(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサと、
前記センサの測定値または該測定値に基づく値を通知する通知部と、
前記センサおよび前記通知部を含む電気回路に電圧を供給する電池と、
前記電池の両端電圧を所定の測定間隔で測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部の前記測定間隔を変更する測定間隔変更部と、
前記電池と並列に接続された抵抗値が既知の負荷と、
前記負荷と直列に接続されたスイッチと、
前記電圧測定部によって測定された前記電池の両端電圧が予め設定された第１電圧規定値未満の場合に、電池残量を推定する電池残量推定部と
を備え、
前記測定間隔変更部は、前記電圧測定部によって測定された前記電池の両端電圧が前記第１電圧規定値以上の場合に、前記測定間隔を第１時間間隔に設定し、
前記測定間隔変更部は、前記電圧測定部によって測定された前記電池の両端電圧が前記第１電圧規定値未満の場合に、前記電圧測定部の測定間隔を前記第１時間間隔よりも短い第２時間間隔に変更し、
前記電池残量推定部は、前記電圧測定部によって測定された前記電池の両端電圧を用いて前記電池の内部抵抗を算出し、算出した前記電池の内部抵抗を用いて電池残量を推定する
センサモジュール。
【請求項２】
前記電池残量推定部は、
前記電池の内部抵抗を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された過去の前記電池の内部抵抗を用いて現在の前記電池の内部抵抗を推定する推定部と、
前記算出部によって算出された現在の前記電池の内部抵抗と、前記推定部によって推定された現在の前記電池の内部抵抗との差分を算出する差分演算部と、
前記差分演算部によって演算された差分を用いて前記電池の電池残量を取得する取得部と
を備える請求項１に記載のセンサモジュール。
【請求項３】
前記測定間隔変更部は、前記電池の両端電圧に関する複数の電圧規定値および前記電池の内部抵抗に関する少なくとも１つの抵抗規定値のうち、少なくともいずれか一方を有し、前記電池の両端電圧が低くなるにつれて、または、前記電池の内部抵抗が大きくなるにつれて、前記電圧測定部の測定間隔が短くなるように前記測定間隔を変更する請求項１または請求項２に記載のセンサモジュール。
【請求項４】
前記電池の両端電圧が予め設定された終了電圧値未満または前記電池の内部抵抗が予め設定された終了抵抗値以上の場合に、電池交換が必要であると判定し、前記スイッチを開放状態に保つとともに、前記電圧測定部による電圧測定を停止する請求項１から請求項３のいずれかに記載のセンサモジュール。
【請求項５】
前記通知部は、前記電池の両端電圧が予め設定された終了電圧値未満または前記電池の内部抵抗が予め設定された終了抵抗値以上の場合に、ユーザに対して電池交換が必要な旨を通知する請求項１から請求項４のいずれかに記載のセンサモジュール。
【請求項６】
前記通知部は、前記電池残量推定部によって推定された電池残量を通知する請求項１から請求項５のいずれかに記載のセンサモジュール。
【請求項７】
前記通知部は、無線により情報を送信する無線通信部である請求項１から請求項６のいずれかに記載のセンサモジュール。
【請求項８】
センサと、前記センサの測定値または該測定値に基づく値を通知する通知部と、前記センサおよび前記通知部を含む電気回路に電圧を供給する電池と、前記電池の両端電圧を予め設定されている第１時間間隔で測定する電圧測定部とを備えるセンサモジュールの電池残量監視方法であって、
前記電圧測定部によって測定された前記電池の両端電圧が予め設定された第１電圧規定値未満の場合に、前記電圧測定部による測定間隔を前記第１時間間隔よりも短い第２時間間隔に変更するとともに、前記電池の電池残量推定を開始し、
前記電池残量推定において、前記電圧測定部によって測定された前記電池の両端電圧を用いて前記電池の内部抵抗を算出し、算出した前記電池の内部抵抗を用いて電池残量を推定する
