WO2015059863A1

WO2015059863A1 - 電気ケーブル、及び、電源装置

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Publication number: WO2015059863A1
Application number: PCT/JP2014/004615
Authority: WO
Inventors: 誠勝浦; 正吾住友; 弘幸三原; 井上　浩一; 孝浩山下; 良和板倉; 拓也今井
Original assignee: 三洋電機株式会社
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2015-04-30
Also published as: US20160006190A1; CN104756340A; JPWO2015059863A1; JP6070817B2

Abstract

　電源装置から電子機器に電力を供給するケーブルであって、プラス側電力供給線とマイナス側電力供給線で電力を供給する電力供給線と、前記電力供給線と並列に配線される温度測定線とを有する電気接続線群と、前記電気接続線群の少なくとも一端に設けられたプラグと、前記プラグ内に、前記電力供給線と前記温度測定線に接続された感熱素子とを備えるため、小型、或いは、規格化されたプラグを用いた電気ケーブルにおいても、プラグが異常に高温となることを防止することができる。

Description

電気ケーブル、及び、電源装置

　本発明は、電源装置から電子機器に充電電流を供給するときに、電源装置と携帯機器を接続する電気ケーブル、及び、その電気ケーブルを使用した電源装置に関するものである。

　従来の電気ケーブルついては、以下の特許文献１に開示される。携帯情報端末は、コネクタに電気ケーブルのプラグが挿入された状態において、より効果的に電子部品の熱を筐体外へ放熱することができるように構成されている。つまり、携帯情報端末は、筐体内に回路基板が設置され、金属製の外装ケースを有し、回路基板に取り付けられたコネクタと、回路基板の主面におけるコネクタと異なる場所に設置されて、作動に付随して発熱する電子部品と、電子部品の本体部とコネクタの外装ケースとの両方に接触し、電子部品からコネクタへ熱伝導する熱伝導部材とを備えている。

　また、特許文献２には、電気自動車に電力供給するための電気ケーブルにおいて、電源プラグや充電カプラに温度センサを備える構成が記載されている。この電気ケーブルは、温度センサが昇温した時、異常発熱が発生したと判断し、充電電流を制御することができる。

特開２０１２－　９４６９５号公報特開２０１２－１９６１２０号公報

　上記の従来の電気ケーブルにおいては、その先端のプラグを、電子機器のコネクタに挿入した状態で、電力を供給するとき、プラグとコネクタの間の導電性の異物等の存在、介在したり、プラグの変形による端子間の短絡で異常発熱が起き、電子機器の熱変形（特に、樹脂外装ケースの変形）が発生することがある。

　また、電気自動車用の電気ケーブルは、温度センサや温度測定線や温度測定端子を設けることが容易なサイズである。しかしながら、携帯機器を充電するための電気ケーブルは小型のプラグであるため、新たに温度測定線や温度測定端子を設けることは困難である。さらに、規格化されたプラグ及びコネクタ形状を使用する場合、配線や端子の増加を行うことができない。

　本発明は、これらのような問題点を解決するために成されたものであり、電力を供給する小型、或いは、規格化されたプラグの電力供給時における異常発熱を防止する電気ケーブル等を提供することを目的とする。

　前記従来の課題を解決するために、本発明の電気ケーブルは、プラス側電力供給線とマイナス側電力供給線で電力を供給する電力供給線と、前記電力供給線と並列に配線される温度測定線とを有する電気接続線群と、前記電気接続線群の少なくとも一端に設けられたプラグと、前記プラグ内に、前記電力供給線と前記温度測定線に接続された感熱素子とを備え、プラグの温度の測定を行う。

　本構成によって、小型、或いは、規格化されたプラグの温度を測定することができるので、プラグの発熱を感知して充電電流を制御することができる。

　本発明においては、小型、或いは、規格化されたプラグを用いた電気ケーブルにおいても、プラグが異常に高温となることを防止することができる。

本発明の実施例の電気ケーブルを示す概要図である。本発明の実施例のプラグの概要図及び分解図である。本発明の第１実施例の電気ケーブルを示す回路図である。本発明の第２実施例の電気ケーブルを示す回路図である。本発明の第３実施例の電気ケーブルを示す回路図である。本発明の第３実施例の直流電源装置を示す回路図である。本発明の第４実施例の電気ケーブルを示す回路図である。本発明の第５実施例の電気ケーブルを示す回路図である。本発明の第６実施例の電気ケーブルを示す回路図である。本発明の第７実施例の電気ケーブルを示す回路図である。本発明の第８実施例の電気ケーブルを示す回路図である。本発明の第９実施例の電気ケーブルを示す回路図である。本発明の第１０実施例の電気ケーブルを示す回路図である。本発明の第１１実施例の電気ケーブルを示す回路図である。本発明の第１１実施例応用の電気ケーブルを示す回路図である。本発明の第１２実施例の電気ケーブルを示す回路図である。本発明のその他の実施例を示す外観図である。

　以下本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

　（第１実施例）
　本発明の実施例を、図を用いて詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す概要図であり、スマートフォンや携帯電話等の二次電池(図示せず)を内蔵する電子機器Ｂと、これに電力を供給する外部補助用のパック電池である直流電源装置Ａと、これらの間を接続する電気ケーブルＣとを示している。また、直流電源装置Ａに代わって、交流商用電源を直流電源に変換するＡＣアダプタである直流電源装置Ａを利用することもできる。

　図１に示すように、直流電源装置Ａは、直流電力を出力するコネクタＡｃを備えている。電子機器Ｂは、直流電力を入力するコネクタＢｃを備えている。そして、電気ケーブルＣは、両端部に直流電源装置ＡのコネクタＡｃに接続されるプラグＣａと、電子機器Ｂの直流電力を入力するコネクタＢｃに接続されるプラグＣｂを備えている。

