JP2019015599A - 制御回路、センサデバイス及び電池残量測定方法 - Google Patents

制御回路、センサデバイス及び電池残量測定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電池残量の測定で消費される電力を削減できる制御回路の提供。【解決手段】制御回路であって、電池の出力電流を変化させる特定の動作電流で前記制御回路を動作させる動作制御部と、前記電池の出力電圧を測定する電圧測定部と、前記動作電流と、前記電圧測定部によって前記動作電流の発生期間に測定された前記出力電圧とを用いて、前記電池の内部インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、前記インピーダンス測定部により測定された前記内部インピーダンスを用いて、前記電池の残量を算出する残量算出部とを備える、制御回路。【選択図】図２

Description

本発明は、制御回路、センサデバイス及び電池残量測定方法に関する。
従来、電池の内部インピーダンスを測定することによって、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２０１７−０６９０１１号公報
図１は、電池の内部インピーダンスを測定する機能を備える従来のセンサデバイスの構成の一例を示す図である。センサデバイス１０４は、所定の観測データを検知するセンサ１１６を備える機器である。
制御用マイコン１２０は、電源回路１１４から供給される電力によって動作する電流源１１９を制御して電池１１２に交流電流を印加し、電池１１２の出力電流と出力電圧を同時にサンプルホールド回路１１７，１１８によって測定する。電池１１２の出力電流は、シャント抵抗１１３及び電流アンプ１１５を介して、サンプルホールド回路１１７によって測定され、電池１１２の出力電圧は、サンプルホールド回路１１８によって測定される。制御用マイコン１２０は、サンプルホールド回路１１７，１１８によって同時に測定された電池１１２の出力電流と出力電圧とをＡＤ（Analog-to-Digital）コンバータで取り込み、それらの比を算出することによって、電池１１２の内部インピーダンスを測定する。
しかしながら、図１のような構成で測定された内部インピーダンスを用いて電池の残量を測定する場合、内部インピーダンスの測定に電流源やサンプルホールド回路が必要なため、電池残量の測定で消費される電力が増えてしまう。
そこで、本開示では、電池残量の測定で消費される電力を削減することを課題とする。
本開示の一態様では、
制御回路であって、
電池の出力電流を変化させる特定の動作電流で前記制御回路を動作させる動作制御部と、
前記電池の出力電圧を測定する電圧測定部と、
前記動作電流と、前記電圧測定部によって前記動作電流の発生期間に測定された前記出力電圧とを用いて、前記電池の内部インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
前記インピーダンス測定部により測定された前記内部インピーダンスを用いて、前記電池の残量を算出する残量算出部とを備える、制御回路が提供される。
本開示の一態様によれば、電池残量の測定で消費される電力を削減することができる。
従来のセンサデバイスのハードウェア構成の一例を示す図である。 第１の実施形態におけるセンサデバイスのハードウェア構成の一例を示す図である。 本開示の実施形態における電池残量管理システムの構成の一例を示す図である。 第１の実施形態における制御回路の機能構成の一例を示す図である。 電池の内部構成の一例を模式的に示す回路図である。 電気化学インピーダンス測定法によって電池の内部インピーダンスを測定する際に得られるデータの一例を示すナイキスト線図である。 電気化学インピーダンス測定法によって測定された内部インピーダンスを用いて電池の残量を測定する方法の一例を示すフローチャートである。 センサデバイスの割込み動作の流れの一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態におけるセンサデバイスの第１の動作例でのセンサ動作割込み処理の流れを示すフローチャートである。 第１の実施形態におけるセンサデバイスの第１の動作例での電池残量計測割込み処理の流れを示すフローチャートである。 センサデバイスの第１の動作例でのセンサ動作割込み処理及び電池残量計測割込み処理を示すタイミングチャートである。 第１の実施形態におけるセンサデバイスの第２の動作例での割込み処理の流れを示すフローチャートである。 センサデバイスの第２の動作例でのセンサ動作割込み処理を示すタイミングチャートである。 第２の実施形態における電池残量管理システムのハードウェア構成の一例を示す図である。 第２の実施形態におけるセンサデバイスの第３の動作例での割込み処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態におけるセンサデバイスの第４の動作例での割込み処理の流れを示すフローチャートである。 動作修正処理が行われない場合の一例を示す図である。 終了予定時刻を複数のセンサデバイス間で一致させる動作修正処理が行われる場合の一例を示す図である。 終了予定時刻及びデータ量を複数のセンサデバイス間で一致させる動作修正処理が行われる場合の一例を示す図である。 センサデバイスの動作パターンＡにおける測定用動作の流れの一例を示すフローチャートである。 センサデバイスの動作パターンＡにおける電圧測定動作の流れの一例を示すフローチャートである。 センサデバイスの動作パターンＢにおける測定用動作の流れの一例を示すフローチャートである。 センサデバイスの動作パターンＢにおける電圧測定動作の流れの一例を示すフローチャートである。 センサデバイスの動作パターンＣにおける測定用動作の流れの一例を示すフローチャートである。 センサデバイスの動作パターンＣにおける電圧測定動作の流れの一例を示すフローチャートである。 設定数値の具体例を示す図である。 測定用動作と電圧測定動作の一例を示すタイミングチャートである。 測定用動作と電圧測定動作の一例を示すタイミングチャートである。 測定用動作と電圧測定動作の一例を示すタイミングチャートである。 測定用動作と電圧測定動作の一例を示すタイミングチャートである。
以下、本開示の実施形態を図面に従って説明する。
図２は、第１の実施形態におけるセンサデバイスのハードウェア構成の一例を示す図である。センサデバイスは、ＩｏＴ（Internet of Things）機器と称されることがある。図２に示されるセンサデバイス４Ａは、電池１２を電源とする機器である。
複数のセンサデバイスを分散配置することによって、或るエリア内で各センサデバイスによって検知された観測データ（例えば、温度のような環境データなど）を収集することが可能となる。センサデバイスは、外部電源の確保が困難な配置場所では、センサデバイス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のセンサデバイスでは、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３は、本開示の実施形態における電池残量管理システムの構成の一例を示す図である。図３に示される電池残量管理システム１０００は、複数のセンサデバイス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、複数のセンサデバイス４のそれぞれから収集した情報を処理する処理装置の一例である。管理サーバ７は、各センサデバイス４で測定された電池残量を各センサデバイス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、各センサデバイス４から収集した電池残量を用いて、各センサデバイス４の電池の残量を管理する。これによって、センサデバイス４が広範囲に分散していても、管理サーバ７は、各センサデバイス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。
センサデバイス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、照度、加速度、音などが挙げられる。観測データは、これらに限られない。
