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特開2023-172388電池駆動型の通信装置、プログラム、および電池駆動型の通信装置の電池残量監視方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023172388
(43)【公開日】2023-12-06
(54)【発明の名称】電池駆動型の通信装置、プログラム、および電池駆動型の通信装置の電池残量監視方法
(51)【国際特許分類】
   G01R 31/3835 20190101AFI20231129BHJP
   H01M 10/48 20060101ALI20231129BHJP
   H02J 7/00 20060101ALI20231129BHJP
   G01R 31/388 20190101ALI20231129BHJP
【FI】
G01R31/3835
H01M10/48 P
H02J7/00 X
H02J7/00 302D
G01R31/388
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022084156
(22)【出願日】2022-05-23
(71)【出願人】
【識別番号】000134707
【氏名又は名称】株式会社ナカヨ
(74)【代理人】
【識別番号】100104570
【弁理士】
【氏名又は名称】大関 光弘
(72)【発明者】
【氏名】飯沼 秀喜
(72)【発明者】
【氏名】黒澤 隆斗
【テーマコード(参考)】
2G216
5G503
5H030
【Fターム(参考)】
2G216BA01
2G216BA03
2G216BA04
2G216CB31
2G216CD01
5G503BA01
5G503BB04
5G503EA05
5H030AS01
5H030FF41
5H030FF43
5H030FF44
5H030FF52
(57)【要約】
【課題】電池駆動型の通信装置において、電池の交換時期を予測できるようにする。
【解決手段】IoT端末1は、電池電圧を測定する毎に、最新の電池電圧の電圧値および測定日時と基準電圧の電圧値および測定日時とに基づいて、電池電圧の変化率を算出する。算出した変化率が負ならば、この変化率を係数(傾き)とし、基準電圧の電圧値あるいは電池電圧の最新の電圧値を定数とする、時間-電池電圧の線形関数を用いて、電池電圧の電圧値が所定の電池交換電圧値まで低下するのに要する時間予測値を算出する。そして、基準電圧の測定日時あるいは最新の電池電圧の測定日時に、算出した時間予測値を加算して、電池の交換時期を予測する。その後、基準電圧の電圧値および測定日時を電池電圧の最新の電圧値および測定日時に更新する。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電池駆動型の通信装置であって、
電池電圧を繰り返し測定する電圧測定手段と、
基準電圧の電圧値および測定日時を記憶する基準情報記憶手段と、
前記電圧測定手段により前記電池電圧が測定される毎に、前記電池電圧の最新の電圧値および測定日時と、前記基準情報記憶手段に記憶されている前記基準電圧の電圧値および測定日時と、に基づいて、前記電池電圧の変化率を算出する傾き算出手段と、
前記傾き算出手段により算出された前記変化率が負である場合に、当該変化率と、前記基準情報記憶手段に記憶されている前記基準電圧の電圧値および測定日時あるいは前記電池電圧の最新の電圧値および測定日時と、に基づいて、電池交換時期を予測する交換時期予測手段と、
前記交換時期予測手段により前記電池交換時期が予測された場合に、前記基準情報記憶手段に記憶されている前記基準電圧の電圧値および測定日時を、前記電池電圧の最新の電圧値および測定日時に更新する基準情報更新手段と、を有し、
前記交換時期予測手段は、
前記変化率を係数とし、前記基準電圧の電圧値あるいは前記電池電圧の最新の電圧値を定数とする、時間-電池電圧の線形関数を用いて、前記電池電圧の電圧値が所定の電池交換電圧値まで低下するのに要する時間予測値を算出し、算出した時間予測値を前記基準電圧の測定日時あるいは前記電池電圧の最新の測定日時に加算して、前記電池交換時期を予測する
ことを特徴とする電池駆動型の通信装置。
【請求項2】
請求項1に記載の電池駆動型の通信装置であって、
前記基準情報記憶手段は、基準傾きを記憶し、
前記交換時期予測手段は、
前記基準情報記憶手段に記憶されている前記基準傾きを用いて、前記傾き算出手段により算出された前記変化率を補正し、当該補正された前記変化率を係数とし、前記基準電圧の電圧値あるいは前記電池電圧の最新の電圧値を定数とする時間-電池電圧の線形関数を用いて、電圧値が前記電池交換電圧値まで低下するのに要する時間を算出し、
前記基準情報更新手段は、
前記交換時期予測手段により前記電池交換時期が予測された場合に、前記基準情報記憶手段に記憶されている前記基準傾きを、前記補正された前記変化率に更新する
