解除された状態となっている。なお図７に示す例では、過放電は発生しないものとする。

【0074】

制御ＩＣ７０がリセット状態Ａ３になると、ＶＢＵＳ電極５２に電源２６の電圧が印加され、これに伴いコンデンサーＱ２等に電荷が蓄積される。よって、図７（Ａ）に示すように、ＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤは漸次上昇する。

【0075】

制御ＩＣ７０に設けられたリセット部７８は、ＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤを監視している。そして、ＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤが３．８Ｖ以上になったことを検出すると、リセット部７８は遮断信号出力部８６に通常状態検出信号を送信する（図６に符号b3で示す処理）。遮断信号出力部８６は、リセット部７８から通常状態検出信号が供給されると、ＯＶ端子７０ｃを介してＦＥＴ６０にローレベルの信号を出力する。

【0076】

これにより、ＦＥＴ６０はオン状態となり（図７（Ｄ）参照）、ＶＢＵＳ線１２ａは導通されてＵＳＢケーブル１０は通常状態Ａ１となる。制御ＩＣ７０が通常状態Ａ１になることにより、給電電圧ＶＯＵＴは上昇し二次電池２８に対する充電が開始される。

【0077】

図７は、異物がμＢ型プラグ１６に侵入することにより、時刻t2〜t4の間にＶＢＵＳ端子４２の温度が異常温度となった例を示している。

【0078】

ＮＴＣサーミスタ８０はＶＢＵＳ端子４２に近接した位置に配設されているため、ＶＢＵＳ端子４２の温度が異常温度になると、この熱はＮＴＣサーミスタ８０に短時間で熱伝導する。これによりＮＴＣサーミスタ８０の抵抗は小さくなり、これに伴いＴＨ端子７０ｂの温度検出電圧ＴＨは上昇する。

【0079】

温度検出部７２は、温度検出電圧ＴＨが異常温度検出電圧（基準電圧ＶＤＤの８４パーセントの電圧）以上になり、かつ、その状態が５０ms継続したと判断すると、ＮＯＲゲート８１に対して異常温度検出信号を送信する（図６に符号b1で示す処理）。

【0080】

なお、温度検出電圧ＴＨが異常温度検出電圧以上となった時に直ちに異常温度検出信号を送信するのではなく、５０ms（時刻t2〜t3の間）だけ待つ構成としたのは、外乱等により瞬間的に温度検出電圧ＴＨが変動する場合を排除するためである。

【0081】

ＮＯＲゲート８１に異常温度検出信号が送信されると、ＮＯＲゲート８１，ラッチ制御部８２，レベルシフト部８４，及び遮断信号出力部８６が前記した所定の処理を行うことによりＦＥＴ６０はオフ状態になり、制御ＩＣ７０は異常温度検出状態Ａ２となる。異常温度検出状態Ａ２では、ＶＢＵＳ線１２ａは遮断され、二次電池２８に対する充電も停止される（図７（Ｅ）参照）。また、異常温度検出状態Ａ２ではラッチ制御部８２が起動するため、ＦＥＴ６０はオフ状態に維持される（図７（Ｄ）参照）。

【0082】

異常温度検出状態Ａ２においては、ＦＥＴ６０はラッチ制御部８２によりオフ状態に維持される。よって図７に示すように、異常温度状態が時刻t4で解消しＶＢＵＳ端子４２の温度が通常温度に戻ったとしても、制御ＩＣ７０は異常温度検出状態Ａ２を維持する。

【0083】

このように、ＶＢＵＳ端子４２の温度が一時的に正常値になったとしても、制御ＩＣ７０はＶＢＵＳ線１２ａを遮断した状態を維持する。仮にＶＢＵＳ端子４２の温度が一時的に正常値に戻った時にＦＥＴ６０をオンにすると、再び異常状態になると再度オフ状態になる。このようにＦＥＴ６０がオン・オフを繰り返すと温度上昇をおさえることができない。

【0084】

よって本実施形態のように、ＶＢＵＳ端子４２の温度が一時的に正常値になったとしても、制御ＩＣ７０はＶＢＵＳ線１２ａを遮断した状態を維持する構成とすることにより、ＵＳＢケーブル１０、電源２６、及び二次電池２８等に破損が生じることを防止することができる。

