JP5170189B2 - 電池駆動装置、電池駆動方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、電池駆動装置、電池駆動方法およびプログラムに関する。

一般的に、無線センサネットワークの構成要素であるセンサノードは、乾電池やボタン電池を電力供給源として作動し、ひとたび設置されると、センサノード周囲のデータ、例えば温度や湿度データを基地局へ一定周期で送信するといった動作を繰り返す。センサノードの電池が切れた場合の充電作業や、電池の交換作業等の手間を省くため、センサノードは数ヶ月ないし数年間、ときにはそれ以上動作することが望まれる。

そのため、センサノードは自身の放電量を抑え、電池の消耗を減らすことが必要となる。すなわち、センサノードの省電力化を図り低電力で動作させることにより、センサノードを長期間に渡って動作させることが必要となる。

特許文献１では、電源であるバッテリの電力残量に応じて通信機能を選択・限定する省電力制御方式に関する携帯無線電話装置が記載されている。携帯無線電話装置のバッテリ電源の消耗を軽減し、省電力化を図るために、バッテリ電源の電力の残量に対応して、あるいは、その出力電圧レベルに応じて、通信機能を選択・限定し、バッテリ残量が多い場合は通常の通信機能を実行し、また間欠受信周期は通常の時間間隔とし、バッテリ残量が中位の場合は着呼処理のみの通信機能とし、また間欠受信周期は通常の時間間隔より少し長い中位の時間間隔とし、バッテリ残量が少ない場合は着信記録のみの通信機能とし、間欠受信周期は通常の時間間隔よりも長くする方法である。

特許文献２では、バッテリの出力電圧がある値より低下すると短時間のうちに動作不能な電圧まで低下する事を改善するバッテリ駆動可能な情報処理装置が記載されている。その方法は、バッテリの出力電圧を常時監視する電圧監視回路に監視電圧値を設定し、バッテリ出力電圧が設定値より低下した場合に、電圧監視回路からの情報によりＣＰＵに供給するクロック周波数を落とすか、ＣＰＵに対してウエイト信号を供給することによりＣＰＵの消費電力を抑えて、システムの駆動時間を長くする方法である。

特許文献３では、電子情報機器の消費電力をより少なくできるプロセッサが記載されている。その技術は、クロック発振器に周波数制御信号を発し、その周波数制御信号に応じた周波数で動作するとともに、電源回路に電圧要求信号を発し、その電圧要求信号に応じた電圧で動作するプロセッサにおいて、クロック周波数と、電源電圧と、電源が有する電源効率（η）とによって規定される、単位データ処理について消費エネルギーが最小となる動作領域においてプロセッサ自身が動作するように、供給されるクロック周波数及び電源電圧を制御する技術である。

特許文献４では、電子装置または通信装置の消費電力を低減する制御装置が記載されている。その方法は、制御装置は、通信装置と、該通信装置を用いて通信を行う電子装置と、を制御する制御装置であって、前記電子装置及び前記通信装置の動作状態と前記制御装置への要求を含む情報とに基づいて、前記電子装置及び前記通信装置の制御を行う複数の制御プロファイル中から前記電子装置と前記通信装置との少なくとも一方の消費電力を略最小にする動作を規定する制御プロファイルを選択するプロファイル選択部を備える方法である。

特許文献５では、一般的な省電力の概念を超え、電池をより長時間使用可能な電池駆動無線通信型検出器端末が記載されている。その技術は、内蔵の電池により作動し外部の物理量の情報を取得する複数の検出器を有し監視装置と無線通信によりデータの授受を行う無線通信型検出器端末において、前記電池から前記検出器への通電制御を行う検出器制御ＣＰＵ及び前記検出器制御ＣＰＵへの通電制御を行う電源制御ＣＰＵを設けたものであり、検出器の電源を検出器制御ＣＰＵでオン・オフでき、検出器を使用しないときに電源を切断することにより、電力消費を押える方法である。

特開平１０−２０９９５３号公報 特開２００１−５５７２号公報 特開２００４−３０３２０６号公報 特開２００６−４８６３０号公報 特開２００７−２３５８３９号公報

関連する技術では、消費電力の低減により装置の長時間作動を可能としていた。しかし、電圧降下の影響や、行う動作処理の種類により、電池の残量がある場合であっても装置が作動できなくなるなどの不具合が生じていた。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、電池残量と供給電圧の関係を考慮した制御によりデバイスの動作時間を延長させることができる電池駆動装置、電池駆動方法およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る電池駆動装置は、
同時に作動可能な２以上のデバイスを含む複数のデバイスと、
前記複数のデバイスを駆動する電力を給電する電池と、
前記複数のデバイスを駆動する１回の動作で、前記複数のデバイスのうち２以上のデバイスを同時に作動させ、次の作動シーケンスまで待機するシーケンスと、当該２以上のデバイスのうち少なくとも１つを異なる時間に作動させ、次の作動シーケンスまで待機するシーケンスと、を含む２以上の作動シーケンスから１つの作動シーケンスを選択する選択手段と、
前記電池の公称電圧と動作可能最低電圧の間の所定の切替電圧の情報を記憶する手段と、
前記作動シーケンスごとの、１回の動作の放電量および電圧低下量の情報を取得する情報取得手段と、
前記電池の電圧を計測する計測手段と、
前記選択手段で選択した作動シーケンスに従って、前記複数のデバイスを駆動する手段と、
を備え、
前記選択手段は、前記電池の電圧が前記切替電圧以上の場合に、前記作動シーケンス動作時の前記放電量が最小の作動シーケンスを選択し、前記電池の電圧が前記切替電圧未満の場合に、前記作動シーケンス動作時の前記電圧低下量が最小の作動シーケンスを選択する、
ことを特徴とする。

