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あなたの充電環境を守る認証　充電のリスクと安全性

「充電作業」は日課 スマートフォンをはじめとするポータブル機器は、今や我々の生活必需品といっても過言ではないほど身近なツールとなりました。スマートフォンは、特にバッテリー消費量も大きいため、毎日充電をしている人がほとんどではないでしょうか？  ガラケー時代に週1, 2回でもバッテリーが持っていたことが懐かしく感じます。 スマホが普及した現代、「充電」という作業は、その頻度と重要性が増し生活に欠かせないですね。ヘビーユーザーなら1日に1回では足りず、モバイルバッテリーを常備している人も少なくないと思います。普通の使い方の人でも、長時間の外出の時などは、外出先での電池切れが心配でモバイルバッテリーを持参する人も多いのではないでしょうか？ これほどまで身近になった「充電作業」、それを支える縁の下の力持ち的な存在(道具)はなんでしょうか？「アダプター」、「ケーブル」です。これらは、毎日欠かさず使うので旅行や出張の際にも必ずもって行く必需品と言えるでしょう。電器店は当然、駅の売店でも、コンビニでも、旅先の小さい商店でさえも、充電用のケーブルやアダプターを見かけるようになりました。   充電のリスクと安全性 毎日使うこれらのツール、最も重要なものは何でしょうか？「安全性」ではないでしょうか？ 日常生活に欠かせなくなったこれらのツールは、安心して使いたいものです。 充電という作業にはリスクが伴い、各ツールは熱を持ちやすい特性があります。そのため、発煙・発火の危険性とも常に隣り合わせです。発煙・発火すれば付近の物への損害、やけど、怪我、最悪の場合、火災などの大惨事を招きかねません。記憶にも新しいかと思いますが、通勤時間帯の電車内で出火騒ぎが発生したことがありました。 同じ電車に乗り合わせた人だけではなく、運転見合わせにより、多くの人々が被害を被りました。当事者も大切な所持品を失ったことでしょう。更には損害賠償を求められた可能性も高いです。 その原因は、「一番安かった」という理由で購入したモバイルバッテリーの使用による発火でした。モバイルバッテリー自体は安いとしても、それが原因で高価なスマホを損傷したり、自身が大怪我を負ったり、賠償責任を負ったり、住宅が焼失してしまうなどの事態になれば元も子もありません。リスクを考えれば、多少高くても、安全性が保証された商品の方が安心です。 信用の置けるメーカーの商品であれば、安全性は一定水準をクリアしていると思われますが、消費者への正式な証明としては、第三者認証機関によって行われた認証試験が有効とです。   [...]

MCPC モバイル充電安全認証の概要

スマートフォンは大変便利な情報機器ですが、使い方を誤ると思わぬ事故を引き起こしてしまうことがあります。特に大容量のバッテリーを搭載しているスマートフォンは長時間の運用が可能になる一方で、漏電などによる発火や爆発といった事故への対策もますます重要になっています。そこで、今回は過去の事例をベースに、アリオンが推進しているMCPC充電安全認証について紹介します。 1. スマートフォンの充電電流の増加と充電事故 スマートフォンは現代社会の情報機器として、年齢・職業を問わず広く普及しています。画面の大型化、様々な機能の増加などに伴ってスマートフォンの消費電力が大きくなったため、より大きな容量のバッテリーを搭載してきました。ユーザーが眠っている間に充電を終わらせるためには、充電時間は長くても1日8時間、平均6時間以内に完了させる必要があることから、充電電流は年々増加しています。例として、2010年のUSBポートを利用した充電器が登場した頃は500-800mA程度だった充電電流が、2014年頃には1Aを越え、2015年には1.5A以上、2016年には2Aを越える充電器が登場しています。スマートフォンの充電は、USBコネクタを経由したものが一般的になり、ユーザーは汎用のUSB充電器、充電ケーブルを使えるようになりましたが、一方で低価格化のために安全に配慮しない充電器、充電ケーブルも市場で販売されています。 充電は一般家庭において、就寝時のベッドサイド、洗面所などでも行われます。充電電流が大きくなったことで、不適切な使い方や充電器の不具合による火災、やけどなどの事故が2014年から増えてきました。このような事故は、就寝中の充電での事故、また浴室・化粧室など水気のある場所での充電なども原因です。特に充電端子部分での短絡により、充電器、充電ケーブル、スマートフォン充電端子での焼損が発生し（図１）、このような事故に対する業界内（販売者、製造者）での対策が必要となりました。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　図1：充電端子部の事故原因 2. 充電事故への対策 携帯端末に関する業界団体MCPCでは、このようなスマートフォンの充電事故を受けて、充電器、ケーブルなど充電に関する『USB充電インタフェース安全設計ガイドライン（MCPC TR-021）』、『モバイル機器安全設計ガイドライン（MCPC TR-023）』を発行しました（図2）。このガイドラインは、USB充電に関する事故原因を踏まえて安全な充電器、ケーブル、携帯端末を設計し、USB充電システムでの事故を低減することを目的としています。 ガイドラインで、定められた安全設計のための要求には、次のようなものがあります。 1）USB充電ケーブルの端子における焼損事故防止機能図1にあるような端子部分でのショートによる温度上昇が発生した場合に、充電を中止する（温度センサー、温度ヒューズ等による対策）。 2）過電流防止の為の充電器IV特性過電流防止の為の保護機能を持ち、定格電圧より低い領域で定電流領域を持たない。 3）異常状態での過昇温の保護機能ベッドサイドでの充電では、充電器に夜具がかかった状態が発生する可能性があることから、外気の対流が起きない状態での充電でも過昇温を起こさない。 [...]