【0085】

電源２６をオフする、もしくはケーブルのＡ型プラグ１４をレセプタクル２２から引き抜くとＶＤＤ端子７０ａのＶＤＤ電圧は漸次減少する。（図７（Ａ）参照）。リセット部７８は、ＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤを監視している。

【0086】

そして、ＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤが１．８Ｖ以下になったことを検出すると、リセット部７８はラッチ制御部８２にラッチ解除信号を送信する（図６に符号b2で示す処理）。ラッチ制御部８２は、リセット部７８からラッチ解除信号が供給されるとＦＥＴ６０のラッチ状態を解除する。これにより制御ＩＣ７０は、再びリセット状態Ａ３になる（図７に示す例では、時刻t5において制御ＩＣ７０はリセット状態Ａ３となる）。

【0087】

リセット状態Ａ３では、ＦＥＴ６０はオフ状態を維持する（図７（Ｄ）参照）。しかしながら、ＦＥＴ６０をオン状態に移行する制御は可能な状態となっている。このリセット状態は、例えばＵＳＢケーブル１０をレセプタクル２２．２４から抜かれるまで、又は電源２６からの電源の供給が停止されるまで継続される。

【0088】

次に図６及び図８を用いて、異常温度が連続的に発生している時における制御回路１１の動作について説明する。

【0089】

図７に示した例では、時刻t2〜t4の間だけ異常温度が発生している例を示した。これに対して図８に示す例では、ＵＳＢケーブル１０の各プラグ１４，１６を各レセプタクル２２，２４に挿入された時点から（時刻０から）、既にＶＢＵＳ端子４２の温度が異常温度となっている場合である。

【0090】

前記のように制御ＩＣ７０は、各プラグ１４，１６が各レセプタクル２２，２４に挿入される前にはリセット状態Ａ３となっている。そして、制御ＩＣ７０に設けられたリセット部７８はＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤを監視し、電圧ＶＤＤが３．８Ｖ以上になったことを検出すると、リセット部７８は遮断信号出力部８６に通常状態検出信号を送信する（図６に符号b3で示す処理）。

【0091】

リセット部７８から通常状態検出信号が供給されると、遮断信号出力部８６はＯＶ端子７０ｃを介してＦＥＴ６０にローレベルの信号を出力し、これよりＦＥＴ６０はオン状態となる（時刻t1においてオン状態となる。図８（Ｄ）参照）。

【0092】

図８に示す例は、ＶＢＵＳ端子４２の温度が連続的に異常温度となった例である。よって、ＦＥＴ６０がオンになった状態で、既にＶＢＵＳ端子４２の温度は異常温度になっている。前記のように、温度検出部７２は温度検出電圧ＴＨが異常温度検出電圧（基準電圧ＶＤＤの８４パーセントの電圧）以上になり、かつ、その状態が５０ms継続したと判断すると、ＮＯＲゲート８１に対して異常温度検出信号を送信する（図６に符号b1で示す処理）。

【0093】

よって、ＶＢＵＳ端子４２の温度が連続的に異常温度である場合には、ＦＥＴ６０がオンになった後、５０ms経過した時点（時刻t2）において、温度検出部７２はＮＯＲゲート８１に対して異常温度検出信号を送信する。

【0094】

これにより、ＮＯＲゲート８１，ラッチ制御部８２，レベルシフト部８４，及び遮断信号出力部８６が前記した所定の処理を行い、ＦＥＴ６０はオフ状態になるとともに、ラッチ制御部８２によりＦＥＴ６０はオフ状態に維持（ラッチ）される（図７（Ｄ）参照）。

【0095】

このように制御ＩＣ７０は、異常温度が連続的に発生している場合は、ＦＥＴ６０を５０msの短時間だけがオンにして異常温度検出を可能にした後、直ちに異常温度検出状態とする。

【0096】

ＦＥＴ６０がオン状態となることにより、ＶＳＵＢ線１２ａは一時的に導通した状態となるが、この導通時間は５０msと短時間である。よって、一時的にＦＥＴ６０がオン状態としても、ＵＳＢケーブル１０、電源２６、及び二次電池２８等が損傷するようなことはない。よって、異常温度が連続的に発生している場合であっても、制御回路１１によりＵＳＢケーブル１０、電源２６、及び二次電池２８等を確実に保護することができる。