本発明の第２の観点に係る電池駆動方法は、
同時に作動可能な２以上のデバイスを含む複数のデバイスを、電池で駆動する電池駆動装置が行う電池駆動方法であって、
前記複数のデバイスを駆動する１回の動作で、前記複数のデバイスのうち２以上のデバイスを同時に作動させ、次の作動シーケンスまで待機するシーケンスと、当該２以上のデバイスのうち少なくとも１つを異なる時間に作動させ、次の作動シーケンスまで待機するシーケンスと、を含む２以上の作動シーケンスから１つの作動シーケンスを選択する選択ステップと、
前記電池の公称電圧と動作可能最低電圧の間の所定の切替電圧の情報を取得するステップと、
前記作動シーケンスごとの、１回の動作の放電量および電圧低下量の情報を取得する情報取得ステップと、
前記電池の電圧を計測する計測ステップと、
前記選択ステップで選択した作動シーケンスに従って、前記複数のデバイスを駆動するステップと、
を備え、
前記選択ステップは、前記電池の電圧が前記切替電圧以上の場合に、前記作動シーケンス動作時の前記放電量が最小の作動シーケンスを選択し、前記電池の電圧が前記切替電圧未満の場合に、前記作動シーケンス動作時の前記電圧低下量が最小の作動シーケンスを選択する、
ことを特徴とする。

本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
電池の公称電圧と動作可能最低電圧の間の所定の切替電圧の情報を取得するステップと、
複数のデバイスを駆動する１回の動作で、前記複数のデバイスのうち２以上のデバイスを同時に作動させ、次の作動シーケンスまで待機するシーケンスと、当該２以上のデバイスのうち少なくとも１つを異なる時間に作動させ、次の作動シーケンスまで待機するシーケンスと、を含む２以上の作動シーケンスごとの、１回の動作の放電量および電圧低下量の情報を取得する情報取得ステップと、
前記電池の電圧を計測する計測ステップと、
前記電池の電圧が前記切替電圧以上の場合に、前記作動シーケンス動作時の前記放電量が最小の作動シーケンスを選択し、前記電池の電圧が前記切替電圧未満の場合に、前記作動シーケンス動作時の前記電圧低下量が最小の作動シーケンスを選択する選択ステップと、
前記選択ステップで選択した作動シーケンスに従って、前記複数のデバイスを駆動するステップと、
を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、電池残量と供給電圧の関係を考慮した制御によりデバイスの動作時間を延長させることができる。

本発明の実施の形態１に係る無線センサシステムの構成例を示すブロック図である。 乾電池やボタン型電池で駆動する無線通信を行う電池駆動装置の一例を示す構成概略図である。 図２に係る電池駆動装置の作動シーケンスの一例を示す図である。 電池特性情報の一例を示す図である。 センサノード特性情報の作動シーケンスに関する情報の一例を示す図である。 実施の形態１に係る無線センサシステムの、センサノードの動作処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る無線センサシステムの構成例を示すブロック図である。 センサノードの動作時間比較の一例を示す図である。 実施の形態２に係るセンサノードの動作時間の一例を示す図である。 図９に係るセンサノードの動作時間の一例を示す図である。 実施の形態２に係るセンサノードの動作時間のその他の例を示す図である。 図１１に係るセンサノードの動作時間の一例を示す図である。 実施の形態２に係る無線センサシステムの、センサノードの動作処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る無線センサシステムの、センサノードの物理的な構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る無線センサシステムの、基地局の物理的な構成例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付す。

本発明において、作動シーケンスとは、複数のデバイスを作動させるシーケンスをいい、作動シーケンスを実行することにより、その動作は処理される。特に、デバイスがセンサであって、センサを作動し計測を行う場合において、その作動シーケンスを計測シーケンスという。

また、複数のデバイスのうち、少なくとも２つは同時に作動させることができる。また、同時に作動させることができるデバイスのうち、少なくとも１つは、異なる時間に作動させることができる。本発明の電池駆動装置は、これらのシーケンスを含む２つ以上の作動シーケンスから１つを選択して実行可能である。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線センサシステムの構成例を示すブロック図である。本発明の実施の形態において、電池駆動装置は無線センサシステムのセンサノードを例に挙げて説明する。また、電池駆動装置、ここではセンサノードをさす、に備える複数のデバイスのいずれかに、計測を行うセンサを含むものとする。

無線センサシステムは、センサノード１と基地局２から構成される。センサノード１と基地局２は、無線で通信する。１つの基地局２と複数のセンサノード１が通信する場合がある。

センサノード１は、送受信部１０１、通信制御部１０２、ノード制御部１０３、電池計測部１０４、情報格納部１０５、選択部１０６、計測部１０７およびデータ生成部１０８を備える。

センサノード１は、例えば、それが設置された場所の温度、湿度、照度、圧力、雰囲気ガス濃度または音響レベルなどを計測するセンサを備え計測部１０７で検出する。計測部１０７で検出したデータを基地局２に無線で送信する。以降、センサノード１が基地局２に送信するデータを生成データという。基地局２は、各センサノード１から受信した生成データを蓄積し、図示しないサーバに送信したり、生成データを表示したり、そこで生成データの分析を行ったりする。

送受信部１０１は、基地局２の送受信部２０１と無線でデータを送受信する。また、送受信部１０１は、基地局２からデータを受信すると、通信制御部１０２へ送る。

データ生成部１０８は決められたタイミングで、前述したようにセンサで計測し計測部１０７で検出したデータから基地局２に送信すべきデータ（生成データ）を生成する。データ生成部１０８は、生成データを通信制御部１０２に送る。

通信制御部１０２は、生成データを基地局２に送受信部１０１から送信する。

ノード制御部１０３は、センサノード１の制御を行う。制御には、センサノード１の動作状態と待機状態の切替を含む。待機状態から動作状態へ切り替わることを復帰という。また、動作状態から待機状態へ切り替わることを遷移という。

電池計測部１０４は、ノード制御部１０３の制御により、センサノード１の電池量を計測する。電池量の計測は、電池の電圧の計測を含む。

情報格納部１０５は、電池特性およびセンサノード特性を含む情報を格納する。また、その他必要な情報があれば格納する。電池特性は、切替電圧の情報を含み、センサノード特性は、センサノード１の作動シーケンスごとの、１回の動作の放電量および電圧低下量の情報を含む。

