(57)【要約】【課題】  電池の残容量を導出するのに伴う消費電力を低減できる通信装置および電池残容量導出方法を提供する。【解決手段】  電池からの電力供給によって周辺無線機との間で無線通信を行う無線機において、当該電池が示す、電池の残容量と通信時間に依存して電池の降下電圧が変化する特性に基づき、所定時間の無線通信を行った前後で電池電圧を測定し得られる電池電圧の差分としての降下電圧から、当該電池の残容量を導出するものである。【選択図】            図６
2015014537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周辺装置との間で通信を行う通信部と、前記通信部に電力を供給する電池とを備えた通信装置において、
前記電池は、その電池の残容量である電池残容量と、前記通信の開始時から終了時までの通信時間とに依存して、
前記通信の開始時の電圧と終了時の電圧との電圧差分が変化する特性を持ち、
前記電池の前記電圧差分を測定する電圧差分測定部と、
前記通信時間を計測する時間計測部と、
前記通信部の前記通信時間と、前記電池残容量と、前記電池の前記電圧差分との関係を
記憶する関係記憶部と、
前記関係記憶部で記憶される関係に基づき、
前記電圧差分測定部で測定された前記電池の前記電圧差分と、前記時間計測部で計測された時間とを用いて
前記電池残容量を導出する電池残容量導出部と、
をさらに備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記通信部は、周辺装置との間で無線通信を行う無線部であることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記電池残容量導出部によって導出された前記電池残容量に基づいて外部に警報を発する警報部を
さらに備えたことを特徴とする請求項１乃至２に記載の通信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の通信装置において、
前記電池残容量の閾値を記憶する閾値記憶部と、
前記電池残容量導出部によって導出された前記電池残容量が前記閾値を下回った事を判定する閾値判定部と、
を備え、前記閾値判定部での判定に基づいて前記警報部が警報を発することをさらに特徴とする通信装置。
【請求項５】
周辺装置との間で通信を行う通信部と、
前記通信部に電力を供給する電池と
を備えた通信装置において実行される電池残容量導出方法であって、
前記電池における、前記通信の開始時の電圧と終了時の電圧との電圧差分を測定する電圧差分測定工程と、
前記通信の開始時から終了時までの通信時間を計測する時間計測工程と、
前記電池の残容量である電池残容量と前記通信時間とに依存し前記電圧差分が変化する前記電池の特性に基づき、
前記電圧差分測定工程で測定された前記電池の前記電圧差分と前記時間計測工程で計測された前記通信時間とから
前記電池残容量を導出する電池残容量導出工程と、
を有することを特徴とする電池残容量導出方法。
【請求項６】
周期の循環を判定する周期判定工程と、
前記周期判定工程で判定される前記周期の循環を通知する周期循環通知工程と、
前記周期循環通知工程からの通知により前記通信を行う周期通信工程と、
前記周期循環通知工程からの通知により前記電池残容量導出工程を行う周期電池残容量導出工程と、
前記周期循環通知工程からの通知がない期間では、
前記通信工程および前記電池残容量導出工程を行わずに前記電池の電力消費を抑える低電力動作工程と、
を有することを特徴とする請求項５に記載の電池残容量導出方法。
【請求項７】
前記周期電池残容量導出工程で導出された過去の前記電池残容量について
平均値を算出する平均電池残容量算出工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の電池残容量導出方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の電池残容量導出方法において、
前記通信時間に渡り前記電池に一定の放電を行わせるために、
前記通信において周辺装置から送信される信号を前記通信時間の間だけ連続受信する連続受信工程と、
をさらに有することを特徴とする電池残容量導出方法。
【請求項９】
請求項５〜７のいずれかに記載の電池残容量導出方法において、
前記通信時間に渡り前記電池に一定の放電を行わせるために、
前記通信において周辺装置への信号を前記通信時間の間だけ連続送信する連続送信工程と、
をさらに有することを特徴とする電池残容量導出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、周辺装置との間で通信を行う通信部と、通信部に電力を供給する電池とを備えた通信装置およびその通信装置において実行される電池残容量導出方法である。特に、ガスメータや水道メータなどの検針データを自動収集する自動検針システム、温度や湿度などの情報を自動収集するシステム、あるいはガス漏れセンサや火災センサなどの情報を通知するセキュリティシステムなどに使用される通信装置およびその通信装置において実行される電池残容量導出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスメータの自動検針システムを例に挙げると、このシステムで扱う無線通信端末に駆動用の電源として搭載される電池について、この電池の残容量が低下したことを検出する方法の１つには、電池の電圧を測定し、その測定値が予め装置に設定しておいた基準電圧を下回った場合に、交換時期と判断する方法がある。この方法においては、電池電圧を測定する精度が悪いと電池の容量を十分に使えない問題が生じ、また測定処理に余計に電力を消費し過ぎると、この処理で電池容量が低下してしまい装置が突然停止するなどの問題が生じる。そのため、電池電圧の測定は少ない処理で精度よく行う必要がある。
【０００３】
その電池電圧の測定方法として、従来から提案されている例を先行技術文献（特許文献１、特許文献２、及び、特許文献３）に挙げる。特許文献１、及び、特許文献２では、電池に対し、ある一定時間だけ放電を伴う負荷印加を行った後に、この負荷から開放し、その後の電池電圧回復までの時間を計測する事で、電池の残容量を計測する方法を提案している。更に特許文献１においては、電池残容量の計測に通常運用での通信動作を電池の放電負荷に利用する事を提案している。また、特許文献３では、負荷印加後に電圧測定を行った結果から、再測定の要否判定を実施する事で、電圧測定結果の精度を向上させる方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２６７７８公報（第１図）
