特許 7539605 放電装置

(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】

(24)【登録日】2024-08-16

(45)【発行日】2024-08-26

(54)【発明の名称】放電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/44 20060101AFI20240819BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240819BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240819BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20240819BHJP

【ＦＩ】

H01M10/44 P

H01M10/48 P

H02J7/00 302A

H02J7/00 S

H02H7/18

H02J7/00 X

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020049665

(22)【出願日】2020-03-19

(65)【公開番号】P2021150201

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-02-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000000240

【氏名又は名称】太平洋セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114258

【弁理士】

【氏名又は名称】福地 武雄

(74)【代理人】

【識別番号】100125391

【弁理士】

【氏名又は名称】白川 洋一

(74)【代理人】

【識別番号】100208605

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 龍一

(72)【発明者】

【氏名】阿隅 一将

(72)【発明者】

【氏名】大神 剛章

(72)【発明者】

【氏名】三浦 啓一

【審査官】田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０２９１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９１７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３０７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１４３７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１７６９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１６２７６１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｈ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モバイルバッテリー用の放電装置であって、
対象製品の放電用端子の間に流れる最大電流値を検出する最大電流検出回路と、
前記放電用端子の間を短絡し、前記放電用端子の間の電流値を前記検出された最大電流値より小さくなるように制限する電流制限回路と、を備えることを特徴とする放電装置。

【請求項2】

前記短絡により行われる前記対象製品の放電が完了したときに、放電完了の表示を行う完了表示部を備えることを特徴とする請求項１記載の放電装置。

【請求項3】

前記放電用端子に接続可能な複数対の接続端子と、
前記複数対の接続端子が複数の前記対象製品の前記放電用端子に接続され、前記短絡により複数の前記対象製品の一つの放電が完了したことを検知したときには、前記短絡の対象を放電が未完了な前記対象製品の前記放電用端子に変更する切り替え機構と、をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の放電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モバイルバッテリー用の放電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、スマートフォンの高性能化により、その電池の消費量が増加している。これに伴い、スマートフォンに内蔵されたバッテリーが大容量化されているものの、使用中に電池残量が低下し、使えなくなることも多い。そこで補助電源として、例えばリチウムイオン電池を応用したモバイルバッテリーが市販されている。このようなリチウムイオン電池には、過充電、過放電、過電流から回路を保護するために、保護回路が開発されている（例えば、非特許文献１）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】エイブリック株式会社、１セル用バッテリー保護ＩＣ「Ｓ８２１ＨＢシリーズ」、２０１９年７月掲載、［２０２０年３月１２日検索］、インターネット、<https://www.ablic.com/jp/doc/datasheet/battery_protection/S82H1B_J.pdf>

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のようなモバイルバッテリーは、使用頻度によるが１～３年で電池の容量が低下し使用できなくなる。使用できなくなったモバイルバッテリーは廃棄されるが、使用済みのモバイルバッテリーの放電が不十分であると、端子がショートして過大な電流が流れ火災が発生することがある。

【0005】

実際に、モバイルバッテリーが一般ごみと一緒に廃棄され、ごみ収集車の中で破壊され出火する事故が起きている。このような事故は、モバイルバッテリーの放電が完全になされていれば、生じ難くなると考えられる。また、モバイルバッテリーを集めて破棄する専門業者には、破棄の際の放電の確認が要請されている。

【0006】

廃棄前にモバイルバッテリーに蓄積された電気エネルギーを完全に消費できれば、上記のような問題の解消には有効である。しかしながら、モバイルバッテリーに残留した電気エネルギーを消費しようとすると、保護回路により電流が制限されてしまう。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、保護回路を働かせずに速やかにモバイルバッテリーに蓄積されたエネルギーを放電でき、廃棄されたモバイルバッテリーからの出火を抑止できる放電装置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】

【0008】

（１）上記の目的を達成するため、本発明の放電装置は、モバイルバッテリー用の放電装置であって、対象製品の放電用端子の間に流れる最大電流値を検出する最大電流検出回路と、前記放電用端子の間を短絡し、前記放電用端子の間の電流値を前記検出された最大電流値より小さくなるように制限する電流制限回路と、を備えることを特徴としている。これにより、保護回路を働かせずに速やかにモバイルバッテリーに蓄積されたエネルギーを放電でき、廃棄されたモバイルバッテリーからの出火等の事故を防止できる。

【0009】

（２）また、本発明の放電装置は、前記短絡により行われる前記対象製品の放電が完了したときに、放電完了の表示を行う完了表示部を備えることを特徴としている。このように放電完了の表示を設けることによって、バッテリーの放電作業を簡略化できる。

