JP4332792B2

JP4332792B2 - Wireless equipment

Info

Publication number: JP4332792B2
Application number: JP2004032277A
Authority: JP
Inventors: 正賢荒木
Original assignee: サクサ株式会社
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2024-02-09
Also published as: JP2005223843A

Description

本発明は、電池を電源として動作する無線機器に関し、消費される電池の容量変化を求め、電池交換時期等の電源管理を可能とした無線機器に関する。 The present invention relates to a wireless device that operates using a battery as a power source, and relates to a wireless device that can determine a change in capacity of a consumed battery and manage power supply such as a battery replacement time.

今日、携帯電話ネットワークを用いて情報を交信する無線機器は、携帯電話に留まらず、例えば需要者側に設置した遠隔検針装置からセンター装置に検針データを送信するといった用途にも利用されており、いずれの無線機器も電池を電源として動作する。
電池を電源とする場合、電池には寿命があるので、機器の適正な動作を保証するために電池が寿命に達して送信ができなくなる前に、電池の交換の時期を知らせる等の対応をとるようにしている。こうした管理をするのために、電池の容量（残量）変化を求め、得た結果をもとに寿命に達したかを判定する手段を備えている。
従来の電池寿命を判定する方法は、実験により得た電池の放電により変化する電圧特性、即ち、電池の消費により徐々に低下する電圧特性の変化に基づいて電池の容量（残量）をチェックし、電池の容量が少なくなり、動作電圧が所定値以下に低下する状態になったときを電池交換時期として予測するという方法を採用している（特許文献１参照）。
図５は、電池の放電による変化する電圧特性の一例を示す線図である。同図には、２本の特性曲線を示しており、横軸（時間）に長く伸びている特性曲線Ａは小さい電流（例えば１０ｍＡ）の特性を、また短い方の特性曲線Ｂは大きい電流（例えば５０ｍＡ）の特性を示している。図５に示す２本の特性曲線は、無線機器の場合、相手基地局との距離により送信出力レベルを変える機能を備えており、そのため、近くの基地局への送信時には１０ｍＡ、また遠くの基地局への送信時には５０ｍＡの負荷電流を必要とし、これらに対応する特性である。この特性曲線において、電池の電圧が所定の電圧値にまで低下した場合を電池交換時期として判断する。図示には、閾値を２Ｖとして電池交換時期Ｔ_Ａ、Ｔ_Ｂとする例を示している。 Today, wireless devices that communicate information using a mobile phone network are not limited to mobile phones, but are also used for applications such as transmitting meter reading data from a remote meter reading device installed on the consumer side to the center device. All wireless devices operate using a battery as a power source.
When a battery is used as a power source, the battery has a life, so take measures such as informing the time for battery replacement before the battery reaches its end of life and transmission is not possible to ensure proper operation of the device. I am doing so. In order to perform such management, there is provided a means for determining a change in the capacity (remaining amount) of the battery and determining whether the life has been reached based on the obtained result.
The conventional method for determining battery life is to check the battery capacity (remaining amount) based on the experimentally obtained voltage characteristics that change due to battery discharge, that is, voltage characteristics that gradually decrease with battery consumption. A method is adopted in which the battery replacement time is predicted when the battery capacity is reduced and the operating voltage is reduced to a predetermined value or less (see Patent Document 1).
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of voltage characteristics that change due to battery discharge. In the figure, two characteristic curves are shown. A characteristic curve A that extends long on the horizontal axis (time) shows a characteristic of a small current (for example, 10 mA), and a short characteristic curve B shows a large current ( For example, the characteristic of 50 mA) is shown. The two characteristic curves shown in FIG. 5 have a function of changing the transmission output level depending on the distance to the partner base station in the case of a wireless device. Therefore, when transmitting to a nearby base station, 10 mA is required. When transmitting to the station, a load current of 50 mA is required, and the characteristics correspond to these. In this characteristic curve, the battery replacement time is determined when the battery voltage drops to a predetermined voltage value. In the drawing, an example is shown in which the threshold is set to 2 V and the battery replacement times T _A and T _B are set.