ことを特徴とする電池駆動型の通信装置。
【請求項3】
請求項2に記載の電池駆動型の通信装置であって、
前記交換時期予測手段は、
前記傾き算出手段により算出された前記変化率を、当該変化率を傾きとする直線と前記基準情報記憶手段に記憶されている前記基準傾きの直線とのなす角を二等分する直線の傾きに補正する
ことを特徴とする電池駆動型の通信装置。
【請求項4】
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の電池駆動型の通信装置であって、
縦軸を電圧値とし、横軸を時間とする座標系において、電池消費の実測面積を記憶する実測面積記憶手段と、
前記傾き算出手段により算出された前記変化率が負である場合に、前記座標系において、前記電池電圧の最新の電圧値および測定日時により特定される座標と、前記基準電圧の電圧値および測定日時により特定される座標と、前記電池交換電圧値および前記電池電圧の最新の測定日時により特定される座標と、前記電池交換電圧値および前記基準電圧の測定日時により特定される座標と、により囲まれる領域の面積を算出し、当該算出した面積を、前記電池消費の実測面積として前記実測面積記憶手段に追加する実測面積更新手段と、
前記交換時期予測手段により前記電池交換時期が予測された場合に、前記座標系において、前記電池電圧の最新の電圧値および測定日時により特定される座標と、前記電池交換電圧値および前記電池電圧の最新の測定日時により特定される座標と、前記電池交換電圧値および前記電池交換時期により特定される座標と、により囲まれる領域の面積を、電池消費の予測面積として算出し、前記実測面積記憶手段に記憶されている前記電池消費の実測面積および前記電池消費の予測面積の合計値に対する当該電池消費の予測面積の割合を電池残量として算出する電池残量算出手段をさらに有する
ことを特徴とする電池駆動型の通信装置。
【請求項5】
電池駆動型の通信装置として、コンピュータを機能させるプログラムであって、
電池電圧を繰り返し測定する電圧測定手段、
基準電圧の電圧値および測定日時
を記憶する基準情報記憶手段、
前記電圧測定手段により前記電池電圧が測定される毎に、前記電池電圧の最新の電圧値および測定日時と前記基準情報記憶手段に記憶されている前記基準電圧の電圧値および測定日時とに基づいて、前記電池電圧の変化率を算出する傾き算出手段、
前記傾き算出手段により算出された前記変化率が負である場合に、当該電圧降下の傾きと前記基準情報記憶手段に記憶されている前記基準電圧の電圧値および測定日時あるいは前記電池電圧の最新の電圧値および測定日時とに基づいて、電池交換時期を予測する交換時期予測手段、および
前記交換時期予測手段により前記電池交換時期が予測された場合に、前記基準情報記憶手段に記憶されている前記基準電圧の電圧値および測定日時を、前記電池電圧の最新の電圧値および測定日時に更新する基準情報更新手段として、前記コンピュータを機能させ、
前記交換時期予測手段は、
前記変化率を係数とし、前記基準電圧の電圧値あるいは前記電池電圧の最新の電圧値を定数とする、時間-電池電圧の線形関数を用いて、前記電池電圧の電圧値が所定の電池交換電圧値まで低下するのに要する時間予測値を算出し、算出した時間予測値を前記基準電圧の測定日時あるいは前記電池電圧の最新の測定日時に加算して、前記電池交換時期を予測する
ことを特徴とするプログラム。
【請求項6】
電池駆動型の通信装置の電池残量予測方法であって、
電池電圧を繰り返し測定するとともに、前記電池電圧が測定される毎に、前記電池電圧の最新の電圧値および測定日時と予め登録されている基準電圧の電圧値および測定日時とに基づいて、前記電池電圧の変化率を算出し、
算出した前記変化率が負である場合に、当該変化率を係数とし、前記基準電圧の電圧値あるいは前記電池電圧の最新の電圧値を定数とする、時間-電池電圧の線形関数を用いて、前記電池電圧の電圧値が所定の電池交換電圧値まで低下するのに要する時間予測値を算出し、算出した時間予測値を前記基準電圧の測定日時あるいは前記電池電圧の最新の測定日時に加算して、前記電池交換時期を予測し、
前記電池交換時期を予測した場合に、予め登録されている前記基準電圧の電圧値および測定日時を、前記電池電圧の最新の電圧値および測定日時に更新する
ことを特徴とする電池駆動型の通信装置の電池残量予測方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電池駆動型の通信装置の電池残量監視技術に関し、特に、電池駆動型のIoT(Internet of Things)端末の電池残量監視技術に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、センサによって検知されたセンサデータをサーバへ無線で中継するIoT端末として、電池駆動型のIoT端末が普及している。電池駆動型のIoT端末は、電源供給のための配線が不要であり、設置場所の自由度が高い。ただし、電池駆動型のIoT端末を継続稼働させるには、電池残量がなくなる前に電池を交換する必要がある。このため、電池駆動型のIoT端末では、電池残量を精度よく監視する必要がある。