【0097】

次に図６及び図９を用いて、過放電が発生した時における制御回路１１の動作について説明する。

【0098】

図９に示す例においても、時刻０はＵＳＢケーブル１０の各プラグ１４，１６が各レセプタクル２２，２４に挿入された時刻を示しており、制御ＩＣ７０はリセット状態Ａ３となっている。また各プラグ１４，１６が各レセプタクル２２，２４に挿入されることにより、ＶＢＵＳ電極５２に電源２６の電圧が印加され、これに伴いＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤは漸次上昇する。なお図９に示す例では、異常温度は発生しないものとする。

【0099】

制御ＩＣ７０に設けられたリセット部７８はＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤを監視し、電圧ＶＤＤが３．８Ｖ以上になると遮断信号出力部８６に通常状態検出信号を送信する（図６に符号b3で示す処理）。

【0100】

リセット部７８から通常状態検出信号が供給されると、遮断信号出力部８６はＯＶ端子７０ｃを介してＦＥＴ６０にローレベルの信号を出力し、ＦＥＴ６０はオン状態となり（図９（Ｄ）参照）、ＶＢＵＳ線１２ａは導通されてＵＳＢケーブル１０は通常状態Ａ１となる。制御ＩＣ７０が通常状態Ａ１となることにより、給電電圧ＶＯＵＴは上昇し二次電池２８に対する充電が開始される。

【0101】

図９は、異物の侵入により時刻t2にＶＢＵＳ端子４２とＧＮＤ電極５８とのショートにより過放電が発生した例を示している。

【0102】

ＶＢＵＳ端子４２とＧＮＤ電極５８がショートし過放電が発生すると、図９（Ａ）に示すようにＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤが減少する。

【0103】

過放電検出部７４は、ＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤを監視している。そして過放電検出部７４は、ＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤが過放電検出電圧（本実施形態では３，５Ｖ）以下になり、かつ、その状態が５０ms継続したと判断すると、ＮＯＲゲート８１に対して過放電検出信号を送信する（図６に符号b4で示す処理）。

【0104】

なお、ＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤが過放電検出電圧以下となった時（図９に示す時刻t3）に直ちに過放電検出信号を送信するのではなく、５０ms（時刻t3〜t4の間）だけ待つ構成としたのは、外乱等により瞬間的に電圧ＶＤＤが変動する場合を排除するためである。

【0105】

ＮＯＲゲート８１に異常温度検出信号が送信されると、ＮＯＲゲート８１，ラッチ制御部８２，レベルシフト部８４，及び遮断信号出力部８６が前記した所定の処理を行うことによりＦＥＴ６０はオフ状態になり、制御ＩＣ７０は過放電検出状態Ａ４となる。過放電検出状態Ａ４では、ＶＢＵＳ線１２ａは遮断され、二次電池２８に対する充電も停止される（図９（Ｅ）参照）。また、過放電検出状態Ａ４ではラッチ制御部８２が起動するため、ＦＥＴ６０はオフ状態に維持される（図９（Ｄ）参照）。

【0106】

過放電検出状態Ａ４においては、ＦＥＴ６０はラッチ制御部８２によりオフ状態に維持される。よって図９に示すように、過放電状態が時刻t5で解消されたとしても、制御ＩＣ７０は過放電検出状態Ａ４を維持する。

【0107】

このように、ＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤが一時的に正常値になったとしても、制御ＩＣ７０はＶＢＵＳ線１２ａを遮断した状態を維持するため、ＵＳＢケーブル１０、電源２６、及び二次電池２８等に破損が生じることを防止することができる。

【0108】

電源２６をオフする、もしくはケーブルのＡ型プラグ１４をレセプタクル２２から引き抜くとＶＤＤ端子７０ａのＶＤＤ電圧は漸次減少し（図９（Ａ）参照）、１．８Ｖ以下になるとリセット部７８はラッチ制御部８２にラッチ解除信号を送信する（図６に符号b5で示す処理）。ラッチ制御部８２は、リセット部７８からラッチ解除信号が供給されるとＦＥＴ６０のラッチ状態を解除する。これにより制御ＩＣ７０は、再びリセット状態Ａ３になる（図９に示す例では、時刻t6において制御ＩＣ７０はリセット状態Ａ３となる）。