なお、管理サーバ７は、センサデバイス４が検知した観測データ及びセンサデバイス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、センサデバイス４から直接収集してもよい。また、ゲートウェイ５が、複数のセンサデバイス４のそれぞれから収集した情報を処理する処理装置として機能してもよい。例えば、ゲートウェイ５が各センサデバイス４の電池の残量を管理してもよい。
図２において、センサデバイス４Ａは、電池１２、電源回路１４、制御回路２０、センサ１６及び通信機１８を備える。
電池１２は、一次電池でもよいし、二次電池でもよい。一次電池の具体例として、乾電池が挙げられる。二次電池の具体例として、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。
電源回路１４は、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、制御回路２０、センサ１６及び通信機１８に供給する。電源回路１４は、不要であれば、無くてもよい。
制御回路２０は、電池１２の残量を算出する機能を有する半導体集積回路である。制御回路２０は、電圧測定部２１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２２、プログラム保存メモリ２３及びデータ保存メモリ２４を備える。制御回路２０の具体例として、マイクロコンピュータが挙げられる。
電圧測定部２１は、電池１２の出力電圧を測定する。電圧測定部２１は、例えば、電池１２に接続された電源ライン１１をモニタすることによって、電池１２の出力電圧を測定する。電圧測定部２１と電池１２との間の電圧モニタラインに、抵抗等の素子が存在してもよい。電圧測定部２１の具体例として、出力電圧のアナログ測定値をデジタル測定値に変換するＡＤコンバータが挙げられる。
ＣＰＵ２２は、メモリに記憶されたプログラムに従って動作するプロセッサの一例である。ＣＰＵ２２に処理を実行させる手順を規定する少なくとも一つのプログラムは、プログラム保存メモリ２３に記憶されている。本実施形態では、電池１２の残量を計算する処理手順を規定する残量計算処理プログラム２５と、センサデバイス４Ａ（具体的には、制御回路２０）を動作させる処理手順を規定するセンサ制御プログラム２６とが、プログラム保存メモリ２３に記憶されている。データ保存メモリ２４は、プログラムに従って動作するＣＰＵ２２が参照するデータや、プログラムに従ってＣＰＵ２２が動作することによって得られたデータを記憶する。
プログラム保存メモリ２３に記憶されている少なくとも一つのプログラムは、例えば、記録媒体１０によって提供されてもよい。少なくとも一つのプログラムが記録された記録媒体１０がセンサデバイス４Ａにセットされると、当該プログラムが記録媒体１０からプログラム保存メモリ２３にインストールされる。
記録媒体１０の具体例として、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の可搬型の記録媒体が挙げられる。プログラム保存メモリ２３の具体例として、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュメモリが挙げられる。記録媒体１０及びプログラム保存メモリ２３は、いずれも、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例である。
なお、プログラムのインストールは、必ずしも記録媒体１０を介して行われる必要はなく、通信機１８を介したダウンロードによって行われてもよい。
通信機１８は、送信時に変調処理を行う変調処理部及び受信時に復調処理を行う復調処理部を有する。
センサ１６は、所定の観測データを検知する。例えば、センサ１６は、温度等の環境データを検知する。制御回路２０は、センサ１６によって検知された観測データを取得する。制御回路２０は、通信機１８で受信した観測データ送信要求信号が入力されると、センサ１６から取得した観測データを通信機１８から送信する。したがって、センサデバイス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、観測データ送信要求信号を送信することによって、各エリアに配置されたセンサデバイスによって検知された観測データを収集できる。
図４は、第１の実施形態における制御回路の機能構成の一例を示す図である。制御回路２０は、動作制御部５１、インピーダンス測定部５２、残量算出部５３及びセンサ制御部５４を有する。これらの機能部は、プログラム保存メモリ２３に記憶されている少なくとも一つのプログラムが、ＣＰＵ２２に実行させる処理により実現される。
残量算出部５３は、電池１２の残量を算出する。制御回路２０は、残量データ送信要求信号が通信機１８を介して入力されると、算出した電池１２の残量データを通信機１８から送信する。したがって、センサデバイス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デバイス４に搭載された電池１２の残量データを収集できる。センサ制御部５４は、算出した電池１２の残量に基づいて電池１２の充電時期又は交換時期を算出し、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通信機１８から送信してもよい。
管理サーバ７は、センサデバイス４のそれぞれから収集した残量データに応じて、センサデバイス４のそれぞれから情報を収集する頻度（言い換えれば、センサデバイス４のそれぞれが情報を送信する頻度）を変更する。センサデバイス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、センサデバイス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、センサデバイス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、センサデバイス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、各センサデバイス４の電池残量が同一地域内で揃うように、センサデバイス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、各センサデバイス４の電池残量の枯渇時期が同一地域内で揃うため、センサデバイス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３には、地域８Ａ，８Ｂ，８Ｃのそれぞれに、複数のセンサデバイス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デバイス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デバイス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デバイス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デバイス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デバイス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、センサデバイス４とゲートウェイ５との間の情報の送受は、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、電池残量管理システム１０００を分散型の管理システムとしてもよい。
次に、電池残量の算出処理について説明する。
図５は、電池の内部構成の一例を模式的に示す回路図である。電池１２は、電圧源１３と内部インピーダンスｒｉとが直列に接続された等価回路によって表すことができる。負荷ＲＬには、制御回路２０、センサ１６及び通信機１８が含まれる。電圧源１３の電圧（開放端電圧Ｖｏ）と電池１２の残量を表すＳＯＣ（State Of Charge）との間には１対１の相関関係があるため、開放端電圧Ｖｏを測定することによって電池１２の残量の推定が可能である。
電池１２の出力電圧Ｖは、電池１２の内部インピーダンスｒｉと電池１２の出力電流Ｉとの積に、開放端電圧Ｖｏを加えた値と等しい（Ｖ＝ｒｉ×Ｉ＋Ｖｏ）。したがって、出力電流Ｉを変化させたときに、出力電圧Ｖのうち変動しない電圧成分を、開放端電圧Ｖｏとして算出することができる。つまり、内部インピーダンスｒｉが測定可能であれば、既知の電流変化を電池１２に与えると、開放端電圧Ｖｏを算出することができる。