【0003】
特許文献1に、電池駆動型の機器における電池残量判定装置が開示されている。この電池残量判定装置は、無負荷状態の電池電圧と最大負荷状態の電池電圧とを計測して、これらの電圧値から電圧降下量を算出し、算出した電圧降下量を残量判定の閾値と比較することにより、電池残量の有無を判定して、電池残量が有りの場合に残量表示を行い、無しの場合は電池交換表示を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008-3022号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載の電池残量判定装置により電池交換表示がなされたまま長時間放置されると、電池駆動型の機器の電池切れを引き起こす可能性がある。一方、電池残量表示がなされても、作業者には、表示中の電池残量であとどの程度の時間稼働できるのか分からない。このため、作業者は、頻繁に電池交換要否の確認作業を行わなければならず煩雑である。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、電池駆動型の通信装置において、電池の交換時期を予測できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明は、電池電圧を測定する毎に、電池電圧の最新の電圧値および測定日時と基準電圧の電圧値および測定日時とに基づいて、電池電圧の変化率を算出する。算出した電圧の変化率が負ならば、この電池電圧の変化率を係数(傾き)とし、基準電圧の電圧値あるいは電池電圧の最新の電圧値を定数とする、時間-電池電圧の線形関数を用いて、電池電圧の電圧値が所定の電池交換電圧値まで低下するのに要する時間予測値を算出する。そして、基準電圧の測定日時あるいは電池電圧の最新の測定日時に、算出した時間予測値を加算して、電池の交換時期を予測する。その後、基準電圧の電圧値および測定日時を電池電圧の最新の電圧値および測定日時に更新する。
【0008】
ここで、算出した電池電圧の変化率を基準傾きで補正し、補正された変化率を係数(傾き)とし、基準電圧の電圧値あるいは最新の電池電圧の電圧値を定数とする、時間-電池電圧の線形関数を用いて、電池電圧の電圧値が電池交換電圧値まで低下するのに要する時間予測値を算出してもよい。この場合、その後、基準傾きを、補正された変化率に更新する。
【0009】
例えば、本発明は、
電池駆動型の通信装置であって、
電池電圧を繰り返し測定する電圧測定手段と、
基準電圧の電圧値および測定日時を記憶する基準情報記憶手段と、
前記電圧測定手段により前記電池電圧が測定される毎に、前記電池電圧の最新の電圧値および測定日時と、前記基準情報記憶手段に記憶されている前記基準電圧の電圧値および測定日時と、に基づいて、前記電池電圧の変化率を算出する傾き算出手段と、
前記傾き算出手段により算出された前記変化率が負である場合に、当該変化率と、前記基準情報記憶手段に記憶されている前記基準電圧の電圧値および測定日時あるいは前記電池電圧の最新の電圧値および測定日時と、に基づいて、電池交換時期を予測する交換時期予測手段と、
前記交換時期予測手段により前記電池交換時期が予測された場合に、前記基準情報記憶手段に記憶されている前記基準電圧の電圧値および測定日時を、前記電池電圧の最新の電圧値および測定日時に更新する基準情報更新手段と、を有し、
前記交換時期予測手段は、
前記変化率を係数とし、前記基準電圧の電圧値あるいは前記電池電圧の最新の電圧値を定数とする、時間-電池電圧の線形関数を用いて、前記電池電圧の電圧値が所定の電池交換電圧値まで低下するのに要する時間予測値を算出し、算出した時間予測値を前記基準電圧の測定日時あるいは前記電池電圧の最新の測定日時に加算して、前記電池交換時期を予測する。
【発明の効果】
【0010】
本発明は電池交換時期を予測するので、作業者は、頻繁に電池交換要否の確認作業を行う必要がない。また、本発明では、電池電圧を測定する毎に、電池電圧の最新の電圧値および測定日時と基準電圧の電圧値および測定日時とに基づいて電池交換時期を予測する。ここで、基準電圧は、電池交換時期を予測する都度、電池電圧の最新の電圧値および測定日時に更新される。したがって、本発明によれば、電池駆動型の通信装置において、電池の直近の電圧降下傾向から電池交換時期を高精度に予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1図1は、本発明の第1実施の形態に係るIoT端末1が適用された無線データセンシングシステムの概略構成図である。
図2図2は、本発明の第1実施の形態に係るIoT端末1の概略機能構成図である。
図3図3は、本発明の第1実施の形態に係るIoT端末1の電池交換時期予測処理を説明するためのフロー図である。