【特許文献２】特開平１０−１８７２９５号公報（第２図）
【特許文献３】特開２０１１−２１７１２３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術のうち、特許文献１及び特許文献２では、電池に対して放電負荷を印加し、その負荷を解放した後に電池の電圧が回復するまでの時間を計測することで、電圧の回復に要した時間から電池の残容量の導出を行っている。この際、電圧が回復するのに要した時間を計測する為に、負荷を解放した後に周期的に複数回に渡って電池の電圧を測定する必要があり、この間の装置の動作によって電力を消費するがことが課題となる。
【０００６】
また、特許文献３においては、電池容量の低下を判断する際に、電池の測定電圧と予め保持した基準電圧とを絶対値を用いて比較しており、ここで電圧の測定値に測定誤差が含まれる場合には、電池残容量の測定において精度の問題が生じる。このため、当該文献では、更なる電池電圧の測定や基準電圧との比較処理を追加しており、それに伴い測定誤差の要因を正しく特定し、その要因の特性に基づいて適切な補正処理を行う必要から電池残容量の導出処理が複雑となるため、その分の電池の電力消費が余分に発生することが課題となる。
【０００７】
本発明の目的は、電池の残容量を導出するのに伴う消費電力を低減できる通信装置および電池残容量導出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
周辺装置との間で通信を行う通信部と、前記通信部に電力を供給する電池とを備えた通信装置において、
前記電池は、その電池の残容量である電池残容量と、前記通信の開始時から終了時までの通信時間とに依存して、
前記通信の開始時の電圧と終了時の電圧との電圧差分が変化する特性を持ち、
前記電池の前記電圧差分を測定する電圧差分測定部と、
前記通信時間を計測する時間計測部と、
前記通信部の前記通信時間と、前記電池残容量と、前記電池の前記電圧差分との関係を
記憶する関係記憶部と、
前記関係記憶部で記憶される関係に基づき、
前記電圧差分測定部で測定された前記電池の前記電圧差分と、前記時間計測部で計測された時間とを用いて
前記電池残容量を導出する電池残容量導出部と、
をさらに備えたことを特徴とする通信装置である。
【０００９】
本発明は、
周辺装置との間で通信を行う通信部と、
前記通信部に電力を供給する電池と
を備えた通信装置において実行される電池残容量導出方法であって、
前記電池における、前記通信の開始時の電圧と終了時の電圧との電圧差分を測定する電圧差分測定工程と、
前記通信の開始時から終了時までの通信時間を計測する時間計測工程と、
前記電池の残容量である電池残容量と前記通信時間とに依存し前記電圧差分が変化する前記電池の特性に基づき、
前記電圧差分測定工程で測定された前記電池の前記電圧差分と前記時間計測工程で計測された前記通信時間とから
前記電池残容量を導出する電池残容量導出工程と、
を有することを特徴とする電池残容量導出方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、通信システムにおいて通信装置が周期的に行う連続的な通信動作と並行して電池の残容量の導出を行う事ができ、これによって通信装置が通信動作を行わない状況においては速やかに省電力状態を取ることが可能となるため、従来技術にある電池残容量の導出のために通信装置が動作する時間が短縮され、電力消費を抑えて電池の寿命を延ばす効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における、装置により構成される無線通信システムを示す全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における、子機無線機を示す内部構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１における、子機無線機の連続通信動作中の通信時間と電池の電圧差分との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態１における、子機無線機が使用する電池の残容量と、連続通信動作の負荷をかけた場合の当該電池の降下電圧と、そのＡ／Ｄ変換値を示す表である。
【図５】本発明の実施の形態１における、子機無線機が使用する電池の降下電圧のＡ／Ｄ変換値と、その値から導出される電池残容量を示す表である。
【図６】本発明の実施の形態１における、子機無線機が待機中に行う周期的な無線通信動作を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の実施の形態１における、子機無線機の動作である図６のうち、処理Ｓ１７で行われるビーコン信号収集処理から電池の降下電圧の算出処理までの詳細を示すフローチャート図である。
【図８】本発明の実施の形態２における、子機無線機が周辺無線機に対してデータ送信を行う動作と、それに伴い無線キャリア信号の連続送信動作を行う動作を示すフローチャート図である。
【図９】本発明の実施の形態１の動作である図６に基づき、実施の形態３として更に電池残容量の算出結果を平均する処理を加えたフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による装置により構成される無線通信システムを示す全体構成図である。
【００１３】
当該無線通信システムは、センタサーバ１１、インターネット網１２、ゲートウェイ１３、親機無線機１４、複数の子機無線機１５Ａ〜１５Ｅ、及び、複数のメータ１６Ａ〜１６Ｅからなる。
【００１４】
センタサーバ１１は、インターネット網１２に接続され、遠隔地から複数のメータ１６Ａ〜１６Ｅの監視や制御を行うためのサーバ装置であり、各メータ１６Ａ〜１６Ｅに対して検針要求を行うことで各メータが持つ情報を取得したり、また子機無線機１５Ａ〜１５Ｅが搭載する電池の残容量といった装置の状態を管理したりする機器である。ここでのメータが持つ情報とは、例えば、ガスメータの検針情報などである。尚、インターネット網１２の代わりに、有線電話網や、有線電話網と移動体無線通信網を組み合わせた構成など、その他の多様な通信形態も許容するものとする。
【００１５】
インターネット網１２は、通信インフラ設備として一般利用される広域網や、事業者の所有する特設網などのインターネット施設網である。
【００１６】
ゲートウェイ１３は、インターネット網１２と親機無線機１４が構成するローカルネットワークとを相互に繋ぐための通信装置であり、センタサーバ１１と親機無線機１４との間で送受信されるデータを中継するための機器である。
【００１７】