　コネクタＡｃ、Ｂｃ、プラグＣａ、Ｃｂは、ＵＳＢ、ミニＵＳＢ、マイクロＵＳＢ、ライトニングコネクタ・プラグなどの規格に準じた構成になっている。

　次に、図２に電気ケーブルＣのプラグＣｂの構造について説明する。図２は、本発明の実施例のプラグの（ａ）概要図及び（ｂ）、（ｃ）分解図である。図２（ａ）に示すように、プラグＣｂは、外観上、電子機器ＢのコネクタＢｃに差し込まれる差込み部Ｃｂ１と、樹脂で形成されたアウターモールドＣｂ２から構成されている。

　図２（ｂ）に示すように、プラグＣｂのアウターモールドＣｂ２を取り除くと、差込み部Ｃｂ１に接続された金属シャーシＣｂ３が差込み部Ｃｂ１のフレームグランドと電気接続されている。差込み部Ｃｂ１と金属シャーシＣｂ３との接続は、部分的に切欠き部Ｃｂ４を有しており、樹脂で形成されたコア部Ｃｂ５が金属シャーシＣｂ３から見える形状となっている。

　さらに、図２（ｃ）に示すように、プラグＣｂの金属シャーシＣｂ３を取り除くと、感熱素子ＴＨ１（例えば、サーミスタ）が回路基板Ｃｂ６に配置され、回路基板Ｃｂ６がコア部Ｃｂ５に保持されている。電気ケーブルＣ内部の電気接続線群Ｃｂ７は、回路基板Ｃｂ６経由で差込み部Ｃｂ１に電気的に接続されている。電気接続線群Ｃｂ７は、プラス側電力供給線Ｃ１と、マイナス側電力供給線Ｃ２と、電気接続線ＣＤ＋と、電気接続線ＣＤ－の４本である。

　差込み部Ｃｂ１で発生した熱により近い温度を感熱素子ＴＨ１で測定するため、差込み部Ｃｂ１とコア部Ｃｂ５と感熱素子ＴＨ１が配置された回路基板Ｃｂ６とを物理的に接続している。そして、差込み部Ｃｂ１で発生した熱の金属シャーシＣｂ３への熱拡散を極力抑えるため、差込み部Ｃｂ１と金属シャーシＣｂ３との間に切欠き部Ｃｂ４を形成する。また、感熱素子ＴＨ１を配置する回路基板Ｃｂ６と金属シャーシＣｂ３との間に、熱伝導係数が０．２（Ｗ／ｍＫ）以下の樹脂部、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）樹脂、または空気層を有する構造としている。

　金属シャーシＣｂ３は、外部から回路基板Ｃｂ６や電気接続線群Ｃｂ７への信号ノイズが混入しないためのシールドの役目を行うため、全方向を囲むことが望ましい。しかし、上述のように金属シャーシＣｂ３への熱拡散を防ぐため、コア部Ｃｂ５がある部分で切欠き部Ｃｂ４を形成している。

　次に、電気接続線群Ｃｂ７について説明する。図３は本発明の第１実施例を示す回路図である。図３に示すように、電気ケーブルＣ内の電気接続線群Ｃｂ７は、ＶＢＵＳ端子を接続するプラス側電力供給線Ｃ１と、ＵＳＢ　ＧＮＤ端子を接続するマイナス側電力供給線Ｃ２と、Ｄ＋端子を接続する電気接続線ＣＤ＋と、Ｄ－端子を接続する電気接続線ＣＤ－の４種類からなる。そして、電気接続線群Ｃｂ７へのノイズを防止するために、電気接続線群Ｃｂ７を取り囲み、ＦＧ端子を接続する網状のフレームグランド線ＣＦＧ（図示せず）が備えられている。

　本実施例においては、端部のプラグＣｂは、感熱素子ＴＨ１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、スイッチング素子（トランジスタ）Ｑ１、Ｑ２が備えられている。スイッチング素子Ｑ２は、マイナス側電力供給線Ｃ２に直列に挿入されており、プラグＣｂが高温となったとき、感熱素子ＴＨ１の抵抗値が変化することでオフ状態となり、マイナス側電力供給線Ｃ２を開回路にする。

　図３の第１実施例においては、感熱素子ＴＨ１は正の温度特性を持ち、温度が所定値以上になると抵抗値が急激に大きくなる性質を備えている。感熱素子ＴＨ１は通常温度領域〔約２５（℃）〕では、約１０（ｋΩ）で、約６０（℃）より高い高温領域になると約１００（ｋΩ）以上になる。この感熱素子ＴＨ１は、プラス側電力供給線Ｃ１と、マイナス側電力供給線Ｃ２との間に、抵抗Ｒ１〔６２０（ｋΩ）〕を直列接続して接続される。スイッチング素子Ｑ２のベースと、プラス側電力供給線Ｃ１との間に、抵抗Ｒ２〔１００（ｋΩ）〕が接続されている。

　抵抗Ｒ１と感熱素子ＴＨ１との中点には、スイッチング素子（トランジスタ）Ｑ１のベースが接続され、このスイッチング素子Ｑ１のエミッタは、マイナス側電力供給線Ｃ２に接続され、スイッチング素子Ｑ１のコレクタは、スイッチング素子Ｑ２のベースと抵抗Ｒ２との中点に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ２のベースと抵抗Ｒ２との中点と、マイナス側電力供給線Ｃ２との間には、抵抗Ｒ３〔１（ＭΩ）〕が接続されている。

　以上の回路構成においては、感熱素子ＴＨ１が通常温度領域においては、感熱素子ＴＨ１の抵抗値が低いので、スイッチング素子Ｑ１のベース電位が低く、スイッチング素子Ｑ１はオフ状態である。そのため、スイッチング素子Ｑ２のベースには、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との分圧が印加されることより、ベース電位が高く、スイッチング素子Ｑ２がオン状態である。よって、直流電源装置Ａから、電子機器Ｂに、電気ケーブルＣを介して、電力を供給することができる。

