JP2018059778A - 電流積算量計測装置、電池残量計測装置、電子機器、電流積算量計測方法及び情報収集システム - Google Patents

Abstract

【課題】電流の積算量を正確に算出すること。【解決手段】自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する第１の素子と、自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する度合いが前記第１の素子よりも小さな第２の素子と、前記第１の素子の抵抗値と前記第２の素子の抵抗値とに基づいて、前記第１の素子と前記第２の素子とが直列に挿入された電流経路に流れる電流の積算量である電流積算量を算出する積算量算出部とを備える、電流積算量計測装置。【選択図】図１

Description

本発明は、電流積算量計測装置、電池残量計測装置、電子機器、電流積算量計測方法及び情報収集システムに関する。

従来、電池に直列に接続された抵抗に流れる電流を積算し、電池の残量を算出する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平８−２７８８３７号公報

電流の積算量を算出するために電流を測定回路で常時測定し続けると、測定回路自体の消費電流が増加し、電池の残量が減ってしまう。しかし、測定回路の消費電流を抑えるために間欠的に測定回路を動作させると、電流の変化を正確に捉えることができず、電流の積算量を正確に算出することが難しい。

そこで、本開示の一態様は、電流の積算量を正確に算出することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の一態様では、
自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する第１の素子と、
自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する度合いが前記第１の素子よりも小さな第２の素子と、
前記第１の素子の抵抗値と前記第２の素子の抵抗値とに基づいて、前記第１の素子と前記第２の素子とが直列に挿入された電流経路に流れる電流の積算量である電流積算量を算出する積算量算出部とを備える、電流積算量計測装置が提供される。

電流の積算量を正確に算出することができる。

第１の実施形態に係る電子機器の構成の一例を示す図である。 電流積算量と抵抗値との関係の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る電子機器の構成の第１の具体例を示す図である。 第１の実施形態に係る信号処理部のＭＣＵの動作の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る積算量算出部の動作の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る電子機器の構成の一例を示す図である。 電流積算量と抵抗値との関係の一例を示す図である。 第２の実施形態に係る電子機器の構成の第１の具体例を示す図である。 電池取り外し時の電圧変化の一例を示すタイミングチャートである。 電池取り外し時の電流方向スイッチ制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 電圧検知部の構成の一例を示す図である。 電圧検知部の動作の一例を示すタイミングチャートである。 第２の実施形態に係る電子機器の構成の第２の具体例を示す図である。 電池取り付け時の電圧変化の一例を示すタイミングチャートである。 電池取り付け時の電流方向スイッチ制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 起動判定部の構成の一例を示す図である。 起動判定部の動作の一例を示すタイミングチャートである。 増幅器の入出力関係の一例を示す図である。 ＡＤＣの入出力関係の一例を示す図である。 第１の実施形態の第１の具体例において、電池充電時のルックアップテーブルの一例を示す図である。 第１の実施形態の第１の具体例において、電池放電時のルックアップテーブルの一例を示す図である。 第２の実施形態の第１の具体例において、偶数回目の電池交換後のルックアップテーブルの一例を示す図である。 第２の実施形態の第１の具体例において、奇数回目の電池交換後のルックアップテーブルの一例を示す図である。 第１の実施形態に係る電子機器の構成の第２の具体例を示す図である。 電流積算量と抵抗値との関係の一例を示す図である。 第１の実施形態の第２の具体例に係る積算量算出部の動作の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態の第２の具体例において、電池充電時のルックアップテーブルの一例を示す図である。 第１の実施形態の第２の具体例において、電池放電時のルックアップテーブルの一例を示す図である。 第１の実施形態に係る電子機器の構成の第３の具体例を示す図である。 電流積算量と抵抗値との関係の一例を示す図である。 第１の実施形態の第３の具体例に係る積算量算出部の動作の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態の第３の具体例において、電池充電時のルックアップテーブルの一例を示す図である。 第１の実施形態の第３の具体例において、電池放電時のルックアップテーブルの一例を示す図である。 電流方向の切り替え数を検知する検知部の構成の一例を示す図である。 電流方向の切り替え数を検知する検知部の動作の一例を示すタイミングチャートである。 第１の実施形態に係る電子機器の構成の第４の具体例を示す図である。 第１の実施形態の第４の具体例に係る積算量算出部の動作の一例を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る電子機器の構成の一例を示す図である。 情報収集システムの構成の一例を示す図である。

以下、本開示の実施形態を図面に従って説明する。

図１は、第１の実施形態に係る電子機器の構成の一例を示す図である。図１に示される電子機器１は、二次電池１２を電源とする機器の一例である。電子機器１の具体例として、携帯電話、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、ウェアラブル機器などが挙げられる。電子機器１は、センサノードなどのＩｏＴ（Internet of Things）機器でもよい。電子機器１の具体例は、これらに限られない。

センサノードは、環境データ等の観測データを取得するため、広範囲に複数配置される機器である。センサノードは、外部電源の確保が困難な配置場所では、センサノード毎に搭載された電池から供給される電力で駆動される。そのような電池駆動機器では、運用管理面において、電池の充電時期や交換時期を高い精度で知るため、電池残量を高精度に計測することが重要である。

図３９は、情報収集システムの構成の一例を示す図である。図３９に示される情報収集システム１０００は、複数のセンサノード４と、ゲートウェイ５と、管理サーバ７とを備える。管理サーバ７は、複数のセンサノード４のそれぞれから収集した情報を処理する情報処理装置の一例である。管理サーバ７は、各センサノード４で計測された電池残量を各センサノード４からゲートウェイ５及びネットワーク６を介して収集し、各センサノード４から収集した電池残量を用いて、各センサノード４の電池を管理する。これによって、センサノード４が広範囲に分散していても、管理サーバ７は、各センサノード４の電池の残量の時間的変化をモニタリングするなどの遠隔管理を行うことができる。

センサノード４が検知する観測データの具体例として、温度、湿度、降水量、水位、電圧、電流、電力、電力量、圧力、通信量、光度などが挙げられる。観測データは、これらに限られない。

なお、管理サーバ７は、センサノード４が検知した観測データ及びセンサノード４に搭載された電池の残量データを、ゲートウェイ５を介さずに、センサノード４から直接収集してもよい。

図１において、電子機器１は、二次電池１２と、ＤＣＤＣコンバータ１４と、積算量算出部１３と、信号処理部１５と、アンテナ１９とを備える。

二次電池１２は、充放電可能な電池の一例である。二次電池１２は、充電器２２によって充電されることが可能である。二次電池１２の具体例として、リチウムイオン電池やリチウムポリマ電池などが挙げられる。

ＤＣＤＣコンバータ１４は、二次電池１２の直流の電力を降圧変換し、降圧変換した直流の電力を信号処理部１５及び積算量算出部１３に供給する。

積算量算出部１３は、二次電池１２が接続された電流経路４０に流れる電流Ｉの積算量（以下、「電流積算量Ａ」と称する）を算出する。電流積算量Ａの算出についての詳細は後述する。

信号処理部１５は、積算量算出部１３が算出した電流積算量Ａに基づいて二次電池１２の残量を算出し、算出した二次電池１２の残量を用いて所定の処理を行う処理部の一例である。信号処理部１５は、例えば、センサ１６と、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）１７と、ＲＦ（Radio Filter）部１８とを有する。

センサ１６は、所定の観測データを検知する。ＭＣＵ１７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを含み、演算等の処理を行う。ＲＦ部１８は、変調処理及び復調処理を行う。

例えば、電子機器１がセンサノード４（図３９参照）である場合、センサ１６は、温度等の環境データを検知する。ＭＣＵ１７は、センサ１６によって検知された環境データを取得する。ＭＣＵ１７は、アンテナ１９で受信した環境データ送信要求信号がＲＦ部１８を介して入力されると、センサ１６から取得した環境データをＲＦ部１８を介してアンテナ１９から送信する。したがって、センサノードから離れた場所に設置された管理サーバ７（例えば、クラウドサーバなど）は、環境データ送信要求信号を送信することによって、各地に配置されたセンサノード４によって検知された環境データを収集できる。