図4図4は、本発明の第1実施の形態に係るIoT端末1の電池交換時期予測処理を説明するためのフロー図であり、図3の続きである。
図5図5は、本発明の第1実施の形態に係るIoT端末1の電池交換時期予測処理を説明するためのフロー図であり、図3の続きである。
図6図6は、本発明の第2実施の形態に係るIoT端末1Aの概略機能構成図である。
図7図7は、本発明の第2実施の形態に係るIoT端末1Aの電池交換時期予測処理の一部を説明するためのフロー図である。
図8図8は、本発明の第2実施の形態に係るIoT端末1Aの電池交換時期予測処理の一部を説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0013】
[第1実施の形態]
まず、本発明の第1実施の形態について説明する。
【0014】
図1は、本実施の形態に係るIoT端末1が適用された無線データセンシングシステムの概略構成図である。
【0015】
図示するように、無線データセンシングシステムは、IoTを利用して工場等の設備4の稼働状況等を管理するためのものであり、設備4の稼働状況等に関するセンサ値を計測してセンサ値およびその計測日時を含むセンサデータを出力するセンサ2と、センサ2から出力されたセンサデータを収集・管理するIoTサーバ装置3と、本実施の形態に係るIoT端末1と、を備えて構成される。
【0016】
IoT端末1は、センサ2を収容するとともに、無線アクセスポイント(無線AP)5に無線接続されており、センサ2から出力されたセンサデータを無線アクセスポイント5経由でIoTサーバ装置3に中継する。また、IoT端末1は、電池駆動型のIoT端末であり、適切なタイミングで電池交換作業が行えるように電池寿命を予測し、その予測結果を出力する。なお、無線アクセスポイント5は、ゲートウェイ(GW)であってもよい。
【0017】
図2は、本実施の形態に係るIoT端末1の概略機能構成図である。
【0018】
図示するように、IoT端末1は、電池電源100と、センサインターフェース部101と、無線インターフェース部102と、中継部103と、電圧測定部104と、基準情報記憶部105と、傾き算出部106と、交換時期予測部107と、基準情報更新部108と、表示部109と、主制御部110と、を備えている。
【0019】
電池電源100は、交換可能に装着された電池を有し、この装着された電池からIoT端末1の各部101~110に電源を供給する。
【0020】
センサインターフェース部101は、センサ2に接続するためのインターフェースであり、センサ2からセンサデータを受信する。
【0021】
無線インターフェース部102は、無線アクセスポイント5に無線接続するためのインターフェースであり、センサデータを無線アクセスポイント5経由でIoTサーバ装置3に無線送信する。
【0022】
中継部103は、センサインターフェース部101および無線インターフェース部102間を中継する。これにより、センサインターフェース部101により受信されたセンサ2のセンサデータは、無線インターフェース部102から無線アクセスポイント5に無線送信され、その後、無線アクセスポイント5からIoTサーバ装置3に伝送される。
【0023】
電圧測定部104は、電池電源100の電池電圧を定期的に測定する。
【0024】
基準情報記憶部105には、基準電圧の電圧値、測定日時、および基準傾きが記憶される。基準電圧および基準傾きは、傾き算出部106および交換時期予測部107で用いられる。
【0025】
傾き算出部106は、電圧測定部104により電池電圧が測定される毎に、電池電圧の最新の電圧値および測定日時と、基準情報記憶部105に記憶されている基準電圧の電圧値および測定日時と、に基づいて、電池電圧の変化率(平均変化率)を算出する。
【0026】
交換時期予測部107は、傾き算出部106により算出された電圧の変化率が負である場合に、この電圧の変化率と、電池電圧の最新の電圧値および測定日時と、基準情報記憶部105に記憶されている基準傾きとに基づいて、電池交換時期を予測する。
【0027】
基準情報更新部108は、交換時期予測部107により電池交換時期が予測された場合に、基準情報記憶部105に記憶されている基準電圧の電圧値、測定日時、および基準傾きを更新する。
【0028】
表示部109は、液晶パネル等で構成され、交換時期予測部107により予測された電池交換時期を表示する。
【0029】
そして、主制御部110は、IoT端末1の各部100~109を統括的に制御する。
【0030】
なお、図2に示すIoT端末1の機能構成は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積ロジックICによりハード的に実現されるものでもよいし、あるいはDSP(Digital Signal Processor)等の計算機によりソフトウエア的に実現されるものでもよい。または、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、補助記憶装置と、通信インターフェースと、を備えたコンピュータシステムにおいて、CPUが所定のプログラムを補助記憶装置からメモリ上にロードして実行することにより上記の各機能構成部がプロセスとして実現されるものでもよい。