また、従来の電池電圧の検出は、以下に示す方法によっている（特許文献２参照）。
図６は、電池を電源とし、電池電圧の検出回路を備えた従来の無線機器の概略構成を示す図である。同図において、（Ａ）は電源部、（Ｂ）は制御部（ＣＰＵ）を中心にした電源電池の管理動作に係わる回路部分を示す。
図６は、遠隔検針装置を例示するものであり、ＲＦモジュール３０は、アンテナから携帯電話ネットワークの基地局に検針データや装置の管理情報（電池の交換情報を含む）を送信する等、センター装置（図示せず）との間で通信を行う。
ＣＰＵ２０は、遠隔検針装置全体の動作を制御する機能を持ち、ＲＦモジュール３０に対し送受信動作を制御するための指令を与える以外に、電池交換時期を管理するために、電池電圧の検出回路を動作させ、検出結果をもとに寿命に達したかを判定する処理を行う。
電池電圧の検出回路は、電池１０とアースとの間にスイッチ回路１６と抵抗（Ｒ＋Ｒ）の直列回路を擬似負荷回路１８として接続し、抵抗（Ｒ＋Ｒ）を擬似最大負荷、即ち遠くの基地局に送信する場合に対応する電流（上記の例では、５０ｍＡ）が流れるように設定され、２つの抵抗の接続点における電位を検出電位とするものである。スイッチ回路１６はＣＰＵ２０により動作され、擬似負荷により検出される電位は電圧検出回路２２を経てＣＰＵ２０内の入力ポートＩＮから取り込まれる。
電源部は、同図中（Ａ）に示すように、電池１０を電源として、ＲＦモジュール３０とＣＰＵ２０にＤＣ／ＤＣコンバータ１２，１４を介してそれぞれが必要とする電圧に変換して電力を供給する。 Moreover, the detection of the conventional battery voltage is based on the method shown below (refer patent document 2).
FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a conventional wireless device using a battery as a power source and including a battery voltage detection circuit. In the figure, (A) shows a power supply unit, and (B) shows a circuit part related to the management operation of the power battery centered on the control unit (CPU).
FIG. 6 exemplifies a remote meter-reading device, and the RF module 30 transmits meter-reading data and device management information (including battery replacement information) from the antenna to the base station of the mobile phone network. Communicate with (not shown).
The CPU 20 has a function of controlling the operation of the entire remote meter-reading apparatus, and operates a battery voltage detection circuit to manage the battery replacement time in addition to giving a command for controlling the transmission / reception operation to the RF module 30. And processing for determining whether the lifetime has been reached based on the detection result.
In the battery voltage detection circuit, a series circuit of a switch circuit 16 and a resistor (R + R) is connected as a pseudo load circuit 18 between the battery 10 and ground, and the resistor (R + R) is connected to a pseudo maximum load, that is, a distant base station. The current corresponding to the transmission (50 mA in the above example) is set to flow, and the potential at the connection point of the two resistors is set as the detection potential. The switch circuit 16 is operated by the CPU 20, and the potential detected by the pseudo load is taken in from the input port IN in the CPU 20 through the voltage detection circuit 22.
As shown in FIG. 2A, the power supply unit supplies the power by converting the battery 10 to the RF module 30 and the CPU 20 through the DC / DC converters 12 and 14 using the battery 10 as a power source. To do.

上記の回路による電池交換時期をチェックする際の動作は、まず、ＣＰＵ２０が所定のタイミングでスイッチ回路１６をオンにして、擬似負荷により検出される電位は電圧検出回路２２を経てＣＰＵ２０内の入力ポートＩＮから取り込まれる電位を検出する。この電位は、実際にＲＦモジュール３０に流れる電流ではなく、電池電圧を検出するだけのために流す擬似負荷電流によって検出回路に発生するものである。
次いで、この検出した電池電圧を表す値が所定の閾値（上記図５の例によれば、２Ｖ）まで低下した場合、電池交換時期に達したと判断する処理を行い、その結果をセンター装置へ通知するという動作を行うようにしている。
特開２００３−６８３１２号公報特開平１０−１３８９８号公報（段落００２３） The operation of checking the battery replacement time by the above circuit is as follows. First, the CPU 20 turns on the switch circuit 16 at a predetermined timing, and the potential detected by the pseudo load is input to the input port in the CPU 20 via the voltage detection circuit 22. The potential taken from IN is detected. This potential is generated in the detection circuit not by the current that actually flows through the RF module 30 but by the pseudo load current that flows only to detect the battery voltage.
Next, when the value representing the detected battery voltage falls to a predetermined threshold value (2 V in the example of FIG. 5 above), a process for determining that the battery replacement time has been reached is performed, and the result is sent to the center device. The operation of notifying is performed.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-68312 JP-A-10-13898 (paragraph 0023)

しかしながら、上記した電池電圧の検出回路に擬似的に負荷電流を流す方法には、次に示す問題がある。
第１の問題は、電池電圧の検出回路に擬似的に最大負荷電流を流しており、この検出のためにだけ流す負荷電流のために電池の電力を消費していることにある。
また、第２の問題は、動作のタイミングにより起きる電池電圧の検出エラーの問題である。例示した従来装置（図６参照）では、ＲＦモジュール３０の送信タイミングは、ＣＰＵ２０の制御下で行われず、かつＲＦモジュール３０は送信タイミングをＣＰＵ２０に知らせないため、ＲＦモジュール３０の送信タイミングとＣＰＵ２０がスイッチ回路１６をオンにして検出動作を開始するタイミングが重なることが生じ得る。ＲＦモジュール３０が送信動作を行うと、どの送信出力レベルにおいても電池の電圧は一時的に降下する。従って、ＲＦモジュール３０の送信による電圧の降下と検出回路に擬似最大負荷電流を流したことによる電圧の降下とが重なるため、電圧が大きく降下し、正しい検出値が得られなくなってしまう。
本発明は、電池交換時期をチェックするために必要となる電池電圧の検出手段を備える従来の無線機器における上記した問題点に鑑み、これを解決するためになされたもので、その目的は、電源電池の消費が可及的に少なくてすむような電池電圧の検出を行うことを可能にし、また、ＲＦモジュールの送信動作が検出に影響してエラーを生じることがなく、正確な検出値を得るようにすることにある。 However, the above-described method of causing a load current to flow through the battery voltage detection circuit has the following problems.
The first problem is that a pseudo maximum load current is passed through the battery voltage detection circuit, and the power of the battery is consumed for the load current that flows only for this detection.
The second problem is a battery voltage detection error caused by the operation timing. In the illustrated conventional apparatus (see FIG. 6), the transmission timing of the RF module 30 is not performed under the control of the CPU 20, and the RF module 30 does not notify the CPU 20 of the transmission timing. It may occur that the timing at which the switch circuit 16 is turned on and the detection operation is started overlaps. When the RF module 30 performs a transmission operation, the battery voltage temporarily drops at any transmission output level. Therefore, the voltage drop caused by transmission of the RF module 30 and the voltage drop caused by passing the pseudo maximum load current through the detection circuit overlap, so that the voltage drops greatly and a correct detection value cannot be obtained.
The present invention has been made in order to solve the above-described problems in the conventional wireless device having a battery voltage detection means necessary for checking the battery replacement time. It is possible to detect the battery voltage that consumes as little battery as possible, and the transmission operation of the RF module does not affect the detection and causes an error, thereby obtaining an accurate detection value. There is in doing so.