図６は、電気化学インピーダンス測定法によって電池の内部インピーダンスを測定する際に得られるデータの一例を示すナイキスト線図である。このナイキスト線図は、Cole-Coleプロット図とも称される。内部インピーダンスの実数成分が横軸Ｒｅにプロットされ、虚数部分が縦軸Ｉｍにプロットされている。出力電流Ｉの周波数を変動させながら得られたデータを複素平面上にプロットすると、図示のような半円が描かれる。インピーダンス測定部５２（図４参照）は、得られたデータに対してフィッティング処理を行うことによって、本来であれば観測に長時間を要する低周波成分（すなわち、直流での内部インピーダンスｒｉ）を推定する。
図７は、電気化学インピーダンス測定法によって測定された内部インピーダンスを用いて電池の残量を測定する方法の一例を示すフローチャートである。図４の機能構成図を参照して、図７について説明する。
残量算出部５３は、上述の通り、内部インピーダンスｒｉが測定可能であれば、既知の電流変化を電池１２に与えると、開放端電圧Ｖｏを算出できる。内部インピーダンスｒｉは、電気化学インピーダンス測定法によってインピーダンス測定部５２によって測定可能である。したがって、第１の実施形態における電池残量算出方法では、開放端電圧Ｖｏを算出するため、動作制御部５１は、既知の電流変化を電池１２に与える。
ステップＳ１１にて、動作制御部５１は、電池１２の出力電流Ｉを変化させる特定の動作電流で制御回路２０を動作させる。つまり、動作制御部５１は、出力電流Ｉを変化させる特定の動作電流を発生させる特定の測定用動作を制御回路２０に行わせる。制御回路２０が特定の測定用動作を行うことによって、電池１２の出力電流Ｉがどのように変化するのかを事前に設計的に把握することは可能である。したがって、動作制御部５１は、予め決められた特定の測定用動作を制御回路２０に行わせることで、既知の電流変化１２を与えることができる。
ステップＳ１３にて、動作制御部５１が特定の動作電流を発生させている期間に、電池１２の出力電圧Ｖは、電圧測定部２１によって測定される。ステップＳ１５にて、インピーダンス測定部５２は、ステップＳ１３にて測定された出力電圧Ｖをフーリエ変換する。
一方、ステップＳ１７にて、インピーダンス測定部５２は、制御回路２０によってステップＳ１１にて行われる特定の測定用動作の情報に基づいて、電池１２に発生する出力電流Ｉを算出する。出力電流Ｉの電流値は、残量計算処理プログラム２５に予め組み込まれていてもよいし、データ保存メモリ２４に予め記憶されていてもよい。ステップＳ１９にて、インピーダンス測定部５２は、ステップＳ１７で算出された出力電流Ｉをフーリエ変換する。
ステップＳ２１にて、インピーダンス測定部５２は、出力電圧Ｖのフーリエ変換結果と出力電流Ｉのフーリエ変換結果とに基づいて、フィッティング処理を行って電池１２の内部インピーダンスの周波数依存性を導出し、内部インピーダンスｒｉを算出する。つまり、インピーダンス測定部５２は、電気化学インピーダンス測定法によって、内部インピーダンスｒｉを測定する。
ステップＳ２３にて、残量算出部５３は、出力電圧Ｖの補正により、開放端電圧Ｖｏ（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）を算出する。残量算出部５３は、ステップＳ１３で測定された出力電圧Ｖの電圧値、ステップＳ１７で算出された出力電流Ｉの電流値及びステップＳ２１で測定された内部インピーダンスｒｉを用いて、「Ｖｏ＝Ｖ−ｒｉ×Ｉ」の関係式に従って、開放端電圧Ｖｏを算出する。
ステップＳ２５にて、残量算出部５３は、開放端電圧ＶｏをＳＯＣとの相関曲線を表す相関データに基づいて、ステップＳ２３にて算出された開放端電圧ＶｏをＳＯＣに換算する。つまり、残量算出部５３は、開放端電圧ＶｏをＳＯＣとの相関曲線を表す相関データに基づいて、ステップＳ２３にて算出された開放端電圧Ｖｏに対応する、電池１２の残量を算出する。
図８は、センサデバイスの割込み動作の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ３１にて、センサデバイスの制御回路２０は、電源リセットの解除後、所定の初期化処理を行う。制御回路２０は、割込みタイミング毎に割込み処理を行う（ステップＳ３３）。
図９は、第１の実施形態におけるセンサデバイスの第１の動作例でのセンサ動作割込み処理の流れを示すフローチャートである。図８のステップＳ３３の割込みが発生すると、制御回路２０のセンサ制御部５４は、センサ１６から観測データを取得するセンシング動作を行う前の初期化処理を行う（ステップＳ４１）。ステップＳ４３にて、センサ制御部５４は、センサ１６によって検知された観測データをセンサ１６から取得するセンシング動作を行う。ステップＳ４５にて、センサ制御部５４は、センシング動作によってセンサ１６から取得した観測データを、管理サーバ７に通信機１８を介して送信する。観測データの送信後、センシング動作の割込み処理が終了する。
図１０は、第１の実施形態におけるセンサデバイスの第１の動作例での電池残量計測割込み処理の流れを示すフローチャートである。図８のステップＳ３３の割込みが発生すると、制御回路２０の動作制御部５１は、出力電流Ｉを変化させる特定の動作電流を発生させる特定の測定用動作を制御回路２０に行わせることを開始する（ステップＳ５１）。ステップＳ５３にて、動作制御部５１が特定の動作電流を発生させている期間に、電池１２の出力電圧Ｖは、電圧測定部２１によって測定される。ステップＳ５５にて、インピーダンス測定部５２は、ステップＳ１３にて測定された出力電圧Ｖをフーリエ変換する。
ステップＳ５７にて、インピーダンス測定部５２は、出力電圧Ｖのフーリエ変換結果と出力電流Ｉのフーリエ変換結果とに基づいて、フィッティング処理を行って電池１２の内部インピーダンスの周波数依存性を導出し、内部インピーダンスｒｉを算出する。なお、図１０には明示されていないが、出力電流Ｉの算出及び出力電流Ｉのフーリエ変換は、図７のステップＳ１７，Ｓ１９と同様に行われる。
ステップＳ５９，Ｓ６１の処理については、図７のステップＳ２３，Ｓ２５の処理と同じため、その説明を省略する。
ステップＳ６３にて、センサ制御部５４は、ステップＳ６１にて算出された電池１２の残量データを、電池残量を管理する管理サーバ７に通信機１８を介して送信する。ステップＳ６５にて、センサ制御部５４は、ステップＳ６１にて算出された電池１２の残量データに基づいて、電池１２の残量を低下させる動作が行われる頻度を変更する動作修正処理を行う。これにより、電池１２の残量を効率的に消費することが可能になる。例えば、センサ制御部５４は、電池１２の残量データが低いほど、電池１２の残量を低下させる動作が行われる頻度を低下させる。これにより、電池１２の残量の低下速度が下がるので、電池１２の残量が比較的少なくても、センサデバイスの稼働時間を延ばすことができる。
図１１は、センサデバイスの第１の動作例でのセンサ動作割込み処理（図９）及び電池残量計測割込み処理（図１０）を示すタイミングチャートである。動作制御部５１は、電池１２を電源とするセンサ１６を使用しない期間に、出力電流Ｉを変化させる特定の電流波形の動作電流（測定用動作電流）を発生させる特定の測定用動作を制御回路２０に行わせる。
センサ１６によって検知された観測データをセンサ１６から取得するセンシング動作をセンサ制御部５４が行うと（図９のステップＳ４３参照）、センシング動作で使用される電流分、制御回路２０の動作電流は上昇する。センサ制御部５４がセンシング動作を行っている期間では、電池１２の出力電流Ｉも上昇するので、電池１２の出力電圧Ｖは低下する。センシング動作が終わると、センシング動作による制御回路２０の電流上昇は無くなるので、電池１２の出力電圧Ｖは上昇し始める。
出力電流Ｉを変化させる特定の動作電流を発生させる特定の測定用動作を動作制御部５１が制御回路２０に行わせると（図１０のステップＳ５１参照）、測定用動作で使用される電流分、制御回路２０の動作電流は上昇する。制御回路２０が測定用動作を行っている期間では、電池１２の出力電流Ｉも上昇するので、電池１２の出力電圧Ｖは低下する。動作制御部５１が特定の測定用動作を制御回路２０に行わせている期間に、電池１２の出力電圧Ｖは、電圧測定部２１によって測定される（図１０のステップＳ５３参照）。