親機無線機１４は、ゲートウェイ１３と、親機無線機１４及び子機無線機１５Ａ〜１５Ｅの複数の無線機で構成される無線ネットワークとを相互に繋ぐための通信装置であり、ゲートウェイ１３との通信機能や複数の子機無線機１５Ａ〜１５Ｅとの無線通信機能を備える機器である。更に、センタサーバ１１からの各メータ１６Ａ〜１６Ｅへの検針要求と、その応答である各メータ１６Ａ〜１６Ｅからの検針情報とを中継するに当たって、子機無線機１５Ａ〜１５Ｅで構成される通信経路のうち最適な経路となる転送先の子機無線機を選択する機能を備えることも可能である。ここで言う最適な経路とは、中継回数が最も少なくなる経路や、システムとしての消費電力が最も少なくなる経路など、目的によって異なるものとする。
【００１８】
子機無線機１５Ａ〜１５Ｅは、センタサーバ１１とメータ１６Ａ〜１６Ｅとの間の通信を中継するための通信装置であり、接続されたメータ１６Ａ〜１６Ｅと通信を行う機能や、親機無線機１４、及び、子機無線機１５Ａ〜１５Ｅとの間で相互に無線通信を行う機能を持つ機器である。更に、通信を中継するに当たって、親機無線機１４と子機無線機１５Ａ〜１５Ｅで構成される通信経路のうち最適な経路となる転送先の無線機を選択する機能を備えることも可能である。ここで言う最適な経路とは、中継回数が最も少なくなる経路や、システムとしての消費電力が最も少なくなる経路など、目的によって異なるものとする。また、子機無線機の台数については、５台とする以外にもネットワーク構成に応じて適宜に増減させることが可能である。
【００１９】
メータ１６Ａ〜１６Ｅは、ガスメータや水道メータ等の計量器、または、温度や湿度等を計測する計測器であり、システムが扱う主要な情報の情報源となる装置に設けられ、当該装置から情報を取得するための機器である。
【００２０】
尚、図１では、親機無線機１４と子機無線機１５Ａ〜１５Ｅとの間の無線ネットワークとして、メッシュ型ネットワークの構成を取っているが、無線機の配置を適切に変えることでメッシュ型ネットワーク以外にも、スター型ネットワークやクラスタツリー型ネットワークの構成とすることも可能である。
【００２１】
また、メッシュ型ネットワークの構成においては、例えば、親機無線機１４と子機無線機１５Ｄとが直接に通信が行えない状況においても、双方の無線機と通信が可能な子機無線機１５Ａがこの間に存在することで、親機無線機１４や子機無線機１５Ｄからのデータを子機無線機１５Ａが転送をし、親機無線機１４と子機無線機１５Ｄは中継による通信が可能となる。このように、通信に中継を利用するネットワーク構成においては、メータを接続しない中継専用の子機無線機をネットワーク構成に含めることも可能である。
【００２２】
図１のシステムを、例えば、ガスメータの検針情報を自動収集する自動検針システムに適用すると、以下のように検針情報の収集が行えるようになる。
【００２３】
センタサーバ１１がメータ１６Ｅの検針データを取得する場合に、センタサーバ１１から、検針対象となるメータ１６Ｅが属する無線ネットワークに接続されるゲートウェイ１３に対して検針要求データが送信され、当該データを受信したゲートウェイ１３は親機無線機１４に当該データを転送する。
【００２４】
当該データを受信した親機無線機１４は、検針対象となるメータ１６Ｅが接続される子機無線機１５Ｅが直接に通信可能な範囲にないため、子機無線機１５Ｅまで当該データを転送するのに、子機無線機１５Ａ〜１５Ｄのうち１つ又は複数の子機無線機を中継させる必要がある。親機無線機１４は、子機無線機１５Ｅまでデータを転送する経路うち、ここでは中継回数が最小となるものを選定する場合に、子機無線機１５Ａを中継させる経路が最適との判定に基づいて、当該データを子機無線機１５Ａに送信する。
【００２５】
親機無線機１４から当該データを受信した子機無線機１５Ａは、子機無線機１５Ｅが直接に通信可能な範囲にないため、親機無線機１４と同様に子機無線機１５Ｅまで中継回数が最小となるようなデータ転送の経路を選定し、その結果に基づいて、当該データを子機無線機１５Ｄに送信する。以降、中継動作を同様に繰り返すことで、子機無線機１５Ｅまで当該データが転送される。
【００２６】
検針要求データを受信した子機無線機１５Ｅは、接続されたメータ１６Ｅと通信を行い、検針情報を取得する。メータ１６Ｅの検針情報を取得した子機無線機１５Ｅは、センタサーバ１１に対して当該検針情報を含むデータを送信する。その際に、子機無線機１５Ｅは、親機無線機１４が直接に通信可能な範囲にないため、子機無線機１５Ａ〜１５Ｄのうち１つ又は複数の子機無線機を中継させることで、親機無線機１４まで当該データを転送することを試みる。この先に行われる中継動作は、親機無線機１４から子機無線機１５Ｅまでデータを転送したものと同様である。
【００２７】
子機無線機１５Ｅから当該データを受信した親機無線機１４は、ゲートウェイ１３を中継してセンタサーバ１１に当該データを転送する。当該データを受信したセンタサーバ１１は、データに含まれるメータ１６Ｅの検針情報を取得し、メータ１６Ｅの検針情報の収集が完了する。その他のメータについても同様に検針情報の収集を行う。
【００２８】
システムを構成する親機無線機や子機無線機１５Ａ〜１５Ｅは非同期で動作を行っても良いし、また後述する無線機の周期的な動作を同期させても良い。同期させた場合には、各々の無線機が効率的にデータを送受信することで、備える電池の電力消費を抑えて電池の寿命を延ばす効果が得られる。
【００２９】
実施の形態１では、子機無線機１５Ａ〜１５Ｅが互いに通信するにあたり、ビーコン信号の送受信を行う。子機無線機は動作電源に電池を使用しており、電池の消耗を抑える為に、周期的に電力消費を抑えた動作状態（以下、スリープ状態と称する）をとる。その為、子機無線機がデータ送信を行う場合には、データを送信したい宛先の子機無線機がスリープ状態ではない事を知る必要があり、そのための判断として、子機無線機は周辺の子機無線機が送信するビーコン信号の受信動作を行う。
【００３０】
ビーコン信号の中には無線機を識別する固有の番号（以下、無線機番号と称する）が含まれており、子機無線機は受信したビーコン信号に含まれる無線機番号が、データを送信したい宛先の子機無線機のものと一致するかを判定する。無線機番号の判定により、宛先の子機無線機からのビーコン信号を受信したと判断した場合に、例えば「ＣＳＭＡ／ＣＡ（搬送波感知多重アクセス／衝突回避）方式」等を実施し、周辺の子機無線機と送信データが衝突しない事を確認した後に、ビーコン信号への応答として送信要求信号を送信する。送信要求信号を送信した子機無線機は、続けて宛先の子機無線機に対してデータの送信を行う。
【００３１】