【0109】

次に図６及び図１０を用いて、プラグがレセプタクルから引き抜かれた時における制御回路１１の動作について説明する。

【0110】

図１０に示す例においても、時刻０はＵＳＢケーブル１０の各プラグ１４，１６が各レセプタクル２２，２４に挿入された時刻を示しており、制御ＩＣ７０はリセット状態Ａ３となっている。また各プラグ１４，１６が各レセプタクル２２，２４に挿入されることにより、ＶＢＵＳ電極５２に電源２６の電圧が印加され、これに伴いＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤは漸次上昇する。なお図９に示す例では、異常温度及び過放電は発生しないものとする。

【0111】

制御ＩＣ７０に設けられたリセット部７８はＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤを監視し、電圧ＶＤＤが３．８Ｖ以上になると遮断信号出力部８６に通常状態検出信号を送信する（図６に符号b3で示す処理）。

【0112】

リセット部７８から通常状態検出信号が供給されると、遮断信号出力部８６はＯＶ端子７０ｃを介してＦＥＴ６０にローレベルの信号を出力し、ＦＥＴ６０はオン状態となり（図９（Ｄ）参照）、ＶＢＵＳ線１２ａは導通されてＵＳＢケーブル１０は通常状態Ａ１となる。制御ＩＣ７０が通常状態Ａ１となることにより、給電電圧ＶＯＵＴは上昇し二次電池２８に対する充電が開始される。

【0113】

図１０は、通常状態Ａ１状態においてＵＳＢケーブル１０のプラグ１４，１６がレセプタクル２２，２４から引き抜かれた例を示している。

【0114】

リセット部７８は、制御ＩＣ７０が通常状態Ａ１である時もＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤを監視している。プラグ１４，１６がレセプタクル２２，２４から引き抜かれることにより、ＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤはＶＤＤ＝０となる（図１０（Ａ）参照）。即ち、ＶＤＤ端子７０ａの電圧ＶＤＤは１．８Ｖ以下になる。

【0115】

ＶＤＤ端子７０ａのＶＤＤ電圧が１．８Ｖ以下になると、リセット部７８はラッチ制御部８２にラッチ解除信号を送信する（図６に符号b6で示す処理）。ラッチ制御部８２は、リセット部７８からラッチ解除信号が供給されるとＦＥＴ６０のラッチ状態を解除する。これにより、通常状態Ａ１状態においてＵＳＢケーブル１０のプラグ１４，１６がレセプタクル２２，２４から引き抜かれ場合、制御ＩＣ７０はリセット状態Ａ３になる（図１０に示す例では、時刻t2において制御ＩＣ７０はリセット状態Ａ３となる）。

【0116】

ところで、上記した異常温度検出処理においては、異物の侵入によるＶＢＵＳ端子４２又はＧＮＤ電極５８の温度上昇をＮＴＣサーミスタ８０で検知し、ＴＨ端子７０ｂに入力される温度検出電圧が所定のしきい値以上となった時に異常温度が発生したとして、通常状態Ａ１から異常温度検出状態Ａ２に状態を切り替える構成としていた。

【0117】

しかしながら異常温度の検出はこれに限定されるものではなく、温度上昇の変化率を検知する温度変化率検出回路を制御ＩＣ７０に設けることによっても行うことができる。以下、温度上昇の変化率に基づき異常温度検出を行う方法について説明する。

【0118】

温度変化率検出回路は、図４に示す温度検出部７２に代えて設けられる。また以下の説明では、ＮＴＣサーミスタ８０に代えてＶＢＵＳ端子４２又はＧＮＤ電極５８の温度Ｔを測定できる温度センサを用い例について説明するものとする。

【0119】

なお、この温度センサもＮＴＣサーミスタ８０と同様に、ＶＢＵＳ端子４２又はＧＮＤ電極５８に近接した位置（熱伝導が良好に行われる位置）に配置される。

【0120】

図１１は温度変化率検出回路が実行する温度検出処理を示すフローチャートであり、図１２は温度検出処理の原理を説明するための図である。

【0121】

まず、図１２を用いて本実施形態における温度検出処理の原理について説明する。図１２は、横軸に時間を示し、縦軸に温度センサが検出する温度を示している。図中、矢印Ａで示す実線は異常温度が発生した異常温度検出状態Ａ２における温度変化を示しており、矢印Ｂで示す破線は異物の侵入がない通常状態Ａ１における温度変化を示している。