選択部１０６は、電池計測部１０４で計測した電池の電圧と、情報格納部１０５に格納された情報とを基に、センサノード１に最適な作動シーケンスを選択し、ノード制御部１０３へ伝送する。

より詳しくは、電池の電圧が切替電圧以上の場合に、放電量が最小の作動シーケンスを選択し、電池の電圧が切替電圧未満の場合に、電圧低下量が最小の作動シーケンスを選択する。そして選択部１０６は、選択した作動シーケンスをノード制御部１０３へ伝送する。

センサノード１を起動した初期には、通信する無線チャネルが空いている（搬送波の受信レベルが限界以下に小さい）ときに生成データの送信を開始し、以降は、決められたタイミングで生成データの送信を行う。あるいは、最初に基地局２を探索して通信周期の同期を確立したのち、生成データの送信を行う。

一方、基地局２は、送受信部２０１、通信制御部２０２および受信データ格納部２０３を備える。基地局２の送受信部２０１は、センサノード１の送受信部１０１と無線でデータを送受信する。送受信部２０１は、センサノード１から生成データを受信すると、通信制御部２０２へ送る。通信制御部２０２は、受信した生成データを受信データ格納部２０３に記憶させる。

このようにして、受信データ格納部２０３には、センサノード１から受信した生成データがセンサノード１ごとに時系列に記憶される。記憶する生成データには、受信した時刻または受信する予定の時刻を付してもよい。

図２は、乾電池やボタン型電池で駆動する無線通信を行う電池駆動装置の一例を示す構成概略図である。制御を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、電池、無線通信を行う無線通信ＩＣ（Integrated Circuit）および各処理Ａ，Ｂ，Ｃに対応する外部装置を備える。各処理Ａ，Ｂ，Ｃに対応する外部装置のいずれかもしくは複数に、計測を行うセンサ（図１におけるセンサノード１の計測部１０７に該当）を備えていてもよい。

乾電池やボタン型電池には、連続最大放電量と連続標準負荷が規定されており、連続最大放電量とは、電池が連続して発生することのできる最大の電流量をいう。連続標準負荷とは、電池が想定された環境下において、標準的に発生することのできる電流量をいう。

図３は、図２に係る電池駆動装置の作動シーケンスの一例を示す図である。異なった２つの作動シーケンスＦ，Ｇについて、図３（ａ）は作動シーケンスＦの消費電流の変化を表し、図３（ｂ）は作動シーケンスＧの消費電流の変化を表す。作動シーケンスＦでは、外部装置Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ順次処理した後に待機状態に遷移させ間欠動作を行う。作動シーケンスＧでは、外部装置Ａ，Ｂ，Ｃを同時に処理した後に待機状態に遷移させ間欠動作を行う。間欠動作の間は待機時間となり、連続標準負荷より小さい消費電流で済むため、一定の割合で低下した電源電圧を回復することができる。

作動シーケンスＦと作動シーケンスＧを比較すると、作動シーケンスＧの方が同時に処理を行うことでＣＰＵの駆動する時間を短縮できるので放電量は少ない。しかし作動シーケンスＧにおいて瞬間に消費する電流は大きく連続最大放電量を超えており、このとき電圧降下が発生する。電池駆動装置の電池の電圧が切替電圧未満となった場合において、作動シーケンスＧではなく作動シーケンスＦを選択することで、放電量は大きくなるが、連続最大放電量を抑えられ、電圧降下の発生を抑制できるので、電池の残量の電源電圧をより長時間使用することが可能となる。

図４は、電池特性情報の一例を示す図である。電池特性情報とは、センサノードに接続された電池を通常の状態で使用した場合に得られる端子間の電圧の目安である公称電圧、一般的にその電池が持つ容量の目安である公称容量（放電容量）、電池が想定された環境下において標準的に発生することのできる電流量を示す連続標準負荷、電池が瞬間的に発生することのできる最大負荷を示す許容最大負荷、センサノード待機時の回復電圧係数の情報を指す。

図５は、センサノード特性情報の作動シーケンスに関する情報の一例を示す図である。作動シーケンスに関する情報とは、センサノードの処理手順（作動シーケンス）、シーケンス実行中の放電量、シーケンス実行中の瞬間最大消費電流、シーケンス実行後に降下する電圧値を算出する基となる数値である降下電圧基数、シーケンスの開始から終了までにかかる時間を示す計測時間、シーケンス終了時から次のシーケンス開始時までの時間を示す待機時間、搭載する機器の標準的な動作電圧（動作可能最低電圧）と、搭載する機器が動作しなくなる電圧（動作終了電圧）の情報を指す。放電量は、シーケンス実行中の消費電流を計測時間で積分した値である。

作動シーケンスＩＤがＣ１である作動シーケンスは、最も放電量が少ないシーケンスであるが、瞬間最大消費電流は最も高く、降下電圧基数も大きい。逆に、作動シーケンスＩＤがＣ３である作動シーケンスは最も放電量が多いシーケンスであるが、瞬間最大消費電流量は最も低く、降下電圧基数も低い。

なお、降下電圧基数は、作動シーケンスの各処理を行った際に電池に発生する降下電圧を、以下の式にて計算できると定義した上で、実験的に求めた値である。
降下電圧＝降下電圧基数×搭載電池の回復電圧係数

図４および図５に示す電池特性情報およびセンサノード特性情報を含む情報は、センサノードの情報格納部１０５に格納して記憶される。

図１ないし図５を用いて、センサノードの動作処理を説明する。動作処理は、センサを用いて計測を行う処理を含む。

センサノード１はセンサ計測処理を開始すると、ノード制御部１０３はセンサノード１を待機状態から動作状態へ復帰させる。次に、ノード制御部１０３は、情報格納部１０５を参照し、電池特性情報とセンサノード１のセンサノード特性情報の作動シーケンスに関する情報を取得する。ここではセンサノード１は、図４の電池特性情報ＩＤがＢ３の電池を搭載しているものとする。ノード制御部１０３は電池情報特性を蓄積しておき、次回以降の計測の際に、電池特性情報の取得を省略してもよい。同様に、ノード制御部１０３は作動シーケンスに関する情報を蓄積しておき、次回以降の計測の際に、作動シーケンスに関する情報の取得を省略してもよい。