このように、子機無線機は周期的にビーコン信号を送信することで、周辺の子機無線機からのデータを受信する機会を得ることができ、反対にビーコン信号を受信することで、周辺の子機無線機に対してデータを送信する機会を得ることができる。
【００３２】
また、ビーコン信号に含まれる無線機番号を取得することで、周辺に存在する子機無線機のリストを作成することが可能である。子機無線機は周期的にビーコン信号の連続受信動作を行うことで、その都度、当該リストを作成または更新をし、当該リストに基づいて目的に応じた最適なデータ転送経路の情報を持つことができる。
【００３３】
図２は、実施の形態１における子機無線機１５Ａ〜１５Ｅの内部構成図である。
【００３４】
子機無線機は、無線通信用アンテナ２１、無線部２２、中央処理装置としてのＣＰＵ部２３、メータインタフェース２４、及び電池２５からなる。さらに、無線部２２は受信部２２１と送信部２２２からなる。また、ＣＰＵ部２３の内部にはＲＯＭ（リードオンリメモリ）２３１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３２、及び、Ａ／Ｄ変換器２３３が備わっている。
【００３５】
無線通信用アンテナ２１は、無線部２２に接続されており、子機無線機が周辺の無線機と無線通信を行うために通信電波を送受する通信用のアンテナである。
【００３６】
無線部２２は、無線通信用アンテナ２１、ＣＰＵ部２３、及び、電池２５に接続されており、電池２５を駆動電源としてＣＰＵ部２３からの制御によって動作し、子機無線機が周辺の無線機と無線通信を行う際に、内部の受信部２２１や送信部２２２の制御を行う装置である。
【００３７】
ＣＰＵ部２３は、無線部２２、メータインタフェース２４、及び、電池２５に接続されており、電池２５を駆動電源として、無線部２２、及び、メータインタフェース２４に対して制御を行うことで、子機無線機の動作全般を司る装置である。
【００３８】
メータインタフェース２４は、ＣＰＵ部２３とメータ１６に接続されており、ＣＰＵ部２３からの制御によってメータ１６から検針情報を取得する装置である。
【００３９】
電池２５は、無線部２２とＣＰＵ部２３に接続されており、子機無線機を構成する装置に対して電流を供給する電源である。
【００４０】
受信部２２１は、無線部２２の内部に備えられ、無線部２２からの制御によって、子機無線機と周辺の無線機との無線通信におけるデータの受信を司る装置である。
【００４１】
送信部２２２は、無線部２２の内部に備えられ、無線部２２からの制御によって、子機無線機と周辺の無線機との無線通信におけるデータの送信を司る装置である。
【００４２】
電流Ｉ＿ＢＡＴＴ２６は、ＣＰＵ部２３からの制御によって、無線部２２内部の受信部２２１や送信部２２２に対して、電池２５から供給される電流である。
【００４３】
ＲＯＭ２３１は、ＣＰＵ部２３の内部に備えられ、電池２５からの電流の供給有無によらず、プログラムやデータを格納する不揮発性記憶装置である。
【００４４】
ＲＡＭ２３２は、ＣＰＵ部２３の内部に備えられ、一時的にデータを格納する記憶装置である。
【００４５】
Ａ／Ｄ変換器２３３は、ＣＰＵ部２３の内部に備えられ、電池２５を駆動電源として、ＣＰＵ部２３からの制御によって、電池２５の電圧をＡ／Ｄ変換による数値化により測定を行う測定器である。
【００４６】
図３は、電池２５が示す、通信時間と電圧差分に関する特性のグラフである。図３（Ａ）と図３（Ｂ）はそれぞれ、横軸には時刻を、縦軸には各時刻における電池の電圧値をとる。時刻Ｔ１は、電池の放電負荷を伴う通信装置の通信動作を開始する時刻であり、時刻Ｔ２は、時刻Ｔ１で開始した通信動作を停止する時刻である。時刻Ｔ２と時刻Ｔ１の差分を時間ΔＴとする。電圧Ｖ１は、時刻Ｔ１における電池の電圧値であり、電圧Ｖ２は、時刻Ｔ２における電池の電圧値である。電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の電圧差分を降下電圧ΔＶとする。ここで、図３（Ａ）の電池残容量は、図３（Ｂ）の電池残容量より多いとする。
【００４７】
電池２５に定常的な放電負荷を与え続けた場合に、図３に示すように、電池の電圧に変化が生じる。その電圧の変化における特徴の１つとして、時間ΔＴと共に、降下電圧ΔＶは急激に変化することなく徐々に電圧Ｖ１から電圧Ｖ２へと降下していく。放電負荷の停止後は時間の経過と共に電池の電圧が回復する。また、もう１つの特徴としては、電池の残容量が少ない場合、つまり、図３（Ａ）に対して図３（Ｂ）の場合では、時間ΔＴにおける降下電圧ΔＶが大きくなる。
【００４８】
ここで扱う電池２５は、負極にリチウムアルミ合金を用いた１次電池であり、当該電池は深い放電深度においても低い内部抵抗を維持するために、負極にリチウムアルミ合金を用いないリチウム１次電池などにはない図３の特性が得られる。なお、電池２５として、図３と同等の特性を保有する電池を用いることも可能である。
【００４９】
上記の電池２５の特性を、実施の形態１に適用した結果を図３に記載する。実施の形態１において、子機無線機がビーコン信号の収集処理として連続受信動作を２０秒間だけ行った場合に、電池２５に印加される放電負荷の電流値Ｉ＿ＢＡＴＴ２６は定常的に２０ｍＡであったとする。この時、図３（Ａ）は放電負荷を印加する前の電池の残容量が４０％の状態とし、図３（Ｂ）は放電負荷を印加する前の電池の残容量が１０％の状態とする。図３（Ａ）と図３（Ｂ）の、時間ΔＴは２０秒間である。
【００５０】
図３（Ａ）で、子機無線機が連続受信動作を開始した時刻Ｔ１の電圧Ｖ１は２．８０Ｖとなり、連続受信動作を停止した時刻Ｔ２の電圧Ｖ２は２．７５Ｖとなる。また、図３（Ｂ）で、子機無線機が連続受信動作を開始した時刻Ｔ１の電圧Ｖ１は２．６９Ｖとなり、連続受信動作を停止した時刻Ｔ２の電圧Ｖ２は２．６０Ｖとなる。
【００５１】
図４は、図３の電池２５の特性に基づき実施の形態１を適用した結果を整理した表である。電池２５の放電負荷を印加する前の残容量と、電池２５に時間ΔＴだけ放電負荷を印加した前後の電圧値である電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２と、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との電圧差分である降下電圧ΔＶとの関係を示す。ここで、ＣＰＵ２３内のＡ／Ｄ変換器は１０ビットＡ／Ｄ変換器であり、入力電圧３．００Ｖでフルレンジの１０２３ＬＳＢとなる。ここで、ＬＳＢ（Least Significant Bit）はＡ／Ｄ変換における量子化単位とする。
【００５２】