請求項１の発明は、ＲＦモジュールと、制御部と、ＲＦモジュールと制御部の電源となる電池と、前記電池の電圧検出回路とを備えた無線機器であって、前記ＲＦモジュールの送信出力レベルに対応した電圧を設定した該ＲＦモジュールへの供給電圧を検知する複数の電圧センサを設け、前記ＲＦモジュールは、基地局からのＲＦ受信感度情報に基づき送信出力レベルを切り替える手段を備え、前記制御部は、前記電圧センサの出力変化に基づきＲＦモジュールの送信タイミングを、また電圧センサの出力値に基づきＲＦモジュールの送信出力レベルをそれぞれ判定する判定手段と、判定された前記送信タイミングで前記電圧検出回路を作動させる手段と、判定された送信出力レベルとＲＦモジュールへの供給電圧と負荷電流との間の相関関係に基づいて、ＲＦモジュールへの供給電圧から送信出力レベルを推定し、送信出力レベルから負荷電流を推定することによって得られた負荷電流と前記電圧検出回路によって検出された電池電圧と送信出力レベルから電池容量を算出する電池容量算出手段を備えたことを特徴とする無線機器である。 The invention of claim 1 is a wireless device comprising an RF module, a control unit, a battery serving as a power source for the RF module and the control unit, and a voltage detection circuit for the battery, wherein the transmission output level of the RF module A plurality of voltage sensors for detecting a supply voltage to the RF module set with a voltage corresponding to the RF module , the RF module comprising means for switching a transmission output level based on RF reception sensitivity information from a base station, and the control parts are the transmission timing of the RF module on the basis of the output change of the voltage sensor, also the respective determination means for determining transmission power level of the RF module on the basis of the output value of the voltage sensor, the determined said voltage detected at the transmission timing means for actuating the circuit, correlation between the supply voltage and the load current to the determined transmit power levels and RF module functions Based on estimates the transmission output level from the supply voltage to the RF module, the detected battery voltage and the transmission output level by the voltage detection circuit and the resulting load current by estimating the load current from the transmission output level A wireless device comprising battery capacity calculation means for calculating battery capacity .

本発明によると、ＲＦモジュールの送信出力レベル情報に応じた電池の放電特性に基づいて電池容量を算出するようにしたので、適正な電池容量を求めることができ、電池の的確な管理ができる。
According to the present invention, since the battery capacity is calculated based on the discharge characteristics of the battery according to the transmission output level information of the RF module, the appropriate battery capacity can be obtained and the battery can be managed accurately. .

本発明は、電池を電源として動作するＲＦモジュールを有する無線機器において、電池交換時期等を判断するために行われていた従来の電池電圧の検出方式における問題点、即ち、第１に電池電圧の検出だけのために、電池電圧の検出回路に擬似的に最大負荷電流を流し、このために電池の電力を消費している点、第２に動作のタイミングにより起きる（擬似最大負荷電流による検出とＲＦモジュールの動作のタイミングが重なったときに起きる）電池電圧の検出エラーが生じる点を解消することをその課題とする。
このために、本発明では、実際の送信時にＲＦモジュールに負荷電流を流した状態で、電池とアース間に接続した十分に大きな抵抗値を持つ電池電圧の検出抵抗により電池電圧を検出することにより、電力を無駄に消費しない方法で検出を行い、検出結果によって電池の放電特性に基づく電池容量を求めることを構成上の要件とし、電池交換時期等の判定を行うことを可能にする。 The present invention relates to a problem in the conventional battery voltage detection method for determining the battery replacement time in a wireless device having an RF module that operates using a battery as a power source. For the purpose of detection only, a maximum load current is made to flow in the battery voltage detection circuit in a pseudo manner, and the battery power is consumed for this purpose. Second, it occurs depending on the timing of the operation (the detection by the pseudo maximum load current). It is an object of the present invention to eliminate a point where a battery voltage detection error (which occurs when the operation timings of the RF modules overlap) occurs.
For this reason, in the present invention, the battery voltage is detected by a battery voltage detection resistor having a sufficiently large resistance value connected between the battery and the ground in a state where a load current flows in the RF module during actual transmission. Thus, detection is performed in a method that does not waste power, and the battery capacity based on the discharge characteristics of the battery is obtained from the detection result as a structural requirement, and it is possible to determine the battery replacement time and the like.