　一方、導電性の異物等の存在、介在により異常発熱が起き、感熱素子ＴＨ１が高温領域においては、感熱素子ＴＨ１の抵抗値が約１００（ｋΩ）以上に大きくなる。これにより、スイッチング素子Ｑ１のベース電位が高くなり、スイッチング素子Ｑ１はオン状態になる。そのため、スイッチング素子Ｑ２のベース電位は低くなり、スイッチング素子Ｑ２がオフ状態になる。よって、高温の状態、領域においては、直流電源装置Ａから、電子機器Ｂに、電気ケーブルＣを介した電力供給は停止される。

　また、図３の変形例として、感熱素子に負の抵抗変化の特性を備える素子を利用するなら、図３のＲ１に代えて、この感熱素子を利用し、図３の感熱素子ＴＨ１に代えて抵抗を配置するなら、通常温度、高温状態でのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の動作は、上記と同様になる。

　（第２実施例）
　図４に、本発明の第２実施例の回路構成を示す。第２実施例の第１実施例との違いは、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、及び抵抗Ｒ１～Ｒ３を取り除き、感熱素子ＴＨ１の接続先を変更したもので、その他は第１実施例と同じ構成である。第１実施例と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

　図４に示すように、プラグＣｂ内において、感熱素子ＴＨ１が、プラグＣａのＤ＋端子に接続された電気接続線ＣＤ＋と接続され、電気接続線ＣＤ－を介して、プラグＣａのＤ－端子に接続されている。電気接続線ＣＤ＋及び電気接続線ＣＤ－は感熱素子ＴＨ１の温度測定線としての役割を果たしている。

　感熱素子ＴＨ１が電気接続線ＣＤ－を介して、プラグＣａのＤ－端子に接続されることに代わって、感熱素子ＴＨ１がマイナス側電力供給線Ｃ２を介して、プラグＣａのＵＳＢ　ＧＮＤに接地されるとしても良い。

　直流電源装置Ａにおいて、直流電源装置Ａの制御部がＤ＋端子及びＤ－端子から感熱素子ＴＨ１の抵抗値（或いはこれに印加される電圧又は分圧）を検出し、プラグＣｂの温度を算出する。直流電源装置Ａの制御部は、プラグＣｂが保護設定温度６０（℃）以上になったことを検出したとき、直流電源装置Ａからの直流電力の供給を停止することができる。

　また、感熱素子ＴＨ１に代えて、温度上昇とともに抵抗値が非線形に下降する感熱素子ＴＨ２を使用することも可能である。感熱素子ＴＨ２は通常温度〔２５（℃）〕では、約１０（ｋΩ）であるが、温度に対して抵抗値が数式１のように非線形に変化する。

　（数１）
　　　Ｒ＝Ｒ０ × ｅｘｐ｛Ｄ×(１／Ｔ－１／Ｔ０)}
　　　　　　Ｒ　：　感熱素子ＴＨ２の抵抗値（ｋΩ）
　　　　　　Ｒ０：　常温（２５℃）での感熱素子の抵抗値
　　　　　　Ｄ　：　定数（４２５０）
　　　　　　Ｔ　：　感熱素子ＴＨ２の温度（℃）
　　　　　　Ｔ０：　常温（２５℃）

　この温度に対する抵抗値が変化する特性を活かし、単位時間当たりの抵抗値の変化を求めることで、感熱素子ＴＨ２の温度を一定間隔でサンプリングすることにより、単位時間当たりの温度上昇ΔＴ／Δｔを求めることができる。

　つまり、感熱素子ＴＨ２を使用することにより、直流電源装置Ａの制御部は、プラグＣｂが保護設定温度〔例えば、６０（℃）〕以上になったことを検出した時、或いは、単位時間当たりの温度上昇ΔＴ／Δｔが所定値〔例えば、２０秒間の温度上昇値が５（ｄｅｇ）〕以上となった時、直流電源装置Ａからの直流電力の供給を停止することができる。また、検出する温度上昇値を温度によって変化〔例えば、２０℃時点では５ｄｅｇ、１０℃時点では１０ｄｅｇ、０℃時点では検出しない〕させることにより、周囲環境温度の変化で誤検出しないようにすることもできる。

　（第３実施例）
　図５に、本発明の第３実施例の回路構成を示す。第３実施例の第１実施例との違いは、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、及び抵抗Ｒ１～Ｒ３を取り除き、感熱素子ＴＨ１の接続先を変更したもので、その他は第１実施例と同じ構成である。第１実施例と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

　図５に示すように、プラグＣｂ内において、感熱素子ＴＨ１が、プラグＣａのＵＳＢ　ＧＮＤ端子に接続されたマイナス側電力供給線Ｃ２と接続され、フレームグランド線ＣＦＧを介して、プラグＣａのＦＧ端子に接続されている。フレームグランド線ＣＦＧは感熱素子ＴＨ１の温度測定線としての役割を果たしている。

　マイナス側電力供給線Ｃ２はプラグＣａのＵＳＢ　ＧＮＤ、及び、プラグＣｂのＵＳＢ　ＧＮＤに接続されているので、感熱素子ＴＨ１はプラグＣｂ内のマイナス側電力供給線Ｃ２、或いは、ＵＳＢ　ＧＮＤ端子に接続されていれば良い。

　次に、図６で直流電源装置Ａについて説明する。図６は、本発明の第３実施例の直流電源装置を示す回路図である。図６に示すように、直流電源装置Ａは電力をコネクタＡｉｎ（ＵＳＢコネクタ）から入力し、コネクタＡｃから出力するものとしている。直流電源装置Ａの電力入力は、ＵＳＢコネクタに関わらず、ＡＣアダプタや、その他の入力コネクタであっても良い。