実施の形態１において、電池２５の残容量が約８０％、約４０％、約１０％の各状態をそれぞれ表のＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３として代表ケースに扱い、図３と同様に子機無線機の連続受信動作に伴う電池２５への放電負荷を時間ΔＴを２０秒として印加するとき、その負荷印加の開始直後と停止直前の電池２５の電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２と、その差分として得られる降下電圧ΔＶと、ＣＰＵ２３内のＡ／Ｄ変換器２３３によりこれらの電圧Ｖ１、電圧Ｖ２、及び、降下電圧ΔＶの値を数値化したＡ／Ｄ変換値は図４の通りとなる。
【００５３】
例えば、図４のＮｏ．２のケースでは、電池２５の残容量が約４０％の場合に降下電圧ΔＶの電圧値は０．０５Ｖであり、その時のＡ／Ｄ変換値は１７ＬＳＢとなる。また、図４のＮｏ．３のケースでは、電池２５の残容量が約１０％の場合に降下電圧ΔＶの電圧値は０．０９Ｖであり、その時のＡ／Ｄ変換値は３１ＬＳＢとなる。
【００５４】
この２つのケースで示されるように、電池の残容量に応じて、降下電圧ΔＶのＡ／Ｄ変換値が変わってくる。なお、図３や図４に記載の数値は一例であり、使用する電池やＡ／Ｄ変換器により異なるものである。
【００５５】
図３及び図４の関係を用いれば、無線機の通信時間である時間ΔTと、それに伴って生じる電池の電圧差分である降下電圧ΔVとを入力として、当該電池の残容量の割合を導出することが出来る。更に、この電池の残容量の導出過程において、時間ΔＴを例えば２０秒に固定とした場合には、測定で得られた降下電圧ΔＶの値に対応して、電池の残容量を求めることが出来る。
【００５６】
図５は、図３と同様に、実施の形態１での子機無線機の連続受信動作に伴い、時間ΔTを２０秒として、電池２５に対して電流値Ｉ＿ＢＡＴＴ２６が定常的に２０ｍＡとなる放電負荷をかけたとき、この間にＡ／Ｄ変換器２３３で測定されるＡ／Ｄ変換値としての降下電圧ΔＶから電池２５の残容量を導出する表である。
【００５７】
電池２５が満充電の状態を１００％、また放電終止電圧の状態を０％というように電池２５の残容量を百分率で表し、更にこの百分率で表した残容量を、判定を行うのに適切な範囲で区分けをする。図５の表の右列では、６１％以上、６０％〜３１％、３０％〜１１％、１０％以下の４つの範囲に、小数点以下を四捨五入として区分けを行っている。
【００５８】
そして、この百分率で表した電池残容量の各々の区分けに相当する電池２５について、Ａ／Ｄ変換器２３３を用いて降下電圧ΔＶの値を実測から求めることで、図５の表が得られる。
【００５９】
この図５の表を参照することで、Ａ／Ｄ変換器２３３を用いて電池２５の降下電圧ΔＶを求めれば、当該電池の残容量を導出することができる。例えば、降下電圧ΔＶのＡ／Ｄ変換値が１５ＬＳＢの場合に、電池２５の残容量は６０％〜３１％程度と判定が行える。ここで、厳密に言えば図５を用いることで、電池２５に降下電圧ΔＶが生じる前の電池の残容量を導出することとなるが、本発明が適用されるシステムにおいては１度の連続通信動作では電池の残容量が殆ど変化しないと言えるため、降下電圧ΔＶが生じた後もほぼ同じ電池残容量であると扱う。
【００６０】
また、図５の電池２５の残容量と降下電圧ΔＶとの区分けを更に細かい範囲とすることで、電池２５の残容量をより細かく判定することが可能である。
【００６１】
図５の表は、使用する電池やＡ／Ｄ変換器、また、印加される負荷の条件などを、実際に運用されるものと同一として予め作成しておき、無線機内のＲＯＭ２３１に保持しておく必要がある。
【００６２】
図６は、実施の形態１において、周辺の無線機に宛てたデータ送信処理がない待機中の子機無線機がとる周期的な動作を示すフローチャート図である。
【００６３】
ここで、子機無線機の待機中の周期的な動作とは、駆動用の電源に電池を使用する子機無線機が、数年間の連続動作を実現するために行う間欠的な動作をさす。間欠的な動作とは、例えば１０秒おきに数ミリ秒間だけ無線部を動作させ、それ以外の期間は電力消費を抑えた状態をとることである。
【００６４】
また、電池の寿命により子機無線機が運用中に停止することがないように、子機無線機は間欠動作中に電池の残容量を反復して測定することで、新しい電池との交換時期を適宜検出し、電池容量が低下したと判断した場合には、例えば無線通信を介してサーバに通知を行うなど、外部に対して警報を発する必要がある。
【００６５】
子機無線機は、待機中の動作として先ず処理Ｓ１１に遷移する。処理Ｓ１１では、電池の消耗を抑えるため、無線部２２及びＣＰＵ２３を低消費電力で動作させるスリープ状態とする。ここで、子機無線機が最初に処理Ｓ１１へ遷移すると同時にタイマ（ａ）を起動しており、当該タイマは処理Ｓ１１の間も動作している。ここで、子機無線機がとるスリープ状態の継続時間を時間Ｔａ（以下、１０秒と扱う）とする。この時間Ｔａは、適用されるシステムや使用する電池、または子機無線機の仕様に依存するものであり、これらを考慮して変更が可能である。その後、処理Ｓ１２に遷移する。
【００６６】
処理Ｓ１２では、スリープ状態が時間Ｔａだけ経過した後に当該状態を解除するため、タイマ（ａ）が時間Ｔａだけ経過したかの判定を行う。本処理でタイマ（ａ）が時間Ｔａだけ経過したと判定されるまで、処理Ｓ１１に遷移してスリープ状態を継続し、処理Ｓ１１と処理Ｓ１２とを交互に繰り返し行う。
【００６７】
処理Ｓ１２で、タイマ（ａ）が時間Ｔａだけ経過したと判定した場合に、処理Ｓ１１に遷移せずに、処理Ｓ１３に遷移し、スリープ状態を解除する。
【００６８】
処理Ｓ１３では、子機無線機はデータ送信動作に切り替わり、周辺の子機無線機に対してビーコン信号を送信する。このビーコン信号の送信期間は２ｍｓ程度の短い時間である。また、処理Ｓ１３ではタイマ（ａ）のリセットを行う。ビーコン信号を送信した後、子機無線機はデータ受信動作に切り替わり、処理Ｓ１４に遷移する。
【００６９】
処理Ｓ１４では、周辺の子機無線機からの送信要求信号を受信したかを判定する処理を行う。この送信要求信号とは、ビーコン信号を受信した子機無線機が、ビーコン信号の送信元の子機無線機に対してデータを送信したい場合に、ビーコン信号への応答として送信するものである。処理Ｓ１４で当該送信要求信号を受信したと判定された場合は、処理Ｓ１５へ遷移する。処理Ｓ１４で当該送信要求信号を受信したと判定されない場合は、処理Ｓ１５を行わずに処理Ｓ１６に遷移する。
【００７０】
処理Ｓ１５では、当該送信要求信号を送信した子機無線機から続いて送信されるデータの受信を行う。当該データは、送信要求信号の送信完了後に即時、送信されるものである。当該データの受信後、処理Ｓ１６に遷移する。
【００７１】