このように、動作制御部５１は、センシング動作を行っていない期間に、出力電流Ｉを変化させる特定の電流波形の動作電流を発生させる特定の測定用動作を制御回路２０に行わせる。これにより、センシング動作による出力電圧Ｖの変化が、電池残量の算出に使用される出力電圧Ｖの測定に影響を与えることを防ぐことができる。
図１２は、第１の実施形態におけるセンサデバイスの第２の動作例での割込み処理の流れを示すフローチャートである。図１０の第１の動作例は、図９に示されるセンシング動作とは別の割込み処理において、電圧測定動作が行われている場合を示している。これに対し、図１２の第２の動作例は、センシング動作と電圧測定動作とが同じ割込み処理において行われる場合を示す。
また、図１０の第１の動作例は、動作制御部５１が、センサ１６を使用しない期間に、特定の動作電流で制御回路２０を動作させる場合を示す。これに対し、図１２の第２の動作例では、動作制御部５１は、センサ１６を使用する期間に、特定の動作電流で制御回路２０を動作させる場合を示す。センサ１６を使用する期間での制御回路２０の動作電流が予めどのように変化するのかが分かっていれば、センシング動作自体を、出力電流Ｉを変化させる特定の動作電流を発生させる特定の測定用動作として扱うことが可能である。
図８のステップＳ３３の割込みが発生すると、図１２において、センサ制御部５４は、センサ１６から観測データを取得するセンシング動作の前の初期化処理を行う（ステップＳ７０）。ステップＳ７１にて、動作制御部５１は、出力電流Ｉを変化させる特定の動作電流を発生させるセンシング動作をセンサ制御部５４に行わせる。センサ制御部５４は、動作制御部５１の指令によって、センサ１６によって検知された観測データをセンサ１６から取得するセンシング動作を行う。ステップＳ７２にて、センサ制御部５４は、センシング動作によってセンサ１６から取得した観測データを、管理サーバ７に通信機１８を介して送信する。なお、観測データの送信は、ステップＳ７３から図１２の割込み終了までの任意のタイミングで行われてもよい。
ステップＳ７３にて、動作制御部５１が特定の動作電流を発生させている期間（センサ制御部５４がセンシング動作を行っている期間）に、電池１２の出力電圧Ｖは、電圧測定部２１によって測定される。
ステップＳ７５〜Ｓ８５の処理については、図１０のステップＳ５５〜Ｓ６５の処理と同じため、その説明を省略する。
図１３は、センサデバイスの第２の動作例でのセンサ動作割込み処理（図１２）を示すタイミングチャートである。動作制御部５１は、電池１２を電源とするセンサ１６を使用する期間に、出力電流Ｉを変化させる特定の電流波形の動作電流を発生させる特定の測定用動作（この場合、センシング動作）を、制御回路２０のセンサ制御部５４に行わせる。動作制御部５１がセンシング動作を制御回路２０のセンサ制御部５４に行わせている期間に、電池１２の出力電圧Ｖは、電圧測定部２１によって測定される（図１２のステップＳ７３参照）。
このように、動作制御部５１は、センシング動作を行っている期間に、出力電流Ｉを変化させる特定の電流波形の動作電流を発生させる特定のセンシング動作を制御回路２０のセンサ制御部５４に行わせる。これにより、特定の電流波形の動作電流をセンシング動作を利用して流すことができる。よって、測定用動作電流（図１１参照）を発生させなくても、内部インピーダンスの測定に使用する出力電圧Ｖを測定することができ、制御回路２０の制御処理を簡素化することができる。
したがって、第１の実施形態によれば、内部インピーダンスの測定用の電流源やサンプルホールド回路を削除することができる。そのため、従来のセンサデバイスに比べて、電池残量の測定で消費されるセンサデバイスの電力を削減することができる。また、特定の測定用動作を行うことにより、出力電流Ｉは実際に測定されなくても推定可能なので、出力電流Ｉの測定回路を省略することができる。よって、電池の出力電流と出力電圧を同時に測定する回路も省略することができ、制御回路２０での計算処理内容の一部を省略することができる。
また、図１１，１３に示される例では、動作制御部５１は、特定の動作電流として、矩形波電流又は矩形波電流を組み合わせた電流が生じるように制御回路２０を動作させる。矩形波電流には、矩形波の繰り返し周波数以外に、繰り返し周波数の奇数倍の周波数成分も含まれるため、複数の周波数測定を同時に行ったことと同様の効果が得られる。したがって、インピーダンス測定部５２は、内部インピーダンスの周波数分布を測定するフィッティング処理の一部を省略することができる。
図１４は、第２の実施形態における電池残量管理システムのハードウェア構成の一例を示す図である。センサデバイス４Ｂは、センサデバイス４（図３参照）の一例であり、処理装置９は、管理サーバ７（図３参照）の一例である。第２の実施形態のうち第１の実施形態と同様の構成及び効果の説明については、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。
図２に示される第１の実施形態では、電池１２の残量算出がその電池１２を備えるセンサデバイス側で行われる。これに対し、図１４に示される第２の実施形態では、センサデバイスのそれぞれの電池１２の残量算出が管理サーバ７側で行われる。残量計算処理プログラム４１は、センサデバイス４Ｂではなく、管理サーバ７のプログラム保存メモリ３３に記憶されている。
処理装置９は、通信装置３１、ＣＰＵ３２、プログラム保存メモリ３３、データ保存メモリ３４及び外部通知手段３５を備える。
ＣＰＵ３２は、メモリに記憶されたプログラムに従って動作するプロセッサの一例である。ＣＰＵ３２に処理を実行させる手順を規定する少なくとも一つのプログラムは、プログラム保存メモリ３３に記憶されている。本実施形態では、電池１２の残量を計算する処理手順を規定する残量計算処理プログラム４１と、電池１２の運用を修正する処理手順を規定する運用修正プログラム４２とが、プログラム保存メモリ３３に記憶されている。データ保存メモリ３４は、プログラムに従って動作するＣＰＵ３２が参照するデータや、プログラムに従ってＣＰＵ３２が動作することによって得られたデータを記憶する。
プログラム保存メモリ３３に記憶されている少なくとも一つのプログラムは、例えば、記録媒体１０によって提供されてもよい。少なくとも一つのプログラムが記録された記録媒体１０が処理装置９にセットされると、当該プログラムが記録媒体１０からプログラム保存メモリ３３にインストールされる。
データ保存メモリ３４には、デバイス電池残量リスト４５、デバイス運用方針リスト４６、電池終了予測時刻リスト４７及びセンサ時系列データ４８とが記憶されている。デバイス電池残量リスト４５は、各センサデバイス４の識別情報や、各センサデバイス４の電池１２の残量データなどが格納される。センサ時系列データ４８は、各センサデバイス４の識別情報や、各センサデバイス４のセンサ１６によって検知された観測データなどが格納される。デバイス運用方針リスト４６及び電池終了予測時刻リスト４７については後述する。
通信装置３１は、送信時に変調処理を行う変調処理部及び受信時に復調処理を行う復調処理部を有する。通信装置３１は、センサデバイス４Ｂ又はゲートウェイ５と通信する。
外部通知手段３５は、管理者情報の設定やセンサデータの閲覧等のため、処理装置９の外部に情報を通知する。外部通知手段３５は、外部通知手段３５専用の通信装置や表示装置を備えてもよいし、通信装置３１を介して情報を通知してもよい。
第２の実施形態では、インピーダンス測定部５２及び残量算出部５３は、センサデバイス４側ではなく、処理装置９側の機能部である。
図１５は、第２の実施形態におけるセンサデバイスの第３の動作例での割込み処理の流れを示すフローチャートである。図１５は、図１３に示したタイミングチャートのように、センシング動作による電流を利用して電圧測定動作をセンシング動作と同一期間に行う方法を示す。
図８のステップＳ３３の割込みが発生すると、図１５において、センサ制御部５４は、センサ１６から観測データを取得するセンシング動作の前の初期化処理を行う（ステップＳ９０）。ステップＳ９１にて、動作制御部５１は、出力電流Ｉを変化させる特定の動作電流を発生させるセンシング動作をセンサ制御部５４に行わせる。センサ制御部５４は、動作制御部５１の指令によって、センサ１６によって検知された観測データをセンサ１６から取得するセンシング動作を行う。
ステップＳ９２にて、動作制御部５１が特定の動作電流を発生させている期間（センサ制御部５４がセンシング動作を行っている期間）に、電池１２の出力電圧Ｖは、電圧測定部２１によって測定される。