　図６に示すように、直流電源装置ＡはコネクタＡｉｎから電力を入力し、充放電回路部Ａ１を介して二次電池Ａ２に電力を充電する。そして、直流電源装置Ａは二次電池Ａ２に充電された電力を充放電回路部Ａ１を介してコネクタＡｃから電気ケーブルＣへ出力する。また、直流電源装置Ａは、ＯＮ／ＯＦＦスイッチＡ４及びコネクタＡｃのＦＧ端子からの情報を入力する制御部Ａ３を有しており、制御部Ａ３は入力した情報に基づき充放電回路部を制御することができる。

　制御部Ａ３は、ＦＧ端子から感熱素子ＴＨ１の抵抗値（或いはこれに印加される電圧又は分圧）を検出し、プラグＣｂの温度を算出する。プラグＣｂが保護設定温度６０（℃）以上になったことを検出したとき、制御部Ａ３は充放電回路部Ａ１に二次電池Ａ２からの電力供給を停止する制御を行う。

　この温度に対する抵抗値が変化する特性を活かし、単位時間当たりの抵抗値の変化を求めることで、感熱素子ＴＨ２の単位時間当たりの温度上昇ΔＴ／Δｔを求めることができる。

　つまり、感熱素子ＴＨ２を使用することにより、制御部Ａ３は、プラグＣｂが保護設定温度〔例えば、６０（℃）〕以上になったことを検出した時、或いは、単位時間当たりの温度上昇ΔＴ／Δｔが所定値〔例えば、２０秒間の温度上昇値が５（ｄｅｇ）〕以上となった時、直流電源装置Ａからの直流電力の供給を停止することができる。また、検出する温度上昇値を温度によって変化〔例えば、２０℃時点では５ｄｅｇ、１０℃時点では１０ｄｅｇ、０℃時点では検出しない〕させることにより、周囲環境温度の変化で誤検出しないようにすることもできる。

　（第４実施例）
　図７に、本発明の第４実施例の回路構成を示す。第４実施例の第３実施例との違いは、感熱素子ＴＨ１、或いは、ＴＨ２の接続先を変更したもので、その他は第３実施例と同じ構成である。第３実施例と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

　図７に示すように、プラグＣｂ内において、感熱素子ＴＨ１が、プラグＣａのＶＢＵＳ端子に接続されたプラス側電力供給線Ｃ１と接続され、フレームグランド線ＣＦＧを介して、プラグＣａのＦＧ端子に接続されている。フレームグランド線ＣＦＧは感熱素子ＴＨ１の温度測定線としての役割を果たしている。

　プラス側電力供給線Ｃ１はプラグＣａのＶＢＵＳ端子、及び、プラグＣｂのＶＢＵＳ端子に接続されているので、感熱素子ＴＨ１はプラグＣｂ内のプラス側電力供給線Ｃ１、或いは、ＶＢＵＳ端子に接続されていれば良い。

　第４実施例は第３実施例と同様に、温度が高温領域、或いは、単位時間の温度上昇が所定値以上になった異常時に、直流電源装置Ａからの直流電力の供給を停止することができる。さらに、第４実施例では、感熱素子ＴＨ１、或いは、ＴＨ２がプラス側電力供給線Ｃ１に接続されているため、第３実施例と異なり感熱素子の両端の電位差が大きくなっているため、感熱素子の抵抗値を大きくすることができる。そのため、抵抗値の測定誤差が少なくなり、温度測定を正確に行うことができるようになる。

　（第５実施例）
　図８に、本発明の第５実施例の回路構成を示す。第５実施例の第３実施例との違いは、感熱素子ＴＨ１、或いは、ＴＨ２の接続を電気接続線Ｃ３に変更したもので、その他は第３実施例と同じ構成である。第３実施例と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

　図８に示すように、プラグＣｂ内において、感熱素子ＴＨ１が、プラグＣａのＵＳＢ　ＧＮＤ端子に接続されたマイナス側電力供給線Ｃ２と接続され、新たに追加された感熱素子ＴＨ１の温度測定線である電気接続線Ｃ３を介して、プラグＣａのＦＧ端子に接続されている。フレームグランド線ＣＦＧは、プラグＣａには接続せずにプラグＣｂのＦＧ端子に接続している。

　第５実施例は第３実施例と同様に、高温領域、或いは、単位時間の温度上昇が所定値以上になった温度が異常時に、直流電源装置Ａからの直流電力の供給を停止することができる。

　（第６実施例）
　図９に、本発明の第６実施例の回路構成を示す。第６実施例の第４実施例との違いは、感熱素子ＴＨ１、或いは、ＴＨ２の接続を電気接続線Ｃ３に変更したもので、その他は第４実施例と同じ構成である。第４実施例と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

　図９に示すように、プラグＣｂ内において、感熱素子ＴＨ１が、プラグＣａのＶＢＵＳ端子に接続されたプラス側電力供給線Ｃ１と接続され、新たに追加された感熱素子ＴＨ１の温度測定線である電気接続線Ｃ３を介して、プラグＣａのＦＧ端子に接続されている。フレームグランド線ＣＦＧは、プラグＣａには接続せずにプラグＣｂのＦＧ端子に接続している。

　第６実施例は第４実施例と同様に、温度が高温領域、或いは、単位時間の温度上昇が所定値以上になった異常時に、直流電源装置Ａからの直流電力の供給を停止することができる。そして、抵抗値の測定誤差が少なくなり、温度測定を正確に行うことができるようになる。

　（第７実施例）
　図１０に、本発明の第７実施例の回路構成を示す。第７実施例の第３実施例との違いは、マイナス側電力供給線Ｃ２と、フレームグランド線ＣＦＧの接続を入れ替えたもので、その他は第３実施例と同じ構成である。第３実施例と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