処理Ｓ１６では、子機無線機が周期的にビーコン信号の収集動作を行うための判定を行う。当該周期を時間Ｔｂ（以下、７２時間と扱う）とし、処理Ｓ１１においてタイマ（ａ）と合わせて起動されるタイマ（ｂ）が時間Ｔｂだけ経過した場合には、子機無線機は処理Ｓ１７に遷移し、ビーコン信号収集動作を行う。タイマ（ｂ）が時間Ｔｂを経過していなければ、処理Ｓ１１に遷移しスリープ状態をとる。ここで、時間Ｔｂは、適用されるシステムや使用する電池、または子機無線機の仕様に依存するものであり、これらを考慮して変更が可能である。
【００７２】
処理Ｓ１７では、ビーコン信号収集動作のための連続受信動作が行われる。この連続受信動作に伴い、電池２５からは一定の電流値Ｉ＿ＢＡＴＴ２６（以下、２０ｍＡと扱う）が流れることになり、本発明の実施の形態１では、この時の電池への放電負荷を利用して電池降下電圧ΔVの算出を行う。処理Ｓ１７の各処理の詳細については、図７のフローチャート図に記載しており、これらの処理については図７の説明として後述するが、処理Ｓ１７を経ることで、電池の降下電圧ΔVの算出結果が出力される。また、処理Ｓ１７では、タイマ（ｂ）のリセットを行う。処理Ｓ１７の後に処理Ｓ１８に遷移する。ここで、電流値Ｉ＿ＢＡＴＴ２６は、適用されるシステムや使用する電池、または子機無線機の仕様に依存するものであり、これらを考慮して変更が可能である。
【００７３】
処理Ｓ１８では、図５の表に基づいて、処理Ｓ１７で出力された電池の降下電圧ΔＶに対応した電池の残容量を導出する。処理Ｓ１８の導出結果をもって、処理Ｓ１９に遷移する。
【００７４】
処理Ｓ１９では、処理Ｓ１８で導出された電池残容量と、予め子機無線機に設定された閾値とを比較し判定する処理を行う。この閾値とは、電池２５の電池容量が低下しており電池の交換が必要であると判断するための値である。例えば、閾値を電池残容量の１０％と設定すると、当該残容量が１０％以下となるときは電池容量が低下していると判断ができ、また同残容量が１０％より大きいときは電池容量が低下していないと判断ができる。
【００７５】
処理Ｓ１９で電池残容量が閾値より大きいと判定された場合は、処理Ｓ１１に遷移しスリープ状態をとる。処理Ｓ１９で電池残容量が閾値以下と判定された場合は、処理Ｓ２０の電池容量低下アラーム処理に遷移する。ここで、電池容量の低下の判断基準とした閾値は、適用されるシステムや使用する電池、または子機無線機の仕様に依存するものであり、これらを考慮して変更が可能である。
【００７６】
処理Ｓ２０では、子機無線機は電池容量が低下していることを通信手段によってセンタサーバ１１に通知する。以降は、センタサーバ１１への当該通知を受けて、システムの保守者が当該子機無線機の電池を交換するなどの措置が取られる。通信手段によるセンタサーバ１１への通知以外にも、例えば、子機無線機がＬＥＤ表示や音声出力などの外部とのインタフェース手段を備えることで、外部に対して電池容量が低下した旨の警報を発することが可能である。処理Ｓ２０の後は、処理Ｓ１１に遷移しスリープ状態をとるか、若しくは処理Ｓ１１に遷移せずに装置の動作を停止させることも可能である。
【００７７】
図７は、図６の処理Ｓ１７で行われる各処理の詳細を示すフローチャート図である。先ず処理Ｓ１７１では、ＣＰＵ２３が無線部２２内の受信部２２１を制御し、子機無線機の受信動作を開始する。図６の処理Ｓ１７で記載した通り、この受信動作に伴い、電池２５からは一定の電流値Ｉ＿ＢＡＴＴ２６が流れる。尚、受信動作を開始する前の電流値Ｉ＿ＢＡＴＴ２６は１ｍＡ以下であり、また受信動作中の電流値の増減範囲は±１ｍＡ程度であり、電流値はほぼ一定で安定している。処理Ｓ１７１では受信動作の開始に合わせてタイマ（ｃ）を起動する。受信動作を開始した後に、処理Ｓ１７２に遷移する。尚、当該受信動作は、後述する処理Ｓ１７６で停止されるまでの間、電池２５の放電負荷が連続的かつ定常的となるように継続されるものであり、またこの受信動作の間は周辺の子機無線機からのビーコン信号を受信している。
【００７８】
処理Ｓ１７２では、ＣＰＵ２３内のＡ／Ｄ変換器２３３を用いて、１回目の電池電圧の測定を行う。この時の電池電圧は図４の電圧Ｖ１に相当する。電圧の測定後、処理Ｓ１７３に遷移する。
【００７９】
処理Ｓ１７３では、周辺の子機無線機からのビーコン信号の収集を行う。ここで収集したビーコン信号から取得した無線機番号は必要に応じて適宜、ＣＰＵ２３内のＲＡＭ２３２に保持される。ビーコン信号の収集を実施した後に、処理Ｓ１７４の判定処理に遷移する。
【００８０】
処理Ｓ１７４では、受信動作の開始と共に起動したタイマ（ｃ）を用いて、受信動作が所定の時間だけ経過したことを判定する。この所定時間を時間Ｔｃとすると、連続受信動作においてビーコン信号の収集が行われることから時間Ｔｃは、周辺の子機無線機がとるスリープ状態の時間Ｔａより長い時間とし、確実にビーコン信号の受信が行えるようにする必要がある。以下、時間Ｔｃは時間Ｔａの２倍の２０秒とする。時間Ｔｃは、適用されるシステムや使用する電池、または子機無線機の仕様に依存するものであり、これらを考慮して変更が可能である。
【００８１】
処理Ｓ１７４において、受信動作が時間Ｔｃだけ経過していないと判定した場合は、処理Ｓ１７３に遷移し、ビーコン信号の収集を実施する。受信動作が時間Ｔｃだけ経過したと判定した場合は、処理Ｓ１７５に遷移する。
【００８２】
処理Ｓ１７５では、ＣＰＵ２３内のＡ／Ｄ変換器２３３を用いて、２回目の電池電圧の測定を行う。この時の電池電圧は図４の電圧Ｖ２に相当する。電圧の測定後、処理Ｓ１７６に遷移する。
【００８３】
処理Ｓ１７６では、ＣＰＵ２３が無線部２２内の受信部２２１を制御し、処理Ｓ１７１で開始した受信動作を停止する。受信動作の停止に合わせて、タイマ（ｃ）の停止も行う。その後、処理Ｓ１７７に遷移する。
【００８４】
処理Ｓ１７７では、処理Ｓ１７３でＲＡＭ２３２に保持した無線機番号のリストを作成する。当該リストは、データの中継動作や電池容量低下のアラーム処理などを行う際に、データを送信する宛先の子機無線機を選定するために用いる。処理Ｓ１７７では、タイマ（ｂ）のリセットも行う。その後に、処理Ｓ１７８に遷移する。
【００８５】
処理Ｓ１７８では、処理Ｓ１７２と処理Ｓ１７５での２回の電池電圧の測定結果から、連続受信動作で生じた電池２５のＡ／Ｄ変換値としての降下電圧ΔＶを算出し、処理Ｓ１７の結果として出力を行う。
【００８６】
本発明での実施の形態１によれば、図６及び図７で説明した通り、無線通信システムにおいて無線機が周期的に行う連続通信動作と並行して電池の残容量の導出を行う事で、従来技術に見られるような、電池残容量を測定する目的で装置が余分に動作する時間を短縮できる。これにより、無線機が通信動作を行わない状況においては速やかに電力消費を抑えた状態を取ることが可能となり、電池の寿命を延ばす効果が得られる。