電池特性情報ＩＤがＢ３の電池の場合、センサノード１で作動シーケンスＩＤがＣ１の処理を行う（図５参照）場合、作動シーケンスＩＤがＣ１の処理を一回処理すると、
0.000005（降下電圧基数）×100（回復電圧係数）＝0.0005（降下電圧）
となり、０．０００５Ｖ電源電圧が降下することが分かる。

ノード制御部１０３は、情報格納部１０５より作動シーケンスに関する情報を取得すると、電池計測部１０４へセンサノード１の電池の電圧計測の指示を行う。選択部１０６は、電池計測部１０４が計測した電池の電圧と、作動シーケンスに関する情報の動作電圧と比較し、作動シーケンスの選択を行う。

計測電圧が切替電圧以上の値であれば、選択部１０６は電池特性情報を元に、放電量が最小の作動シーケンスを選択する。すなわち選択部１０６は、最も低電力である作動シーケンスを選択する。

作動シーケンスに関する情報に記載の処理の瞬間最大消費電流は、搭載する電池の許容最大負荷以下であるので、作動シーケンスに関する情報に記載の処理の作動シーケンスＩＤがＣ１，Ｃ２，Ｃ３である処理は、センサノード１において実行可能な処理であることがわかる。

また、作動シーケンスに関する情報の放電量の項を見ると、作動シーケンスＩＤがＣ２，Ｃ３である処理に比べ、作動シーケンスＩＤがＣ１である処理の放電量は最も小さい値となっている。従って、作動シーケンスに関する情報の中で最も放電量の少ない作動シーケンスＩＤがＣ１である処理を選択する。

センサノード１に搭載した電池の電池特性情報ＩＤがＢ３である電池の例を示したが、ＩＤがＢ４である電池の許容最大負荷は２０ｍＡであるため、作動シーケンスＩＤがＣ３である作動シーケンスのみ選択される。

計測電圧が切替電圧未満の場合、選択部１０６は電池特性情報を元に、電圧低下量が最小の作動シーケンスを選択する。すなわち選択部１０６は、最も電圧降下が少ない作動シーケンスを選択する。

作動シーケンスに関する情報の降下電圧基数の項を見ると、作動シーケンスＩＤがＣ１，Ｃ２である処理に比べ、作動シーケンスＩＤがＣ３である処理の降下電圧基数は最も小さい値となっている。作動シーケンスＩＤがＣ１，Ｃ２，Ｃ３である処理は、同じ電池、すなわち電池特性情報ＩＤがＢ３である電池を用いて実行されるため、選択可能な処理のうち、作動シーケンスＩＤがＣ３である処理が最も降下電圧の少ない作動シーケンスである。従って、作動シーケンスに関する情報の中で最も電圧降下が少ない作動シーケンスＩＤがＣ３である処理を選択する。

選択部１０６が作動シーケンスを選択し、ノード制御部１０３は、その作動シーケンスに従い計測部１０７へセンサ計測要求を送る。データ生成部１０８は、計測結果を送信できるデータの形に生成して送信データとし、通信制御部１０２の指示により送受信部１０１から基地局２へ向けて送信する。通信制御部１０２は、送信が完了した事をノード制御部１０３へ通知してもよい。

ノード制御部１０３は、センサノード１で計測したデータを基地局２へ送信した後、センサノード１の放電量を低減するとともに、センサノード１に搭載した電池の電圧を回復させるため、所定の時間、センサノード１を待機状態にするように指示し、センサノード１は動作状態から待機状態へ遷移する。所定時間が経過すると、センサノード１は待機状態から動作状態へ復帰し、上述の処理を行う。そして、この一連の流れの処理を、搭載する電池残量がなくなるまで繰り返す。

図６は、実施の形態１に係る無線センサシステムの、センサノードの動作処理の一例を示すフローチャートである。本発明に係る電池駆動装置はセンサノードを例に挙げており、電池駆動装置であるセンサノードで行う様々な処理の中で、所望の動作処理は、センサでの計測処理を指す。

無線センサシステムの基地局２の動作処理については、通信制御部２０２は送受信部２０１を介してセンサノード１のデータ送信を待ち受けし、データを受信すると受信データ格納部２０３に格納するという動作を繰り返す。

まず、ノード制御部１０３は、待機状態にあるセンサノード１を動作状態へ復帰させ（ステップＳ１１）、ノード制御部１０３は、情報格納部１０５のデータ情報を取得する（ステップＳ１２）。データ情報は、電池特性情報とセンサノード１のセンサノード特性情報の作動シーケンスに関する情報を含む。そして、電池計測部１０４はセンサノード１の電池の電圧を計測する（ステップＳ１３）。

計測した電池電圧が所定の切替電圧の値以上ならば（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、選択部１０６は放電量が最小の作動シーケンスを選択する（ステップＳ１５）。また、このとき、計測した電池電圧が所定の切替電圧の値以上でなければ（ステップＳ１４；ＮＯ）、選択部１０６は電圧低下量が最小の作動シーケンスを選択する（ステップＳ１６）。

ノード制御部１０３は、選択された作動シーケンスに沿って計測部１０７を制御し、計測部１０７はセンサの計測を行う（ステップＳ１７）。センサの計測を終えると、データ生成部１０８は、計測部１０７のセンサの計測結果より送信できるデータの形に変換し送信データを生成し、送受信部１０１を介して通信制御部１０２により基地局２へ向けて生成データを送信する（ステップＳ１８）。