以下に、本発明に係わる無線機器を添付する図面とともに示す実施形態に基づき説明する。
図１は、電池を電源とし、電池電圧の検出回路を備えた本実施形態の無線機器の概略構成を示す図である。同図において、（Ａ）は電源部、（Ｂ）は制御部（ＣＰＵ）を中心にした電源電池の管理動作に係わる回路部分を示す。
図１は、遠隔検針装置を実施装置として例示するものであり、ＲＦモジュール３０は、アンテナから携帯電話ネットワークの基地局に検針データや装置の管理情報（電池の交換情報を含む）を送信する等、センター装置（図示せず）との間で通信を行う。
電源部は、同図中（Ａ）に示すように、電池１０を電源として、ＲＦモジュール３０とＣＰＵ２０にＤＣ／ＤＣコンバータ１２，１４を介してそれぞれが必要とする電圧に変換して電力を供給する。 Hereinafter, a wireless device according to the present invention will be described based on an embodiment shown with accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a wireless device according to the present embodiment that uses a battery as a power source and includes a battery voltage detection circuit. In the figure, (A) shows a power supply unit, and (B) shows a circuit part related to the management operation of the power battery centered on the control unit (CPU).
FIG. 1 illustrates a remote meter reading device as an implementation device. The RF module 30 transmits meter reading data and device management information (including battery replacement information) from an antenna to a base station of a mobile phone network. Communicate with a center device (not shown).
As shown in FIG. 2A, the power supply unit supplies the power by converting the battery 10 to the RF module 30 and the CPU 20 through the DC / DC converters 12 and 14 using the battery 10 as a power source. To do.

ＣＰＵ２０は、遠隔検針装置全体の動作を制御する機能を持ち、ＲＦモジュール３０に対し送受信動作を制御するための指令を与える以外に、電池交換時期を管理するために、電池電圧の検出回路を動作させ、検出結果をもとに交換時期に達したか等を判定する処理を行う。
電池電圧の検出回路は、電池１０とアースとの間にスイッチ回路１７と抵抗（Ｒ＋Ｒ）の分圧回路１９を接続し、２つの抵抗の分圧点における電位を検出電位として、その電位を電圧検出回路２２により検出するものである。分圧回路１９の抵抗（Ｒ＋Ｒ）は、検出に必要なだけの微小電流を流すように、十分に大きな抵抗値を持つ。電圧検出回路２２の検出電圧は、ＣＰＵ２０により実行される電池電圧の検出動作に従ってＣＰＵ２０内に入力ポートＩＮから取り込まれる。なお、電圧検出回路２２は、検出電圧に補正等の処理を施して検出値として出力するが、出力はアナログ値、デジタル値のいずれでもよく、ＣＰＵ２０との関係で決まる。
スイッチ回路１７はＣＰＵ２０により動作され、電池電圧の検出動作時にスイッチをONにして、電池電圧の検出を行うようにする。なお、スイッチ回路１７は設けなくても良いが、設けないと、常時、分圧回路１９に微小電流が流れるために、僅かではあるが電力が無駄に消費されるので、設けることによりこの消費を防ぐことが可能になる。
また、ＲＦモジュール３０は、ＣＰＵ２０が電池電圧の検出回路を動作させ、検出結果をもとに電池交換時期を管理する処理を行うために必要な情報をデータバス経由でＣＰＵ２０に提供する。この情報は、送信タイミング信号とRF受信感度情報である。前者は送信動作を行ったタイミングで通知されてくる情報であり、ＣＰＵ２０は受け取った時点でＲＦモジュール３０が送信動作を行っていると認識する。後者は基地局に対する受信感度であり、受信感度によって基地局への送信出力レベルが切り替えられる（感度が高く基地局が近ければ出力レベルを低くし、逆の場合には高くし、３段階程度の切り替えを可能にする）ので、受信感度情報によりＲＦモジュール３０に流す負荷電流を知ることができ、負荷電流によって違ってくる電池容量（残量）をチェックするために、この情報を用いる。
The CPU 20 has a function of controlling the operation of the entire remote meter-reading apparatus, and operates a battery voltage detection circuit to manage the battery replacement time in addition to giving a command for controlling the transmission / reception operation to the RF module 30. And processing for determining whether or not the replacement time has been reached based on the detection result.
In the battery voltage detection circuit, a switch circuit 17 and a resistor (R + R) voltage dividing circuit 19 are connected between the battery 10 and the ground, and the potential at the voltage dividing point of the two resistors is set as a detection potential, and the potential is set as a voltage. It is detected by the detection circuit 22. The resistance (R + R) of the voltage dividing circuit 19 has a sufficiently large resistance value so that a minute current necessary for detection flows. The detection voltage of the voltage detection circuit 22 is taken into the CPU 20 from the input port IN according to the battery voltage detection operation executed by the CPU 20. The voltage detection circuit 22 performs a process such as correction on the detected voltage and outputs it as a detected value. The output may be either an analog value or a digital value, and is determined by the relationship with the CPU 20.
The switch circuit 17 is operated by the CPU 20 and turns on the switch during the battery voltage detection operation to detect the battery voltage. Note that the switch circuit 17 may not be provided, but if it is not provided, a small amount of current always flows through the voltage divider circuit 19, so that a small amount of power is wasted. It becomes possible to prevent.
In addition, the RF module 30 provides the CPU 20 with information necessary for the CPU 20 to operate the battery voltage detection circuit and perform processing for managing the battery replacement time based on the detection result via the data bus. This information is a transmission timing signal and RF reception sensitivity information. The former is information notified at the timing when the transmission operation is performed, and the CPU 20 recognizes that the RF module 30 is performing the transmission operation at the time of reception. The latter is the reception sensitivity for the base station, and the transmission output level to the base station can be switched depending on the reception sensitivity (the output level is lowered if the sensitivity is high and the base station is close, and in the opposite case, the output level is increased to about three stages. Therefore, the load current flowing through the RF module 30 can be known from the reception sensitivity information, and this information is used to check the battery capacity (remaining amount) that varies depending on the load current.