図１において、電子機器１は、電池残量計測装置１０２を備える。電池残量計測装置１０２は、二次電池１２の残量を計測する。電池残量計測装置１０２は、例えば、電流積算量計測装置１０１と、ＭＣＵ１７とを含む。電流積算量計測装置１０１は、電流積算量Ａを算出する積算量算出部１３を有する。ＭＣＵ１７は、積算量算出部１３が算出した電流積算量Ａに基づいて、二次電池１２の残量を算出する残量算出部の一例である。

例えば、電子機器１がセンサノード４（図３９参照）である場合、ＭＣＵ１７は、アンテナ１９で受信した残量データ送信要求信号がＲＦ部１８を介して入力されると、算出した二次電池１２の残量データをＲＦ部１８を介してアンテナ１９から送信する。したがって、センサノードから離れた場所に設置された管理サーバ７（例えば、クラウドサーバなど）は、残量データ送信要求信号を送信することによって、各地に配置されたセンサノード４に搭載された二次電池１２の残量データを収集できる。ＭＣＵ１７は、算出した二次電池１２の残量に基づいて二次電池１２の充電時期又は交換時期を算出し、二次電池１２の充電時期又は交換時期を知らせる信号や当該時期が近づいている又は過ぎていることを知らせる信号をアンテナ１９から送信してもよい。

管理サーバ７は、センサノード４のそれぞれから収集した残量データに応じて、センサノード４のそれぞれから情報を収集する頻度（言い換えれば、センサノード４のそれぞれが情報を送信する頻度）を変更する。センサノード４は、情報の送信に自身に搭載された電池の電力を使用する。したがって、管理サーバ７は、センサノード４のそれぞれから情報を収集する頻度を変更することによって、センサノード４のそれぞれの電池残量を遠隔調整できる。管理サーバ７は、例えば、環境データ送信要求信号等のデータ送信要求信号を送信する頻度を変更することで、センサノード４のそれぞれから情報を収集する頻度を変更できる。

例えば、管理サーバ７は、各センサノード４の電池残量が同一地域内で揃うように、センサノード４が情報を送信する頻度を地域ごとに変更する。これにより、例えば、各センサノード４の電池残量の枯渇時期が同一地域内で揃うため、センサノード４の充電又は交換を地域ごとに一斉に行うことができ、運用管理コストが低減する。図３９には、地域８Ａ，８Ｂ，８Ｃのそれぞれに、複数のセンサノード４とゲートウェイ５が配置されている形態が示されている。

例えば、管理サーバ７は、同一地域内において、電池残量データが基準値よりも少ないセンサノード４から観測データを収集する頻度を、電池残量データが当該基準値よりも多いセンサノード４から観測データを収集する頻度よりも下げる。あるいは、管理サーバ７は、同一地域内において、電池残量データが基準値よりも多いセンサノード４から観測データを収集する頻度を、電池残量データが当該基準値よりも少ないセンサノード４から観測データを収集する頻度よりも上げる。

管理サーバ７は、データ送信要求信号をネットワーク６を介して各地域内のゲートウェイ５に送信する。各地域内のゲートウェイ５は、自身と同一地域内のセンサノード４のそれぞれから情報を取得し、取得した情報をネットワーク６を介して管理サーバ７にアップロードする。

なお、センサノード４とゲートウェイ５との間の情報の送受は、近距離無線通信で行われるが、有線通信で行われてもよい。また、ゲートウェイ５とネットワーク６との間の情報の送受は、有線通信で行われるが、無線通信で行われてもよい。また、各センサネットワークを管理するゲートウェイ５に管理サーバ７の管理機能の一部を持たせて、情報収集システム１０００を分散型の管理システムとしてもよい。

また、例えば図１において、電子機器１が携帯電話等の携帯端末機器である場合、ＭＣＵ１７は、算出した二次電池１２の残量データをディスプレイに表示させる処理をしてもよい。

電流積算量計測装置１０１は、素子１１、素子１０と、積算量算出部１３と、遮断スイッチ２０とを備える。

素子１１は、素子１１自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する第１の抵抗特性を有する。素子１１は、第１の素子の一例である。素子１０は、素子１０自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する度合いが素子１１よりも小さな第２の抵抗特性を有する。素子１０は、第２の素子の一例である。素子１１と素子１０は、直列に接続されている。素子１１及び素子１０の挿入位置は、互いに置換されてもよい。

図２は、電流積算量と抵抗値との関係の一例を示す図である。図２には、素子１１の第１の抵抗特性の一例として、素子１１に流れる電流の積算量が増加するにつれて素子１１の抵抗値Ｒ１が増加する特性が示されている。また、図２には、素子１０の第２の抵抗特性の一例として、素子１０自身に流れる電流の積算量が増加しても素子１０の抵抗値Ｒ０がほとんど変化しない特性が示されている。

図１において、積算量算出部１３は、素子１１に発生する電圧ΔＶ１と、素子１０に発生する電圧ΔＶ０とを計測し、電圧ΔＶ１，ΔＶ０の計測結果を用いて、電流経路４０に流れる電流Ｉの積算量（電流積算量Ａ）を算出する。電圧ΔＶ１は、第１の電圧の一例であり、素子１１の両端間の電位差を表す。電圧ΔＶ０は、第２の電圧の一例であり、素子１０の両端間の電位差を表す。素子１０と素子１１は、電流経路４０に直列に挿入されているため、電流経路４０に流れる電流Ｉは、素子１０，１１にも流れる。

積算量算出部１３は、電圧ΔＶ１と電圧ΔＶ０と電流積算量Ａとの関係を表す関係則に基づいて、電圧ΔＶ１の計測値及び電圧ΔＶ０の計測値に対応する電流積算量Ａを算出する。

例えば、
Ｉ＝ΔＶ０／Ｒ０ ・・・式１
Ｒ１＝ΔＶ１／Ｉ ・・・式２
という関係が成立する。式１と式２により、
Ｒ１＝（ΔＶ１／ΔＶ０）×Ｒ０ ・・・式３
という関係が成立する。

積算量算出部１３は、電圧ΔＶ１の計測値と電圧ΔＶ０の計測値と素子１０の抵抗値Ｒ０とを式３に代入することによって、現時点の抵抗値Ｒ１を算出できる。ここで、抵抗値Ｒ０は一定値とする（図２参照）。また、電流積算量Ａは、素子１１に流れる電流Ｉの積算量に等しい。したがって、積算量算出部１３は、電流積算量Ａと抵抗値Ｒ１との関係（図２参照）に基づいて、算出した現時点の抵抗値Ｒ１に対応する現時点の電流積算量Ａを正確に算出できる。また、ＭＣＵ１７は、積算量算出部１３によって算出された現時点の電流積算量Ａに基づいて、二次電池１２の現時点の残量を正確に算出できる。

また、図２において、縦軸の抵抗値Ｒ１は、抵抗比（Ｒ１／Ｒ０）に置換されてもよい。式３の変形により、
Ｒ１／Ｒ０＝ΔＶ１／ΔＶ０ ・・・式４
という関係が成立する。

したがって、積算量算出部１３は、電圧ΔＶ１の計測値と電圧ΔＶ０の計測値とを式４に代入することによって、現時点の抵抗比（Ｒ１／Ｒ０）を算出できる。積算量算出部１３は、電流積算量Ａと抵抗比（Ｒ１／Ｒ０）との関係に基づいて、算出した現時点の抵抗比（Ｒ１／Ｒ０）に対応する現時点の電流積算量Ａを正確に算出できる。また、ＭＣＵ１７は、積算量算出部１３によって算出された現時点の電流積算量Ａに基づいて、二次電池１２の現時点の残量を正確に算出できる。

また、ＭＣＵ１７は、電流積算量Ａ又は二次電池１２の残量の算出が必要ない場合、積算量算出部１３に対する電力供給が遮断スイッチ２０により遮断されるように遮断スイッチ２０を動作させる。一方、ＭＣＵ１７は、電流積算量Ａ又は二次電池１２の残量の算出が必要な場合、積算量算出部１３に対する電力供給の遮断が遮断スイッチ２０により解除されるように遮断スイッチ２０を動作させる。このように、積算量算出部１３を必要なときに動作させて電流積算量Ａの算出結果を得ることで、電流Ｉの計測及び電流積算量Ａの算出に必要な消費電力を抑制することができる。遮断スイッチ２０は、遮断部の一例である。