そのバッテリーは大丈夫？　値段だけではない製品選び

2017年9月11日午後、東京のJR山手線神田駅で男性が背負っていたリュックサックが発火する事故が発生しました。リュックに入れていたモバイルバッテリーが原因とみられ、男性は「秋葉原で安いものを買った」との事でした。モバイルバッテリーが原因とみられる同様の事故は、2016年12月にもJR山手線で起きています。 このような事故を、アリオンは技術的な側面から考察してみました。 モバイルバッテリーは、内部に電池を持ち、携帯電話への充電機能をもつ充電器の一種です。その構造は、図1のように内部電池への充電部（以下　充電部）、内部電池、携帯電話への給電回路（以下　給電部）の3つの機能に分けられます。 図1：モバイルバッテリーの構造 充電部は、AC100VかUSB電源に接続され、モバイルバッテリーの内部電池を充電する機能を持ちます。内部電池は、モバイルバッテリーの主要部品であり、繰り返し充電が可能な二次電池が用いられます。ここに蓄えたエネルギーを使って携帯電話を充電しています。電池には、大容量のリチウムイオン電池などが利用されますが、充電時の温度管理や携帯時の落下衝撃などへの対策が必要です。 給電部は、内部電池のエネルギーを変換し、携帯電話への給電（充電）を行います（一部のモバイルバッテリーは、充電部と内部電池ではなく、乾電池などの一次電池を用いるものもあるが、今回の事故品とは無関係なので割愛）。 昨今、携帯電話の充電にはUSBポートを使用するのが一般的ですので、USB規格に従った電圧、電流設定が必須であり、急速充電の場合には携帯電話の充電プロトコルへの対応が必要となっています。 今回のような、「安価なモバイルバッテリー」の場合には、どのような点に問題があるかを推測してみます。充電という機能に着目すると、大容量の内部電池と急速充電ができる大電流に対応した給電回路があれば、携帯電話を長時間使えて急速充電ができるモバイルバッテリーを実現できるはずです。一方、安全面に配慮した場合には、モバイルバッテリーを落とした際に内部電池を保護できるような耐衝撃の構造と、内部電池を放電あるいは充電する場合に、電池の放電（充電）状態に応じた電流の管理、温度を監視する保護回路が重要となります（図１の赤字の部分）。 安価な製品の場合、メーカーは機能面についてはコストを払いますが、安全面についてはユーザーの注意に依存して配慮しない場合があります。つまり、発生するか不明な事故に対しては、コストをかけないことで安価な製品を実現している場合があるのです。 モバイルバッテリーをリュックの中に入れて長時間使った場合には、内部で発生した熱が逃がせず、高温になってしまう危険性があります。この熱は内部電池の放電と給電回路により発生します。給電回路の設計が携帯電話の充電特性とあっていない場合には給電効率が低くなり、給電効率が低い場合、内部で熱となります。 保護回路が適切に実装されている場合には、内部電池の温度上昇を検知して、携帯電話への給電を止める、または電流を小さくなるように設計されるはずです。これが図１における「安全のためのフィードバック」系、つまり保護回路です。しかし、このような保護回路が実装されていない、または設計が不適切な場合には、電池が発熱しているにも関わらず給電が継続され、さらに温度が上昇してしまいます。 ほとんどのモバイルバッテリーは、使用温度は0から40℃となっていますが、温度に対する保護回路がない場合には、内部電池の異常な状態になっても給電が継続されます。ユーザーは、このような異常に気付けなかった可能性が大きいと予測します。   今回（2017年9月）の事故では、内部電池が放電し、携帯電話へ給電している状態なので、図１における給電部、内部電池に問題があった可能性が大きかったと考えられます。 安価な製品の場合には、内部電池そのものの信頼性や、寿命の問題もあります。繰り返し使う中で、内部電池に既に問題が起きていた可能性も十分考えられます。しかし、電池の異常にはユーザー自身が気づくことは難しいため、内部に適切な保護回路があれば「充電が出来ない」という故障状態となり、事故前に使用が中止され、未然に事故を防げたことでしょう。 [...]