【0122】

通常状態Ａ１における温度変化Ｂを見ると、単位時間当たりの変化率は小さく、よって略一定の温度となっている。これに対して異常温度検出状態Ａ２における温度変化Ａを見ると、単位時間当たりの変化率は大きくなっている。例えば、単位時間（Δt＝t2−t1）における変化率を見ると、通常状態Ａ１における温度変化Ｂでは温度変化がないのに対し、異常温度検出状態Ａ２における温度変化Ａでは、ΔＴで示す温度変化が発生している。

【0123】

このように、異常温度検出状態Ａ２では単位時間当たりの温度変化（以下、温度変化率という）が大きいため、この温度変化率を求めることにより異常温度検出状態Ａ２を検知することができる。

【0124】

また、図１２に示す温度Ｔ_SLは、図６に示す通常状態Ａ１から異常温度検出状態Ａ２に制御ＩＣ７０が移行する条件b1に対応する温度を示している。図１２に示されるように、先に説明した実施形態では、ＶＢＵＳ端子４２又はＧＮＤ電極５８の温度が温度Ｔ_SLを超えるまでは、制御ＩＣ７０が通常状態Ａ１から異常温度検出状態Ａ２に移行することはなかった。

【0125】

しかしながら本実施形態では、ＶＢＵＳ端子４２又はＧＮＤ電極５８の温度が温度Ｔ_SL以下であっても、温度変化率が所定の判定値（判定値αということがある）を超えた場合には、異常温度が発生したと判定し、制御ＩＣ７０の状態を通常状態Ａ１から異常温度検出状態Ａ２に移行させることができる。

【0126】

これにより、異常温度発生時において、温度変化を迅速に検出することができ、ＵＳＢケーブル１０、電源２６、及び二次電池２８等に破損が生じることをより確実に防止することができる。

【0127】

なお、図１２に矢印Ｔ_Ｗで示す温度範囲は、製品の使用温度（使用環境温度）を示している。この使用環境温度の範囲内において異常温度検出状態Ａ２となりＶＳＵＢ線１２ａが遮断されると、ＵＳＢケーブル１０の使い勝手は悪くなる。また、使用環境温度は比較的低い温度であるため、この温度範囲においてＵＳＢケーブル１０を使用しても、ＵＳＢケーブル１０、電源２６、及び二次電池２８等に損傷が発生する可能性は低い。

【0128】

そこで、ＵＳＢケーブル１０等の安全性を保ちつつ使い勝手を向上させるため、使用環境温度内においては、異常温度検出を行わない構成としてもよい。

【0129】

次に、温度変化率検出回路が実施する温度変化率検出処理について、図１１を用いて説明する。

【0130】

温度変化率検出回路の動作が開始されると、まずステップ１０（図では、ステップをＳと略している）において、温度センサで測定される温度測定値Ｔ１を読み取り、これをメモリ等の記憶部に格納する。その後、ステップ１２において、所定時間（単位時間Δt）の経過を待つ。

【0131】

所定時間（単位時間Δt）が経過すると、ステップ１４において温度変化率検出回路は再び温度センサで測定される温度測定値Ｔ２を読み取り、これをメモリ等の記憶部に格納する。続いて温度変化率検出回路は、ステップ１６において単位時間Δt当たりの温度変化量ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１）を演算する。

【0132】

ステップ１８では、ステップ１６で演算された温度変化量ΔＴが、所定の判定値α以上であるかどうか判断される。ここで、判定値αとはμＢ型プラグ１６内に異物が侵入した場合に発生する単位時間当たりの温度変化量の内、最も低い温度変化量に設定されている。この判定値αは、実験等により求めることができる。

【0133】

ステップ１８で温度変化量ΔＴが判定値α未満であると判定された時は、ステップ２４において温度測定値Ｔ２を温度測定値Ｔ１に置き換え（Ｔ２→Ｔ１）、その後処理はステップ１２に戻る。

【0134】

一方、ステップ１８で温度変化量ΔＴが判定値α以上であると判定された時は、処理はステップ２０に進み、温度測定値Ｔ１，Ｔ２の双方が図１２に矢印ＴＷで示した使用環境温度Ｔ_Ｗを超えているかどうかを判断する。

【0135】

温度測定値Ｔ１，Ｔ２が使用環境温度Ｔ_Ｗの範囲内であると判断されると、ステップ２４において温度測定値Ｔ２を温度測定値Ｔ１に置き換え（Ｔ２→Ｔ１）、その後処理はステップ１２に戻る。