図３は、第１の実施形態に係る電子機器の構成の第１の具体例を示す図である。図３に示される電子機器１Ａは、図１に示される電子機器１の一例である。

例えば、素子１１は、エレクトロマイグレーションによって抵抗値が変化する素子（エレクトロマイグレーションに比較的弱い素子）である。一方、素子１０は、エレクトロマイグレーションによって抵抗値がほとんど変化しない素子（エレクトロマイグレーションに比較的強い素子）である。

エレクトロマイグレーションは、金属配線に電流が流れ続けると、電子が金属原子に衝突し続けることで、配線内部で金属原子の移動が起こり、原子配列に乖離が生じて、配線抵抗値が上昇する現象である。配線材料によっては、同じ電流積算量でも、抵抗値の上昇率が高い（エレクトロマイグレーションに比較的弱い）素子や、抵抗値がほとんど変化のない（エレクトロマイグレーションに比較的強い）素子がある。また、エレクトロマイグレーションは、電流の方向を逆転させると、抵抗値が元の値に戻る可逆性を有する。つまり、エレクトロマイグレーションに比較的弱い素子は、電流方向の正負を含めた電流積算量を記憶する不揮発性メモリであると言える。エレクトロマイグレーションに比較的弱い素子の抵抗値を測定することで、その測定時までに当該素子に流れた電流の積算量を知ることが可能となる。

エレクトロマイグレーションに比較的弱い素子の具体例として、上下のＴｉＮ（窒化チタン）の間にＡｌ（アルミニウム）を挟んだ素子、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）素子、上部電極と下部電極との間にタンタル酸化物を挟んだ抵抗変化素子が挙げられる。エレクトロマイグレーションに比較的強い素子の具体例として、Ｎｉ−Ｃｕ（銅ニッケル系合金）、Ｎｉ−Ｃｒ（ニッケルクロム系合金）、又はＣｕ−Ｍｎ（銅マンガン系合金）を材料とするチップ抵抗器等の素子が挙げられる。

エレクトロマイグレーションに比較的弱い素子の特徴として、図２に示したように、流れた電流の正負の方向も含めた電流積算量に対して、抵抗値が変化していくことが挙げられる。この特徴を利用するため、電池充電時と電池消費時（電池放電時）の電流の方向が反転するように、充電器２２は、図３に示される箇所で接続される。これにより、電池充電時の電流積算量によって上昇した抵抗値Ｒ１が、電池消費時の電流積算量によって相殺されて、元の値に戻っていくという特徴が得られる。よって、何度でも電流積算量の算出が可能となる。

例えば図２において、未充電の二次電池１２が電流経路４０に接続された状態で充電器２２により充電されると、二次電池１２を充電する方向の電流Ｉの積算量が増加するにつれて、抵抗値Ｒ１も増加する（矢印ａ参照）。そして、抵抗値Ｒ１が増加する方向に充電された後、満充電の二次電池１２が放電されると、二次電池１２を放電する方向の電流Ｉの積算量が増加するにつれて、抵抗値Ｒ１は減少する（矢印ｂ参照）。

あるいは、例えば図２において、満充電の二次電池１２が電流経路４０に接続された状態で放電されると、二次電池１２を放電する方向の電流Ｉの積算量が増加するにつれて、抵抗値Ｒ１は増加する（矢印ａ参照）。そして、抵抗値Ｒ１が増加する方向に放電された二次電池１２が充電器２２により充電されると、二次電池１２を放電する方向の電流Ｉの積算量が増加するにつれて、抵抗値Ｒ１は減少する（矢印ｂ参照）。

図３には、二次電池１２を充電する充電器２２が電流経路４０に接続される接続ポイント２１が示されている。充電器２２は、例えば、交流電源２３から供給される交流電力に基づいて、二次電池１２に充電する電力を生成する。充電器２２は、太陽光、振動、熱などの環境エネルギーを吸収して発電するハーベスタでもよい。

接続ポイント２１は、素子１０，１１の挿入箇所に対して二次電池１２とは反対側に位置する。接続ポイント２１がこのような箇所に位置することで、二次電池１２の充電時と二次電池１２の放電時とで電流Ｉの向きを反転させることができる。

積算量算出部１３は、増幅器２４，２５、ＡＤ（Analog-to-Digital）コンバータ（ＡＤＣ）２６，２７と、演算部２８と、記憶部２９とを備える。

増幅器２５は、素子１１に発生する電圧ΔＶ１を増幅する。ＡＤＣ２７は、増幅器２５によって増幅された電圧ΔＶ１をデジタル値に変換し、電圧ΔＶ１のデジタル計測値を出力する。増幅器２４は、素子１０に発生する電圧ΔＶ０を増幅する。ＡＤＣ２６は、増幅器２４によって増幅された電圧ΔＶ０をデジタル値に変換し、電圧ΔＶ０のデジタル計測値を出力する。

記憶部２９は、電流積算量Ａと抵抗値Ｒ１との関係を示す対応情報を記憶する。例えば、記憶部２９には、図２に示される抵抗特性を定義した対応情報を表すルックアップテーブル（ＬＵＴ）が記憶されている。図２に示される抵抗特性は、例えば、実験等によってデータを予め取得することによって生成される。

演算部２８は、例えば、除算回路を有する。演算部２８は、電圧ΔＶ１のデジタル計測値と、電圧ΔＶ０のデジタル計測値と、抵抗値Ｒ０とを用いて、上述の式３で定義される抵抗値Ｒ１を除算回路よって算出する。演算部２８は、記憶部２９に記憶された対応情報を参照して、算出した抵抗値Ｒ１に対応する電流積算量Ａを算出する。

図４は、第１の実施形態に係る信号処理部のＭＣＵの動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１１にて、ＭＣＵ１７は、電流積算量Ａの算出要求があるか否かを判定する。例えば、ＭＣＵ１７は、残量データ送信要求信号が入力された場合、電流積算量Ａの算出が必要であるため、電流積算量Ａの算出要求があると判定する。ＭＣＵ１７は、電流積算量Ａの算出要求があると判定した場合、ステップＳ１３の処理を実行する。

ステップＳ１３にて、ＭＣＵ１７は、遮断スイッチ２０を動作させて、積算量算出部１３に対する電力供給をオフからオンにする。これにより、積算量算出部１３には、電力が供給され、電流積算量Ａの算出が可能となる。

ステップＳ１５にて、ＭＣＵ１７は、積算量算出部１３によって算出された電流積算量Ａの受信があるか否かを判定する。

ステップＳ１７にて、ＭＣＵ１７は、電流積算量Ａの受信が検出された場合、遮断スイッチ２０を動作させて、積算量算出部１３に対する電力供給をオンからオフにする。これにより、積算量算出部１３に供給される電力が遮断される。その結果、積算量算出部１３の動作によって生ずる消費電力を削減することができる。

ステップＳ１９にて、ＭＣＵ１７は、電流積算量Ａに基づいて二次電池１２の残量を算出する。ＭＣＵ１７は、算出した二次電池１２の残量データを用いた所定の処理を実行する。例えば、ＭＣＵ１７は、残量データをアンテナ１９を介して外部に送信する処理を実行したり、残量データをディスプレイに表示させる処理を実行したりする。

図５は、第１の実施形態に係る積算量算出部の動作の一例を示すフローチャートである。積算量算出部１３は、図４のステップＳ１３にてＭＣＵ１７によってオンされることにより起動し、電流積算量Ａを算出するための処理を開始する。

ステップＳ２１にて、積算量算出部１３は、増幅器２５でΔＶ１を増幅し、且つ、増幅器２４でΔＶ０を増幅する。ステップＳ２３にて、積算量算出部１３は、増幅されたΔＶ０，ΔＶ１をＡＤＣ２６，２７にてデジタル値に変換する。ステップＳ２５にて、積算量算出部１３は、抵抗値Ｒ１を演算部２８で算出する。ステップＳ２７にて、積算量算出部１３の演算部２８は、記憶部２９を参照し、図２に示される関係に基づいて、抵抗値Ｒ１に対応する電流積算量Ａを算出する。ステップＳ２９にて、積算量算出部１３は、演算部２８によって算出された電流積算量ＡをＭＣＵ１７に送信する。電流積算量ＡがＭＣＵ１７に送信されると、図４のステップＳ１７にてＭＣＵ１７によって積算量算出部１３はオフされて、電流Ｉの積算動作が停止する。