【0010】

（３）また、本発明の放電装置は、前記放電用端子に接続可能な複数対の接続端子と、前記複数対の接続端子が複数の前記対象製品の前記放電用端子に接続され、前記短絡により複数の前記対象製品の一つの放電が完了したことを検知したときには、前記短絡の対象を放電が未完了な前記対象製品の前記放電用端子に変更する切り替え機構と、をさらに備えることを特徴としている。

【0011】

このように複数のモバイルバッテリーに接続できるようにし、放電完了を検知して自動で放電対象となるモバイルバッテリーを切り替られるため、複数のモバイルバッテリーを速やかに放電することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、保護回路を働かせずに速やかにモバイルバッテリーに蓄積されたエネルギーを放電でき、廃棄されたモバイルバッテリーからの出火を抑止できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】モバイルバッテリーの構成を示す概略図である。

【図2】第１実施形態の放電装置の構成を示す概略図である。

【図3】第２実施形態の放電装置の構成を示す概略図である。

【図4】第３実施形態の放電装置の構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

【0015】

［第１実施形態］
（モバイルバッテリーの構成）
図１は、モバイルバッテリーＢ１０の構成を示す概略図である。モバイルバッテリーＢ１０は、持ち運びができ、コンセントがない屋外でもスマートフォン、携帯電話、タブレット型端末等の携帯機器を充電できる装置である。図１の例に示すように、モバイルバッテリーＢ１０は、電池Ｂ１１、保護回路Ｂ１２、ケースＢ１３、放電用端子Ｂ１４、Ｂ１５を備えている。図１に示す例では、簡略化のため、充電用端子は省略している。

【0016】

電池Ｂ１１は、充電式の電池であり、リチウムイオン電池、ニカド電池、ニッケル水素電池または小型制御弁式鉛蓄電池が用いられる。モバイルバッテリーＢ１０が充電されると、電池Ｂ１１に蓄電される。

【0017】

モバイルバッテリーＢ１０は、放電に用いられる際には、ＵＳＢケーブルＣ１０が放電用端子Ｂ１４、Ｂ１５に接続される。ＶＣＣおよびＧＮＤは、電源電圧、接地電圧を示している。Ｄ＋、Ｄ－は、データ信号電圧のプラス側とマイナス側を示している。ＵＳＢケーブルＣ１０が接続されることで、端子Ｔ１、Ｔ２からの放電が可能になっている。

【0018】

保護回路Ｂ１２は、放電時に所定値以上の電流が流れるのを防止する機能を有している。例えば、電池Ｂ１１の電圧が放電中に過放電検出電圧を下回り、その状態が検出遅延時間以上維持された場合には、保護回路Ｂ１２により放電が停止される構成を採ることができる。このような保護回路Ｂ１２の機能が、効率的な廃棄前の放電を妨げる。

【0019】

（放電装置の構成）
図２は、放電装置１００の構成を示す概略図である。放電装置１００は、モバイルバッテリーＢ１０に接続し、廃棄前の放電を行う装置である。放電装置１００は、接続端子１１０、１１５、１２０、１２５、最大電流検出回路１３０、電流制限回路１４０、電源コード１５０およびハウジング１６０を備えている。放電装置１００は、危険度を考慮しリチウムイオン電池に特化したものであってもよい。

【0020】

接続端子１１０、１２０は、モバイルバッテリーＢ１０からの放電用の端子Ｔ１、Ｔ２に接続され、端子間を短絡する。接続端子１１５、１２５は、ＵＳＢケーブルＣ１０のデータ信号端子に接続され、端子間を短絡する。接続端子１１０、１２０を結ぶ短絡回路には、最大電流検出回路１３０および電流制限回路１４０が接続されている。

【0021】

最大電流検出回路１３０は、廃棄前に完全に放電しようとする対象製品としてモバイルバッテリーＢ１０の放電用の端子Ｔ１、Ｔ２の間に流れる最大電流値を検出する。検出された最大電流値は、電流制限回路１４０に伝達される。

【0022】

電流制限回路１４０は、放電用の端子Ｔ１、Ｔ２の間を短絡する回路において、放電用の端子Ｔ１、Ｔ２の間の電流値を検出された最大電流値より小さくなるように制限する。これにより、保護回路Ｂ１２を働かせずに、速やかにモバイルバッテリーＢ１０に蓄積されたエネルギーを放電でき、廃棄されたモバイルバッテリーＢ１０における出火等の事故を防止できる。

【0023】

電源コード１５０は、放電装置１００を動作させるための電源を供給するためのコードである。電源コード１５０は、外部電源Ｅ１に接続される。ハウジング１６０は、放電装置１００の短絡回路を外部から絶縁している。