【特別企画】MCPC×アリオン モバイル充電安全認証 三者鼎談

アリオンはモバイルコンピューティング推進コンソーシアム（以下MCPC）から、MCPCが推進する『モバイル充電安全認証』の日本で最初の指定認証機関として2016年8月4日に正式認定を受けました（参考記事）。規格策定の裏側には、MCPCとアリオンによる、およそ2年に渡る協議がありました。アリオンはモバイル充電安全認証規格の立案初期段階から、MCPCモバイル充電技術WGメンバーとともに規格の策定と、認証試験開始の準備を進めていました。このたび、認証試験の開始にあたり、充電安全認証規格のキーマンであるMCPC幹事長兼事務局長である畑口氏と、MCPC技術委員長である小熊氏の両氏を本社にお招きし、モバイル充電安全認証について三者鼎談を実施しました。   ───『モバイル充電安全認証』策定のきっかけとは 中山：本日はどうもお忙しいところありがとうございます。モバイル充電安全認証をMCPCさんと進められることは、我々としても大変喜ばしいことです。 畑口：今回のように試験サービスとして開始できるというのは、MCPCにとっては最も理想的なやり方だと思います。アリオンさんで実施していただけるということで、中山社長にはとても感謝しています。 中山：こちらこそ、ありがとうございます。今回開始するモバイル充電安全認証についてですが、どのような背景があって規格策定を進められたのでしょうか。 畑口：モバイル充電安全認証は、国民生活センターにスマートフォンの充電時に事故が発生するといった報告があったことが大きな後押しとなり検討を進めていきました。当時、通信事業者の方からMCPCで検討できないか、というお話を受けまして、MCPCとしてもエンドユーザーのために何ができるかを検討する必要がありました。 小熊：事故が発生し始めた背景には、コネクタ形状の変化があります。携帯電話・スマートフォンの充電端子がUSB Micro-Bに代わり、以前の携帯電話で使われていたコネクタ形状から小さく複雑に、そしてグローバルになっていきました。そのため、ユーザーが今までと同じようにコネクタを使っているとハーフショートといった新しい種類の事故が発生する可能性が高まった点が挙げられます。 中山：なるほど。今回、この認証試験を開始するのと同じタイミングで、USB-IFでも『Power Delivery』という給電に関する規格や、『Type-C』と呼ばれるリバーシブル挿抜できるコネクタが登場しました。特に、Type-Cは話題性が高い規格です。コネクタの形状が変化しますので、これを機にUSBインターフェースの充電安全認証について、今後ますます必要になってくるものだと考えています。 小熊：最近だと、スマートフォンの急速充電に対応した充電器が登場しており、扱われる電力が大きくなっています。ですから、それだけ充電器が供給するパワーも強くなります。こうした状況で、仮にショートを起こすとすると大事故になりかねません。 中山：先日、海外大手家電メーカーの新しいスマートフォンで爆発事故が発生したことが記憶に新しいですね（参考記事）。これからは、急速充電に対応した製品がどんどん市場に登場する一方で、十分に検証を行わずに販売した結果、ユーザーの安全性に悪影響を及ぼす製品も販売されてしまうことでしょう。 小熊：モバイル充電安全認証では、実際にユーザーの使い方によって起きる事故の対策を順次取り入れて認証を進めたいと考えています。現在はハーフショートが主な対策となっていますが、今後も新しいコネクタ形状であるType-Cなど、種類によって取り扱い方が変わってくると思いますので、都度対策を考えたいと思っています。   [...]

ワイヤレス充電規格「Qi」　第二世代充電器の比較と結果

ワイヤレス充電の性能が急速に進歩しています。最近のニュースなどによれば、アップル社が2018年頃にはガラス製フレームに変更を予定していると言われています。これはワイヤレスで接続するための設計とも言われており、ワイヤレス充電の普及を促すことが予測されます。 アリオンは、ドイツ・ベルリンで9月に開催されたIFA2016へと足を運びました。会場の様子から、将来的な市場トレンド予測として、今後、数え切れないウェアラブルデバイスが発表され、自社技術と充電器を推進する企業/団体同士の競争は激化することが予測されます。今後増加するワイヤレス接続可能な製品との接続互換性と安全へのリスクを減少させるためには、ワイヤレス充電デバイスの標準化を促進する必要があります。さらに、将来多くのデバイスは防水・防塵対応のために、ワイヤレス充電の技術は搭載が必至となっていくことが考えられます。 2013年にはアリオンの専門家チームが第三者試験機関としての立場で、有線とワイヤレス充電の性能に関する試験を実施し、その結果を分析しています（URL英文記事参照：http://www.allion.com/index.php?view=tech_detail&n=290）。 その際、第一世代のワイヤレス充電器には以下の問題が挙げられました。 充電時間が長い 充電効率が低い 安全性と接続互換性が低い 3年が経過した今回、アリオンでは改めて最近のQi規格製品である「IKEA NORDMÄRKEワイヤレス充電パッド (Qi V1.1)」と「Samsung EP-NG930急速モード充電スタンド(Qi V1.2)」を使い、急速ワイヤレス充電の機能を持ったSamsung S7を用いて検証を行いました。 　　　　　　　　　　　　　　 [...]