センサモジュールの電池残量監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサモジュールおよびその電池残量監視方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される二次電池の電池残量推定方法として、特許文献１に開示される方法が知られている。特許文献１には、電池の充放電電流の積算または充放電電力の積算によって電池残量を推定し、第１条件が成立した場合に、第１補正値を用いて電池残量を補正し、第１条件よりも成立頻度が高い第２条件が成立した場合に、第１補正値よりも精度の低い第２補正値を用いて電池残量を補正する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０８１３９号公報
【特許文献２】特開２０００−１３４７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、電池駆動のセンサモジュールには、ユーザに電池交換時期を通知する機能が搭載されている。このようなセンサモジュールでは、電池交換の時期が分かればよく、車両に搭載される二次電池のように、電池残量を常時監視する必要がない。電池残量の推定には、相応の電力を消費するので、電池残量を常時監視する従来の方法では、無駄な電力を消費してしまい、電池交換時期を早める結果につながる。【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、電池残量の監視に関する消費電力を抑制することのできるセンサモジュールおよびその電池残量監視方法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】
【０００６】
本発明は、センサと、前記センサの測定値または該測定値に基づく値を通知する通知部と、前記センサおよび前記通知部を含む電気回路に電圧を供給する電池と、前記電池の両端電圧を所定の時間間隔で測定する電圧測定部と、前記電圧測定部の前記測定間隔を変更する測定間隔変更部とを備え、前記測定間隔変更部は、前記電圧測定部によって測定された前記電池の両端電圧が予め設定された第１電圧規定値以上の場合に、前記測定間隔を第１時間間隔に設定し、前記電圧測定部によって測定された前記両端電圧が前記第１電圧規定値未満の場合に、前記電圧測定部の測定間隔を前記第１時間間隔よりも短い第２時間間隔に変更するセンサモジュールを提供する。【０００７】
本発明によれば、電池の両端電圧が第１電圧規定値以上の場合には、第１時間間隔で電圧測定が行われ、電池の両端電圧が第１電圧規定値未満の場合には、第１時間間隔よりも短い第２時間間隔で電圧測定が行われる。これにより、例えば、電池残量が満充電に近く、電池残量を推定する必要がない期間には、測定頻度を比較的低くして消費電力を抑えることが可能となる。また、電池残量が比較的少なくなり、電池残量を推定する必要がある期間には、測定頻度を高めることにより、電池残量の推定精度の低下を回避することが可能となる。
上記第１電圧規定値は、例えば、電池残量の減少に伴う電圧の減少傾向が大きくなり始める電圧範囲に設定され、例えば、電池残量が約３０％以上約６０％以下の範囲に設定される。【０００８】
上記センサモジュールは、前記電池と並列に接続された抵抗値が既知の負荷と、前記負荷と直列に接続されたスイッチと、前記電圧測定部によって測定された前記電池の両端電圧が前記第１電圧規定値未満の場合に、電池残量を推定する電池残量推定部とを備え、前記電池残量推定部は、前記電圧測定部によって測定された前記両端電圧を用いて前記電池の内部抵抗を算出し、算出した前記内部抵抗を用いて電池残量を推定する。
【０００９】
このような構成によれば、電圧測定部によって測定された電池の両端電圧が第１電圧規定値以上の場合には、電池残量推定部による電池残量の推定を行わないので、電池残量の推定に関する電力消費を更に抑制することが可能となる。更に、内部抵抗を用いて電池残量が推定されるので、電池残量の推定精度を向上させることが可能となる。【００１０】