　図１０に示すように、プラグＣｂ内において、感熱素子ＴＨ１が、プラグＣａのＵＳＢ　ＧＮＤ端子に接続されたフレームグランド線ＣＦＧと接続され、マイナス側電力供給線Ｃ２を介して、プラグＣａのＦＧ端子に接続されている。また、プラグＣａ、ＣｂのＵＳＢ　ＧＮＤ端子がフレームグランド線ＣＦＧで接続されている。マイナス側電力供給線Ｃ２は感熱素子ＴＨ１の温度測定線としての役割を果たしている。

　第７実施例は第３実施例と同様に、温度が高温領域、或いは、単位時間の温度上昇が所定値以上になった異常時に、直流電源装置Ａからの直流電力の供給を停止することができる。さらに、第７実施例では、プラグＣａ、ＣｂのＵＳＢ　ＧＮＤ端子がマイナス側電力供給線Ｃ２〔約１００（ｍΩ／ｍ）、ＡＷＧ２４線の場合〕に比べて、抵抗値の低いフレームグランド線ＣＦＧ〔約３５（ｍΩ／ｍ）〕で接続されているため、充電電流の電力ロスを少なくすることができるようになる。

　（第８実施例）
　図１１に、本発明の第８実施例の回路構成を示す。第８実施例の第４実施例との違いは、マイナス側電力供給線Ｃ２と、フレームグランド線ＣＦＧの接続を入れ替えたもので、その他は第４実施例と同じ構成である。第４実施例と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

　図１１に示すように、プラグＣｂ内において、感熱素子ＴＨ１が、プラグＣａのＶＢＵＳ端子に接続されたプラス側電力供給線Ｃ１と接続され、マイナス側電力供給線Ｃ２を介して、プラグＣａのＦＧ端子に接続されている。また、プラグＣａ、ＣｂのＵＳＢ　ＧＮＤ端子がフレームグランド線ＣＦＧで接続されている。マイナス側電力供給線Ｃ２は感熱素子ＴＨ１の温度測定線としての役割を果たしている。

　第８実施例は第４実施例と同様に、温度が高温領域、或いは、単位時間の温度上昇が所定値以上になった異常時に、直流電源装置Ａからの直流電力の供給を停止することができる。そして、抵抗値の測定誤差が少なくなり、温度測定を正確に行うことができるようになる。さらに、第８実施例では、充電電流の電力ロスを少なくすることができるようになる。

　（第９実施例）
　図１２に、本発明の第９実施例の回路構成を示す。第１実施例と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。

　図１２においては、プラグＣｂ内において、ＶＢＵＳ端子を接続するプラス側電力供給線Ｃ１と接続された温度ヒューズＴＦ１を備えている。このような電気回路により、プラグＣｂが高温になると、温度ヒューズＴＦ１が切れるので、直流電源装置Ａからの直流電力の供給を停止することができる。

　（第１０実施例）
　図１３に、本発明の第１０実施例の回路構成を示す。第１０実施例の第４実施例との違いは、感熱素子ＴＨ１、或いは、ＴＨ２の接続先を変更したもので、その他は第４実施例と同じ構成である。第４実施例と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

　図１３に、本発明の第１０実施例の回路構成を示す。電気ケーブルＣ内の電気接続線は、ＶＢＵＳ端子を接続するプラス側電力供給線Ｃ１と、ＵＳＢ　ＧＮＤ端子を接続するマイナス側電力供給線Ｃ２と、Ｄ－端子を接続する電気接続線ＣＤ－とからなる。そして、プラグＣｂ内に、負の温度特性を有する感熱素子ＴＨ１が配置されている。電気接続線ＣＤ－は感熱素子ＴＨ１の温度測定線としての役割を果たしている。

　直流電源装置Ａ内において、スイッチング素子Ｑ１のソース側の電力供給ラインＬ１からの接続線が、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ５の直列回路を経て、ＵＳＢ　ＧＮＤである接地ラインＬＧに接地している。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ５との中点には、Ｄ＋端子と、Ｄ－端子とが接続され、Ｄ＋端子、Ｄ－端子間がショート状態となっている。抵抗Ｒ１とＲ５により、Ｄ＋端子、Ｄ－端子が特定の電圧（例えば、５Ｖ）を出力することなく、通常のＵＳＢ用の電気ケーブルを接続したとき、このような特定の電圧で、電子機器Ｂが意図せぬ動作をすることもない。そして、プラグＣｂ内で電気接続線ＣＤ－とプラス側電力供給線Ｃ１との間に、感熱素子ＴＨ１が接続されている。

　もし、プラグＣｂ内に感熱素子ＴＨ１と共に分圧抵抗を配置して、プラグＣｂの端子間に導電性異物が介在した場合、プラス側電力供給線Ｃ１の出力が低下し分圧抵抗と感熱素子ＴＨ１の直列回路に所定電圧（例えば、５Ｖ）が供給できなくなる課題が発生する。しかし、本実施例のように感熱素子ＴＨ１の分圧抵抗（Ｒ５等）を直流電源装置Ａ内に配置することにより、この課題を防止している。

　直流電源装置Ａ内において、Ｄ＋端子は比較器ＣＯＭＰの入力端子に抵抗Ｒ２を介して接続されて、比較器ＣＯＭＰからの出力はトランジスタＴｒ１のベースに接続されている。

　直流電源装置Ａの直流電力の出力は、電力供給ラインＬ１から電子機器Ｂに供給され、接地ラインＬＧに戻る回路となっている。電力供給ラインＬ１に、スイッチング素子Ｑ１であるｐ型ＦＥＴが、ドレインを出力側として、直列に挿入されている。そして、スイッチング素子Ｑ１のゲートと接地ラインＬＧが抵抗Ｒ３を介して接続され、スイッチング素子Ｑ１のゲートと抵抗Ｒ３との中点には、トランジスタＴｒ１のエミッタが接続されている。トランジスタＴｒ１のコレクタは、抵抗Ｒ４を介して、電力供給ラインＬ１に接続されている。また、比較器ＣＯＭＰの電源は、スイッチング素子Ｑ１のソース側の電力供給ラインＬ１から得ている。