ノード制御部１０３は、通信制御部１０２によりデータ送信が終わると、センサノード１を動作状態から待機状態へ遷移させる（ステップＳ１９）。そして、動作に可能な所定の電池量があれば（ステップＳ２０；ＹＥＳ）、センサノード１を所定時間待機させた後にステップＳ１１に戻り、センサノード動作処理１の処理を繰り返す。動作に可能な所定の電池量がなくなれば（ステップＳ２０；ＮＯ）、センサノード１の処理を終了する。

以上説明したように、本実施の形態１の無線センサシステムによれば、電池残量と供給電圧の関係を考慮した制御が可能となり、結果としてセンサノードの動作時間を延長させることができる。

バッテリの特性を考慮した動作手順を繰り返し、バッテリの供給電圧が電子機器の駆動電圧より低くなる可能性がある時に、待機状態におけるバッテリの電圧回復特性を考慮した処理に切り替えることで、バッテリを最大限に活用でき、長時間センサノードが動作することを可能とする。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る無線センサシステムの構成例を示すブロック図である。図１の無線センサシステムと基本的な構成は同じであり、センサノード１に算出部１０９を追加して備える。

算出部１０９は、計測電圧値と作動シーケンス情報と電池特性情報をもとに、動作回数を算出する。本発明に係る電池駆動装置において、電池駆動装置を１時間に１回動作させることを想定しており、動作回数をそのまま動作時間として用いる場合がある。

詳しくは、算出部１０９は、作動シーケンスごとの動作回数とその作動シーケンスの放電量の積の和が、電池の公称容量を超えない範囲で、電池の公称電圧と、公称電圧以下で動作可能最低電圧以上の基準電圧との差を最小放電量の作動シーケンスの電圧低下量で除した値と、基準電圧と動作可能最低電圧との差を最小の電圧低下量で除した値と、の合計が最大になる基準電圧を、切替電圧として算出する。

この関係は以下のように表せる。電池の公称電圧をＶo、動作可能最低電圧をＶe、電池の公称容量をＤとする。作動シーケンスの最小の放電量をｄi、その作動シーケンスの電圧低下量をｆiとし、作動シーケンスの最小の電圧低下量をｆa、その作動シーケンスの放電量をｄaとする。一般に、ｄi ≦ ｄa、 ｆi ≧ ｆaである。そうして、切替電圧をｖ（Ｖo≧ｖ≧Ｖe）として、
ｄi・（Ｖo − ｖ）／ｆi ＋ ｄa・（ｖ − Ｖe）／ｆa ≦ Ｄ
の範囲で、
（Ｖo − ｖ）／ｆi ＋ （ｖ − Ｖe）／ｆa
が最大になるｖを切替電圧として設定する。

ここで、特殊な場合について考える。いま、
ｄa・（Ｖo − Ｖe）／ｆa ≦ Ｄ
ならば、切替電圧ｖ＝Ｖoとして、すべて最小の電圧低下量の作動シーケンスで動作させれば動作回数は最大になる。また、
ｄa・（Ｖo − Ｖe）／ｆa ＞ Ｄ
かつ、
ｄi・（Ｖo − Ｖe）／ｆi ＞ Ｄ
ならば、動作回数は、作動シーケンスの放電量だけで決まり、Ｄ／ｄiが最大の動作回数になる。この場合は、ｖ＝Ｖeと考えることができる。

上述の特殊な場合の中間、すなわち、
ｄa・（Ｖo − Ｖe）／ｆa ＞ Ｄ
でかつ、
ｄi・（Ｖo − Ｖe）／ｆi ≦ Ｄ
の場合には、Ｖo≧ｖ≧Ｖeなるｖで、
ｄi・（Ｖo − ｖ）／ｆi ＋ ｄa・（ｖ − Ｖe）／ｆa ≦ Ｄ
の範囲で、
（Ｖo − ｖ）／ｆi ＋ （ｖ − Ｖe）／ｆa
が最大になるｖが存在する。そのｖを切替電圧として設定することができる。以下、具体的な例を用いて説明する。

図８は、センサノード動作時間比較の一例を示す図である。図８（ａ）は本実施形態に係る電子機器の省電力方法、図８（ｂ）従来の省電力方法の、放電量削減を示す。図８でセンサノード動作時間比較のために、センサノードが動作した際の動作時間と、搭載するバッテリの状態、すなわち電池容量と電池電圧の時間変化を示す。ここでは、動作していない時間に、電池の電圧が降下電圧計数×回復電圧計数までに回復するように、１時間に１回、動作させることを想定している。図８の動作時間は動作回数をも表している。

従来手法による処理は、最も放電量の少ない処理を繰り返すため電池容量は多い（図８（ｂ）Ｊ）が、電池電圧は、電圧降下によりセンサノードの動作可能最低電圧である２．３Ｖ以下となる（図８（ｂ）Ｋ）ため、バッテリに電力量が残っているにも関らず１４００時間しかセンサノードを動作させることができない。

一方、本実施形態による処理は、最初は従来手法と同様に作動シーケンスＩＤがＣ１である処理を繰り返し、電池容量をセーブしている（図８（ａ）Ｍ−１，Ｎ−１）。しかし、動作時間が１０００時間を越えたところで、放電量は増えるが電圧降下の影響が少ない作動シーケンスＩＤがＣ３である処理に切り替える（図８（ａ）Ｍ−２，Ｎ−２）ため、結果として電池容量を残さず使い切り、３０００時間動作させることが可能となる。この切り替えるときの電圧を切替電圧という。

図９は、実施の形態２に係るセンサノードの動作時間の一例を示す図である。図１０は、図９に係るセンサノードの動作時間の一例を示す図である。図９と図１０のグラフ中のＰ，Ｑ，Ｒは対応する。ここでのセンサノードに搭載する電池は、電池特性情報ＩＤがＢ２の電池の場合である。また、図９および図１０では、１時間に１回、動作させることを想定している。したがって、動作時間は動作回数を表している。ここでは、動作していない間の自然放電は無視できるものとする。