電圧測定部は、例えば、スイッチを開状態および閉状態としたときの電池の両端電圧をそれぞれ測定し、電池残量推定部は、電圧測定部によって測定されたこれら２つの測定値を用いて内部抵抗を算出してもよい。
また、センサモジュールは、スイッチを閉状態としたときに負荷に流れる電流を測定する電流測定部を更に備え、電池残量推定部は、スイッチを開状態としたときの電池の両端電圧と、スイッチを閉状態としたときに負荷に流れる電流とを用いて内部抵抗を算出してもよい。【００１１】
上記センサモジュールにおいて、前記電池残量推定部は、前記電池の内部抵抗を算出する算出部と、前記算出部によって算出された過去の前記電池の内部抵抗を用いて現在の前記電池の内部抵抗を推定する推定部と、前記算出部によって算出された現在の前記電池の内部抵抗と、前記推定部によって推定された現在の前記電池の内部抵抗との差分を算出する差分演算部と、前記差分演算部によって演算された差分を用いて前記電池の電池残量を取得する取得部とを備えていてもよい。【００１２】
このような構成によれば、算出部によって電池の内部抵抗が算出される一方で、推定部によって、算出部によって算出された過去の電池の内部抵抗を用いて現在の電池の内部抵抗が推定される。そして、差分演算部によって、算出部によって算出された現在の電池の内部抵抗と、推定部によって推定された現在の電池の内部抵抗との差分が算出され、この差分を用いて電池の電池残量が取得部によって取得される。このように、内部抵抗の変化推移に基づいて電池残量を推定することにより、電池残量が比較的少ない領域における電池残量の推定精度を向上させることが可能となる。【００１３】
上記センサモジュールにおいて、前記測定間隔変更部は、前記電池の両端電圧に関する複数の電圧規定値および前記電池の内部抵抗に関する少なくとも１つの抵抗規定値のうち、少なくともいずれか一方を有し、前記電池の両端電圧が低くなるにつれて、または、前記電池の内部抵抗が大きくなるにつれて、前記電圧測定部の測定間隔が短くなるように前記測定間隔を変更することとしてもよい。【００１４】
このような構成によれば、電池残量が少なくなるにつれて、電圧計測部の測定間隔が短くなるように、段階的に変更される。これにより、電圧測定に関する電力消費を細やかに管理し、抑制することが可能となる。【００１５】
上記センサモジュールにおいて、前記電池の両端電圧が予め設定された終了電圧値未満または前記電池の内部抵抗が予め設定された終了抵抗値以上の場合に、電池交換が必要であると判定し、前記スイッチを開放状態に保つとともに、前記電圧測定部による電圧測定を停止することとしてもよい。【００１６】
このような構成によれば、電池の両端電圧が終了電圧値未満または電池の内部抵抗が予め設定された終了抵抗値以上となった以降において、電池残量の推定に関する電力消費をゼロにすることができる。これにより、電池残量の推定を最後まで行う場合と比べて、センサの動作可能時間を長期化させることが可能となる。
上記「終了電圧値」は、例えば、電気回路の動作保証最低電圧として設定されている電圧または該動作保証最低電圧に所定の裕度を持たせた値に設定されている。
上記「終了抵抗値」は、例えば、上記終了電圧値に対応する推定内部抵抗値に設定されている。【００１７】
上記センサモジュールにおいて、前記電池の両端電圧が予め設定された終了電圧値未満または前記電池の内部抵抗が予め設定された終了抵抗値以上の場合に、前記通知部はユーザに対して電池交換が必要な旨を通知することとしてもよい。
また、前記通知部は、前記電池残量推定部によって推定された電池残量を通知することとしてもよい。【００１８】
このような構成によれば、電池交換が必要であること、電池残量推定部によって推定された電池残量をユーザに通知することができる。前記通知部として、例えば、無線により情報を送信する無線通信部を採用してもよい。【００１９】