なお、図１及び図３は、ＭＣＵ１７と積算量算出部１３とが別々に設けられている例を示す。しかし、ＭＣＵ１７は、ルックアップテーブル等の対応情報を保存する記憶部２９、除算回路を有する演算部２８、ＡＤＣ２６，２７のうちの少なくともいずれかを備えてもよい。

また、特にＭＣＵ１７からの要求が無ければ、積算量算出部１３は二次電池１２の充電時にオフでもよい。二次電池１２の充電期間に、素子１１には電池消費時とは逆方向の電流が流され、電池消費時の電流計測に備えて素子１１の抵抗値Ｒ１はセットされる。

図６は、第２の実施形態に係る電子機器の構成の一例を示す図である。第１の実施形態に係る電子機器１と同様の構成及び機能についての説明は、上述の説明を援用して省略する。図６に示される電子機器２は、乾電池等の一次電池３２を電源とする機器の一例である。電子機器２の具体例についても、電子機器１の場合と同様である。また、一次電池３２の交換時期を知らせる等の信号を送信する機能についても、電子機器１の場合と同様である。電子機器２がセンサノード４である場合も、電子機器１がセンサノード４である場合と同様である。

一次電池３２では、二次電池１２のような充電動作がないため、充電器２２の着脱によって電流方向を切り替えることができない。そこで、電子機器２の電流積算量計測装置１０３は、一次電池３２が交換されるたびに素子１０，１１に流れる電流Ｉの方向を切り替える手段として、電池交換検知部３３と、電流方向スイッチ制御部３４と、スイッチｓ０〜ｓ３とを備える。

電池交換検知部３３は、電池交換ポイント３０，３１をモニタすることによって、一次電池３２の交換を検知する。電池交換ポイント３０は、一次電池３２の正極側の電流経路４０上に位置し、電池交換ポイント３１は、一次電池３２の負極側の電流経路４０上に位置する。電池交換検知部３３は、一次電池３２の交換を検知した場合、電流Ｉが流れる方向を切り替える切替指示信号を出力する。電流方向スイッチ制御部３４は、切替指示信号に従って、素子１０，１１に流れる電流Ｉの方向を反転させる電流方向反転部の一例である。

電流方向スイッチ制御部３４は、スイッチｓ０〜ｓ３をオン又はオフさせて、電流Ｉの方向を反転させる。スイッチｓ０は、一次電池３２と素子１０，１１との間で電流経路４０に直列に挿入され、スイッチｓ２は、素子１０，１１に対してスイッチｓ０とは反対側の箇所で電流経路４０に直列に挿入されている。スイッチｓ１は、一次電池３２の正極とスイッチｓ０との間の箇所と素子１０，１１とスイッチｓ２との間の箇所とを結ぶ迂回路に直列に挿入されている。スイッチｓ３は、スイッチｓ０と素子１０，１１との間の箇所とスイッチｓ２に対して素子１０，１１とは反対側の箇所とを結ぶ迂回路に直列に挿入されている。

電流方向スイッチ制御部３４は、奇数回目の電池消費時（放電時）には、スイッチｓ０，ｓ２をオンさせ、且つ、スイッチｓ１，ｓ３をオフさせる。これにより、奇数回目の電池消費時の電流Ｉを、スイッチｓ０、素子１１、素子１０、スイッチｓ２の順路で流すことができる。一方、電流方向スイッチ制御部３４は、偶数回目の電池消費時（放電時）には、スイッチｓ０，ｓ２をオフさせ、且つ、スイッチｓ１，ｓ３をオンさせる。これにより、偶数回目の電池消費時の電流Ｉを、スイッチｓ１、素子１０、素子１１、スイッチｓ３の順路で流すことができる。つまり、奇数回目の電池消費時と偶数回目の電池消費時とで、素子１０，１１に流れる電流Ｉの方向を反転させることができる。

図７は、電流積算量と抵抗値との関係の一例を示す図である。一次電池３２の交換のたびに素子１０，１１に流れる電流Ｉの方向が切り替わる。これにより、奇数回目の電池消費時の電流積算量によって上昇した抵抗値Ｒ１が、偶数回目の電池消費時の電流積算量によって相殺されて元の値に戻っていくという特徴が得られる。よって、何度でも電流積算量の算出が可能となる。

ただし、計測の仕組みは、第１の実施形態の場合と基本的に同じであるが、奇数回目の電池消費時と偶数回目の電池消費時とで素子１１に流れる電流方向が逆になり、素子１１の抵抗値Ｒ１が変化する特性も逆になる。よって、奇数回目と偶数回目とで参照するルックアップテーブルが異なり、それぞれのルックアップテーブルが記憶部２９に予め保存されている。

図８は、第２の実施形態に係る電子機器の構成の第１の具体例を示す図である。図８に示される電子機器２Ａは、図６に示される電子機器２の一例である。図８は、一次電池３２が取り外された時に電流Ｉの方向を切り替える例を示す。

電池交換検知部３３は、一次電池３２が取り外された時に一次電池３２の交換を検知するため、キャパシタ３６と、電圧検知部３５とを有する。

キャパシタ３６は、一次電池３２が取り外されても、電池交換ポイント３０，３１間の電圧Ｖを一時的に保持して電圧Ｖの低下速度を緩やかにする。キャパシタ３６は、一次電池３２に並列に接続されている。電圧検知部３５は、電池交換ポイント３０，３１間の電圧Ｖ（つまり、キャパシタ３６の電圧Ｖ）を検知する。

また、電流方向スイッチ制御部３４は、スイッチｓ０〜ｓ３及びルックアップテーブルの状態を保存しておくメモリを備える。電池交換時に電源供給が断たれてしまうため、当該状態を保持しておくため、電流方向スイッチ制御部３４は、不揮発メモリ（Non-Volatile Memory：NVM）３７を備える。

図９は、電池取り外し時の電圧変化の一例を示すタイミングチャートである。一次電池３２が取り外されると、キャパシタ３６が放電されキャパシタ３６の電圧Ｖが徐々に降下する。電圧検知部３５は、キャパシタ３６の電圧Ｖが所定の交換検知レベル以下に降下すると、切替指示信号を出力する。電流方向スイッチ制御部３４は、切替指示信号に従って、電流Ｉの方向を切り替える。キャパシタ３６の電圧Ｖが、電流方向スイッチ制御部３４の動作下限レベル以下に降下する前に、電流方向スイッチ制御部３４は、電流Ｉの方向切替を完了させる。

図１０は、電池取り外し時の電流方向スイッチ制御部の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ３１にて、電流方向スイッチ制御部３４は、電圧Ｖが交換検知レベルよりも低下したことが電圧検知部３５により検知されたか否か（すなわち、切替指示信号を受信したか否か）を判定する。電流方向スイッチ制御部３４は、電圧Ｖが交換検知レベルよりも低下したことが電圧検知部３５により検知された場合（すなわち、切替指示信号の受信が検知された場合）、電流Ｉの方向を切り替える動作を開始するため、ステップＳ３３を実行する。

ステップＳ３３にて、電流方向スイッチ制御部３４は、現在のスイッチｓ０，ｓ２がオンしているか否かを判定する。電流方向スイッチ制御部３４は、現在のスイッチｓ０，ｓ２がオン状態である場合、スイッチｓ０，ｓ２をオフさせ、且つ、スイッチｓ１，ｓ３をオンさせる（ステップＳ３５）。一方、電流方向スイッチ制御部３４は、現在のスイッチｓ０，ｓ２がオフ状態である場合、スイッチｓ０，ｓ２をオンさせ、且つ、スイッチｓ１，ｓ３をオフさせる（ステップＳ３９）。

ステップＳ３５の処理後、ステップＳ３７にて、電流方向スイッチ制御部３４は、現在のルックアップテーブルを、奇数回目の電池交換後に使用されるべきルックアップテーブルに変更する。一方、ステップＳ３９の処理後、ステップＳ４１にて、電流方向スイッチ制御部３４は、現在のルックアップテーブルを、偶数回目の電池交換後に使用されるべきルックアップテーブルに変更する。