　次に、第１０実施例のフローについて説明する。感熱素子ＴＨ１の温度が通常温度領域のときは、プラグＣｂ内の感熱素子ＴＨ１の抵抗値は大きく、比較器ＣＯＭＰの入力端子には、低い電圧が入力され、直流電源装置Ａに内蔵する基準電圧Ｖｒｅｆより低いため、比較器ＣＯＭＰからはオフ信号である低電圧が出力される。これにより、トランジスタＴｒ１のベースに低電圧が印加されて、トランジスタＴｒ１はオフ状態となる。そして、抵抗Ｒ３に電流が流れることより、スイッチング素子Ｑ１は、ゲートの電位がソース電位より低くなるのでオン状態となり、電力を供給することになる。

　感熱素子ＴＨ１の温度が高温領域になったときは、プラグＣｂ内の感熱素子ＴＨ１の抵抗値は小さくなり、比較器ＣＯＭＰの入力端子には、高い電圧が入力され、直流電源装置Ａに内蔵する基準電圧Ｖｒｅｆより高いため、比較器ＣＯＭＰからはオン信号である高電圧が出力される。これにより、トランジスタＴｒ１のベースに高電圧が印加されて、トランジスタＴｒ１はオン状態となる。そして、スイッチング素子Ｑ１は、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ３の中点に接続されたゲートの電位が高くなるのでオフ状態となり、電力を遮断することになる。つまり、感熱素子ＴＨ１の温度が高温領域になったときは、直流電源装置Ａが電気ケーブルＣに電力を供給しないので、プラグＣｂでの異常発熱を防止することができる。

　（第１１実施例）
　図１４に、本発明の第１１実施例の回路構成を示す。第１１実施例の第１０実施例との違いは、感熱素子ＴＨ１検出用の電気接続線Ｃ３が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ５の中点で接続され、直流電源装置ＡのＤ－端子及びＤ＋端子と電子機器ＢのＤ－端子及びＤ＋端子とが接続状態で、Ｄ端子での通信が可能であるもので、その他は第１０実施例と同じ構成である。第１０実施例と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

　電気ケーブルＣにおいて、電気接続線ＣＤ＋と、電気接続線ＣＤ－がプラグＣｂ内のＤ＋端子、Ｄ－端子に接続され、電子機器Ｂに接続されている。プラグＣｂ内に、負の温度特性を有する感熱素子ＴＨ１が配置されて、プラス側電力供給線Ｃ１に接続されている。

　感熱素子ＴＨ１の温度測定線である電気接続線Ｃ３は、直流電源装置Ａ内の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ５との中点に接続される。ここで、電気接続線ＣＤ＋と、電気接続線ＣＤ－は、電気接続線Ｃ３と独立しているので、Ｄ端子での通信を可能としている。

　このような構成により、第１１実施例は、第１０実施例と同様に、プラグＣｂでの異常発熱を防止することができ、かつ、Ｄ端子での通信も可能である。

　さらに、図１５では本発明の第１１実施例の応用を示す。図１４との違いは直流電源装置Ａ内において電力供給ラインＬ１と接地ラインＬＧの間に分圧抵抗である抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７を接続し、その中点を基準電圧として比較器ＣＯＭＰに入力している。そして、
感熱素子ＴＨ１と抵抗Ｒ５の中点の測定電圧を比較器ＣＯＭＰに入力している。そして、感熱素子ＴＨ１の温度が通常温度領域のときに測定電圧が基準電圧と同等以下で、感熱素子ＴＨ１の温度が高温領域のときに測定電圧が基準電圧より高くなるように、抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７の抵抗値が設定されている。また、比較器ＣＯＭＰの出力信号はスイッチング素子Ｑ１のゲートとトランジスタＴｒ２のベースに接続され、さらにトランジスタＴｒ２のコレクタとエミッタは抵抗Ｒ７の並列接続されている。

　このような回路を構成することにより、感熱素子ＴＨ１の温度が高温領域になったときは、プラグＣｂ内の感熱素子ＴＨ１の抵抗値は小さくなり、比較器ＣＯＭＰの入力端子には、高い電圧が入力され、抵抗Ｒ６、Ｒ７による基準電圧より高いため、比較器ＣＯＭＰからは高電圧が出力される。これにより、スイッチング素子Ｑ１のゲートに高電圧が印加されてスイッチング素子Ｑ１はＯＦＦ状態、トランジスタＴｒ２のベースにも高電圧が印加されて、トランジスタＴｒ２はＯＮ状態となる。直流電源装置Ａの出力が低下しない間は、スイッチング素子Ｑ１のＯＦＦ状態を継続する、いわゆるラッチ動作が可能となる。つまり、感熱素子ＴＨ１の温度が高温領域になったときは、直流電源装置Ａが電気ケーブルＣに電力を供給しないので、プラグＣｂでの異常発熱を防止することができる。

　（第１２実施例）
　図１６に、本発明の第１２実施例の回路構成を示す。第１２実施例の第１実施例との違いは、プラグＣｂ内のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、及び抵抗Ｒ１～Ｒ３を取り除き、感熱素子ＴＨ１の接続先を変更し、かつ、プラグＣａ内にスイッチング素子Ｑ３、及び制御部ＩＣを加えたもので、その他は第１実施例と同じ構成である。第１実施例と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、感熱素子ＴＨ１に代えて、温度上昇とともに抵抗値が非線形に下降する感熱素子ＴＨ２を使用することも可能である。