【００８７】
また、本発明では、図３、図４、及び、図５で説明した通り、放電負荷に伴う電池の降下電圧ΔＶによって電池残容量の導出を行っており、電池の降下電圧は電池電圧の測定結果の差分であることからこの測定誤差は相殺されるために、電池残容量を導出するにあたって複雑な補正処理を行う必要がなくなり、その分の電池の電力消費が抑えられることから電池の寿命を延ばす効果が得られる。
【００８８】
実施の形態２．
実施の形態１では、電池の残容量を測定する際の放電負荷に、無線部２２内の受信部２２１での連続受信動作を用いているが、この放電負荷に無線部２２内の送信部２２２での連続送信動作を用いることも可能である。電池の残容量の測定に無線部２２内の送信部２２２での連続送信動作を扱う形態を、本発明での実施の形態２とする。
【００８９】
尚、実施の形態２において、システム全体の構成及び子機無線機の構成は、実施の形態１と同様に、図１及び図２に示されるものとなる。ここで、実施の形態１と同様に、ネットワーク構成においてはメッシュ型ネットワーク以外の構成をとることが可能であり、また中継専用の子機無線機をネットワーク構成に含めることも可能である。
【００９０】
実施の形態２で扱う無線通信システムは、無線機間で通信を行うに際してキャリアセンス動作を伴うものであり、送信データを持つ子機無線機は当該送信データを送信する直前に、所定の時間だけ連続的に無線キャリア信号を送信する。この時の無線キャリア信号の連続送信動作を電池残容量を測定するための電池の放電負荷として利用するものである。
【００９１】
送信するデータを持たない子機無線機は周期的にスリープ状態をとっており、スリープ状態を解除した間にキャリアセンスを行うことで、周辺子機無線機からの無線キャリア信号の受信を行う。無線キャリア信号を受信した子機無線機は、当該信号の送信が停止した後に、当該信号の送信元の子機無線機に対して応答信号を送信する。
【００９２】
送信するデータを持つ子機無線機は、無線キャリア信号の送信後に送信動作を停止し、周辺の子機無線機からの応答信号を受信するために受信動作に切り替える。この受信動作中に、当該送信データの宛先となる子機無線機からの応答信号を受信した場合には再度、送信動作に切り替え、当該送信データの送信を開始する。
【００９３】
図８は、実施の形態２において、子機無線機が周辺子機無線機に対してデータ送信を行う動作と、その際に行われる無線キャリア信号の連続送信動作を示すフローチャート図である。
【００９４】
子機無線機が接続されたメータから検針情報を取得したり、周辺子機無線機から中継データを受信するなど、何らかの送信データを得たことを条件として送信動作を開始する。先ず、当該送信データを送信するため処理Ｓ８０１に遷移する。
【００９５】
処理Ｓ８０１では、ＣＰＵ２３が無線部２２内の送信部２２２を制御し、子機無線機の送信動作を開始する。この送信動作の間、子機無線機は無線キャリア信号を送信し続ける。ここで、実施の形態１と同様に、この送信動作に伴い電池２５から流れる一定の電流値はＩ＿ＢＡＴＴ２６（２０ｍＡ）である。また、送信動作を開始する前の電流値Ｉ＿ＢＡＴＴ２６は１ｍＡ以下であり、送信動作中の電流値は増減範囲が±１ｍＡ程度でほぼ一定に安定している。
【００９６】
処理Ｓ８０１では、送信動作の開始に合わせてタイマ（ｃ）を起動する。尚、当該送信動作は、後述する処理Ｓ８０５で停止されるまでの間、電池２５の放電負荷が連続的かつ定常的となるように継続されるものとする。送信動作を開始した後に、処理Ｓ８０２に遷移する。
【００９７】
処理Ｓ８０２での１回目の電池電圧の測定処理は、実施の形態１での図７の処理Ｓ１７２と同一である。処理Ｓ８０２の後は処理Ｓ８０３に遷移する。
【００９８】
処理Ｓ８０３での送信動作が時間Ｔｃだけ経過したことの判定処理は、実施の形態１での図７の処理Ｓ１７４と同一である。処理Ｓ８０３において、時間Ｔｃだけ経過したと判定した場合は処理Ｓ８０４に遷移し、時間Ｔｃだけ経過していないと判定した場合は、再び処理Ｓ８０３の判定処理を行う。
【００９９】
処理Ｓ８０４での２回目の電池電圧の測定処理は、実施の形態１での図７の処理Ｓ１７５と同一である。処理Ｓ８０４の後に処理Ｓ８０５に遷移する。
【０１００】
ここで、送信するデータがない子機無線機が周期的にとるスリープ状態の期間を時間Ｔａとすると、無線キャリア信号を送信し続けるための連続送信動作の時間Ｔｃは、周辺子機無線機がスリープ状態を解除しキャリアセンスにおいて確実に当該無線キャリア信号を受信するために時間Ｔａより長い時間とする必要がある。ここでは、実施の形態１と同様に、時間Ｔｃは時間Ｔａの２倍としている。
【０１０１】
処理Ｓ８０５では、ＣＰＵ２３が無線部２２内の送信部２２２を制御し、処理Ｓ８０１で開始した送信動作を停止する。送信動作の停止に合わせて、タイマ（ｃ）の停止も行う。その後、処理Ｓ８０６に遷移する。
【０１０２】
処理Ｓ８０６では、周辺の子機無線機から送信される応答信号を受信し、その中に当該送信データの宛先となる子機無線機から送信された応答信号が含まれる場合には、処理Ｓ８０７に遷移する。宛先となる子機無線機からの応答信号がない場合には、処理Ｓ８０７は行わず処理Ｓ８０８に遷移する。
【０１０３】
処理Ｓ８０７では、宛先となる子機無線機に対してデータ送信を行う。その後、処理Ｓ８０８に遷移する。
【０１０４】
処理Ｓ８０８での電池残容量の算出処理は、実施の形態１での図７の処理Ｓ１７８と同一である。処理Ｓ８０８の後は処理Ｓ８０９に遷移する。
【０１０５】
処理Ｓ８０９での電池残容量の導出処理は、実施の形態１での図６の処理Ｓ１８と同一である。処理Ｓ８０９の後は処理Ｓ８１０に遷移する。
【０１０６】
処理Ｓ８１０での電池残容量と閾値との比較判定処理は、実施の形態１での図６の処理Ｓ１９と同一である。処理Ｓ８１０において、電池残容量が閾値以下であると判定した場合は処理Ｓ８１１に遷移し、閾値以下ではないと判定した場合は、送信動作を終了する。
【０１０７】
処理Ｓ８１１での電池容量低下のアラーム処理は、実施の形態１の図６の処理Ｓ２０と同一である。処理Ｓ８１１の後に、送信動作を終了する。
【０１０８】
ここで、処理Ｓ８０９での電池残容量の導出の拠所となる図３の特性に関して、実施の形態１では連続受信動作としたところを、実施の形態２の連続送信動作と置き換えても、同様の電池電圧の降下特性が得られるものであり、図３に付随して図４及び図５についても、同様に実施の形態２への適用が可能である。
【０１０９】