本発明は、センサと、前記センサの測定値または該測定値に基づく値を通知する通知部と、前記センサおよび前記通知部を含む電気回路に電圧を供給する電池と、前記電池の両端電圧を予め設定されている第１時間間隔で測定する電圧測定部とを備えるセンサモジュールの電池残量監視方法であって、前記電圧測定部によって測定された前記電池の両端電圧が予め設定された第１電圧規定値未満の場合に、前記電圧測定部による測定間隔を前記第１時間間隔よりも短い第２時間間隔に変更するとともに、前記電池の電池残量推定を開始し、前記電池残量推定において、前記電圧測定部によって測定された前記電池の両端電圧を用いて前記電池の内部抵抗を算出し、算出した前記電池の内部抵抗を用いて電池残量を推定するセンサモジュールの電池残量監視方法を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電池残量の監視に関する消費電力を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るセンサモジュールの概略構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る制御部が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。
【図３】電池の開放電圧および内部抵抗値の経時変化及び各電圧規定値の一例を示した図である。
【図４】図２に示した電池残量推定部が備える機能を示した機能ブロック図である。
【図５】図２に示した差分演算部の演算内容を説明するための図である。
【図６】電池残量情報の一例を示した図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るセンサモジュールの電池残量監視方法の処理手順の一例を示したフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係るセンサモジュールの電池残量監視方法の処理手順の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の一実施形態に係るセンサモジュールおよびその電池残量監視方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るセンサモジュールの概略構成を示した図である。図１に示すように、センサモジュール１は、電池２と、電気回路３と、電池２と並列に接続されるとともに抵抗値が既知の抵抗（負荷）４と、抵抗４と直列に接続されたスイッチ５とを主な構成として備えている。
電池２は、例えば、一次電池である。電気回路３は、センサ１１、無線通信部（通知部）１２、電圧測定部１３、および制御部１５を備えている。センサ１１の一例として、圧力センサ、磁気センサ、温度センサ、湿度センサ、ジャイロセンサ、ＵＶ／照度センサ等が挙げられる。センサ１１は、一つのセンサでもよいし、複数のセンサから構成されていてもよい。
無線通信部１２は、センサ１１の測定値または測定値に基づく値（例えば、ノイズを低減した値等）を外部、例えば、外部に設けられたホストコンピュータに送信する。また、無線通信部１２は、後述する電池残量推定部２４によって推定される電池残量や、電池の交換時期等を送信する。なお、無線通信部１２に代えて、例えば、有線で情報を送信する通信部、センサモジュール１に一体的に設けられた表示部、音声等により聴覚的にユーザに情報を通知するスピーカ等を採用してもよい。
【００２３】
電圧測定部１３は、所定の測定間隔で電池２の両端電圧を測定する。具体的には、電圧測定部１３は、スイッチ５が開状態のときには、電池２の両端電圧Ｖｏｕｔを測定し、スイッチ５が閉状態のときには、電池２が等価的に備える内部抵抗Ｒｉによる電圧降下の影響を受けた電池の両端電圧Ｖｒｅｆを測定する。以下、両端電圧Ｖｏｕｔと両端電圧Ｖｒｅｆとを区別するため、スイッチ５が開状態のときの電池の両端電圧Ｖｏｕｔを開放電圧Ｖｏｕｔという。