　図１６に示すように、プラグＣｂ内において、感熱素子ＴＨ１が、プラグＣｂのＶＢＵＳ端子に接続されたプラス側電力供給線Ｃ１と接続され、感熱素子ＴＨ１の温度測定線である電気接続線Ｃ３を介して、プラグＣａの制御部ＩＣに接続されている。

　プラグＣａ内において、スイッチング素子Ｑ３がプラス側電力供給線Ｃ１に直列に配置されている。さらに、制御部ＩＣがプラス側電力供給線Ｃ１及びマイナス側電力供給線Ｃ２と接続されて駆動電力を入力している。そして、制御部ＩＣは電気接続線Ｃ３から感熱素子ＴＨ１の温度信号を入力し、スイッチング素子Ｑ３に駆動信号を送信する。

　第１２実施例は、温度が高温領域、或いは、単位時間の温度上昇が所定値以上になった異常状態のとき、制御部ＩＣが感熱素子ＴＨ１の温度信号を入力して、スイッチング素子Ｑ３をオフ状態にする駆動信号を送信する。この制御部ＩＣの制御により、直流電源装置Ａから電子機器Ｂへの直流電力の供給を停止することができる。

　なお、感熱素子ＴＨ１をプラグＣｂ内のプラス側電力供給線Ｃ１に接続するとしたが、プラグＣｂ内のマイナス側電力供給線Ｃ２に接続するとしてもよい。また、スイッチング素子Ｑ３をプラグＣａ内のプラス側電力供給線Ｃ１に直列に配置するとしたが、プラグＣａ内のマイナス側電力供給線Ｃ２に直列に配置するとしてもよい。

　（その他の実施例）
　なお、第１乃至第１２実施例においては、図１７（ａ）～（ｃ）のように電気ケーブルＣが直流電源装置Ａ側にプラグＣａを備えているとしたが、図１７（ｄ）のようにプラグＣａをなくし、電気ケーブルＣを直流電源装置Ａに直接接続しても良い。また、電気ケーブルＣのケーブル部分をなくして、プラグＣｂを直流電源装置Ａに直接接続しても良い。

　図１７について詳細に説明する。図１７は、本発明のその他の実施例を示す外観図であり、（ａ）は直流電源装置の正面図、（ｂ）はその右側面図、（ｃ）は電気ケーブル、（ｄ）はＡＣアダプタの正面図である。

　図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、直流電源装置Ａは、外観は概略箱型であり、内部に二次電池（図示せず）を内蔵し、側面に位置する充電入力用のコネクタＡｉｎ〔例えば、ＵＳＢ（ｍｉｃｒｏ　ＴｙｐｅＢ）〕より、電力を入力して、二次電池を充電する。そして、充電された二次電池の電力を、側面に位置する充電出力用のコネクタＡｃ〔例えば、ＵＳＢ（ＴｙｐｅＡ）〕より、出力する。

　図１７（ｃ）は、電気ケーブルＣを示している。電気ケーブルＣにおいて、直流電源装置Ａ側には、ＵＳＢ（ＴｙｐｅＡ）のプラグＣａ、電子機器Ｂ側には、ＵＳＢ（ｍｉｃｒｏ　ＴｙｐｅＢ）のプラグＣｂを備えている。

　上述したプラグでの異常発熱は、サイズの小さいＵＳＢ（ｍｉｃｒｏ　ＴｙｐｅＢ）のプラグＣｂにて発生することが多い。よって、本実施例においては、プラグＣｂ内に、感熱素子ＴＨ１を備えている。

　図１７（ｄ）は、直流電源装置ＡにプラグＣａを有さない電気ケーブルＣが直流電源装置Ａに直接接続されたものを示している。図示しないが、直流電源装置Ａの背面には、商用電源コンセントに差し込むプラグを備えている。商用電源から変換された直流電力を、ＡＣアダプタに固定して取り付けられた電気ケーブルＣを介して給電用出力プラグ〔例えば、ＵＳＢ（ｍｉｃｒｏ　ＴｙｐｅＢ）〕より、出力する。

　なお、第１乃至第１２実施例においては、感熱素子ＴＨ１、ＴＨ２の抵抗値の変化で温度上昇を測定するとしたが、電圧を出力する感熱素子ＴＨ３としてもよい。例えば、感熱素子ＴＨ３は、温度とともに順方向電圧が線形に変化するΔＶ／ΔＴ（＝Ｃ）の温度変化特性をもっており、その順方向電圧は数式２で表される。

　（数２）
　　　Ｖ＝Ｖ０＋Ｅ × （Ｔ－Ｔ０）
　　　　　　Ｖ　：　感熱素子ＴＨ３の順方向電圧（Ｖ）
　　　　　　Ｖ０：　常温（２５℃）での感熱素子の順方向電圧（Ｖ）
　　　　　　Ｅ　：　定数（－０．００２）
　　　　　　Ｔ　：　感熱素子ＴＨ３の温度（℃）
　　　　　　Ｔ０：　常温（２５℃）

　例えば、感熱素子ＴＨ３はＥ＝－０．００２（Ｖ／℃）の温度変化特性をもっており、常温（２５℃）にて順方向電圧Ｖ０＝０．６Ｖである。この感熱素子ＴＨ３が６０℃まで温度上昇した場合、数式３のように感熱素子ＴＨ３の順方向電圧Ｖが０．５３Ｖとなる。つまり、感熱素子ＴＨ３の順方向電圧Ｖが０．５３Ｖ以上になった時、直流電源装置Ａが保護動作を行う設定値とすることで、絶対温度６０℃で保護システムを構築することが可能となる。

　（数３）
　　　Ｖ＝０．６＋｛－０．００２×（６０－２５）｝＝０．５３

　なお、第１乃至第１２実施例においては、プラグＣｂに感熱素子ＴＨ１、ＴＨ２を備えるとしたが、直流電源装置Ａ側のプラグＣａに感熱素子ＴＨ１、ＴＨ２を備えるとしてもよい。その場合は、直流電源装置Ａ側のプラグＣａでの発熱を早期に検出することができる。