送信動作の終了後は受信動作に切り替わり、間欠受信動作を行う。間欠受信動作では、周期的にスリープ状態と、キャリアセンスを含むデータ受信のための動作を繰り返す。キャリアセンス時に周辺子機無線機から無線キャリア信号を検出した場合には、当該無線機に対して応答信号を返し、その後に当該無線機からの送信データがあればこれを受信する。その他、接続されたメータからの検針情報があればこれを受信する。間欠受信動作において送信するデータを得た場合には、送信動作を開始する。
【０１１０】
また、処理Ｓ８１１での電池容量低下のアラーム処理を経て送信動作を終了した場合に、間欠受信動作を行わず装置の動作を停止させることも可能である。
【０１１１】
本発明での実施の形態２によれば、電池の残容量を導出する過程での同電池への放電負荷として、子機無線機の連続送信動作を利用することが可能となる。これにより、実施の形態１と同様に、電池残容量を導出するために装置がとる動作を少なくすることができ、電池の電力消費を抑えられるために電池の寿命を延ばす効果が得られる。
【０１１２】
また、無線通信システムの仕様において、ビーコン信号を用いない、若しくは、ビーコン信号は用いるが連続受信動作を行う必要がない場合であっても、連続送信動作を実施するのであれば、本発明の効果を得ることができる。
【０１１３】
実施の形態３．
本発明での実施の形態１や実施の形態２において、電池残容量の導出を行う過程に、電池電圧の測定結果の差分を扱うことで、この測定結果に含まれる誤差の影響を抑える効果があることを説明したが、この測定結果に含まれる誤差自体を軽減する手段を、実施の形態３として提供する。
【０１１４】
図２のＡ／Ｄ変換器２３３を用いて電圧を測定する際に含まれる測定誤差とは次のようなものである。
【０１１５】
Ａ／Ｄ変換器は一般に、電池から供給される駆動電圧によって、一定の基準となる信号を生成しており、電圧の測定とは、この基準となる信号と、電圧の測定で得られる入力信号とを比較することである。以下、基準となる信号を基準電圧と称し、電圧の測定で得られる入力信号を測定電圧と称する。
【０１１６】
しかし、電池の供給する電圧は、例えば周囲温度などの時間経過に伴う外部環境の変化や、電池の経年劣化により緩やかに変動するものであり、これらの要因によってＡ／Ｄ変換器の駆動電圧に変動が生じた場合には、当該Ａ／Ｄ変換器から得られる基準電圧と測定電圧は、変動が生じていない場合に比べて異なってくる。このような電池の供給電圧の変動に伴って生じる基準電圧及び測定電圧の変化が主な測定誤差となる。
【０１１７】
上記の測定誤差に関して、電池の経年劣化に起因した電圧の変動については、劣化した電池を適切な時期で交換するか、経年劣化による特性の変化が少ない電池を使用するなどの対処が考えられる。適切な時期とは、例えば、電池からの装置への電圧供給が不十分となる前などを指す。
【０１１８】
一方で、時間経過に伴う外部環境の変化に起因した電圧の変動については、この変動が周期的な性質を持つものであることから、当該周期における複数の電池電圧の測定結果を平均することで、測定誤差を少なくすることが可能となる。実施の形態３では、このように、ある周期に依存した変化を平均する過程を経て電池の残容量の導出を行う。
【０１１９】
実施の形態１を基に実施の形態３を適用する場合には、子機無線機がビーコン信号を収集する周期である時間Ｔｂを例えば８０時間とすると、電池の降下電圧ΔＶの測定は３日＋８時間おきに行うこととなり、測定結果の時刻を毎回８時間だけずらすことができるため、平均に用いる電池の降下電圧ΔＶの測定結果を直近の３回分と設定すれば、例えば０時と８時と１６時の測定結果を平均するという具合に、時間帯の違いから生じる環境の変化による測定誤差を抑えることが可能となる。
【０１２０】
実施の形態２を基に実施の形態３を適用する場合には、無線キャリア信号の送信頻度が子機無線機ごとに異なるため、電池の降下電圧ΔＶの平均を求めるのに要する測定結果の回数は、システムごとに、又は、子機無線機ごとに適したものを設定する必要がある。
【０１２１】
図９に、実施の形態１を基に実施の形態３を適用した場合のフローチャート図を示す。ここでは、時間Ｔａは１０秒、時間Ｔｂは８０時間、時間Ｔｃは２０秒、平均に用いる電池の降下電圧ΔＶの測定結果は３回とする。
【０１２２】
処理Ｓ９０１から処理Ｓ９０７までの処理は、実施の形態１の図６の処理Ｓ１１から処理Ｓ１７までの処理と同一である。処理Ｓ９０７の後に処理Ｓ９０８に遷移する。
【０１２３】
処理Ｓ９０８では、処理Ｓ９０７での電池降下電圧ΔＶの算出結果が直近の３回分あるかを判定する。３回分の算出結果がある場合は、処理Ｓ９０９に遷移する。３回分の算出結果がない場合は、処理Ｓ９０１に遷移する。
【０１２４】
処理Ｓ９０９では、処理Ｓ９０７での電池降下電圧ΔＶの算出結果のうち、直近の３回分を平均する。その後に処理Ｓ９１０に遷移する。
【０１２５】
処理Ｓ９１０から処理Ｓ９１２までの処理は、実施の形態１の図６の処理Ｓ１８から処理Ｓ２０までの処理と同一である。
【０１２６】
本発明での実施の形態３によれば、外部環境の周期的な変化に伴う電池電圧の測定結果への誤差の影響は、この周期において複数回の測定結果を平均することで抑えられ、実施の形態１及び実施の形態２よりも更に精度良く電池の残容量を導出する効果が得られる。
【０１２７】
尚、実施の形態３では、電池の電圧測定を行う計器としてＡ／Ｄ変換器を使用しているが、その他の計器を使用した場合においても、その測定結果が外部環境の周期的な変化による影響を受けるものであれば、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【０１２８】
１１  センタサーバ
１２  インターネット網
１３  ゲートウェイ
１４  親機無線機
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ  子機無線機
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ  メータ
２１  アンテナ
２２  無線部
２３  ＣＰＵ
２４  メータインタフェース
２５  電池
２２１  受信部
２２２  送信部
２３１  ＲＯＭ
２３２  ＲＡＭ
２３３  Ａ／Ｄ変換器
【図１】
2015014537.tif 000003
【図２】
2015014537.tif 000004
【図３】
2015014537.tif 000005
【図４】
2015014537.tif 000006
【図５】
2015014537.tif 000007
【図６】
2015014537.tif 000008
【図７】
2015014537.tif 000009
【図８】
2015014537.tif 000010
【図９】
2015014537.tif 000011