【0031】
図3図5は、本実施の形態に係るIoT端末1の電池交換時期予測処理を説明するためのフロー図である。
【0032】
電圧測定部104は、定期的な測定タイミングが到来すると(S100でYES)、電池電源100の電池電圧を測定する(S101)。そして、測定した電池電圧の電圧値をその測定日時とともに傾き算出部106に出力する。
【0033】
これを受けて、傾き算出部106は、基準情報記憶部105に基準電圧の電圧値および測定日時が未登録ならば(S102でNO)、電圧測定部104から受け取った電池電圧の電圧値および測定日時を、基準電圧の電圧値および測定日時として基準情報記憶部105に登録する(S103)。
【0034】
一方、基準情報記憶部105に基準電圧の電圧値および測定日時が登録済みの場合(S102でYES)、傾き算出部106は、電圧測定部104から受け取った電池電圧の電圧値および測定日時と、基準情報記憶部105に登録されている基準電圧の電圧値および測定日時とを用いて、電池電圧の変化率を算出する(S104)。そして、算出した電圧の変化率を、電圧測定部104から受け取った電池電圧の電圧値および測定日時とともに交換時期予測部107に出力する。電池電圧の電圧値および測定日時をそれぞれVc、Tcとし、基準電圧の電圧値および測定日時をそれぞれVsおよびTsとした場合、電池電圧の変化率Aは、下記の数1で算出することができる。
【0035】
【数1】
【0036】
つぎに、交換時期予測部107は、電池電圧の変化率Aの符号が負であるか否かを判断する(S105)。電池電圧の変化率Aが正である場合、つまり電池電圧が上昇している場合は(S105でNO)、電池電圧が正しく測定されなかった可能性があるので、この変化率Aを採用することなく、S100に戻る。
【0037】
一方、電池電圧の傾きAが負である場合、つまり電池電圧が降下している場合(S105でYES)、交換時期予測部107は、基準情報記憶部105を参照し、この基準情報記憶部105に基準傾きが登録されているか否かを調べる(S106)。
【0038】
ここで、基準情報記憶部105に基準傾きが登録されていない場合(S106でNO)、交換時期予測部107は、傾き算出部106から受け取った電池電圧の電圧値Vcを定数とし、電池電圧の変化率Aを係数(傾き)とする、時間-電池電圧の線形関数を電圧降下特性式として設定する(S107)。時間をTとし、電池電圧をVとした場合、電圧降下特性式は下記の数2で表すことができる。
【0039】
【数2】
【0040】
つぎに、交換時期予測部107は、設定した電圧降下特性式を用いて、電池電圧値Vが、電池交換すべき電池電圧値として予め登録されている電池交換電圧値Veまで降下するのに必要な時間予測値(降下時間)Txを算出する(S108)。それから、交換時期予測部107は、傾き算出部106から受け取った電池電圧の測定日時Tcに降下時間Txを加算して、電池交換時期Teを算出する(S109)。そして、電池交換時期Teを、傾き算出部106から受け取った電池電圧の電圧値Vc、測定日時Tc、および電池電圧の変化率(電圧降下特性式の傾きAとして用いた変化率)とともに主制御部110に出力する。
【0041】
これを受けて、主制御部110は、交換時期予測部107により受け取った電池交換時期Teを表示部109に表示する(S110)。また、主制御部110は、交換時期予測部107により受け取った電池電圧の電圧値Vc、測定日時Tc、および電池電圧の変化率(電圧降下特性式の傾きAとして用いた変化率)を基準情報更新部108に渡す。そして、基準情報更新部108は、基準情報記憶部105に記憶されている基準電圧の電圧値Vsおよび測定日時Tsを、主制御部110より受け取った電池電圧の電圧値Vc、測定日時Tcにそれぞれ更新するとともに、基準傾きとして、主制御部110より受け取った電池電圧の変化率Aを登録する(S111)。その後、S100に戻る。
【0042】
また、S106において、基準情報記憶部105に基準傾きが登録されている場合(S106でYES)、交換時期予測部107は、この基準傾きを用いて電池電圧の変化率を補正する(S112)。具体的には、電池電圧の変化率Aを傾きとする直線と基準傾きの直線とのなす角を二等分する直線の傾きとなるように、電池電圧の変化率Aを補正する。基準傾きをAsとした場合、補正後の電池電圧の変化率A´は、下記の数3で表すことができる。
【0043】
【数3】
【0044】
つぎに、交換時期予測部107は、傾き算出部106から受け取った電池電圧の電圧値Vcを定数とし、補正された電池電圧の変化率A´を係数(傾き)とする、時間-電池電圧の線形関数を電圧降下特性式として設定する(S113)。時間をTとし、電池電圧をVとした場合、電圧降下特性式は下記の数4で表すことができる。