【００２４】
このように、本実施形態に係るセンサモジュール１は、センサ１１と無線通信部１２とが一体化されたセンサモジュールであり、例えば、モノのインターネット（ＩｏＴ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）におけるＩｏＴデバイスとして機能する。
【００２５】
制御部１５は、例えば、マイクロコンピュータやマイクロコントロールユニット（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＣＰＵが実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、各プログラム実行時のワーク領域として機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えている。ＲＯＭには、各種プログラム（例えば、電池残量監視プログラム）が格納されており、ＣＰＵがＲＯＭからＲＡＭにプログラムを読み出し、実行することにより後述の種々の機能を実現させる。
【００２６】
図２は、制御部１５が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。図２に示すように、制御部１５は、スイッチ制御部２１、測定間隔変更部２２、タイマ２３、および電池残量推定部２４を備えている。
【００２７】
スイッチ制御部２１は、スイッチ５の開閉を制御する。
測定間隔変更部２２は、電圧測定部１３による測定間隔を変更する。ここで、図３に示すように、電池の開放電圧Ｖｏｕｔは電池２の寿命が近づくと加速度的に低下する傾向を示し、逆に、電池の内部抵抗Ｒｉは電池２の寿命が近づくと加速度的に増加する傾向を示す。この傾向に基づき、本実施形態では第１電圧規定値Ｖｔｈ１および第２電圧規定値Ｖｔｈ２を設定し、段階的に電圧測定間隔を短くする。
【００２８】
より具体的には、第１電圧規定値Ｖｔｈ１は、電池残量の減少に伴う電圧の減少傾向が大きくなり始める電圧範囲に設定され、第２電圧規定値Ｖｔｈ２は、電池残量が加速度的に低下し始める電圧範囲に設定される。例えば、第１電圧規定値Ｖｔｈ１は、電池残量が約３０％以上約６０％以下の範囲で設定され、第２電圧規定値Ｖｔｈ２は、電池残量が約１０％以上約３０％未満の範囲で設定される。
【００２９】
測定間隔変更部２２は、電圧測定の測定間隔の初期値として、換言すると、電池の開放電圧Ｖｏｕｔが第１電圧規定値Ｖｔｈ１以上の場合に、第１時間間隔（例えば、２４時間）を設定し、電池の開放電圧Ｖｏｕｔが第１電圧規定値Ｖｔｈ１未満の場合に、第１時間間隔よりも短い第２時間間隔（例えば、１０時間間隔）に測定間隔を変更し、更に、電池の開放電圧Ｖｏｕｔが第２電圧規定値Ｖｔｈ２未満の場合に、第２時間間隔よりも短い第３の時間間隔（例えば、１時間）に測定間隔を変更する。
これにより、電池２が満充電に近い状態では電圧測定の頻度を抑えることで消費電力を抑制でき、電池残量が加速度的に減少し始める時期から電圧の測定頻度を高めることにより、電池交換時期を正確に把握することが可能となる。
【００３０】
また、本実施形態では、電池の開放電圧Ｖｏｕｔだけでなく、内部抵抗Ｒｉに基づいても測定間隔を変更する。例えば、図３に示すように、第２電圧規定値Ｖｔｈ２に対応する第１抵抗規定値Ｒｔｈ１を設定し、電池の内部抵抗Ｒｉが第１抵抗規定値Ｒｔｈ１以上である場合に、電圧の測定間隔を第３の時間間隔（例えば、１時間）に変更する。
【００３１】
なお、本実施形態では、電池測定の時間間隔を３段階に変更する場合を例示しているが、時間間隔の変更段階についてはこれに限られない。例えば、電池測定の時間間隔の変更を１回に留めてもよいし、複数の電圧規定値を用いて３段階以上に渡って細やかに時間間隔を変更することとしてもよい。また、抵抗規定値については使用しなくてもよいし、２つ以上の抵抗規定値を用いた時間間隔の変更を行ってもよい。
【００３２】