図９を見ると、センサノードを４８６９時間動作させるためには、切替電圧値を２．６７Ｖに設定するとよいことが分かる。なお、図９のＰ，Ｑ，Ｒで示す処理は、切替電圧値を２．３Ｖから３Ｖの間で遷移させた場合に最も動作時間の長かった値を動作時間として表記している。

図１０を見ると、Ｒで示された作動シーケンスに関する情報の作動シーケンスＩＤがＣ２である処理を行ったのち、作動シーケンスに関する情報の作動シーケンスＩＤがＣ３である処理を行うことで、センサノードは４８６９時間動作する。

図１１は、実施の形態２に係るセンサノードの動作時間のその他の例を示す図である。図１２は、図１１に係るセンサノードの動作時間の一例を示す図である。図１１および図１２では、図９および図１０と同様に、１時間に１回、動作させることを想定している。したがって、動作時間は動作回数を表している。ここでは、動作していない間の自然放電は無視できるものとする。

図１１と図１２のグラフ中のＸ，Ｙ，Ｚは対応する。図９および図１０の場合と図１１および図１２におけるセンサノードの動作は同じであり、ここでのセンサノードに搭載する電池は、電池特性情報ＩＤがＢ３の電池の場合である。

図１１を見ると、センサノードを３７１４時間動作させるためには、切替電圧値を２．５９Ｖに設定するとよいことが分かる。なお、図１２中のＸ，Ｙ，Ｚで示す処理は、切替電圧値を２．３Ｖから３Ｖの間で遷移させた場合に最も動作時間の長かった値を動作時間として表記している。

図１２を見ると、Ｙで示された作動シーケンスに関する情報の作動シーケンスＩＤがＣ１である処理を行ったのち、作動シーケンスに関する情報の作動シーケンスＩＤがＣ３である処理を行うことで、センサノードは３７１４時間動作する。

以下に、図４および図５、図７ないし図１０を参照して、センサノードの動作を説明する。センサノードに搭載された電池は、電池特性情報ＩＤがＢ２の電池とする。

センサノード１はセンサ計測処理を開始すると、ノード制御部１０３はセンサノード１を待機状態から動作状態へ復帰させる。次に、ノード制御部１０３は、情報格納部１０５を参照し、電池特性情報とセンサノード１のセンサノード特性情報の作動シーケンスに関する情報を取得する。

ノード制御部１０３は、情報格納部１０５より作動シーケンスに関する情報を取得すると、電池計測部１０４へ指示を行い、電池計測部１０４は、センサノード１の電池電圧の計測を行う。またノード制御部１０３は算出部１０９へ指示を行い、算出部１０９は長時間動作可能な作動シーケンスを算出し、組み合わせにより長時間動作可能となる作動シーケンスの組み合わせと切替電圧値を作動シーケンスに関する情報としてノード制御部１０３へ伝送する。

具体的には、算出部１０９は、電池特性情報から、実行可能な作動シーケンスに関する情報を取得する。電池特性情報ＩＤがＢ２の電池の許容最大負荷は６００ｍＡである。作動シーケンスに関する情報に記載の処理の瞬間最大消費電流は、搭載する電池の許容最大負荷以下であるので、作動シーケンスに関する情報に記載の処理の作動シーケンスＩＤがＣ１，Ｃ２，Ｃ３である処理は、センサノード１において実行可能な処理であることがわかる。

次に、算出部１０９は、実行可能な作動シーケンスに関する情報を元に各作動シーケンスを実行した際の動作時間を計算する。動作時間は次式より与えられる。
動作時間＝Ｍｉｎ（公称容量／放電量，（公称電圧−動作終了電圧）／降下電圧）
ここで、Ｍｉｎ（Ａ，Ｂ）とは、ＡとＢの値を比較し、Ａ＜ＢであればＡを、Ａ≧ＢであればＢを出力する関数である。また、降下電圧は、実施の形態１に記載した方法で算出する。

センサノード１において、作動シーケンスに関する情報の作動シーケンスＩＤがＣ１である処理を行うと、降下電圧は、電池特性情報の回復電圧係数と作動シーケンスに関する情報の降下電圧基数から０．０００５と計算できる。センサノード１の動作時間は、作動シーケンスに関する情報の作動シーケンスＩＤがＣ１である処理を繰り返すと、
Ｍｉｎ（2400／0.36，（3−2.3）／0.0005）＝Ｍｉｎ（6666.6，1400）＝1400
となり、１４００時間動作することが分かる。

作動シーケンスに関する情報の作動シーケンスＩＤがＣ１である処理と作動シーケンスＩＤがＣ２である処理を組み合わせたときは、最初に行う処理を切替電圧値以下になるまで実行後、次に指示された処理を行うものとして計算を行う。

また、切替電圧値は、電池特性情報の公称電圧と動作終了電圧値の範囲においてセンサノード１に搭載した電池が取りうる値を用いて計算を行う。電池の公称電圧は３Ｖであり、動作終了電圧は作動シーケンスに関する情報によると２．３Ｖであることが分かるので、動作可能最低電圧は、２．３Ｖから３Ｖの間の値を取る。

作動シーケンスに関する情報の作動シーケンスＩＤがＣ１である処理と作動シーケンスＩＤがＣ２である処理を組み合わせたときの動作時間は、切替電圧値を２．５Ｖと設定した場合、先に作動シーケンスＩＤがＣ１である作動シーケンスが、切替電圧値である２．５Ｖになるまでの動作時間Ａと、動作可能最低電圧が２．５Ｖ以下になった後、作動シーケンスＩＤがＣ２である作動シーケンスを動作させ、バッテリに残った容量が０になる、もしくは出力電圧が動作終了電圧になるまでの動作時間Ｂを足し合わせた時間となる。

