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「モバイルバッテリーの発火事故」はなぜ起きた? 原因と安全な製品の選び方

「安価なモバイルバッテリー」の危険性とは。

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 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」とのことでした。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。

 このような事故はなぜ起きるのか、IT製品の総合的な第三者検証を行っているアリオン社に聞きました。

モバイルバッテリーの基本的な構造

 モバイルバッテリーは、内部に電池を持ち、携帯電話などへの充電機能を持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。

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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。

安価なモバイルバッテリーの問題点

 今回のような「安価なモバイルバッテリー」は、どのような点に問題があるのでしょうか。

 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(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)。

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 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かか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0~40度となっていますが、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。

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 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付くことは難しいため、内部に適切な保護回路があれば「充電ができない」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。

 今回の事故原因の推測をまとめれば、(1)充電の保護回路が機能しなかった、(2)内部電池の品質が悪い、(3)繰り返し使う中で既に問題が発生していたなど、複合的な原因によって発生した可能性が大きいものと思われます。副次的な原因として、内部電池を衝撃から守る構造がなかったので、落下などの事故の影響が残っていた可能性もあります。

事故のリスクを下げる

 このような事故を防ぐために、ユーザーが取れる安全対策はあるのでしょうか。バッテリーの異常な発熱などを感じたらすぐに使用を中止するのはもちろんですが、安全面に配慮されたような製品を選ぶことも重要になってきます。

 一例としては、携帯電話用の充電器や充電ケーブルの安全性に着目した「モバイル充電安全認証」などがあります。

 この認証試験では、今回のリュックの中のバッテリーに近いような、外気の循環ができない環境での安定した充電(毛布にくるまれた充電器を想定)などが行われています。試験に適合した製品には「MCPC」(モバイルコンピューティング推進コンソーシアム)のロゴが入っています。

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 今後も、USBインタフェースを用いた携帯電話の充電は、ますます普及してゆくでしょう。高温(40度~)の場所では使用しないなど適切な使用法を守り、価格や機能面だけではない安全面にも注目した製品を選ぶことで、事故のリスクを下げることができるはずです。

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