ステップＳ９３にて、センサ制御部５４は、センシング動作によってセンサ１６から取得した観測データと、センシング動作を行っている期間に測定された出力電圧Ｖとを、処理装置９に通信機１８を介して送信する。
処理装置９のインピーダンス測定部は、ステップＳ９３にて送信された出力電圧Ｖをフーリエ変換する。処理装置９のインピーダンス測定部は、出力電圧Ｖのフーリエ変換結果と出力電流Ｉのフーリエ変換結果とに基づいて、フィッティング処理を行って電池１２の内部インピーダンスの周波数依存性を導出し、内部インピーダンスｒｉを算出する。なお、出力電流Ｉの算出及び出力電流Ｉのフーリエ変換は、図７のステップＳ１７，Ｓ１９と同様に行われる。開放端電圧Ｖｏ及び残量を表すＳＯＣの算出については、図７のステップＳ２３，Ｓ２５の処理と同じため、その説明を省略する。
処理装置９の残量算出部は、算出された残量を表すＳＯＣを、通信装置３１を介して、その残量が算出された電池を備えたセンサデバイスに送信する。
図１５のステップＳ９４にて、制御回路２０は、通信機１８で受信したＳＯＣデータを取得する。ステップＳ９５にて、センサ制御部５４は、ステップＳ９４にて受信された電池１２の残量データに基づいて、電池１２の残量を低下させる動作が行われる頻度を変更する動作修正処理を行う。これにより、電池１２の残量を効率的に消費することが可能になる。
図１６は、第２の実施形態におけるセンサデバイスの第４の動作例での割込み処理の流れを示すフローチャートである。図１６は、図１１に示したタイミングチャートのように、特定の測定用動作による電流を利用して電圧測定動作を行う方法を示す。
図８のステップＳ３３の割込みが発生すると、図１６において、動作制御部５１は、出力電流Ｉを変化させる特定の動作電流を発生させる特定の測定用動作を制御回路２０に行わせることを開始する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０３にて、動作制御部５１が特定の動作電流を発生させている期間に、電池１２の出力電圧Ｖは、電圧測定部２１によって測定される。
ステップＳ１１３にて、センサ制御部５４は、特定の測定用動作を行っている期間に測定された出力電圧Ｖを、処理装置９に通信機１８を介して送信する。
処理装置９のインピーダンス測定部は、ステップＳ１１３にて送信された出力電圧Ｖをフーリエ変換する。処理装置９のインピーダンス測定部は、出力電圧Ｖのフーリエ変換結果と出力電流Ｉのフーリエ変換結果とに基づいて、フィッティング処理を行って電池１２の内部インピーダンスの周波数依存性を導出し、内部インピーダンスｒｉを算出する。なお、出力電流Ｉの算出及び出力電流Ｉのフーリエ変換は、図７のステップＳ１７，Ｓ１９と同様に行われる。開放端電圧Ｖｏ及び残量を表すＳＯＣの算出については、図７のステップＳ２３，Ｓ２５の処理と同じため、その説明を省略する。
残量の算出結果又は残量の算出結果に基づいて処理装置９が算出した算出結果は、通信装置３１によって、その残量が算出された電池を備えたセンサデバイスに送信される。
ステップＳ１１４にて、通信機１８は、残量の算出結果又は残量の算出結果に基づいて処理装置９が算出した算出結果を受信する。ステップＳ１１５にて、センサ制御部５４は、残量の算出結果又は残量の算出結果に基づいて処理装置９が算出した算出結果に基づいて、電池１２の残量を低下させる動作が行われる頻度を変更する動作修正処理を行う。これにより、電池１２の残量を効率的に消費することが可能になる。
したがって、第２の実施形態によれば、電池１２の残量の算出処理を処理装置９側に任せることにより、電池残量の測定で消費されるセンサデバイスの電力を削減することができる。また、高度な残量推定方法や誤差の補正方法が後に考案された場合、処理装置９の計算処理を変更するのみの対応で、センサデバイス側のファームウェアの修正を不要にすることができる。
次に、動作修正処理について説明する。
図１７は、動作修正処理が行われない場合の一例を示す図である。図１７は、３つのセンサデバイス４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれの電池の残量の時間的な変化を示す。
各センサデバイスの電池の残量が同時期に無くなると、各センサデバイスの電池の交換作業をまとめて行うことができるので、交換作業の効率アップができる。しかしながら、図１７に示されるように、センサデバイス４ａ〜４ｃの各電池残量にばらつきがあると、電池残量の低下によりセンサデバイスが使用できなくなる予定時刻にばらつきが発生する。そのため、センサデバイス４ｂが使用できなくなるタイミングで、センサデバイス４ａ〜４ｃの全ての電池を交換すると、センサデバイス４ａ，４ｃの電池の残量はまだ残っているため、無駄が生じる。
そこで、図１８に示されるように、センサ制御部５４は、終了予定時刻が複数のセンサデバイス間で一致するように、電池１２の残量を低下させる動作が行われる頻度を電池１２の残量に応じて変更する動作修正処理を行う。これにより、電池の残量が無くなる時期を複数のセンサデバイス間で揃えることができるので、電池残量の無駄が発生することを抑制することができる。
また、図１８の場合、センサデバイス４ｂの動作頻度を低下させるため、センサデバイス４ｂから送信されるデータ（例えば、観測データや残量データなど）の量は、センサデバイス４ａ，４ｂに比べて、少なくなる。そこで、図１９に示されるように、センサ制御部５４は、終了予定時刻及びデータ量が複数のセンサデバイス間で一致するように、電池１２の残量を低下させる動作が行われる頻度を電池１２の残量に応じて変更する動作修正処理を行ってもよい。これにより、各センサデバイスの終了予定時刻と、各センサデバイスから送信されるデータ量とを、できるだけ揃えることができる。
なお、各センサデバイスの動作修正処理の内容を表す運用方針データは、デバイス運用方針リスト４６（図１４参照）に格納され、各センサデバイスの電池の終了予定時刻データは、電池終了予測時刻リスト４７（図１４参照）に格納されている。これらのデータは、処理装置９から通信装置３１を介して各センサデバイスに配信され、各センサデバイスの制御回路２０は、これらの配信データに従って、動作修正処理を行う。
図２０は、センサデバイスの動作パターンＡにおける測定用動作の流れの一例を示すフローチャートである。図２１は、センサデバイスの動作パターンＡにおける電圧測定動作の流れの一例を示すフローチャートである。動作パターンＡは、センサデバイスの動作パターンの一例を示す。図２０は、図１０のステップＳ５１の詳細な動作例を示し、図２１は、図１０のステップＳ５２の詳細な動作例を示す。
図２０のステップＳ５１において、動作制御部５１は、出力電流Ｉを変化させる特定の動作電流を発生させる特定の測定用動作を制御回路２０に行わせることを開始する。動作制御部５１は、動作変更用タイマ割込みを許可し（ステップＳ５１ａ）、出力電圧Ｖの測定完了まで、図１０に示されるメインフローにおける他の動作を中断する処理を行う（ステップＳ５１ｂ）。動作制御部５１は、測定用動作電流を予め決められた電流値に変更すること（動作変更）が所定の完了回数に到達するまで、動作変更用タイマ割込みが発生するたびに、当該動作変更を繰り返し行う（ステップＳ５１ｃ）。
動作変更用タイマ割込みは、動作変更用タイマ割込みが不許可になるまで、所定の周期で発生する。動作制御部５１は、動作変更用タイマ割込みが発生すると、測定用動作電流を予め決められた電流値に変更する動作変更を行う（ステップＳ１５１）。動作制御部５１は、動作変更が所定の完了回数に到達すると（ステップＳ１５２のＹｅｓ）、動作変更用タイマ割込みを不許可にする（ステップＳ１５３）。動作制御部５１は、動作変更と他の動作の中断処理とを解除する（ステップＳ１５４）。
図２１のステップＳ５３において、動作制御部５１が特定の動作電流を発生させている期間に、電池１２の出力電圧Ｖは、電圧測定部２１によって測定される。動作制御部５１は、電圧測定用タイマ割込みを許可する（ステップＳ５３ａ）。
電圧測定用タイマ割込みは、電圧測定用タイマ割込みが不許可になるまで、所定の周期で発生する。動作制御部５１は、電圧測定用タイマ割込みが発生すると、電圧測定を電圧測定部２１によって行い（ステップＳ１６１）、その測定電圧データを保存する（ステップＳ１６２）。動作制御部５１は、電圧測定が所定の完了回数に到達すると（ステップＳ１６３のＹｅｓ）、電圧測定用タイマ割込みを不許可にする（ステップＳ１６４）。