　なお、第１乃至第１２実施例においては、プラグＣｂに感熱素子ＴＨ１、ＴＨ２を備えるとしたが、プラグＣａに感熱素子ＴＨ１、ＴＨ２を備えても良い。または、プラグＣｂとプラグＣａの両方に感熱素子ＴＨ１、ＴＨ２を備えるとしてもよい。その場合は、プラグＣａ及びプラグＣｂの発熱を早期に検出することができる。

　また、プラグとして、ミニＵＳＢプラグ、マイクロＵＳＢプラグ等のサイズが小さいプラグが利用されるときは、サイズが小さいことより異常発熱時の放熱が小さく、本実施例を利用することにより、異常発熱を精度よく検出し、早期に異常発熱を防止することができる。

　なお、第１乃至第１２実施例においては、直流電源装置としたが、直流電流に交流成分が重畳した波形や、パルス波形や、のこぎり波形の電流を出力する電源装置としてもよい。

　本発明にかかる電気ケーブル、及び、電源装置は、小型の電気ケーブルや規格化されたプラグを用いた電気ケーブルにおいても、プラグが異常に高温となることを防止することが可能になるので、電源装置から電子機器に充電電流を供給するときに、電源装置と携帯機器を接続する電気ケーブル、及び、その電気ケーブルを使用した電源装置等として有用である。

　Ａ　　　　　　　　　　　直流電源装置
　Ａ１　　　　　　　　　　充放電回路部
　Ａ２　　　　　　　　　　二次電池
　Ａ３　　　　　　　　　　制御部
　Ａ４　　　　　　　　　　ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
　Ａｃ、Ａｉｎ　　　　　　コネクタ
　Ｂ　　　　　　　　　　　電子機器
　Ｂｃ　　　　　　　　　　コネクタ
　Ｃ　　　　　　　　　　　電気ケーブル
　Ｃａ、Ｃｂ　　　　　　　プラグ
　Ｃｂ１　　　　　　　　　差込み部
　Ｃｂ２　　　　　　　　　アウターモールド
　Ｃｂ３　　　　　　　　　金属シャーシ
　Ｃｂ４　　　　　　　　　切欠き部
　Ｃｂ５　　　　　　　　　コア部
　Ｃｂ６　　　　　　　　　回路基板
　Ｃｂ７　　　　　　　　　電気接続線群
　Ｃ１　　　　　　　　　　プラス側電力供給線
　Ｃ２　　　　　　　　　　マイナス側電力供給線
　Ｃ３、ＣＤ＋、ＣＤ－　　電気接続線
　ＣＦＧ　　　　　　　　　フレームグランド線
　ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３　感熱素子
　Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３　　　　スイッチング素子
　ＩＣ　　　　　　　　　　制御部
　ＴＦ１　　　　　　　　　温度ヒューズ
　ＣＯＭＰ　　　　　　　　比較器

Claims

　プラス側電力供給線とマイナス側電力供給線で電力を供給する電力供給線と、前記電力供給線と並列に配線される温度測定線とを有する電気接続線群と、
　前記電気接続線群の少なくとも一端に設けられたプラグと、
　前記プラグ内に、前記電力供給線と前記温度測定線に接続された感熱素子とを備える電気ケーブル。
　前記プラグは、ＵＳＢ、ミニＵＳＢ、マイクロＵＳＢのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の電気ケーブル。
　前記感熱素子は、前記プラス側電力供給線に接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気ケーブル。
　前記温度測定線は、網状の線であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気ケーブル。
　前記マイナス側電力供給線は、網状の線であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気ケーブル。
　前記プラグは、
　　　外部機器に差し込まれる差込み部と、
　　　前記差込み部のフレームグランドと電気接続され、前記感熱素子を囲む金属シャーシとを備え、
　　　前記差込み部と前記金属シャーシとの接続構造は、部分的に切欠き部を有し、
　　　前記感熱素子と金属シャーシとの間に、熱伝導係数が０．２（Ｗ／ｍＫ）以下の樹脂部または空気層を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電気ケーブル。
　前記電気接続線群の他端に設けられた第２プラグと、
　前記第２プラグ内に、
　　　前記電力供給線に直列に接続されたスイッチング素子と、
　　　前記温度測定線からの入力で前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気ケーブル。
　プラス側電力供給線とマイナス側電力供給線で電力を供給する電力供給線と、
　前記電力供給線の少なくとも一端に設けられたプラグと、
　前記プラグ内に、
　　　前記電力供給線に接続された感熱素子と、前記感熱素子からの出力が変化することで、オフ状態となる電力供給線に直列に接続されたスイッチング素子とを備える電気ケーブル。
　プラス側電力供給線とマイナス側電力供給線で電力を供給する電力供給線と、前記電力供給線と並列に配線される２本の温度測定線とを有する電気接続線群と、
　前記電気接続線群の少なくとも一端に設けられたプラグと、
　前記プラグ内に、前記２本の温度測定線に接続された感熱素子とを備える電気ケーブル。
　プラス側電力供給線とマイナス側電力供給線で電力を供給する電力供給線を有する電気接続線群と、
　前記電気接続線群の少なくとも一端に設けられたプラグと、
　前記プラグ内に、前記電力供給線に直列に接続された温度ヒューズとを備える電気ケーブル。
　請求項１乃至６のいずれかに記載の電気ケーブルに接続され、前記温度測定線から入力した前記感熱素子からの出力の変化に基づいて電力供給を制御する電源装置。
　前記感熱素子と直列に接続された抵抗と、
　前記感熱素子と前記抵抗で分圧された電圧と基準電値を比較する比較器と、
　前記比較器の出力で電力供給をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子を有する請求項１１に記載の電源装置。