タイマ２３は、測定間隔変更部２２によって設定された時間（測定間隔）を計時し、設定時間が経過する毎にトリガを発生させる。
【００３３】
電池残量推定部２４は、電圧測定部１３によって測定された電池の開放電圧Ｖｏｕｔが第１電圧規定値Ｖｔｈ１未満の場合に、電池残量を演算する。また、電池残量推定部２４は、電圧測定部１３によって測定された電池の開放電圧Ｖｏｕｔおよび両端電圧Ｖｒｅｆを用いて電池２の内部抵抗Ｒｉを演算し、この内部抵抗Ｒｉを用いて電池残量を推定する。
【００３４】
電池残量推定部２４は、例えば、図４に示すように、算出部３１、記憶部３２、推定部３３、差分演算部３４、および取得部３５を備えている。
算出部３１は、以下の（１）式を用いて電池の内部抵抗Ｒｉを算出する。
【００３５】
Ｒｉ＝（Ｖｏｕｔ／Ｖｒｅｆ−１）Ｒｒｅｆ      （１）
【００３６】
（１）式において、Ｒｒｅｆは、抵抗４の抵抗値であり、既知の値である。
例えば、電気回路３が備える無線通信部１２、センサ１１の動作を停止させることにより、電気回路３に流れる電流Ｉｍａｉｎを小さくすることができる。このときの電流Ｉｍａｉｎは、抵抗４に流れる電流Ｉｒｅｆに比べて極めて小さく、ゼロとみなすことができる。そうすると、スイッチ５が閉状態の場合には、以下の（２）式が成立する。また、スイッチ５が開状態の場合には、以下の（３）式が成立する。
【００３７】
Ｖｂａｔ＝Ｒｉ×Ｉｒｅｆ＋Ｖｒｅｆ＝Ｒｉ×Ｉｒｅｆ＋Ｒｒｅｆ×Ｉｒｅｆ  （２）
Ｖｂａｔ＝Ｖｏｕｔ      （３）
【００３８】
（２）、（３）式において、Ｖｂａｔは内部抵抗Ｒｉの影響を受けない電池の両端電圧である。上記（２）、（３）式から（１）式が導出される。
【００３９】
記憶部３２は、算出部３１によって算出された内部抵抗Ｒｉを格納する。推定部３３は、算出部３１によって算出された過去の電池の内部抵抗Ｒｉ、すなわち、記憶部３２に格納されている内部抵抗Ｒｉを用いて現在の電池の内部抵抗Ｒｉｅを推定する。例えば、推定部３３は、図５に示すように、内部抵抗Ｒｉの前回値および前々回値から近似直線を演算し、この近似直線から現在の内部抵抗Ｒｉｅを推定する。そして、差分演算部３４は、算出部３１によって算出された最新の電池の内部抵抗Ｒｉ（すなわち、今回値）と、推定部３３によって推定された現在の電池の内部抵抗Ｒｉｅとの差分ΔＲｉを算出する。
【００４０】
取得部３５は、内部抵抗の差分ΔＲｉと電池残量とが関連付けられた電池残量情報を有しており、この電池残量情報から差分演算部３４によって算出された差分ΔＲｉに対応する電池残量を取得する。図６に電池残量情報の一例を示す。図６において、横軸は内部抵抗の差分ΔＲｉ、縦軸は電池残量である。なお、電池残量情報はテーブルとして用意されていてもよいし、差分ΔＲｉをパラメータとして有する演算式として用意されていてもよい。図６に示すように、電池残量が１００％に近い領域では、内部抵抗の差分ΔＲｉの変化に対する電池残量の変化は極めて大きいが、電池残量が約４０％以下の領域、換言すると、電池残量の推定精度を高めたい領域では、内部抵抗の差分ΔＲｉの変化に対して電池残量も緩やかに変化する。このため、電池残量が４０％以下の領域では、内部抵抗の差分ΔＲｉから電池残量を推定することで、電池残量の推定精度を高めることができる。
【００４１】
次に、上記構成を備えるセンサモジュール１の電池残量監視方法について図７および図８を参照して説明する。図７および図８は、本発明の一実施形態に係るセンサモジュールの電池残量監視方法の処理手順の一例を示したフローチャートである。以下に示す処理は、電気回路３内の制御部１５によって実行される処理である。
【００４２】