【0045】
【数4】
【0046】
つぎに、交換時期予測部107は、設定した電圧降下特性式を用いて、電池電圧値Vが、電池交換すべき電池電圧値として予め登録されている電池交換電圧値Veまで降下するのに必要な降下時間Txを算出する(S114)。それから、交換時期予測部107は、傾き算出部106から受け取った電池電圧の測定日時Tcに降下時間Txを加算して、電池交換時期Teを算出する(S115)。そして、電池交換時期Teを、傾き算出部106から受け取った電池電圧の電圧値Vc、測定日時Tc、および補正後の電池電圧の変化率(電圧降下特性式の傾きとして用いた変化率)A´とともに、主制御部110に出力する。
【0047】
これを受けて、主制御部110は、交換時期予測部107により受け取った電池交換時期Teを表示部109に表示する(S116)。また、主制御部110は、交換時期予測部107により受け取った電池電圧の電圧値Vc、測定日時Tc、および補正後の電池電圧の変化率(電圧降下特性式の傾き)A´を基準情報更新部108に渡す。そして、基準情報更新部108は、基準情報記憶部105に記憶されている基準電圧の電圧値Vs、測定日時Ts、および基準傾きAsを、主制御部110より受け取った電池電圧の電圧値Vc、測定日時Tc、および補正後の電池電圧の変化率(電圧降下特性式の傾き)A´にそれぞれ更新する(S117)。その後、S100に戻る。
【0048】
以上、本発明の第1実施の形態について説明した。
【0049】
本実施の形態に係るIoT端末1は、電池交換時期Teを予測・出力するので、作業者は頻繁に電池交換要否の確認作業を行う必要がない。また、電池電圧を測定する毎に、電池電圧の最新の電圧値Vcおよび測定日時Tcと基準電圧の電圧値Vsおよび測定日時Tsとに基づいて、電池交換時期を予測する。ここで、基準電圧は、電池交換時期Teを予測する都度、電池電圧の最新の電圧値Vcおよび測定日時Tcに更新される。したがって、本実施の形態によれば、電池の直近の電圧降下傾向から電池交換時期Teを精度よく予測することができる。
【0050】
また、本実施の形態に係るIoT端末1は、電池電圧の最新の電圧値Vcおよび測定日時Tcと基準電圧の電圧値Vsおよび測定日時Tsとから求めた電池電圧の変化率Aを、基準傾きAsを用いて補正し、補正された電池電圧の変化率A´を係数(傾き)とし、電池電圧の最新の電圧値Vcを定数とする、時間-電池電圧の線形関数を用いて電池交換時期Teを予測する。具体的には、電池電圧の変化率Aを、この変化率Aを傾きとする直線と基準傾きAsの直線とのなす角を二等分する直線の傾きとなるように補正する。このように、本実施の形態によれば、電池電圧の最新の電圧値Vcおよび測定日時Tcと基準電圧の電圧値Vsおよび測定日時Tsとから求めた電池電圧の変化率Aに基準傾きAsを反映させるので、この変化率宇Aが基準傾きAsから大きく変化する場合に、電池交換時期Teが、前回予測した電池交換時期Teから大きく変動するのを防止して、これにより電池交換時期Teのばらつきを小さくすることができる。
【0051】
なお、本実施の形態では、電池電圧の最新の電圧値Vcを定数とし、電池電圧の変化率Aあるいはその補正された変化率A´を係数(傾き)とする、時間-電池電圧の線形関数を電圧降下特性式(数2、数4参照)として用いて、電池電圧値Vが電池交換電圧値Veまで降下するのに必要な降下時間Txを算出し、最新の電池電圧の測定日時Tcにこの降下時間Txを加算して、電池交換時期Teを算出している。しかし、本発明はこれに限定されない。基準電圧の電圧値Vsを定数とし、電池電圧の変化率Aあるいはその補正された変化率A´を係数(傾き)とする、時間-電池電圧の線形関数を電圧降下特性式(数2、数4においてVcをVsに置き代えた式)として用いて、電池電圧値Vが電池交換電圧値Veまで降下するのに必要な降下時間Txを算出し、基準電圧の測定日時Tsにこの降下時間Txを加算して電池交換時期Teを算出してもよい。
【0052】
また、本実施の形態では、電池電圧の最新の電圧値Vcおよび測定日時Tcと基準電圧の電圧値Vsおよび測定日時Tsとから求めた電池電圧の変化率Aを、この変化率Aを傾きとする直線と基準傾きAsの直線とのなす角を二等分する直線の傾きとなるように補正し、補正された変化率A´を用いて電池交換時期Teを予測している。しかしながら、本発明はこれに限定されない。電池電圧の最新の電圧値Vcおよび測定日時Tcと基準電圧の電圧値Vsおよび測定日時Tsとから求めた電池電圧の変化率Aを基準傾きAsで補正するものであればよい。例えば、電池電圧の変化率Aおよび基準傾きAsにそれぞれ所定の重みをつけて加重平均することにより電池電圧の変化率Aを補正してもよい。あるいは、電池電圧の変化率Aを基準傾きA´で補正することなく、この変化率Aを係数(傾き)とし、電池電圧の最新の電圧値Vcを定数とする時間-電池電圧の線形関数を用いて電池交換時期を予測してもよい。この場合でも、電池交換時期Teの予測後に、基準電圧の電圧値Vsおよび測定日時Tsが電池電圧の最新の電圧値Vcおよび測定日時Tcに更新されるので、電池の直近の電圧降下傾向から電池交換時期Teを精度よく予測することができる。