【0024】

（放電装置の動作）
上記のように構成された放電装置１００を用いる際には、ユーザは、ＵＳＢケーブルＣ１０を介して、廃棄しようとするモバイルバッテリーＢ１０の放電用端子Ｂ１４、Ｂ１５に接続端子１１０、１２０を接続する。そして、フル充電されたモバイルバッテリーＢ１０が完全に放電する時間以上そのままで放置する。それによって、モバイルバッテリーＢ１０の蓄電が完全に解消され、放電が完了したとみなすことができる。

【0025】

［第２実施形態］
上記の実施形態では、ユーザは放電装置１００をモバイルバッテリーＢ１０に接続して十分な時間をおくことで放電完了とみなすことになるが、放電完了を検出しユーザに分かるように表示してもよい。図３は、放電完了の表示が可能な放電装置２００の構成を示す概略図である。

【0026】

図３に示すように、放電装置２００は、基本的に放電装置１００と同様の回路構成を備えており、さらに完了表示部２７０をさらに備えている。完了表示部２７０は、例えば、ＬＥＤランプで構成でき、短絡により行われる対象製品の放電が完了したときに、ランプの点灯消滅等により放電完了の表示を行う。その他、完了表示部２７０は、液晶画面であってもよく、その場合には放電完了を文字や図形で表示できる。このように放電完了の表示が可能になることによって、バッテリーの放電作業を簡略化できる。

【0027】

［第３実施形態］
上記の実施形態では、一つのモバイルバッテリーに対して放電を行うが、複数のモバイルバッテリーに対して放電を行ってもよい。図４は、複数のモバイルバッテリーＢ１０ａ～Ｂ１０ｅを対象とする放電装置３００の構成を示す概略図である。図４に示すように、放電装置３００は、基本的に放電装置１００と同様の回路構成を備えており、さらに複数対の接続端子３８１ａ～３８１ｅ、切り替え機構３８０および接続回路３９０を備えている。

【0028】

接続端子３８１ａ～３８１ｅは、複数のモバイルバッテリーＢ１０ａ～Ｂ１０ｅの放電用端子に接続されたＵＳＢケーブルＣ１０ａ～Ｃ１０ｅに接続可能な複数対の端子である。なお、図４には、好適な一例として最大で５つの対象製品に接続が可能な構成が示されているが、接続の最大数は５つに限定されない。

【0029】

切り替え機構３８０は、複数対の接続端子３８１ａ～３８１ｅのうち一対の接続端子のみを接続回路３９０に接続する。接続回路３９０は、複数対の接続端子３８１ａ～３８１ｅのうちの一対の接続端子を接続端子１１０、１２０に接続する。

【0030】

切り替え機構３８０は、短絡により複数のモバイルバッテリーＢ１０ａ～Ｂ１０ｅの一つの放電が完了したことを検知したときには、短絡の対象を放電が未完了なモバイルバッテリーの放電用端子に変更する。このように複数のモバイルバッテリーＢ１０ａ～Ｂ１０ｅに接続できるようにし、放電完了を検知して自動で放電対象となるモバイルバッテリーを切り替られるため、複数のモバイルバッテリーＢ１０ａ～Ｂ１０ｅを速やかに放電することができる。

【0031】

上記のような放電装置１００～３００は、個人のユーザが用いてもよいし、事業者が用いてもよい。事業者としては、例えばモバイルバッテリーの廃棄業者やモバイルリサイクルネットワークに参加する携帯電話会社のショップ、家電量販店、ホームセンター等のＪＢＲＣリサイクル協力店、モバイルバッテリーの製造、販売会社が挙げられる。特に、複数のモバイルバッテリーに接続可能な放電装置３００は、事業者による利用に好適である。

【符号の説明】

【0032】

１００ 放電装置
１１０、１１５、１２０、１２５ 接続端子
１３０ 最大電流検出回路
１４０ 電流制限回路
１５０ 電源コード
１６０ ハウジング
２００ 放電装置
２７０ 完了表示部
３００ 放電装置
３８０ 切り替え機構
３８１ａ～３８１ｅ 接続端子
３９０ 接続回路
Ｂ１０、Ｂ１０ａ～Ｂ１０ｅ モバイルバッテリー
Ｂ１１ 電池
Ｂ１２ 保護回路
Ｂ１３ ケース
Ｂ１４、Ｂ１５ 放電用端子
Ｃ１０ ＵＳＢケーブル
Ｃ１０ａ～Ｃ１０ｅ ＵＳＢケーブル
Ｅ１ 外部電源
Ｔ１、Ｔ２ 端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】