電圧Ｖが電流方向スイッチ制御部３４の動作下限レベルよりも低下しても、電圧Ｖが電流方向スイッチ制御部３４の動作下限レベルよりも低下する前のスイッチとルックアップテーブルの状態は、ＮＶＭ３７に保持される。

図１１は、電圧検知部の構成の一例を示す図である。図１２は、電圧検知部の動作の一例を示すタイミングチャートである。図１１に示される電圧検知部３５は、抵抗４３，４４，４５と、ダイオード４６と、コンパレータ４７と、フリップフロップ４８，４９とを有する。電圧モニタ線４１と電圧モニタ線４２との間の電位差は、キャパシタ３６の電圧Ｖに相当する。

抵抗４３，４４により、電圧Ｖが分圧されて、検出電圧ｄｅｔが生成される。抵抗４５によってダイオード４６が逆バイアスされる。基準電圧ｒｅｆは、ダイオード４６の逆バイアス電圧で決まる一定電圧である。

コンパレータ４７は、検出電圧ｄｅｔが基準電圧ｒｅｆよりも小さいとき、ローレベルを出力し、検出電圧ｄｅｔが基準電圧ｒｅｆよりも大きいとき、ハイレベルを出力する。ただし、コンパレータ４７に印加される電圧がコンパレータ４７の動作下限レベルを下回ると、コンパレータ４７の出力レベルはローレベルとなる。

フリップフロップ４８，４９は、コンパレータ４７の出力信号ｏｕｔのレベルが０から１に遷移する時、Ｄ入力が０ならば、Ｑ出力を０とし、Ｄ入力が１ならば、Ｑ出力を１とする。出力信号ｏｕｔのレベルが０から１に遷移する時以外の状態であれば、Ｑ出力は保持される。ただし、フリップフロップ４８，４９に印加される電圧がフリップフロップ４８，４９の動作下限レベルを下回ると、Ｑ出力はローレベルとなる。

したがって、図１１に示される電圧検知部３５によれば、図１２に示される切替指示信号が生成可能となる。

図１３は、第２の実施形態に係る電子機器の構成の第２の具体例を示す図である。図１３に示される電子機器２Ｂは、図６に示される電子機器２の一例である。図１３は、一次電池３２が取り付けられた時に電流Ｉの方向を切り替える例を示す。

電池交換検知部３３は、一次電池３２が取り付けられた時に一次電池３２の交換を検知するため、起動判定部５５を有する。起動判定部５５は、一次電池３２が取り付けられる電池交換ポイント３０，３１間の電圧Ｖを検知することによって、一次電池３２の取り付けを検知する。

図１４は、電池取り付け時の電圧変化の一例を示すタイミングチャートである。一次電池３２が取り付けられると、電圧Ｖが急激に上昇する。起動判定部５５は、電圧Ｖの急激な電圧上昇を検知すると、切替指示信号を出力する。電流方向スイッチ制御部３４は、切替指示信号に従って、電流Ｉの方向を切り替える。

図１５は、電池取り付け時の電流方向スイッチ制御部の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ５１にて、電流方向スイッチ制御部３４は、電圧Ｖが動作下限レベルよりも上昇したことが起動判定部５５により検知されたか否か（すなわち、切替指示信号を受信したか否か）を判定する。電流方向スイッチ制御部３４は、電圧Ｖが動作下限レベルよりも上昇したことが起動判定部５５により検知された場合（すなわち、切替指示信号の受信が検知された場合）、電流Ｉの方向を切り替える動作を開始するため、ステップＳ５３を実行する。

ステップＳ５３にて、電流方向スイッチ制御部３４は、ＮＶＭ３７に保存された情報を参照することによって、現在のスイッチｓ０，ｓ２がオンしているか否かを判定する。電流方向スイッチ制御部３４は、現在のスイッチｓ０，ｓ２がオン状態である場合、スイッチｓ０，ｓ２をオフさせ、且つ、スイッチｓ１，ｓ３をオンさせる（ステップＳ５５）。一方、電流方向スイッチ制御部３４は、現在のスイッチｓ０，ｓ２がオフ状態である場合、スイッチｓ０，ｓ２をオンさせ、且つ、スイッチｓ１，ｓ３をオフさせる（ステップＳ５９）。

ステップＳ５５の処理後、ステップＳ５７にて、電流方向スイッチ制御部３４は、現在のルックアップテーブルを、奇数回目の電池交換後に使用されるべきルックアップテーブルに変更する。一方、ステップＳ５９の処理後、ステップＳ６１にて、電流方向スイッチ制御部３４は、現在のルックアップテーブルを、偶数回目の電池交換後に使用されるべきルックアップテーブルに変更する。

図１６は、起動判定部の構成の一例を示す図である。図１７は、起動判定部の動作の一例を示すタイミングチャートである。図１６に示される起動判定部５５は、容量５６、抵抗５７と、インバータ５８，５９とを有する。電圧モニタ線４１と電圧モニタ線４２との間の電位差は、電圧Ｖに相当する。

インバータ５８，５９は、反転閾値よりも高いレベルが入力されると、ローレベルの信号を出力し、反転閾値よりも低いレベルが入力されると、ハイレベルの信号を出力する。インバータ５８，５９は、電圧Ｖが動作下限レベルよりも低いとき、入力レベルに関係なく、ローレベルを出力する。

図１７の（１）にて、検出電圧ｄｅｔは、電圧Ｖの上昇時、容量５６によるカップリング効果で上昇する。図１７の（２）にて、検出電圧ｄｅｔが上昇すると、抵抗５７による放電電流が大きくなり、検出電圧ｄｅｔは下降に転ずる。図１７の（３）にて、電圧Ｖの上昇が止まると、容量５６によるカップリング効果が無くなり、検出電圧ｄｅｔは零ボルトに落ち着く。図１７の（４）にて、電圧Ｖの下降時、検出電圧ｄｅｔは容量５６によって下降するため、論理的には何も起こらない。

したがって、図１６に示される起動判定部５５によれば、図１７に示される切替指示信号が生成可能となる。

図１８は、増幅器の入出力関係の一例を示す図である。図１８は、小振幅な電圧ΔＶ１，ΔＶ０を増幅する上述の増幅器２４，２５の場合を例示する。図１８は、「アナログ出力値［ｍＶ］＝１０×ΔＶ＋５００」の場合を例示する。つまり、増幅器２４，２５は、増幅率が１０倍の差動アンプと＋５００ｍＶのレベルシフタとを有する。

第１の実施形態では電池充電時と電池消費時で、電流Ｉの極性（方向）が反転し、第２の実施形態では奇数回目と偶数回目の電池消費時で、電流Ｉの極性（方向）が反転することから、入力電位の極性の反転に対応できる増幅器２４，２５が使用される。入力電位の極性の反転に対応できない増幅器２４，２５が使用される場合には、入力電位の極性が反転しないように、電流Ｉの極性が反転すると、増幅器２４，２５への入力電位を反転させるスイッチが設けられる。

図１９は、ＡＤＣの入出力関係の一例を示す図である。図１９は、上述のＡＤＣ２６，２７の場合を示す。図１９は、「デジタル出力値＝入力電圧［ｍＶ］−５００」の場合を例示する。つまり、ＡＤＣ２６，２７は、１０ビットＡＤＣと、５００を減算する減算器とを有する。

ＡＤＣ２６，２７は、増幅器２４，２５からの出力電圧を入力電圧として受け取り、デジタル出力値へ変換する。ここでは、後段の演算部２８での「ΔＶ１／ΔＶ０」の除算処理を簡単化するため、ΔＶ１，ΔＶ０が０ボルトの場合にデジタル出力値が零になるように減算補正がかけられている。

図２０は、第１の実施形態の第１の具体例において、電池充電時のルックアップテーブルの一例を示す図である。図２１は、第１の実施形態の第１の具体例において、電池放電時のルックアップテーブルの一例を示す図である。

図２０，２１は、図２の縦軸の抵抗値Ｒ１が抵抗比（Ｒ１／Ｒ０）に置換された場合を示す。図２０，２１のルックアップテーブルは、電流積算量Ａに対して電圧比（ΔＶ１／ΔＶ０）とともに抵抗比（Ｒ１／Ｒ０）がどのように変化していくかの実験データが予め取得されてマッピングされることで生成される。