まず、センサ１１および無線通信部１２の動作を停止し、電気回路３に流れる電流Ｉｍａｉｎを最小限に抑制する（ステップＳＡ１）。続いて、スイッチ５を閉状態とし、電池の開放電圧Ｖｏｕｔを測定する（ステップＳＡ２）。次に、ステップＳＡ２で測定した電池の開放電圧Ｖｏｕｔが第１電圧規定値Ｖｔｈ１未満であるか否かを判定する（ステップＳＡ３）。この結果、電池の開放電圧Ｖｏｕｔが第１電圧規定値Ｖｔｈ１未満でなければ（ステップＳＡ３において「ＮＯ」）、タイマ２３に初期値である第１時間間隔（例えば、２４時間）をセットする（ステップＳＡ４）。その後、停止状態としていたセンサ１１、無線通信部１２の動作を再開させる（ステップＳＡ５）。
続いて、ステップＳＡ６において、タイマ２３によるトリガが発生すると、ステップＳＡ１に戻り、上記ステップＳＡ１以降の処理を再び実行する。
【００４３】
次に、上記ステップＳＡ３において、電池の開放電圧Ｖｏｕｔが第１電圧規定値Ｖｔｈ１未満であると判定した場合には（ステップＳＡ３において「ＹＥＳ」）、ステップＳＡ７に移行し、電池の開放電圧Ｖｏｕｔが予め設定されている第２電圧規定値Ｖｔｈ２未満であるか否かを判定する。この結果、電池の開放電圧Ｖｏｕｔが第２電圧規定値Ｖｔｈ２未満でない場合には（ステップＳＡ７において「ＮＯ」）、電池の内部抵抗Ｒｉを算出する（ステップＳＡ８）。具体的には、スイッチ５を閉状態とし、電池の両端電圧Ｖｒｅｆを測定する。そして、この両端電圧ＶｒｅｆとステップＳＡ２で測定した電池の開放電圧Ｖｏｕｔとを用いて、上記の（１）式から内部抵抗Ｒｉを演算する。
【００４４】
次に、内部抵抗Ｒｉが予め設定されている第１抵抗規定値Ｒｔｈ１以上であるか否かを判定し（ステップＳＡ９）、内部抵抗Ｒｉが第１抵抗規定値Ｒｔｈ１未満の場合には（ステップＳＡ９において「ＮＯ」）、内部抵抗Ｒｉを用いて上述の手法により電池残量を推定し（ステップＳＡ１０）、推定した電池残量を無線通信部１２を介して外部（例えば、ホストコンピュータ）に送信する（ステップＳＡ１１）。
【００４５】
続いて、タイマ２３に第２時間間隔（例えば、１０時間）を設定し（ステップＳＡ１２）、その後、停止状態としていたセンサ１１、無線通信部１２の動作を再開させる（ステップＳＡ１３）。
続いて、タイマ２３によるトリガが発生すると（ステップＳＡ６）、ステップＳＡ１に戻り、上記ステップＳＡ１以降の処理を再び実行する。
一方、ステップＳＡ７において電池の開放電圧Ｖｏｕｔが第２電圧規定値Ｖｔｈ２未満であると判定した場合（ステップＳＡ７において「ＹＥＳ」）、または、ステップＳＡ９において、内部抵抗Ｒｉが第１抵抗規定値Ｒｔｈ１以上であると判定した場合（ステップＳＡ９において「ＹＥＳ」）には、図８のステップＳＡ１４に移行する。
【００４６】
ステップＳＡ１４では、電池の開放電圧Ｖｏｕｔが第２電圧規定値Ｖｔｈ２よりも小さい値に設定された終了電圧値未満であるか否かを判定する。ここで、終了電圧値は、電気回路３の動作保証最低電圧または動作保証最低電圧に所定の裕度を持たせた値に設定されている。この結果、電池の開放電圧Ｖｏｕｔが終了電圧値未満でない場合（ステップＳＡ１４において「ＮＯ」）、電池の内部抵抗Ｒｉを算出する（ステップＳＡ１５）。続いて、内部抵抗Ｒｉが第１抵抗規定値Ｒｔｈ１よりも小さい値に設定されている終了抵抗値以上か否かを判定し（ステップＳＡ１６）、内部抵抗Ｒｉが終了抵抗値未満の場合には（ステップＳＡ１６において「ＮＯ」）、内部抵抗Ｒｉを用いて電池残量を推定し（ステップＳＡ１７）、推定した電池残量を無線通信部１２を介して外部（例えば、ホストコンピュータ）へ送信する（ステップＳＡ１８）。ここで、終了抵抗値は、上記終了電圧値に対応する推定内部抵抗値に設定されている。
【００４７】
続いて、タイマ２３に第３の時間間隔（例えば、１時間）を設定し（ステップＳＡ１９）、その後、停止状態としていたセンサ１１、無線通信部１２の動作を再開させる（ステップＳＡ２０）。
続いて、タイマ２３によるトリガが発生すると（ステップＳＡ６）、ステップＳＡ１に戻り、上記ステップＳＡ１以降の処理を再び実行する。
【００４８】