上記回路による電池容量をチェックする際の動作を図２に示す動作シーケンスに従って説明する。ＣＰＵ２０が実行するこの電池容量のチェック動作は、ＲＦモジュール３０が送信中、即ち負荷電流を流しているときに電池電圧の検出を行うので、図２に示すように、ＲＦモジュール３０の動作に連動して行われる。
ＣＰＵ２０は、ＲＦモジュール３０が送信に先立って、送信先である基地局から発信される信号を受信することにより得た受信感度情報を、電池容量のチェックに必要な情報として取得する（ステップＳ１０１）。また、取得した受信感度情報によりＲＦモジュール３０に流す負荷電流を把握する（ステップＳ１０２）。なお、この受信感度は、何度かの受信を試みることにより得られる情報であり、ＣＰＵ２０は、実行されるたびに受信感度情報を得て、最も確かな送信電流の把握を行う。
次いで、ＲＦモジュール３０において送信データが準備され、アンテナから送信信号を発信するタイミングで発生される送信タイミング信号をＣＰＵ２０はＲＦモジュール３０から取得し（ステップＳ１０３）、その後、電池電圧の検出を行う（ステップＳ１０５）。これは、ＲＦモジュール３０に負荷電流が流れている時に電池電圧の検出を行うための手順であり、ＲＦモジュール３０が無線送信中である間に（ステップＳ１０４）、電池電圧の検出を実行する。
電池電圧の検出動作は、ＣＰＵ２０がスイッチ回路１７をオンにして、検出に必要な微小電流を分圧回路１９に流した状態で、分圧点に発生する電位を電圧検出回路２２により検出する。この時に検出される電圧は、ＲＦモジュール３０に流れる負荷電流に応じた変化を示し、また電池容量（残量）によっても異なる値を示す。負荷電流が大きくなるほど、また電池容量が小さくなるほど、電圧が低下する（後述の図３参照）。
電圧検出回路２２の検出電圧は、ＣＰＵ２０が実行する電池電圧の検出動作に従うタイミングで入力ポートＩＮからＣＰＵ２０に取り込まれる。
The operation of checking the battery capacity by the above circuit will be described according to the operation sequence shown in FIG. The battery capacity check operation executed by the CPU 20 detects the battery voltage when the RF module 30 is transmitting, that is, when a load current is flowing, so that the operation of the RF module 30 is linked as shown in FIG. Done.
Prior to transmission, the CPU 20 acquires reception sensitivity information obtained by receiving a signal transmitted from the transmission destination base station as information necessary for checking the battery capacity (step S101). . Further, the load current flowing through the RF module 30 is grasped from the acquired reception sensitivity information (step S102). Note that this reception sensitivity is information obtained by trying a number of receptions, and the CPU 20 obtains reception sensitivity information each time it is executed, and grasps the most reliable transmission current.
Next, transmission data is prepared in the RF module 30, and the CPU 20 acquires a transmission timing signal generated at the timing of transmitting the transmission signal from the antenna from the RF module 30 (step S103), and then detects the battery voltage (step S103). Step S105). This is a procedure for detecting the battery voltage when a load current is flowing through the RF module 30, and the battery voltage is detected while the RF module 30 is transmitting wirelessly (step S104).
In the battery voltage detection operation, the voltage detection circuit 22 detects a potential generated at the voltage dividing point in a state where the CPU 20 turns on the switch circuit 17 and a minute current necessary for detection is supplied to the voltage dividing circuit 19. The voltage detected at this time shows a change according to the load current flowing through the RF module 30, and also shows a different value depending on the battery capacity (remaining amount). The voltage decreases as the load current increases and the battery capacity decreases (see FIG. 3 described later).
The detection voltage of the voltage detection circuit 22 is taken into the CPU 20 from the input port IN at a timing according to the battery voltage detection operation executed by the CPU 20.