図２０の電池充電時は、電流積算量Ａがそのまま電池残量を意味するので、電池残量の欄には電流積算量の欄と同じ値がルックアップテーブルに格納される。図２１の電池消費時（放電時）は、「（電池残量）＝（電池容量）−（消費した電流積算量）」という関係が成立するので、当該関係に従った値がルックアップテーブルに格納される。

図２２は、第２の実施形態の第１の具体例において、偶数回目の電池交換後のルックアップテーブルの一例を示す図である。図２３は、第２の実施形態の第１の具体例において、奇数回目の電池交換後のルックアップテーブルの一例を示す図である。

基本的には図２０，２１と同じ考え方である。図２２，２３は、奇数回目と偶数回目の電池消費時で素子１１に流れる電流方向が逆になり、抵抗値Ｒ１が変化する特性も逆になるので、奇数回目と偶数回目で参照するルックアップテーブルが異なることを示している。

なお、図２０〜２３は、ルックアップテーブルの例を示したが、電流積算量Ａを「ΔＶ１／ΔＶ０」の関数とした数式で表現できる場合は、ルックアップテーブルではなく、数式が関係則として記憶部２９に保存されてもよい。この場合、演算部２８は、「ΔＶ１／ΔＶ０」の計測値を入力とした数式演算によって、電流積算量Ａを算出する。

図２４は、第１の実施形態に係る電子機器の構成の第２の具体例を示す図である。図２４に示される電子機器１Ｂは、図１に示される電子機器１の一例である。

基本的には、図３の実施例と同じ考え方であるが、温度計測を行い、その温度計測結果によって参照するルックアップテーブルを変更する点で異なる。電子機器１Ｂは、周囲温度を計測する温度計測部６０を備える。積算量算出部１３は、電圧ΔＶ０，ΔＶ１から電流積算量Ａを算出するための関係則を、温度計測部６０による温度計測結果に応じた関係則に変更する。

図２５は、電流積算量と抵抗値との関係の一例を示す図である。電流積算量Ａに対する抵抗値Ｒ１の特性は、温度に依存する。温度が低下するほど、電流積算量Ａに対する抵抗値Ｒ１の上昇率は低下する。

図２６は、第１の実施形態に係る積算量算出部の動作の一例を示すフローチャートである。基本的に図５に示した実施例と同様である。図５とは、温度計測結果から、現在が高温か低温かの判断を行い、高温ならば高温用のＬＵＴを参照し、低温ならば低温用のＬＵＴを参照する点で異なる。

ステップＳ２７ａにて、積算量算出部１３は、温度計測部６０の計測結果に基づいて、現在の温度が所定の温度閾値よりも高いか否かを判定する。現在の温度が温度閾値よりも高い場合、ステップＳ２７ｂにて、積算量算出部１３の演算部２８は、記憶部２９を参照し、高温用のＬＵＴ（図２５参照）に基づき、抵抗値Ｒ１又は抵抗比（Ｒ１／Ｒ０）に対応する電流積算量Ａを算出する。一方、現在の温度が温度閾値以下の場合、ステップＳ２７ｃにて、積算量算出部１３の演算部２８は、記憶部２９を参照し、低温用のＬＵＴ（図２５参照）に基づき、抵抗値Ｒ１又は抵抗比（Ｒ１／Ｒ０）に対応する電流積算量Ａを算出する。

高温用ＬＵＴと低温用ＬＵＴの例は、図２７，２８に示される。なお、温度計測結果を利用する本具体例は、第２の実施形態に適用されてもよい。

図２９は、第１の実施形態に係る電子機器の構成の第３の具体例を示す図である。図２９に示される電子機器１Ｃは、図１に示される電子機器１の一例である。

基本的には、図３の実施例と同じ考え方であるが、充電と放電の電流方向の切り替わり回数を保持し、ある決められた回数を超えたか否かによって参照するルックアップテーブルを変更する点で異なる。電子機器１Ｃは、素子１０，１１を流れる電流Ｉの方向が切り替わる回数を検知する検知部６１を備える。積算量算出部１３は、電圧ΔＶ０，ΔＶ１から電流積算量Ａを算出するための関係則を、検知部６１による回数検知結果に応じた関係則に変更する。

図３０は、電流積算量と抵抗値との関係の一例を示す図である。電流積算量Ａに対する抵抗値Ｒ１の特性は、電流方向の切り替わり回数に依存する。電流方向の切り替わり回数が増加するほど、電池の劣化は進むため、電流積算量Ａに対する抵抗値Ｒ１の上昇率は上昇する。

図３１は、第１の実施形態に係る積算量算出部の動作の一例を示すフローチャートである。基本的に図５に示した実施例と同様である。図５とは、充電・放電の切替回数が所定の回数を超えたかどうかを判定し、超えていないならば劣化前ＬＵＴを参照し、超えているならば劣化後ＬＵＴを参照する点で異なる。

ステップＳ２７ｄにて、積算量算出部１３は、検知部６１の検知結果に基づいて、電流Ｉの方向の切り替え回数が切替規定回数を超えたか否かを判定する。電流Ｉの方向の切り替え回数が切替規定回数を超えた場合、ステップＳ２７ｅにて、積算量算出部１３の演算部２８は、記憶部２９を参照し、劣化後ＬＵＴ（図３０参照）に基づき、抵抗値Ｒ１又は抵抗比（Ｒ１／Ｒ０）に対応する電流積算量Ａを算出する。一方、電流Ｉの方向の切り替え回数が切替規定回数を超えない場合、ステップＳ２７ｆにて、積算量算出部１３の演算部２８は、記憶部２９を参照し、劣化前ＬＵＴ（図３０参照）に基づき、抵抗値Ｒ１又は抵抗比（Ｒ１／Ｒ０）に対応する電流積算量Ａを算出する。

劣化前ＬＵＴと劣化後ＬＵＴの例は、図３２，３３に示される。なお、電流方向の切り替わり回数によってルックアップテーブル等の関係則を選択する本具体例は、第２の実施形態に適用されてもよい。

図３４は、電流方向の切り替え回数を検知する検知部の構成の一例を示す図である。図３５は、電流方向の切り替え回数を検知する検知部の動作の一例を示すタイミングチャートである。検知部６１は、符号判定部６２と、カウンタ６３とを有する。符号判定部６２は、ＡＤＣ２６の出力が正ならｏｕｔ出力を１とし、ＡＤＣ２６の出力が零又は負ならｏｕｔ出力を０とする。カウンタ６３は、ｏｕｔ出力が０から１に変化するたびに、カウントアップする。カウンタ６３のｃｏｕｎｔ出力は、演算部２８に供給される。ｃｏｕｎｔ出力は、電流Ｉの方向の切り替え回数と等価である。

図３６は、第１の実施形態に係る電子機器の構成の第４の具体例を示す図である。図３６に示される電子機器１Ｄは、図１に示される電子機器１の一例である。

ＭＣＵ１７は、電池充電時には積算量算出部１３に対する電力供給を常時オンにする。電池充電時、積算量算出部１３は、電流Ｉ（=ΔＶ０／Ｒ０）を常時計測して電流Ｉを時間積分しながら電流積算量Ａを常時計測するとともに、抵抗値Ｒ１（＝ΔＶ１／Ｉ）又は抵抗比Ｒ１／Ｒ０（＝ΔＶ１／ΔＶ０）を常時計測する。ＬＵＴ生成部７０は、常時計測して得られた電流積算量Ａと、常時計測して得られた抵抗値Ｒ１又は抵抗比Ｒ１／Ｒ０とを記憶部２９に格納する。これにより、ＬＵＴ生成部７０は、電流積算量Ａと抵抗値Ｒ１とを対応させたルックアップテーブルのような関係則を生成でき、又は電流積算量Ａと抵抗比Ｒ１／Ｒ０とを対応させたルックアップテーブル等の関係則を生成できる。