【0136】

一方、ステップ２０で温度測定値Ｔ１，Ｔ２の双方が使用環境温度Ｔ_Ｗを超えていると判断された場合は、ステップ２２において温度変化率検出回路は異常温度が発生したと判断し、異常温度検出信号をＮＯＲゲート８１に送信する（図４参照）。温度変化率検出回路が上記の処理を実施することにより、異常温度の検出を迅速に行うことが可能になる。

【0137】

なお前記したように、ステップ２０の処理は必ずしも必要ではないが、ＵＳＢケーブル１０の使い勝手を考慮した場合には、含めておいた方が有効である。

【0138】

図１３及び図１４は、温度変化率検出回路９０Ａの具体的な実施例を示している。

【0139】

図１３に示す温度変化率検出回路９０Ａは、Ａ／Ｄ変換器９２、メモリ９３、タイマ９４、演算、判定回路９６、及び出力回路９８を有している。

【0140】

温度センサからの温度信号は、Ａ／Ｄ変換器９２に供給される。タイマ９４はＡ／Ｄ変換器９２に接続されており、タイマ９４が単位時間Δtごとに発生する信号により、Ａ／Ｄ変換器９２は温度信号をＡ／Ｄ変換しメモリ９３に送信する。

【0141】

演算、判定回路９６では、メモリ９３から今回測定された温度測定値Ｔ２から前回測定された温度測定値Ｔ１を減算して温度変化量ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１）を求める。温度変化量ΔＴが演算されると、判定回路９６は予めメモリ９３に格納されている判定値αと温度変化量ΔＴとを比較する。そして、温度変化量ΔＴが判定値α以上であると判定された場合は、演算、判定回路９６は出力回路９８に判定信号を送信し、出力回路９８は異常温度検出信号をＮＯＲゲート８１に向け出力する。

【0142】

一方、図１４に示す温度変化率検出回路９０Ｂは、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、温度情報保持回路１００、演算回路１０２、及び判定回路１０４を有している。

【0143】

スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２，ＳＷ３は、同期して接続状態を変える構成とされている。本実施形態では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は単位時間Δtごとに接続状態を変える構成とされている。

【0144】

また温度情報保持回路１００は、第１電圧保持回路１０６と第２電圧保持回路１０８が並列に配置された構成とされている。第１及び第２の温度情報保持回路１００，１０８は、オペアンプとコンデンサー等により構成されるサンプル＆ホールド回路であり、温度センサから供給される温度信号をホールドできる構成とされている。

【0145】

温度センサから供給される温度信号は、スイッチＳＷ１により単位時間Δtごとに第１電圧保持回路１０６と第２電圧保持回路１０８に交互に供給される。よって、第１電圧保持回路１０６と第２電圧保持回路１０８には、測定時間が単位時間Δtだけずれた温度信号がホールドされる。

【0146】

演算回路１０２には、スイッチＳＷ２，ＳＷ３が単位時間Δtごと切り替わることにより、第１及び第２電圧保持回路１０６から測定時間が単位時間だけずれた温度測定値Ｔ１と温度測定値Ｔ２が供給される。

【0147】

演算回路１０２では、温度測定値Ｔ２から温度測定値Ｔ１を減算して温度変化量ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１）を求める。また温度変化量ΔＴを判定値αに対応した基準電圧と比較し、温度変化量ΔＴが判定値α以上である場合は、判定回路１０４に判定信号を送信する。判定信号が供給されると、判定回路１０４は異常温度検出信号をＮＯＲゲート８１に向け出力する。

【0148】

なお、温度変化率検出回路は図１３及び図１４に示した温度変化率検出回路９０Ａ，９０Ｂに限定されるものではなく、種々の回路構成とすることが可能なものである。

【0149】

次に、図４に示した制御回路１１における電流の遮断方向に着目する。

【0150】

図４に示す実施形態のように、異常状態においてＶＢＵＳ線１２ａを遮断する部品としてＦＥＴ６０等の半導体素子を用いると、半導体素子の内部で生成される寄生ダイオード（Body-Diode）のため、単一方向のみ電流制御が可能であるが、逆方向の電流遮断は寄生ダイオードを経由して電流が流れるため電流遮断制御ができなくなる。