電池電圧の検出を行った後、検出電圧値をもとに電池容量（残量）を算出する（ステップＳ１０６）。
電池容量の算出は、予め実験的に求めておいた電池容量放電特性に基づいて予測計算を行う。電池容量放電特性は、電池容量の減少に伴って、電池電圧は低下するという一定の関係があるので（図５参照）、これらの関係を示す特性を予め実験によって得ておき、この特性に基づいて検出した電池電圧から電池容量を予測する。但し、電池容量と電池電圧の関係は、電池電圧検出時の放電電流によっても検出値が変化するので、放電電流についても変数として扱う必要がある。
図３は、電池容量放電特性の一例を示す線図である。この例では、横軸を放電電流（ｍＡ）縦軸を電池電圧（Ｖ）として、４本の特性曲線を示している。４本の特性曲線は、上から順に電池容量が多い場合を表している。図３の特性曲線から分かることは、放電電流が小さいときには、どの電池容量の場合も大きな電圧変動はないが、放電電流が大きくなるにつれて電池容量が少ないほど電圧変動が大きい。
従って、検出した電池電圧と検出時の放電電流から、予め用意された電池容量放電特性に基づいて電池容量を求める。求め方は、特性曲線を表す演算式を求め、電池電圧と放電電流を変数として演算式から電池容量を求める演算法によっても良いし、電池電圧、放電電流および電池容量の関係を定めたテーブルを用いて、このテーブルを参照するといった方法によって求めても良い。
図２に示す動作シーケンスにおける電池容量（残量）の算出では、ステップＳ１０５で検出した電池電圧値と、ステップＳ１０２で受信感度情報から把握した送信電流値を用いて電池容量値を算出する。 After the battery voltage is detected, the battery capacity (remaining amount) is calculated based on the detected voltage value (step S106).
The battery capacity is calculated based on the battery capacity discharge characteristics obtained experimentally in advance. Since the battery capacity discharge characteristic has a certain relationship that the battery voltage decreases as the battery capacity decreases (see FIG. 5), characteristics indicating these relations are obtained in advance by experiments, and based on this characteristic. The battery capacity is predicted from the detected battery voltage. However, the relationship between the battery capacity and the battery voltage has a detected value that varies depending on the discharge current at the time of battery voltage detection. Therefore, it is necessary to treat the discharge current as a variable.
FIG. 3 is a diagram showing an example of battery capacity discharge characteristics. In this example, four characteristic curves are shown with the horizontal axis representing discharge current (mA) and the vertical axis representing battery voltage (V). The four characteristic curves represent a case where the battery capacity increases in order from the top. It can be seen from the characteristic curve of FIG. 3 that when the discharge current is small, there is no large voltage fluctuation for any battery capacity, but as the discharge current increases, the voltage fluctuation increases as the battery capacity decreases.
Therefore, the battery capacity is obtained based on the battery capacity discharge characteristics prepared in advance from the detected battery voltage and the discharge current at the time of detection. The calculation method can be obtained by calculating an expression representing the characteristic curve and calculating the battery capacity from the calculation expression using the battery voltage and the discharge current as variables, or a table defining the relationship between the battery voltage, the discharge current and the battery capacity. And may be obtained by a method of referring to this table.
In the calculation of the battery capacity (remaining amount) in the operation sequence shown in FIG. 2, the battery capacity value is calculated using the battery voltage value detected in step S105 and the transmission current value obtained from the reception sensitivity information in step S102.

次に、上記のステップで求めた電池容量（残量）をもとに、電池交換時期等の電源管理条件に適合するか否かの判定を行う（ステップＳ１０７）。
この判定は、上記した電池容量算出ステップで得た電池容量が予め定めた限界値を超えて低下したときに、電池容量が不足するとして電池交換が必要であると判定する、といった基本的な処理によって実施することが可能である。
また、より精緻な判定を行うようにする場合には、次に示すような、形態で実施し得る。
一つの形態は、基地局が近くにあって、そこに送信する時の負荷電流は少ないが、最大電流送信の場合も考慮するようにし、最大負荷電流による送信条件が確保できる条件のチェックを行う。この場合、上記した電池容量算出ステップで得た電池容量において、最大負荷電流による送信条件が確保できるかを調べる。即ち、図３に電池容量放電特性を示したように、近くの基地局への送信条件は満足していても、電池容量が少なくなり、かつ負荷電流が大きくなると、最大負荷電流による送信条件が確保できない場合がある。従って、特性曲線から最大負荷電流において所定の電圧値が得られないときには、送信が保証できないので、電池容量が不足するとして電池交換が必要であると判定する。
また、もう一つの形態は、遠くの基地局に送信する場合或いは最大電流送信を行う場合があるが、近くの基地局への送信が保証されれば良い場合である。この場合、近くの基地局への送信時に上記した電池容量算出ステップで得た電池容量がその送信に必要な条件を満たしていることを確認できれば、最大負荷電流による送信条件が確保できるか否かを調べる必要が無いので、最大負荷電流による送信条件が確保できるかをチェックする上記した処理はキャンセルする。 Next, based on the battery capacity (remaining amount) obtained in the above step, it is determined whether or not the power management condition such as the battery replacement time is satisfied (step S107).
This determination is based on a basic process of determining that the battery needs to be replaced because the battery capacity is insufficient when the battery capacity obtained in the battery capacity calculation step falls below a predetermined limit value. Can be implemented.
Moreover, when performing a more precise determination, it can implement with the form as shown below.
One form is that the base station is near and the load current when transmitting to it is small, but the maximum current transmission is also considered, and the condition that can ensure the transmission condition by the maximum load current is checked . In this case, it is checked whether or not the transmission condition based on the maximum load current can be secured in the battery capacity obtained in the battery capacity calculation step. That is, as shown in FIG. 3, even if the transmission conditions to a nearby base station are satisfied, if the battery capacity decreases and the load current increases, the transmission condition by the maximum load current is There are cases where it cannot be secured. Therefore, when a predetermined voltage value cannot be obtained at the maximum load current from the characteristic curve, transmission cannot be guaranteed, and it is determined that the battery needs to be replaced because the battery capacity is insufficient.
Another form is a case where transmission is performed to a distant base station or maximum current transmission is performed, but transmission to a nearby base station may be guaranteed. In this case, if it can be confirmed that the battery capacity obtained in the battery capacity calculation step described above satisfies the conditions necessary for the transmission at the time of transmission to a nearby base station, whether or not the transmission condition by the maximum load current can be secured. Therefore, the above-described processing for checking whether the transmission condition by the maximum load current can be secured is canceled.