【0053】
[第2実施の形態]
つぎに、本発明の第2実施の形態について説明する。
【0054】
本実施の形態に係るIoT端末1Aは、図1に示す無線データセンシングシステムにおいて、本発明の第1実施の形態に係るIoT端末1に代えて用いることができる。
【0055】
図6は、本実施の形態に係るIoT端末1Aの概略機能構成図である。
【0056】
本実施の形態に係るIoT端末1Aが図2に示す第1実施の形態に係るIoT端末1と異なる点は、実測面積記憶部111、実測面積更新部112、および電池残量算出部113を設けたこと、および、主制御部110に代えて主制御部110aを設けたことである。その他の構成は、図2に示す第1実施の形態に係るIoT端末1と同様である。
【0057】
実測面積記憶部111は、縦軸を電池電圧の電圧値Vとし、横軸を時間TとするT-V標系において、電池電源100の電池消費を示す実測面積を記憶する。
【0058】
実測面積更新部112は、傾き算出部106により算出された電池電圧の変化率Aが負である場合に、上述のT-V座標系において、電圧測定部104により測定された電池電圧の最新の電圧値Vcおよび測定日時Tcにより特定される座標(Tc,Vc)と、基準電圧の電圧値Vsおよび測定日時Tsにより特定される座標(Ts,Vs)と、電池交換電圧値Veおよび電池電圧の最新の測定日時Tcにより特定される座標(Tc,Ve)と、電池交換電圧値Veおよび基準電圧の測定日時Tsにより特定される座標(Ts,Ve)と、により囲まれる矩形領域の面積を算出し、当該算出した面積を、上述の電池消費を示す実測面積として実測面積記憶部111に追加する。
【0059】
電池残量算出部113は、交換時期予測部107により電池交換時期Teが予測された場合に、上述のT-V標系において、電圧測定部104により測定された電池電圧の最新の電圧値Vcおよび測定日時Tcにより特定される座標(Tc,Vc)と、電池交換電圧値Veおよび電池電圧の最新の測定日時Tcにより特定される座標(Tc,Ve)と、電池交換電圧値Veおよび電池交換時期Teにより特定される座標(Te,Ve)と、により囲まれる三角形領域の面積を、電池消費の予測面積として算出する。そして、実測面積記憶部111に記憶されている電池消費の実測面積および電池消費の予測面積を用いて、電池電源100の電池残量を算出する。
【0060】
主制御部110aは、IoT端末1Aの各部100~109、111~113を統括的に制御する。
【0061】
なお、図6に示すIoT端末1Aの機能構成も、図2に示す第1実施の形態に係るIoT端末1の機能構成と同様に、ASIC、FPGAなどの集積ロジックICによりハード的に実現されるものでもよいし、あるいはDSP等の計算機によりソフトウエア的に実現されるものでもよい。または、CPUと、メモリと、補助記憶装置と、通信インターフェースと、を備えたコンピュータシステムにおいて、CPUが所定のプログラムを補助記憶装置からメモリ上にロードして実行することにより各機能構成部がプロセスとして実現されるものでもよい。
【0062】
本実施の形態に係るIoT端末1Aの電池交換時期予測処理は、図3図5に示す第1実施の形態に係るIoT端末1の電池交換時期予測処理において、S110とS111との間で、図7に示すS200、S201を実施し、S116とS117との間で、図8に示すS202~S206を実施する。その他は、図3図5に示す第1実施の形態に係るIoT端末1の電池交換時期予測処理と同様である。
【0063】
図7に示すS200において、主制御部110aは、交換時期予測部107から数2に示す電圧降下特性式を取得する。そして、この電圧降下特性式を、交換時期予測部107より受け取った電池電圧の最新の測定日時Tcおよび基準電圧の測定日時Tsとともに、実測面積更新部112に渡す。
【0064】
これを受けて、実測面積更新部112は、主制御部110aより受け取った電圧降下特性式、電池電圧の最新の測定日時Tc、および基準電圧の測定日時Tsと、電池交換電圧値Veと、を用いて、上述のT-V標系において、電池電圧の最新の電圧値Vcおよび測定日時Tcにより特定される座標(Tc,Vc)と、基準電圧の電圧値Vsおよび測定日時Tsにより特定される座標(Ts,Vs)と、電池交換電圧値Veおよび電池電圧の測定日時Tcにより特定される座標(Tc,Ve)と、電池交換電圧値Veおよび基準電圧の測定日時Tsにより特定される座標(Ts,Ve)と、により囲まれる矩形領域の面積Scを算出する。数2に示す電圧降下特性式をf(T)とした場合、この面積Scは、下記の数5により算出することができる。
【0065】
【数5】
【0066】