図２２は、センサデバイスの動作パターンＢにおける測定用動作の流れの一例を示すフローチャートである。図２３は、センサデバイスの動作パターンＢにおける電圧測定動作の流れの一例を示すフローチャートである。動作パターンＢは、センサデバイスの動作パターンの一例を示す。図２２は、図１０のステップＳ５１の詳細な動作例を示し、図２３は、図１０のステップＳ５２の詳細な動作例を示す。
図２２のステップＳ５１において、動作制御部５１は、出力電流Ｉを変化させる特定の動作電流を発生させる特定の測定用動作を制御回路２０に行わせることを開始する。動作制御部５１は、出力電圧Ｖの測定完了まで、図１０に示されるメインフローにおける他の動作を中断する処理を行う（ステップＳ５１ｂ）。動作制御部５１は、電圧測定用タイマ割り込みが不許可になるまで、当該動作変更を継続する（ステップＳ５１ｃ）。
図２３のステップＳ５３において、動作制御部５１が特定の動作電流を発生させている期間に、電池１２の出力電圧Ｖは、電圧測定部２１によって測定される。動作制御部５１は、電圧測定用タイマ割込みを許可する（ステップＳ５３ａ）。
電圧測定用タイマ割込みは、電圧測定用タイマ割込みが不許可になるまで、所定の周期で発生する。動作制御部５１は、電圧測定用タイマ割込みが発生すると、電圧測定を電圧測定部２１によって行い（ステップＳ１７１）、その測定電圧データを保存する（ステップＳ１７２）。動作制御部５１は、電圧測定が所定の指定回数に到達していなければ（ステップＳ１７３のＮｏ）、動作変更を行わず、電圧測定が所定の指定回数に到達すると（ステップＳ１７３のＹｅｓ）、動作変更を行う（ステップＳ１７４）。
動作制御部５１は、電圧測定が所定の完了回数に到達すると（ステップＳ１７５のＹｅｓ）、電圧測定用タイマ割込みを不許可にする（ステップＳ１７６）。動作制御部５１は、動作変更と他の動作の中断処理とを解除する（ステップＳ１７７）。
図２４は、センサデバイスの動作パターンＣにおける測定用動作の流れの一例を示すフローチャートである。図２５は、センサデバイスの動作パターンＣにおける電圧測定動作の流れの一例を示すフローチャートである。動作パターンＣは、センサデバイスの動作パターンの一例を示す。図２４は、図１０のステップＳ５１の詳細な動作例を示し、図２５は、図１０のステップＳ５２の詳細な動作例を示す。動作パターンＣは、動作パターンＡ，Ｂのような割込みを行わない場合を示す。
図２４のステップＳ５１において、動作制御部５１は、出力電流Ｉを変化させる特定の動作電流を発生させる特定の測定用動作を制御回路２０に行わせることを開始する。動作制御部５１は、測定用動作電流を予め決められた電流値に変更する動作変更が所定の完了回数に到達するまで、当該動作変更を継続する（ステップＳ５１ｃ）。
動作制御部５１は、電圧測定を電圧測定部２１によって行い（ステップＳ１８１）、その測定電圧データを保存する（ステップＳ１８２）。動作制御部５１は、電圧測定が所定の指定回数に到達していなければ（ステップＳ１８３のＮｏ）、電圧測定時間間隔が経過するまで待機して（ステップＳ１８７）、再び電圧測定を行う。動作制御部５１は、電圧測定が所定の指定回数に到達すると（ステップＳ１８３のＹｅｓ）、動作変更を行う（ステップＳ１８４）。
動作制御部５１は、電圧測定が所定の完了回数に到達していなければ（ステップＳ１８５のＮｏ）、電圧測定時間間隔が経過するまで待機して（ステップＳ１８７）、再び電圧測定を行う。動作制御部５１は、電圧測定が所定の完了回数に到達すると（ステップＳ１８５のＹｅｓ）、電流値を初期値に戻す動作変更を行う（ステップＳ１８６）。
図２６は、設定数値の具体例を示す図である。例えば、動作変更時間間隔が１０２４ｍｓ、電圧測定時間間隔が１ｍｓ、電圧測定の所定の完了回数が１０２４回、電圧測定の所定の指定時間が１０２４回と設定されると、特定の動作電流を生じさせる矩形波の周期は、２０４８ｍｓとなる。なお、この際の矩形波周波数、サンプル周波数、サンプル時間は、それぞれ、０．４９Ｈｚ、１ｋｓｐｓ、１０２４ｍｓとなる。他の設定数値の組み合わせ例についても同様である。
図２７は、測定用動作と電圧測定動作の一例を示すタイミングチャートである。動作パターンＡで動作させる場合、電圧測定が所定の完了回数に到達すると、動作変更用タイマの割込みが不許可となり、動作変更が終了する。動作パターンＢ又は動作パターンＣで動作させる場合、電圧測定が指定回数に到達すると、動作変更が終了する。
図２８は、測定用動作と電圧測定動作の一例を示すタイミングチャートである。図２８は、電圧測定の所定の指定回数が任意の複数回の場合を示す。動作パターンＡで動作させる場合、電圧測定が指定回数（この場合、３回）に到達すると、動作変更用タイマの割込みが不許可となり、動作変更が終了する。動作パターンＢ又は動作パターンＣで動作させる場合、電圧測定が指定回数（この場合、３回）に到達すると、動作変更が終了する。
図２９は、測定用動作と電圧測定動作の一例を示すタイミングチャートである。図２９は、動作変更パターンが任意の複数段階の矩形波の組み合わせ電流で形成されている場合を示す。動作パターンＡで動作させる場合、電圧測定が指定回数（この場合、３回）に到達すると、矩形波の最大電流値の段階が１段下がる。動作パターンＢ又は動作パターンＣで動作させる場合、電圧測定が指定回数に到達すると、矩形波の最大電流値の段階が１段下がる。
図３０は、測定用動作と電圧測定動作の一例を示すタイミングチャートである。図３０は、動作変更ごとの指定時間の長さ異なる場合を示す。動作パターンＡで動作させる場合、電圧測定が完了回数（この場合、４回）に到達すると、動作変更用タイマの割込みが不許可となり、動作変更が終了し、指定時間が経過すると、動作変更が復帰する。動作パターンＢ又は動作パターンＣで動作させる場合、電圧測定が指定回数（この場合、４回）に到達すると、動作変更が終了し、指定時間が経過すると、動作変更が復帰する。
以上、制御回路、センサデバイス及び電池残量測定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。
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）
制御回路であって、
電池の出力電流を変化させる特定の動作電流で前記制御回路を動作させる動作制御部と、
前記電池の出力電圧を測定する電圧測定部と、
前記動作電流と、前記電圧測定部によって前記動作電流の発生期間に測定された前記出力電圧とを用いて、前記電池の内部インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
前記インピーダンス測定部により測定された前記内部インピーダンスを用いて、前記電池の残量を算出する残量算出部とを備える、制御回路。
（付記２）
前記動作制御部は、前記電池を電源とするセンサを使用しない期間に、前記動作電流で前記制御回路を動作させる、付記１に記載の制御回路。
（付記３）
前記動作制御部は、前記電池を電源とするセンサを使用する期間に、前記動作電流で前記制御回路に使用させる、付記１に記載の制御回路。
（付記４）
前記動作電流は、矩形波電流又は矩形波電流を組み合わせた電流である、付記１から３のいずれか一項に記載の制御回路。
（付記５）
前記残量算出部によって算出された前記残量を、電池残量を管理する装置に通信機を介して送信する、付記１から４のいずれか一項に記載の制御回路。
（付記６）
前記残量算出部によって算出された前記残量に基づいて、前記残量を低下させる動作が行われる頻度を変更する、付記１から５のいずれか一項に記載の制御回路。
（付記７）
センサデバイスであって、
電池と、制御回路と、前記電池を電源とするセンサと、前記センサにより検知されたデータをセンサデバイス外部の処理装置に送信する通信機とを備え、
前記制御回路は、
前記電池の出力電流を変化させる特定の動作電流で前記制御回路を動作させる動作制御部と、
前記電池の出力電圧を測定する電圧測定部と、
前記動作電流と、前記電圧測定部によって前記動作電流の発生期間に測定された前記出力電圧とを用いて、前記電池の内部インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
前記インピーダンス測定部により測定された前記内部インピーダンスを用いて、前記電池の残量を算出する残量算出部とを備える、センサデバイス。
（付記８）