ところで、上記した実施形態（図１、図２）では、電池交換時期を管理する処理を行うために必要な送信タイミング信号とＲＦ受信感度情報をＲＦモジュール３０からの通知により取得する形態を示した。従って、上記実施形態では、これらの情報をＣＰＵ２０に通知するための機能をＲＦモジュール３０内に備える必要がある。以下に示す実施形態では、このような機能をＲＦモジュール３０内に備えなくても、同等の管理を行うことを可能にするもので、２つの異なる方式によるものを示す。
第１の方式は、電源からＲＦモジュールへの供給電圧を検知するセンサを用いることにより、ＲＦモジュール３０の負荷の状態を知るようにするものである。従って、ＲＦモジュール３０に流れる負荷電流によるセンサ電圧の降下を検知することで送信タイミング信号を得、また、降下した時の電圧値を検知することにより、負荷電流の違い、即ち送信出力レベルの違いを知ることが可能となる。
図４は、本実施形態の電源からＲＦモジュールへの供給電圧を検知するセンサ回路を示す。
図４には、ＲＦモジュール３０が送信出力レベルを３段階で切り替える場合に対応して、同図中に例示するような、３．０Ｖ、２．８Ｖ、２．６Ｖ、２．５Ｖの検知電圧を設定した複数の電圧センサ４１〜４４を設け、電源からＲＦモジュールへの供給電圧ＶRFが、設定した検知電圧以上の電圧であるか否かによりＨ、Ｌを出力し、その出力をＣＰＵ２０に入力している。
例えば、３．０Ｖよりも電圧が降下し、３．０ＶセンサがＨ→Ｌに変化した場合には、その間にＲＦモジュール３０から送信が行われたと判定することができ、さらに２．８ＶセンサがＨ→Ｌに変化した場合には、送信出力レベルが一段高いレベルで動作していると判定することができる。
複数のセンサによる検知結果は、上記した実施形態（図１、図２）における送信タイミング信号とＲＦ受信感度情報に代わるものであり、その用い方は、上記実施形態（図１、図２）の送信タイミング信号とＲＦ受信感度情報におけると同様であるから、上記を参照することとして、ここでは説明を省略する。 By the way, in the above-described embodiment (FIGS. 1 and 2), the transmission timing signal and the RF reception sensitivity information necessary for performing the process of managing the battery replacement time are obtained by notification from the RF module 30. . Therefore, in the above embodiment, it is necessary to provide the RF module 30 with a function for notifying the CPU 20 of such information. In the embodiment described below, even if such a function is not provided in the RF module 30, it is possible to perform equivalent management, and two different methods are shown.
In the first method, the load state of the RF module 30 is known by using a sensor that detects a supply voltage from the power source to the RF module . Therefore, a transmission timing signal is obtained by detecting a drop in sensor voltage due to a load current flowing through the RF module 30, and a difference in load current, that is, a difference in transmission output level is obtained by detecting a voltage value when the voltage drops. It becomes possible to know.
FIG. 4 shows a sensor circuit for detecting a supply voltage from the power supply to the RF module according to the present embodiment.
FIG. 4 shows detection voltages of 3.0 V, 2.8 V, 2.6 V, and 2.5 V as illustrated in FIG. 4 corresponding to the case where the RF module 30 switches the transmission output level in three stages. A plurality of voltage sensors 41 to 44 are provided, and H and L are output depending on whether or not the supply voltage VRF from the power supply to the RF module is equal to or higher than the set detection voltage, and the output is input to the CPU 20 is doing.
For example, when the voltage drops below 3.0 V and the 3.0 V sensor changes from H to L, it can be determined that transmission has been performed from the RF module 30 during that time, and the 2.8 V sensor is When the state changes from H to L, it can be determined that the transmission output level is operating at a higher level.
The detection results by a plurality of sensors replace the transmission timing signal and RF reception sensitivity information in the above-described embodiment (FIGS. 1 and 2), and the usage is the same as in the above-described embodiment (FIGS. 1 and 2). Since it is the same as that in the transmission timing signal and the RF reception sensitivity information, the description is omitted here with reference to the above.