動作時間Ａは、
Ｍｉｎ（2400／0.36，（3−2.5）／0.0005）＝Ｍｉｎ（6666.6，1000）＝1000
となり、１０００時間と計算できる。このとき、バッテリの残容量は、作動シーケンスＩＤがＣ１である作動シーケンスを１０００時間動作させた時の容量、つまり、
2400−0.36×1000＝2040
となる。また、動作時間Ｂは、
Ｍｉｎ（2040／0.44，（2.5−2.3）／0.0002）＝Ｍｉｎ（4636.3，1000）＝1000
となり、１０００時間と計算できる。従って、作動シーケンスに関する情報の作動シーケンスＩＤがＣ１である処理と作動シーケンスＩＤがＣ２である処理を組み合わせた時の動作時間はＡ＋Ｂ＝２０００時間動作することが分かる。

ノード制御部１０３は、算出部１０９より作動シーケンスの組み合わせ情報と動作可能最低電圧値を受け取ると、選択された作動シーケンスに所望の動作処理、ここではセンサ計測処理が含まれているかを確認する。選択部１０６は、選択された作動シーケンスに所望の動作処理であるセンサ計測処理が含まれていない場合、作動シーケンスの組み合わせ情報より、最初に実行する作動シーケンスの、次の動作処理を選択する。

選択部１０６は、所望の動作処理、ここではセンサ計測処理が含まれている作動シーケンスが選択されていた場合、計測電圧値と切替電圧値とを比較し、計測電圧値が切替電圧値以上の値であるならば、作動シーケンスを切り替えない。計測電圧値が切替電圧値より低い値であるならば、作動シーケンスの組み合わせ情報より、次に実行する作動シーケンスを選択する。

選択部１０６が作動シーケンスを選択し、ノード制御部１０３は、その作動シーケンスに従い計測部１０７へセンサ計測要求を送る。データ生成部１０８は、計測結果を送信できるデータの形に生成して送信データとし、通信制御部１０２の指示により送受信部１０１から基地局２へ向けて送信する。通信制御部１０２は、送信が完了した事をノード制御部１０３へ通知してもよい。

ノード制御部１０３は、センサノード１で計測したデータを基地局２へ送信した後、センサノード１の放電量を低減するとともに、センサノード１に搭載した電池の電圧を回復させるため、所定の時間、センサノード１を待機状態にするように指示し、センサノード１は動作状態から待機状態へ遷移する。所定時間が経過すると、センサノード１は待機状態から動作状態へ復帰し、上述の処理を行う。そして、この一連の流れの処理を、搭載する電池残量がなくなるまで繰り返す。

図１３は、実施の形態２に係る無線センサシステムの、センサノードの動作処理の一例を示すフローチャートである。基本的な動作処理は、実施の形態１に係る無線センサシステムの、センサノード１の動作処理と同じである。電池電圧の計測（ステップＳ１３）の後からセンサの計測（ステップＳ１７）の前まで間に、以下のステップＳ２１ないしステップＳ２６を挿入する。電池電圧の計測（ステップＳ１３）まで、およびセンサの計測（ステップＳ１７）以降は、実施の形態１に係る無線センサシステムの、センサノード１の動作処理と同じである。

ノード制御部１０３の指示で、電池計測部１０４はセンサノード１の電池の電圧を計測する（ステップＳ１３）。続いて、算出部１０９は、センサノード１の動作時間と、ステップＳ１２で取得した情報を基に、動作時間および電圧の算出を行い（ステップＳ２１）、作動シーケンスの組み合わせ情報と動作可能最低電圧値をノード制御部１０３へ伝送する。ノード制御部１０３より情報を受けて、選択部１０６は、最も動作時間の長い作動シーケンスの組み合わせの選択を行う（ステップＳ２２）。

選択した作動シーケンスに所望の動作処理、ここではセンサ計測処理が含まれていなければ（ステップＳ２３；ＮＯ）、選択部１０６は、計測処理を含む作動シーケンスを選択し（ステップＳ２４）、ステップＳ１７へ進む。選択した作動シーケンスに計測処理が含まれていれば（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、そのままステップＳ２５へ進む。

選択した作動シーケンスの動作電圧が、所定の切替電圧以上でなければ（ステップＳ２５；ＮＯ）、選択部１０６は、次の計測処理を含む作動シーケンスを選択し（ステップＳ２６）、ステップＳ１７へ進む。選択した作動シーケンスの動作電圧が、所定の切替電圧以上であれば（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、そのままステップＳ１７へ進む。

ステップＳ２２ないしステップＳ２６において、選択部１０６で実行する作動シーケンスの選択を終えると、ノード制御部１０３へ選択した作動シーケンス伝送する。そして、ノード制御部１０３は、計測部１０７に指示を行い、選択された作動シーケンスに従って計測部１０７はセンサの計測を行う（ステップＳ１７）。

以上説明したように、本実施の形態２の無線センサシステムによれば、電池残量と供給電圧の関係を考慮した制御が可能となり、結果としてセンサノードの動作時間を延長させることができる。

バッテリの特性を考慮した動作手順を繰り返し、バッテリの供給電圧が電子機器の駆動電圧より低くなる可能性がある時に、待機状態におけるバッテリの電圧回復特性を考慮した処理に切り替えることで、バッテリを最大限に活用でき、長時間センサノードが動作することを可能とする。

また、センサノードに搭載するバッテリの種別によって、単純に最初は最も放電量の少ない作動シーケンスを選択し、後に電圧降下の影響が少ない作動シーケンスに切り替える処理は行わずに、最もセンサノードの動作時間が長くなる作動シーケンスを実行することが可能となる。結果として、センサノードの動作時間がより長くなる作動シーケンスを実行することが可能となる。

実施の形態１および実施の形態２において、電池駆動装置を、無線センサシステムのセンサノードを例に挙げて説明したが、電池駆動装置は上述した例に限られない。また、無線センサシステムはセンサノードと基地局を備え、センサノードと基地局間で送受信を行う構成としたが、必ずしも基地局を備えるとは限らず、また送受信を行うとも限らず、任意に設定可能である。例えば、センサノードは、所定の時間間隔でセンサで計測しつづけた記録を、センサノードに備えたメモリなどの記録装置に記憶し続け、センサノードを回収することで、センサの計測記録を取得できるようにしてもよい。