【0151】

図４に示す例では、Ｓ(ソース）からＤ（ドレイン）に向かう電流方向、Ａ型プラグ１４からμＢ型プラグ１６への電流方向の遮断制御のみ可能となる。即ち、μＢ型プラグ１６に電源２６を接続し、Ａ型プラグ１４に二次電池２８を接続した場合には、二次電池２８に対して適正な充電処理を行うことができなくなる。

【0152】

しかしながら、今後のＵＳＢケーブル１０の応用として、双方向で電力を供給する用途の拡大が想定される。即ち、Ａ型プラグ１４側が電源供給手段に接続される時は、Ａ型プラグ１４側が電源供給手段で、μＢ型プラグ１６側に接続された二次電池を充電し、もしくはμＢ型プラグ１６側に接続された負荷を駆動する。

【0153】

また双方向で電力供給が可能なＵＳＢケーブル１０では、Ａ型プラグ１４側が負荷に接続される時には、μＢ型プラグ１６側に接続された二次電池で負荷を駆動することができる。この際、負荷は携帯機器そのものでも良いし、二次電池としても良い。更に、負荷として二次電池を接続した場合は、μＢ型プラグ１６側に接続された二次電池で、Ａ型プラグ１４側に接続された二次電池を充電することが可能になる。

【0154】

次に、上記のように双方向で電力供給が可能となる具体的な制御回路の構成について説明する。

【0155】

図１５及び図１６は、ＵＳＢケーブル１０の双方向に対して電力供給が可能となるよう構成された制御回路１１１，２１１を示している。なお、図１５及び図１６において、図４に示した構成と対応する構成については同一符号を付し、その説明は省略するものとする。

【0156】

双方向で電力供給が可能なＵＳＢケーブル１０では、電源がＡ型プラグ１４とμＢ型プラグ１６のいずれか、或いは双方から電流供給が行われる。従って、電流遮断制御も双方向の電流に対応することが必要となる。

【0157】

図１５に示す例は、２個のＦＥＴ６０−１，６０−２をＶＢＵＳ線１２ａに直列に付加することにより双方向に対する電流の遮断を可能としたものである。ＦＥＴ６０−１とＦＥＴ６０−２は、Ｄ（ドレイン）が共通となるようＶＢＵＳ線１２ａに直列に配置されている。なお、以下の説明において一対のＦＥＴ６０−１，６０−２を双方向接続したものを双方向スイッチと称することがある。

【0158】

制御回路１１１の制御ＩＣ７０は一対のＦＥＴ６０−１，６０−２に対応して一対の遮断信号出力部８６−１，８６−２を設けている。なお図１５では、図示の便宜上、遮断信号出力部８６−１，８６−２のみを図示し、温度検出部７２、過放電検出部７４、オープン検出部７６、リセット部７８、ＮＯＲゲート８１，ラッチ制御部８２、及びレベルシフト部８４等は、まとめて制御回路構成部７１として示している。

【0159】

しかしながら、図１５に示した制御回路１１１では、制御ＩＣ７０がそれぞれＦＥＴ６０−１，６０−２を確実に遮断するために、各ＦＥＴ６０−１，６０−２のゲートＧ１，Ｇ２に対して各ソースＳ１，Ｓ２の電位に等しい電圧で駆動する必要がある。このため、制御ＩＣ７０には、個々のＦＥＴ６０−１，６０−２ごとに電源供給用のＶＤＤ１端子７０ａ−１及びＶＤＤ２端子７０ａ−２が必要となるとともに、個々の遮断信号出力端子（ＯＶ端子）７０ｃ−１，７０ｃ−２が必要になり、制御ＩＣ７０の規模や端子数が大幅に増加してしまう。

【0160】

これに対して図１６に示す実施形態に係る制御回路２１１は、図１５に示した制御回路１１１と同様に２個のＦＥＴ６０−１，６０−２をＶＢＵＳ線１２ａに直列に付加するが、Ｓ（ソース）が共通となるようＦＥＴ６０−１，６０−２をＶＢＵＳ線１２ａに直列に配置している点で異なっている。

【0161】

本実施形態のようにＦＥＴ６０−１，６０−２の各ソースＳ側を中点として接続するとともにドレインＤ１，Ｄ２を外側に配置することで、ＦＥＴ６０−１，６０−２の寄生ダイオードをワイヤードORとして使用することができる。