前記動作制御部は、前記電池を電源とするセンサを使用しない期間に、前記動作電流で前記制御回路を動作させる、付記７に記載のセンサデバイス。
（付記９）
前記動作制御部は、前記電池を電源とするセンサを使用する期間に、前記動作電流で前記制御回路に使用させる、付記７に記載のセンサデバイス。
（付記１０）
前記動作電流は、矩形波電流又は矩形波電流の組み合わせた電流である、付記７から９のいずれか一項に記載のセンサデバイス。
（付記１１）
前記通信機は、前記残量算出部によって算出された前記残量を、センサデバイス外部の処理装置に送信する、付記７から１０のいずれか一項に記載のセンサデバイス。
（付記１２）
前記残量算出部によって算出された前記残量に基づいて、前記残量を低下させる動作が行われる頻度を変更する、付記７から１１のいずれか一項に記載のセンサデバイス。
（付記１３）
センサデバイスであって、
電池と、制御回路と、前記電池を電源とするセンサと、センサデバイス外部の処理装置が算出した算出結果を受信する通信機とを備え、
前記制御回路は、
前記電池の出力電流を変化させる特定の動作電流で前記制御回路を動作させる動作制御部と、
前記電池の出力電圧を測定する電圧測定部と、
前記通信機から取得した前記計算結果に基づいて、前記残量を低下させる動作が行われる頻度を変更するセンサ制御部とを備え、
前記通信機は、前記電圧測定部によって前記動作電流の発生期間に測定された前記出力電圧と、前記センサにより検知されたデータとを前記処理装置に送信し、
前記処理装置は、前記動作電流と、前記通信機から送信された前記出力電圧とを用いて、前記電池の内部インピーダンスを測定し、測定された前記内部インピーダンスを用いて、前記電池の残量を算出し、
前記センサ制御部は、前記残量の算出結果又は前記残量の算出結果に基づいて前記処理装置が算出した算出結果を前記通信機から取得して、前記頻度を変更する、センサデバイス。
（付記１４）
コンピュータは、電池の出力電流を変化させる特定の動作電流で制御回路を動作させる処理を実行し、
コンピュータは、前記電池の出力電圧を測定する処理を実行し、
コンピュータは、前記動作電流と、前記動作電流の発生期間に測定された前記出力電圧とを用いて、前記電池の内部インピーダンスを測定する処理を実行し、
コンピュータは、測定された前記内部インピーダンスを用いて、前記電池の残量を算出する処理を実行する、電池残量測定方法。
（付記１５）
電池の出力電流を変化させる特定の動作電流で制御回路を動作させる処理と、
前記電池の出力電圧を測定する処理と、
前記動作電流と、前記動作電流の発生期間に測定された前記出力電圧とを用いて、前記電池の内部インピーダンスを測定する処理と、
測定された前記内部インピーダンスを用いて、前記電池の残量を算出する処理とを、コンピュータに実行させる、電池残量測定プログラム。
（付記１６）
複数のセンサデバイスと、前記センサデバイスのそれぞれから収集した情報を処理する処理装置とを備え、
前記センサデバイスは、それぞれ、
電池と、制御回路と、前記電池を電源とするセンサと、前記センサにより検知されたデータを前記処理装置に送信する通信機とを備え、
前記制御回路は、それぞれ、
前記電池の出力電流を変化させる特定の動作電流で自らの前記制御回路を動作させる動作制御部と、
前記電池の出力電圧を測定する電圧測定部と、
前記動作電流と、前記電圧測定部によって前記動作電流の発生期間に測定された前記出力電圧とを用いて、前記電池の内部インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
前記インピーダンス測定部により測定された前記内部インピーダンスを用いて、前記電池の残量を算出する残量算出部とを備える、電池残量管理システム。
（付記１７）
複数のセンサデバイスと、前記センサデバイスのそれぞれから収集した情報を処理する処理装置とを備え、
前記センサデバイスは、それぞれ、
電池と、制御回路と、前記電池を電源とするセンサと、前記処理装置が算出した算出結果を受信する通信機とを備え、
前記制御回路は、それぞれ、
前記電池の出力電流を変化させる特定の動作電流で自らの前記制御回路を動作させる動作制御部と、
前記電池の出力電圧を測定する電圧測定部と、
前記通信機から取得した前記計算結果に基づいて、前記残量を低下させる動作が行われる頻度を変更するセンサ制御部とを備え、
前記通信機は、それぞれ、前記電圧測定部によって前記動作電流の発生期間に測定された前記出力電圧と、前記センサにより検知されたデータとを前記処理装置に送信し、
前記処理装置は、前記センサデバイスのそれぞれの前記動作電流と、前記センサデバイスのそれぞれの前記通信機から送信された前記出力電圧とを用いて、前記電池のそれぞれの内部インピーダンスを測定し、測定された前記内部インピーダンスを用いて、前記電池のそれぞれの残量を算出し、
前記センサ制御部は、それぞれ、前記残量のそれぞれの算出結果又は前記残量のそれぞれの算出結果に基づいて前記処理装置が算出した算出結果を前記通信機から取得して、前記頻度を変更する、電池残量管理システム。
４ センサデバイス
５ ゲートウェイ
７ 管理サーバ
９ 処理装置
１０ 記録媒体
１１ 電源ライン
１２ 電池
１３ 電圧源
１４ 電源回路
２０ 制御回路
１０００ 電池残量管理システム

Claims (8)

  1. 制御回路であって、
    電池の出力電流を変化させる特定の動作電流で前記制御回路を動作させる動作制御部と、
    前記電池の出力電圧を測定する電圧測定部と、
    前記動作電流と、前記電圧測定部によって前記動作電流の発生期間に測定された前記出力電圧とを用いて、前記電池の内部インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
    前記インピーダンス測定部により測定された前記内部インピーダンスを用いて、前記電池の残量を算出する残量算出部とを備える、制御回路。
  2. 前記動作制御部は、前記電池を電源とするセンサを使用しない期間に、前記動作電流で前記制御回路を動作させる、請求項１に記載の制御回路。
  3. 前記動作制御部は、前記電池を電源とするセンサを使用する期間に、前記動作電流で前記制御回路を動作させる、請求項１に記載の制御回路。
  4. 前記動作電流は、矩形波電流又は矩形波電流の組み合わせた電流である、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御回路。
  5. 前記残量算出部によって算出された前記残量を、電池残量を管理する装置に通信機を介して送信する、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御回路。
  6. 前記残量算出部によって算出された前記残量に基づいて、前記残量を低下させる動作が行われる頻度を変更する、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御回路。
  7. センサデバイスであって、
    電池と、制御回路と、前記電池を電源とするセンサと、前記センサにより検知されたデータをセンサデバイス外部の処理装置に送信する通信機とを備え、
    前記制御回路は、
    前記電池の出力電流を変化させる特定の動作電流で前記制御回路を動作させる動作制御部と、
    前記電池の出力電圧を測定する電圧測定部と、
    前記動作電流と、前記電圧測定部によって前記動作電流の発生期間に測定された前記出力電圧とを用いて、前記電池の内部インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
    前記インピーダンス測定部により測定された前記内部インピーダンスを用いて、前記電池の残量を算出する残量算出部とを備える、センサデバイス。
  8. コンピュータは、電池の出力電流を変化させる特定の動作電流で制御回路を動作させる処理を実行し、
    コンピュータは、前記電池の出力電圧を測定する処理を実行し、
    コンピュータは、前記動作電流と、前記動作電流の発生期間に測定された前記出力電圧とを用いて、前記電池の内部インピーダンスを測定する処理を実行し、
    コンピュータは、測定された前記内部インピーダンスを用いて、前記電池の残量を算出する処理を実行する、電池残量測定方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020218373A1 (ja) * 2019-04-26 2020-10-29 株式会社デンソー 電池監視装置