つぎに、実測面積更新部112は、上述の数5により算出した矩形領域の面積Scを電池消費の実測面積として実測面積記憶部111に記憶する(S201)。
【0067】
また、図8に示すS202において、主制御部110aは、数4に示す電圧降下特性式を交換時期予測部107から取得する。そして、この電圧降下特性式を、交換時期予測部107により受け取った電池電圧の最新の測定日時Tcおよび基準電圧の測定日時Tsとともに実測面積更新部112に渡す。
【0068】
これを受けて、実測面積更新部112は、主制御部110aより受け取った電圧降下特性式、電池電圧の最新の測定日時Tc、および基準電圧の測定日時Tsと、電池交換電圧値Veと、を用いて、上述のT-V標系において、電池電圧の最新の電圧値Vcおよび測定日時Tcにより特定される座標(Tc,Vc)と、基準電圧の電圧値Vsおよび測定日時Tsにより特定される座標(Ts,Vs)と、電池交換電圧値Veおよび電池電圧の最新の測定日時Tcにより特定される座標(Tc,Ve)と、電池交換電圧値Veおよび基準電圧の測定日時Tsにより特定される座標(Ts,Ve)と、により囲まれる矩形領域の面積Scを算出する。数4に示す電圧降下特性式をf´(T)とした場合、この面積Scは、下記の数6により算出することができる。
【0069】
【数6】
【0070】
つぎに、実測面積更新部112は、上述の数6により算出した矩形領域の面積Scを実測面積記憶部111に追加する(S203)。
【0071】
つぎに、主制御部110aは、交換時期予測部107により受け取った数4に示す電圧降下特性式、電池電圧の最新の測定日時Tc、および電池交換時期Teを電池残量算出部113に渡す。
【0072】
これを受けて、電池残量算出部113は、主制御部110aより受け取った電圧降下特性式、電池電圧の最新の測定日時Tc、および電池交換時期Teと、電池交換電圧値Veと、を用いて、上述のT-V標系において、電池電圧の最新の電圧値Vcおよび測定日時Tcにより特定される座標(Tc,Vc)と、電池交換電圧値Veおよび電池電圧の最新の測定日時Tcにより特定される座標(Tc,Ve)と、電池交換電圧値Veおよび電池交換時期Teにより特定される座標(Te,Ve)と、により囲まれる三角形領域の面積Seを、電池消費の予測面積として算出する(S204)。この面積Seは、下記の数7により算出することができる。
【0073】
【数7】
【0074】
それから、電池残量算出部113は、実測面積記憶部111にこれまでに記憶された電池消費の実測面積Scの合計値と、電池消費の予測面積Seと、を用いて、電池電源100の電池残量W(%)を算出する(S205)。具体的には、電池消費の実測面積Scの合計値と電池消費の予測面積Seとの合計値に対する電池消費の予測面積Seの割合(%)を、電池残量Wとして算出する。電池残量Wは、下記の数8により算出することができる。
【0075】
【数8】
【0076】
つぎに、電池残量算出部113は、電池残量Wを主制御部110aに出力する。これを受けて、主制御部110aは、電池残量算出部113により受け取った電池残量Wを、表示中の電池交換時期Teとともに表示部109に表示する(S206)。
【0077】
以上、本発明の第2実施の形態について説明した。
【0078】
本実施の形態に係るIoT端末1Aによれば、電池交換時期Teに加えて電池残量Wも表示するので、ユーザは、電池交換作業のタイミングを容易に判断することができる。その他の効果は、第1実施の形態に係るIoT端末1と同様である。
【0079】
なお、本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【0080】
例えば、上記の各実施の形態では、電池交換時期Te(第2実施の形態では、電池交換時期Teおよび電池残量W)を、IoT端末1、1Aが備える表示部109に表示している。しかし、本発明はこれに限定されない。表示部109への表示に代えて、あるいは、表示部109への表示に加えて、電池交換時期Teを、無線インターフェース部102からIoTサーバ装置3あるいは専用の管理端末に送信して、IoTサーバ装置3あるいは専用の管理端末に表示させるようにしてもよい。
【0081】
また、本発明は、電池駆動型の通信装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【0082】
1、1A:IoT端末 2:センサ 3:IoTサーバ装置
4:設備 5:無線アクセスポイント
100:電池電源 101:センサインターフェース部
102:無線インターフェース部 103:中継部
104:電圧測定部 105:基準情報記憶部
106:傾き算出部 107:交換時期予測部
108:基準情報更新部 109:表示部
110、110a:主制御部 111:実測面積記憶部
112:実測面積更新部 113:電池残量算出部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8