図３７は、第４の具体例の電池充電時の動作例を示すフローチャートである。図３７は、電池充電時を示す。図３７に示されるスタートからエンドまでの処理は、充電が完了するまで（ルックアップテーブルが完成するまで）繰り返される。電池消費時に関しては、図５の実施例と同様なため、省略する。

ステップＳ７１にて、積算量算出部１３は、増幅器２５でΔＶ１を増幅し、且つ、増幅器２４でΔＶ０を増幅する。ステップＳ７３にて、積算量算出部１３は、増幅されたΔＶ０，ΔＶ１をＡＤＣ２６，２７にてデジタル値に変換する。ステップＳ７５にて、積算量算出部１３は、電流Ｉの計測値を積分して、現在までの電流積算量Ａを算出する。ステップＳ７７にて、積算量算出部１３は、現在の抵抗値Ｒ１を演算部２８で算出する。ステップＳ２９にて、ＬＵＴ生成部７０は、ステップＳ７５，Ｓ７７での算出値をルックアップテーブル上にプロットする（つまり、当該算出値を記憶部２９に保存する）。

第４の具体例によれば、予め実験等でルックアップテーブルの生成のためのデータ取得を行う必要もなくなり、かつ、電流方向の切り替わり回数による劣化分も自動的に補償できることとなる。電池充電時には積算量算出部１３において、ルックアップテーブル生成のために電流積算量を常に算出し続ける必要があるので、消費電流が増加する。しかしながら、電池充電時には充電器２２が取り付けられて外部から電源供給されているので、電池残量は低下しない。また、図２４の実施例と組み合わせることで、温度依存性も補償できる。

図３８は、第３の実施形態に係る電子機器の構成の一例を示す図である。図１の第１の実施形態と異なる点は、負荷７２に含まれる信号処理部１５側からの要求が無くても、時計７１が定期的に積算量算出部１３を動作させる点である。IoT機器によっては特に電池残量情報を要求されない場合があるため、その場合においても残量情報を示すことが可能となる。一次電池を使用する第２の実施形態に適用することも可能である。

以上、電流積算量計測装置、電池残量計測装置、電子機器及び電流積算量計測方法を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

例えば、電池の充電電流又は放電電流を積算する場合に限られず、電池以外に流れる電流を積算する場合でもよい。算出された電流積算量は、電池の残量算出以外に使用されてもよい。

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する第１の素子と、
自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する度合いが前記第１の素子よりも小さな第２の素子と、
前記第１の素子の抵抗値と前記第２の素子の抵抗値とに基づいて、前記第１の素子と前記第２の素子とが直列に挿入された電流経路に流れる電流の積算量である電流積算量を算出する積算量算出部とを備える、電流積算量計測装置。
（付記２）
前記積算量算出部は、前記第１の素子に発生する第１の電圧と前記第２の素子に発生する第２の電圧とを計測し、前記第１の素子と前記第２の素子とが直列に挿入された電流経路に流れる電流の積算量である電流積算量を、前記第１の電圧の計測値と前記第２の電圧の計測値とに基づいて算出する、付記１に記載の電流積算量計測装置。
（付記３）
前記積算量算出部は、前記第１の素子に発生する第１の電圧と前記第２の素子に発生する第２の電圧と前記電流積算量との関係則に基づいて、前記第１の電圧の計測値及び前記第２の電圧の計測値に対応する前記電流積算量を算出する、付記１又は２に記載の電流積算量計測装置。
（付記４）
前記積算量算出部が前記電流積算量を算出しない場合、前記積算量算出部に対する電力供給を遮断する遮断部を備える、付記１から３のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
（付記５）
前記積算量算出部は、前記第１の素子に発生する第１の電圧の計測値と前記第２の素子に発生する第２の電圧の計測値と前記第２の素子の抵抗値とを用いて、前記第１の素子の抵抗値を算出し、前記電流積算量と前記第１の素子の抵抗値との関係に基づいて、算出した前記第１の素子の抵抗値から前記電流積算量を算出する、付記１から４のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
（付記６）
前記積算量算出部は、前記電流経路に接続された二次電池の充電時に前記電流積算量を計測するとともに前記第１の素子の抵抗値を計測し、前記電流積算量及び前記第１の素子の抵抗値の計測結果から、前記電流積算量と前記第１の素子の抵抗値との関係を生成する、付記１から５のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
（付記７）
前記積算量算出部は、前記第１の素子に発生する第１の電圧の計測値と前記第２の素子に発生する第２の電圧の計測値とを用いて、前記第１の素子の抵抗値と前記第２の素子の抵抗値との比を算出し、前記電流積算量と前記比との関係に基づいて、算出した前記比から前記電流積算量を算出する、付記１から４のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
（付記８）
前記積算量算出部は、前記電流経路に接続された二次電池の充電時に前記電流積算量を計測するとともに前記第１の素子の抵抗値と前記第２の素子の抵抗値との比を計測し、前記電流積算量及び前記比の計測結果から、前記電流積算量と前記比との関係を生成する、付記１〜４，７のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
（付記９）
温度計測部を備え、
前記積算量算出部は、前記温度計測部による温度計測結果に応じて、前記関係則を変更する、付記３に記載の電流積算量計測装置。
（付記１０）
前記第１の素子及び前記第２の素子を流れる電流の方向が切り替わる回数を検知する回数検知部を備え、
前記積算量算出部は、前記回数検知部による回数検知結果に応じて、前記関係則を変更する、付記３に記載の電流積算量計測装置。
（付記１１）
前記第１の素子は、自身に流れる電流の方向に応じて抵抗値の増減が逆転し、
前記電流経路に接続された二次電池を充電する充電器が前記電流経路に接続される接続ポイントが、前記第１の素子及び前記第２の素子の挿入箇所に対して前記二次電池とは反対側に位置する、付記１から１０のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
（付記１２）
前記第１の素子は、自身に流れる電流の方向に応じて抵抗値の増減が逆転し、
前記電流経路に接続された一次電池の交換を検知する電池交換検知部と、
前記電池交換検知部が前記一次電池の交換を検知した場合、前記第１の素子及び前記第２の素子に流れる電流の方向を反転させる電流方向反転部とを備える、付記１から１０のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
（付記１３）
前記積算量算出部は、前記第１の素子に発生する第１の電圧を増幅する第１の増幅器と、前記第２の素子に発生する第２の電圧を増幅する第２の増幅器と、前記第１の増幅器の出力が入力される第１のＡＤコンバータと、前記第２の増幅器の出力が入力される第２のＡＤコンバータとを有し、前記第１のＡＤコンバータの出力と前記第２のＡＤコンバータの出力とに基づいて、前記第１の電圧の計測値及び前記第２の電圧の計測値を算出する、付記１から１２のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
（付記１４）
自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する第１の素子と、
自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する度合いが前記第１の素子よりも小さな第２の素子と、
前記第１の素子に発生する第１の電圧と前記第２の素子に発生する第２の電圧とを計測し、前記第１の素子と前記第２の素子とが直列に挿入された電流経路に流れる電流の積算量である電流積算量を算出する積算量算出部と、
前記積算量算出部が算出した前記電流積算量に基づいて、前記電流経路に接続される電池の残量を算出する残量算出部とを備え、
前記積算量算出部は、前記第１の電圧と前記第２の電圧と前記電流積算量との関係則に基づいて、前記第１の電圧の計測値及び前記第２の電圧の計測値に対応する前記電流積算量を算出する、電池残量計測装置。
（付記１５）
自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する第１の素子と、
自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する度合いが前記第１の素子よりも小さな第２の素子と、
前記第１の素子に発生する第１の電圧と前記第２の素子に発生する第２の電圧とを計測し、前記第１の素子と前記第２の素子とが直列に挿入された電流経路に流れる電流の積算量である電流積算量を算出する積算量算出部と、
前記電流経路に接続される電池と、
前記積算量算出部が算出した前記電流積算量に基づいて前記電池の残量を算出し、算出した前記残量を用いて所定の処理を行う処理部とを備える、電子機器。
（付記１６）
自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する第１の素子と、自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する度合いが前記第１の素子よりも小さな第２の素子とが直列に挿入された電流経路に流れる電流の積算量である電流積算量を算出する場合、
前記第１の素子に発生する第１の電圧と前記第２の素子に発生する第２の電圧とを計測し、
前記第１の電圧と前記第２の電圧と前記電流積算量との関係則に基づいて、前記第１の電圧の計測値及び前記第２の電圧の計測値に対応する前記電流積算量を算出する、電流積算量計測方法。
（付記１７）
複数のセンサノードと、前記センサノードのそれぞれから収集した情報を処理する情報処理装置とを備え、
前記センサノードは、それぞれ、
自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する第１の素子と、
自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する度合いが前記第１の素子よりも小さな第２の素子と、
前記第１の素子の抵抗値と前記第２の素子の抵抗値とに基づいて、前記第１の素子と前記第２の素子とが直列に挿入された電流経路に流れる電流の積算量である電流積算量を算出する積算量算出部と
前記電流経路に接続される電池と、
前記積算量算出部が算出した前記電流積算量に基づいて前記電池の残量データを算出する処理部とを備え、
前記情報処理装置は、前記センサノードのそれぞれから収集した前記残量データを用いて、前記センサノードのそれぞれの前記電池を管理する、情報収集システム。
（付記１８）
前記情報処理装置は、前記センサノードのそれぞれから収集した前記残量データに応じて、前記センサノードのそれぞれから情報を収集する頻度を変更する、付記１７に記載の情報収集システム。