【0162】

これにより、Ａ型プラグ１４又はμＢ型プラグ１６のいずれかから電源が供給されても、ＦＥＴ６０−１，６０−２は制御ＩＣ７０のＶＤＤ端子７０ａを共通の電源（VDD）として使用することができる。更に、各々のＦＥＴ６０−１，６０−２の電流遮断時のゲート電位を上記のワイヤードOR（共通のソース電位）にすることが可能となり、確実にＦＥＴ６０−１，６０−２でＶＢＵＳ線１２ａの双方向に対する電流遮断を行うことができる。

【0163】

図１５及び図１６に示すように、制御回路１１１，２１１がＶＢＵＳ線１２ａに直列に挿入された双方向スイッチ（ＦＥＴ６０−１，６０−２）を制御するので、通常時においてはＵＳＢケーブル１０を用いて双方向で電力供給が可能になり、また異常発生時（ＮＴＣサーミスタ８１で検出した温度が所定の値を超えた場合等）には、双方向スイッチをオフしてＶＢＵＳ線１２ａを遮断することができる。

【0164】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

【0165】

具体的には、上記した実施形態ではＮＴＣサーミスタ８０をＶＢＵＳ端子４２の近傍に配置した例を示したが、異物の侵入位置によってはＧＮＤ端子４８の温度が上昇する場合もある。よって、ＮＴＣサーミスタ８０をＧＮＤ端子４８に近接した位置に配置する構成としてもよい。

【0166】

また、上記した実施形態では設けなかったが、制御ＩＣ７０がＶＳＵＢ線１２ａの遮断を維持した時に、ＶＳＵＢ線１２ａの遮断の維持を通知するインジケータ及びこのインジケータを制御するインジケータ制御回路をμＢ型プラグ１６に設けた構成としてもよい。インジケータとしては、例えばＬＥＤを使用することができる。ＶＳＵＢ線１２ａの遮断を維持した時にＬＥＤを点灯するようにしてもよいし、遮断を維持した時以外は点灯し、遮断を維持した時に消灯するようにしてもよい。この構成することにより、ＵＳＢケーブル１０のユーザーに、ＵＳＢケーブル１０の異常を通知することができる。

【0167】

また、上記した実施例では、制御回路１１，１１１，２１１、ＦＥＴ６０，６０−１，６０−２、及びＮＴＣサーミスタ８１をμＢ型プラグ１６側のハウジング２０に内蔵した例で説明したが、これらの各構成部品をＡ型プラグ１４側のハウジング１８に内蔵しても良く、またＡ型プラグ１４とμＢ型プラグ１６の各ハウジング１８，２０の両方に内蔵した構成としてもよい。この場合にはＡ型プラグ１４及びμＢ型プラグ１６の双方で異常温度の検出を行うことができるため、制御回路１１，１１１，２１１の信頼性を高めることができる。

【符号の説明】

【0168】

１ 異常検出装置
１０ ＵＳＢケーブル
１１，１１１，２１１ 制御回路
１２ ケーブル
１４ Ａ型プラグ
１６ μＢ型プラグ
１８，２０ ハウジング
２２ 電源側レセプタクル
２４ 二次電池側レセプタクル
２６ 電源
２８ 二次電池
３０ 電源側電子装置
３２ 二次電池側電子装置
４０ 回路基板
４２ ＶＢＵＳ端子
４４ Ｄ＋端子
４６ Ｄ−端子
４８ ＧＮＤ端子
５０ ＯＰＥＮ端子
５２ ＶＢＵＳ電極
５４ Ｄ＋電極
５６ Ｄ−電極
５８ ＧＮＤ電極
６０，６０−１，６０−２ ＦＥＴ
７０ 制御ＩＣ
７２ 温度検出部
７４ 過放電検出部
７６ オープン検出部
７８ リセット部
８０ ＮＴＣサーミスタ
８１ ＮＯＲゲート
８２ ラッチ制御部
８４ レベルシフト部
８６ 遮断信号出力部
９０Ａ，９０Ｂ 温度変化率検出回路
９２ Ａ／Ｄ変換器
９３ メモリ
９４ タイマ
９６ 演算、判定回路
９８ 出力回路
１００ 温度情報保持回路
１０２ 演算回路
１０４ 判定回路
１０６ 第１電圧保持回路
１０８ 第２電圧保持回路
ＴＷ１〜ＴＷ６ スルーホール
Ａ１ 通常状態
Ａ２ 異常温度検出状態
Ａ３ リセット状態
Ａ４ 過放電検出状態

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】