CN112305436A (zh) * 2019-07-26 2021-02-02 株式会社电装 电池监视装置
JP2021018133A (ja) * 2019-07-19 2021-02-15 株式会社デンソー 電池監視装置
JP2021018069A (ja) * 2019-07-17 2021-02-15 株式会社デンソー 電池監視装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11460507B2 (en) * 2020-08-07 2022-10-04 Samsara Inc. Methods and systems for monitoring the health of a battery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05235830A (ja) * 1992-02-20 1993-09-10 Hitachi Ltd 携帯用通信端末
JPH0787007A (ja) * 1993-09-14 1995-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 携帯電話装置
JP2015014537A (ja) * 2013-07-05 2015-01-22 三菱電機株式会社 通信装置と電池残容量導出方法
US20160344219A1 (en) * 2014-01-17 2016-11-24 Mediatek Inc, Method and apparatus for adjusting voltage threshold for battery by measuring internal resistance of battery, and corresponding method and sensor circuit for measuring internal resistance of battery

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6339264B1 (en) * 2001-04-04 2002-01-15 Kinpo Electronics, Inc. Apparatus and method for forecasting output voltage of a battery of a digital camera
JP3771526B2 (ja) * 2002-10-21 2006-04-26 株式会社日立製作所 二次電池評価方法および蓄電装置
JP4161854B2 (ja) * 2003-09-02 2008-10-08 ソニー株式会社 電池残容量算出方法、電池残容量算出装置および電池残容量算出プログラム
WO2006022073A1 (ja) * 2004-08-25 2006-03-02 Nec Corporation 内部インピーダンス検出装置、内部インピーダンス検出方法、劣化度検出装置および劣化度検出方法
WO2007032382A1 (ja) * 2005-09-16 2007-03-22 The Furukawa Electric Co., Ltd 二次電池劣化判定方法、二次電池劣化判定装置、及び電源システム
JP4891315B2 (ja) * 2006-04-25 2012-03-07 日本電信電話株式会社 蓄電池の取り替え判定装置および取り替え判定方法
JP4961830B2 (ja) * 2006-05-15 2012-06-27 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置の充放電制御装置および充放電制御方法ならびに電動車両
JP5235830B2 (ja) 2009-09-28 2013-07-10 中国電力株式会社 低圧電気計器用ケーブル接続具
JP2012032267A (ja) * 2010-07-30 2012-02-16 Renesas Electronics Corp 残容量検出装置および電池制御ｉｃ
WO2013145734A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 パナソニック株式会社 劣化状態推定方法、及び劣化状態推定装置
US10180460B1 (en) * 2012-04-20 2019-01-15 Motiv Power Systems, Inc. Performing active interrogation of battery packs in situ to obtain precise SOC and SOH estimates
WO2014188562A1 (ja) * 2013-05-23 2014-11-27 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池制御装置
WO2015005141A1 (ja) * 2013-07-10 2015-01-15 アルプス・グリーンデバイス株式会社 蓄電装置状態推定方法
JP5669902B1 (ja) 2013-08-30 2015-02-18 三菱電機株式会社 空調機制御システム、センサ機器制御方法及びプログラム
CN105467324B (zh) * 2014-09-30 2020-03-03 株式会社杰士汤浅国际 电池劣化判定装置、电池劣化判定方法以及电池组
JP2017069011A (ja) 2015-09-30 2017-04-06 株式会社日立製作所 寿命制御型二次電池システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05235830A (ja) * 1992-02-20 1993-09-10 Hitachi Ltd 携帯用通信端末
JPH0787007A (ja) * 1993-09-14 1995-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 携帯電話装置
JP2015014537A (ja) * 2013-07-05 2015-01-22 三菱電機株式会社 通信装置と電池残容量導出方法
US20160344219A1 (en) * 2014-01-17 2016-11-24 Mediatek Inc, Method and apparatus for adjusting voltage threshold for battery by measuring internal resistance of battery, and corresponding method and sensor circuit for measuring internal resistance of battery

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020218373A1 (ja) * 2019-04-26 2020-10-29 株式会社デンソー 電池監視装置
JP2020180949A (ja) * 2019-04-26 2020-11-05 株式会社デンソー 電池監視装置
CN113711420A (zh) * 2019-04-26 2021-11-26 株式会社电装 电池监控装置
JP7172838B2 (ja) 2019-04-26 2022-11-16 株式会社デンソー 電池監視装置
CN113711420B (zh) * 2019-04-26 2024-03-15 株式会社电装 电池监控装置
JP2021018069A (ja) * 2019-07-17 2021-02-15 株式会社デンソー 電池監視装置
JP2021018133A (ja) * 2019-07-19 2021-02-15 株式会社デンソー 電池監視装置
CN112305436A (zh) * 2019-07-26 2021-02-02 株式会社电装 电池监视装置
JP2021022473A (ja) * 2019-07-26 2021-02-18 株式会社デンソー 電池監視装置
JP7205410B2 (ja) 2019-07-26 2023-01-17 株式会社デンソー 電池監視装置

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