１，２，３ 電子機器
４ センサノード
５ ゲートウェイ
６ ネットワーク
７ 管理サーバ
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 地域
１０，１１ 素子
１２ 二次電池
１３ 積算量算出部
１５ 信号処理部
３２ 一次電池
４０ 電流経路
１０１，１０３ 電流積算量計測装置
１０２ 電池残量計測装置
１０００ 情報収集システム

Claims (17)

1. 自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する第１の素子と、
   自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する度合いが前記第１の素子よりも小さな第２の素子と、
   前記第１の素子の抵抗値と前記第２の素子の抵抗値とに基づいて、前記第１の素子と前記第２の素子とが直列に挿入された電流経路に流れる電流の積算量である電流積算量を算出する積算量算出部とを備える、電流積算量計測装置。
2. 前記積算量算出部は、前記第１の素子に発生する第１の電圧と前記第２の素子に発生する第２の電圧とを計測し、前記第１の素子と前記第２の素子とが直列に挿入された電流経路に流れる電流の積算量である電流積算量を、前記第１の電圧の計測値と前記第２の電圧の計測値とに基づいて算出する、請求項１に記載の電流積算量計測装置。
3. 前記積算量算出部は、前記第１の素子に発生する第１の電圧と前記第２の素子に発生する第２の電圧と前記電流積算量との関係則に基づいて、前記第１の電圧の計測値及び前記第２の電圧の計測値に対応する前記電流積算量を算出する、請求項１又は２に記載の電流積算量計測装置。
4. 前記積算量算出部が前記電流積算量を算出しない場合、前記積算量算出部に対する電力供給を遮断する遮断部を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
5. 前記積算量算出部は、前記第１の素子に発生する第１の電圧の計測値と前記第２の素子に発生する第２の電圧の計測値と前記第２の素子の抵抗値とを用いて、前記第１の素子の抵抗値を算出し、前記電流積算量と前記第１の素子の抵抗値との関係に基づいて、算出した前記第１の素子の抵抗値から前記電流積算量を算出する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
6. 前記積算量算出部は、前記電流経路に接続された二次電池の充電時に前記電流積算量を計測するとともに前記第１の素子の抵抗値を計測し、前記電流積算量及び前記第１の素子の抵抗値の計測結果から、前記電流積算量と前記第１の素子の抵抗値との関係を生成する、請求項１から５のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
7. 前記積算量算出部は、前記第１の素子に発生する第１の電圧の計測値と前記第２の素子に発生する第２の電圧の計測値とを用いて、前記第１の素子の抵抗値と前記第２の素子の抵抗値との比を算出し、前記電流積算量と前記比との関係に基づいて、算出した前記比から前記電流積算量を算出する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
8. 前記積算量算出部は、前記電流経路に接続された二次電池の充電時に前記電流積算量を計測するとともに前記第１の素子の抵抗値と前記第２の素子の抵抗値との比を計測し、前記電流積算量及び前記比の計測結果から、前記電流積算量と前記比との関係を生成する、請求項１〜４，７のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
9. 温度計測部を備え、
   前記積算量算出部は、前記温度計測部による温度計測結果に応じて、前記関係則を変更する、請求項３に記載の電流積算量計測装置。
10. 前記第１の素子及び前記第２の素子を流れる電流の方向が切り替わる回数を検知する回数検知部を備え、
    前記積算量算出部は、前記回数検知部による回数検知結果に応じて、前記関係則を変更する、請求項３に記載の電流積算量計測装置。
11. 前記第１の素子は、自身に流れる電流の方向に応じて抵抗値の増減が逆転し、
    前記電流経路に接続された二次電池を充電する充電器が前記電流経路に接続される接続ポイントが、前記第１の素子及び前記第２の素子の挿入箇所に対して前記二次電池とは反対側に位置する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
12. 前記第１の素子は、自身に流れる電流の方向に応じて抵抗値の増減が逆転し、
    前記電流経路に接続された一次電池の交換を検知する電池交換検知部と、
    前記電池交換検知部が前記一次電池の交換を検知した場合、前記第１の素子及び前記第２の素子に流れる電流の方向を反転させる電流方向反転部とを備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電流積算量計測装置。
13. 自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する第１の素子と、
    自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する度合いが前記第１の素子よりも小さな第２の素子と、
    前記第１の素子に発生する第１の電圧と前記第２の素子に発生する第２の電圧とを計測し、前記第１の素子と前記第２の素子とが直列に挿入された電流経路に流れる電流の積算量である電流積算量を算出する積算量算出部と、
    前記積算量算出部が算出した前記電流積算量に基づいて、前記電流経路に接続される電池の残量を算出する残量算出部とを備え、
    前記積算量算出部は、前記第１の電圧と前記第２の電圧と前記電流積算量との関係則に基づいて、前記第１の電圧の計測値及び前記第２の電圧の計測値に対応する前記電流積算量を算出する、電池残量計測装置。
14. 自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する第１の素子と、
    自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する度合いが前記第１の素子よりも小さな第２の素子と、
    前記第１の素子に発生する第１の電圧と前記第２の素子に発生する第２の電圧とを計測し、前記第１の素子と前記第２の素子とが直列に挿入された電流経路に流れる電流の積算量である電流積算量を算出する積算量算出部と、
    前記電流経路に接続される電池と、
    前記積算量算出部が算出した前記電流積算量に基づいて前記電池の残量を算出し、算出した前記残量を用いて所定の処理を行う処理部とを備える、電子機器。
15. 自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する第１の素子と、自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する度合いが前記第１の素子よりも小さな第２の素子とが直列に挿入された電流経路に流れる電流の積算量である電流積算量を算出する場合、
    前記第１の素子に発生する第１の電圧と前記第２の素子に発生する第２の電圧とを計測し、
    前記第１の電圧と前記第２の電圧と前記電流積算量との関係則に基づいて、前記第１の電圧の計測値及び前記第２の電圧の計測値に対応する前記電流積算量を算出する、電流積算量計測方法。
16. 複数のセンサノードと、前記センサノードのそれぞれから収集した情報を処理する情報処理装置とを備え、
    前記センサノードは、それぞれ、
    自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する第１の素子と、
    自身に流れる電流の積算量に応じて抵抗値が変化する度合いが前記第１の素子よりも小さな第２の素子と、
    前記第１の素子の抵抗値と前記第２の素子の抵抗値とに基づいて、前記第１の素子と前記第２の素子とが直列に挿入された電流経路に流れる電流の積算量である電流積算量を算出する積算量算出部と
    前記電流経路に接続される電池と、
    前記積算量算出部が算出した前記電流積算量に基づいて前記電池の残量データを算出する処理部とを備え、
    前記情報処理装置は、前記センサノードのそれぞれから収集した前記残量データを用いて、前記センサノードのそれぞれの前記電池を管理する、情報収集システム。
17. 前記情報処理装置は、前記センサノードのそれぞれから収集した前記残量データに応じて、前記センサノードのそれぞれから情報を収集する頻度を変更する、請求項１６に記載の情報収集システム。

Images