また、第２の方式は、ＲＦモジュール３０に供給する電流を検知する電流センサを用いることにより、ＲＦモジュール３０の負荷の状態を知るようにするものである。従って、送信開始時に変動するＲＦモジュール３０への供給電流を電流センサで検知することで送信タイミング信号を得、また、電流値を検知することにより、負荷電流の違い、即ち送信出力レベルの違いを知ることが可能となる。
図７は、本実施形態のＲＦモジュール３０への供給電流を検知するセンサ回路を示す。
図７に示すセンサ回路には、ＲＦモジュール３０へ供給する電流の大きさに応じた検知電圧を出力する電流センサ５１を設け、センサ検知電圧を分岐し、一つはＣＰＵ２０へ割り込み入力し、もう一つは検知したアナログ値をＡ／Ｄコンバータ５２を通してデジタル値に変換してＣＰＵ２０に入力する。
電流センサ５１の検知出力のうち、ＣＰＵ２０への割り込み入力は変動する電流により送信開始時を知らせるために機能し、上記した実施形態（図１、図２）における送信タイミング信号に代わるものであり、又Ａ／Ｄコンバータ５２からのデジタル入力値は検知電流値を示すものであるから、RF受信感度情報に代わるものであり、その用い方は、上記実施形態（図１、図２）の送信タイミング信号とRF受信感度情報におけると同様であるから、上記を参照することとして、ここでは説明を省略する。
In the second method, the state of the load of the RF module 30 is known by using a current sensor that detects a current supplied to the RF module 30. Therefore, a transmission timing signal is obtained by detecting a supply current to the RF module 30 that fluctuates at the start of transmission by a current sensor, and a difference in load current, that is, a difference in transmission output level is detected by detecting a current value. It becomes possible to know.
FIG. 7 shows a sensor circuit that detects a supply current to the RF module 30 of the present embodiment.
The sensor circuit shown in FIG. 7 includes a current sensor 51 that outputs a detection voltage corresponding to the magnitude of the current supplied to the RF module 30, branches the sensor detection voltage, and one interrupts and inputs to the CPU 20. One is that the detected analog value is converted into a digital value through the A / D converter 52 and input to the CPU 20.
Of the detection outputs of the current sensor 51, the interrupt input to the CPU 20 functions to notify the start of transmission by a fluctuating current, and replaces the transmission timing signal in the above-described embodiment (FIGS. 1 and 2). Further, since the digital input value from the A / D converter 52 indicates the detected current value, it replaces the RF reception sensitivity information, and its usage is the transmission timing of the above embodiment (FIGS. 1 and 2). Since it is the same as that in the signal and RF reception sensitivity information, the description is omitted here by referring to the above.

電池電圧の検出回路を備えた本発明に係わる無線機器の概略構成を示す。1 shows a schematic configuration of a wireless device according to the present invention provided with a battery voltage detection circuit. 電池容量をチェックする際の動作シーケンスを示す。The operation sequence when checking the battery capacity is shown. 電池容量放電特性の一例を示す線図である。It is a diagram which shows an example of a battery capacity discharge characteristic. 電源からＲＦモジュールへの供給電圧を検知する複数の電圧センサからなるセンサ回路を示す。The sensor circuit which consists of a several voltage sensor which detects the supply voltage from a power supply to RF module is shown. 電池の放電による変化する電圧特性の一例を示す線図である。It is a diagram which shows an example of the voltage characteristic which changes with discharge of a battery. 電池電圧の検出回路を備えた従来の無線機器の概略構成を示す。The schematic structure of the conventional radio | wireless apparatus provided with the detection circuit of the battery voltage is shown. ＲＦモジュールへの供給電流を検知するセンサ回路を示す。The sensor circuit which detects the supply current to RF module is shown.

Explanation of symbols

１０・・・電池、１６，１７・・・スイッチ回路、
１８・・・擬似負荷回路、１９・・・分圧回路、
２０・・・ＣＰＵ、２２・・・電圧検出回路、
３０・・・ＲＦモジュール、４１〜４４・・・電圧センサ、
５１・・・電流センサ、５２・・・Ａ／Ｄコンバータ。 10 ... battery, 16, 17 ... switch circuit,
18 ... pseudo load circuit, 19 ... voltage divider circuit,
20 ... CPU, 22 ... voltage detection circuit,
30 ... RF module, 41-44 ... voltage sensor,
51 ... Current sensor, 52 ... A / D converter.

Claims

A wireless device including an RF module, a control unit, a battery serving as a power source for the RF module and the control unit, and a voltage detection circuit for the battery,
Providing a plurality of voltage sensors for detecting a supply voltage to the RF module set to a voltage corresponding to the transmission output level of the RF module;
The RF module includes means for switching a transmission output level based on RF reception sensitivity information from a base station,
The control unit, the transmission timing of the RF module on the basis of the output change of the voltage sensor, also the respective determination means for determining transmission power level of the RF module on the basis of the output value of the voltage sensor,
Means for operating the voltage detection circuit at the determined transmission timing;
Estimating the transmission output level from the supply voltage to the RF module and estimating the load current from the transmission output level based on the correlation between the determined transmission output level, the supply voltage to the RF module, and the load current A wireless device comprising battery capacity calculation means for calculating a battery capacity from the load current obtained by the above, a battery voltage detected by the voltage detection circuit , and a transmission output level .