一方、ステップＳＡ１４において、電池の開放電圧Ｖｏｕｔが終了電圧値未満であると判定した場合（ステップＳＡ１４において「ＹＥＳ」）、または、ステップＳＡ１６において、内部抵抗Ｒｉが終了抵抗値以上であると判定した場合には、無線通信部１２を介して電池交換が必要であることをユーザに通知する（ステップＳＡ２１）。これにより、電池交換の時期が到来したことがユーザに通知される。続いて、停止状態としていたセンサ１１、無線通信部１２の動作を再開させ（ステップＳＡ２２）、電池残量がなくなるまで、または、電池交換が行われるまで、センサ１１および無線通信部１２の動作が継続して行われる。
【００４９】
以上説明してきたように、本実施形態に係るセンサモジュール１およびその電池残量監視方法によれば、電池の開放電圧Ｖｏｕｔが第１電圧規定値Ｖｔｈ１以上である場合、すなわち、電池残量が満充電に近い状態の場合には、電池残量の推定を省略し、電池の開放電圧Ｖｏｕｔが第１電圧規定値Ｖｔｈ１未満となり、電池残量が加速度的に低下する領域に至った以降においては、電池残量が少なくなるにつれて電池残量の演算頻度を高めるようにしている。これにより、電圧測定や電池残量の測定を一定周期で継続的に行う場合に比べて、電圧測定や電池残量の測定に起因して消費される電力を抑制することが可能となる。
さらに、内部抵抗Ｒｉを考慮して電池残量を推定するので、電池残量の推定精度を高めることができ、より正確な電池交換時期をユーザに通知することが可能となる。
【００５０】
なお、本実施形態においては、電圧の開放電圧Ｖｏｕｔと電池の両端電圧Ｖｒｅｆとを用いて内部抵抗Ｒｉを演算していたが、これに代えて、電圧の開放電圧Ｖｏｕｔと抵抗４に流れる電流Ｉｒｅｆとに基づいて内部抵抗Ｒｉを算出することとしてもよい。すなわち、電池の両端電圧Ｖｒｅｆと電流Ｉｒｅｆとは以下の（４）式に示す関係にあるので、電池の両端電圧Ｖｒｅｆに代えて電流Ｉｒｅｆを用いることが可能である。なお、この場合には、抵抗４に流れる電流Ｉｒｅｆを測定する電流測定部を備える必要がある。
【００５１】
Ｖｒｅｆ＝Ｉｒｅｆ×Ｒｒｅｆ      （４）
【００５２】
また、本実施形態においては、電圧測定部１３が制御部１５とは別に設けられている場合を例示したが、例えば、制御部１５内に電圧測定部１３の機能や電流測定機能を有していてもよい。例えば、電圧測定機能を搭載したマイクロコンピュータ等を制御部１５として採用することも可能である。
また、本実施形態においては、電池２の開放電圧Ｖｏｕｔと各電圧規定値を比較することにより電圧測定間隔を変更したが、電池２の開放電圧Ｖｏｕｔに代えて電池の両端電圧Ｖｒｅｆを採用することとしてもよい。
また、本実施形態では、無線通信部１２が電池交換の旨を外部に通知することとしたが、例えば、無線通信部１２に加えてＬＥＤや表示部等をセンサモジュールに設け、これらのＬＥＤや表示部によって電池交換の旨をユーザに通知することとしてもよい。
また、本実施形態では、電池残量推定部２４が内部抵抗Ｒｉの前回値と前々回値を用いて近似曲線を描き、この近似曲線から内部抵抗Ｒｉの今回値を推定することとしたが、今回値の内部抵抗Ｒｉの推定手法についてはこの手法に限定されない。例えば、過去の３つ以上の値を用いて統計的に推定してもよい。
【００５３】
本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、例えば、上述した各実施形態を部分的または全体的に組み合わせる等して、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  センサモジュール
２  電池
３  電気回路
４  抵抗（負荷）
５  スイッチ
１１  センサ
１２  無線通信部（通知部）
１３  電圧測定部
１５  制御部
２１  スイッチ制御部
２２  測定間隔変更部
２３  タイマ
２４  電池残量推定部
３１  算出部
３２  記憶部
３３  推定部
３４  差分演算部
３５  取得部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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