実施の形態１および実施の形態２において、電池駆動装置を無線センサシステムのセンサノードとし、作動シーケンスにより行われる動作処理をセンサでの計測として説明している。例えば、センサでの計測を行う際のセンサは、環境測定のセンサであって、温度、湿度、明るさのそれぞれについて測定センサを備え、動作処理の組み合わせにより作動シーケンスが与えられる。作動シーケンスは、温度のみ、湿度のみ、明るさのみ、温度と湿度、温度と明るさ、湿度と明るさ、温度と湿度と明るさ、の合計７種類の作動シーケンスが設定される。

また、上述の例に限らずに、電池駆動装置に複数のデバイスを備えてもよい。例えば、デバイスは、センサ、時刻計測、データ送信のそれぞれの機能部として備えておき、動作処理を行う機能部の組み合わせにより作動シーケンスが与えられる。さらに、センサをセンサごとの動作処理に分けて、動作処理の組み合わせにより作動シーケンスを与えることも可能である。電池で駆動する複数のデバイスのうち、少なくとも２つのデバイスを同時に実行する作動シーケンスと、異なる時間に実行する作動シーケンスを選択できる構成で、それらの作動シーケンスで放電量と降下電圧が異なる場合に、本発明を適用することができる。

図１４は、図１または図７に示すセンサノードのハードウエア構成の一例を示すブロック図である。センサノード１は、図１４に示すように、制御部１１、主記憶部１２、外部記憶部１３、入力部１４、センサ１５および送受信部１６を備える。主記憶部１２、外部記憶部１３、入力部１４および送受信部１６はいずれも内部バス１０を介して制御部１１に接続されている。

制御部１１はＣＰＵ（Central Processing Unit）またはディジタル信号処理装置（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）等から構成され、外部記憶部１３に記憶されている制御プログラム１９に従って、センサノード１の送受信部１０１、通信制御部１０２、ノード制御部１０３、電池計測部１０４、情報格納部１０５、選択部１０６、計測部１０７、データ生成部１０８および算出部１０９の各処理を実行する。制御部１１はまた、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成することもできる。

主記憶部１２はＲＡＭ（Random-Access Memory）等から構成され、制御部１１の作業領域として用いられる。

外部記憶部１３は、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスク等の不揮発性メモリから構成され、センサノード１の処理を制御部１１に行わせるための制御プログラム１９を予め記憶し、また、制御部１１の指示に従って、制御プログラム１９が記憶するデータを制御部１１に供給し、制御部１１から供給されたデータを記憶する。

入力部１４は、シリアルインタフェースまたはパラレルインタフェースから構成されている。入力部１４は、センサ１５に接続し、センサ１５から各検出データを入力する。

送受信部１６は、無線送受信機およびそれらと接続するシリアルインタフェースまたはＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースから構成されている。制御部１１は、送受信部１６を介して、基地局２に生成データを送信し、予測データを基地局２から受信する。

図１または図７に示すセンサノード１の送受信部１０１、通信制御部１０２、ノード制御部１０３、電池計測部１０４、情報格納部１０５、選択部１０６、計測部１０７、データ生成部１０８および算出部１０９の処理は、制御プログラム１９が、制御部１１、主記憶部１２、外部記憶部１３、入力部１４および送受信部１６などを資源として用いて処理することによって実行する。

図１５は、本発明の実施の形態に係る基地局２の物理的な構成例を示すブロック図である。基地局２は、図１５に示すように、制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、表示部２５および送受信部２６を備える。主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、表示部２５および送受信部２６はいずれも内部バス２０を介して制御部２１に接続されている。

制御部２１はＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、外部記憶部２３に記憶されている通信プログラム２９に従って、前述の通信処理を実行する。

主記憶部２２はＲＡＭ（Random-Access Memory）等から構成され、外部記憶部２３に記憶されている通信プログラム２９をロードし、制御部２１の作業領域として用いられる。

外部記憶部２３は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc Random-Access Memory）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc ReWritable）等の不揮発性メモリから構成され、前記の処理を制御部２１に行わせるための通信プログラム２９を予め記憶し、また、制御部２１の指示に従って、この通信プログラム２９が記憶するデータを制御部２１に供給し、制御部２１から供給されたデータを記憶する。

操作部２４はキーボードおよびマウスなどのポインティングデバイス等と、キーボードおよびポインティングデバイス等を内部バスに接続するインタフェース装置から構成されている。操作部２４を介して、センサノード１の識別番号などが入力され、制御部２１に供給される。

表示部２５は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）またはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などから構成され、センサノード１から受信したデータなどを表示する。

送受信部２６は、無線送受信機およびそれらと接続するシリアルインタフェースまたはＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースから構成されている。送受信部２６を介して、センサノード１に予測データを送信し、生成データをセンサノード１から受信する。

図１または図７に示す基地局２の送受信部２０１、通信制御部２０２および受信データ格納部２０３の処理は、通信プログラム２９が、制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、表示部２５および送受信部２６などを資源として用いて処理することによって実行する。

その他、前記のハードウエア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更および修正が可能である。

センサノード１の主記憶部１２、外部記憶部１３、入力部１４および送受信部１６、および基地局２の制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、表示部２５および送受信部２６などから構成される無線センサシステムの処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。たとえば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行するセンサノード１または基地局２を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することでセンサノード１または基地局２を構成してもよい。

また、センサノード１または基地局２の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。

また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板(BBS, Bulletin Board System)に前記コンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介して前記コンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。

上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）同時に作動可能な２以上のデバイスを含む複数のデバイスと、
前記複数のデバイスを駆動する電力を給電する電池と、
前記複数のデバイスを駆動する１回の動作で、前記複数のデバイスのうち２以上のデバイスを同時に作動させるシーケンスと、当該２以上のデバイスのうち少なくとも１つを異なる時間に作動させるシーケンスと、を含む２以上の作動シーケンスから１つの作動シーケンスを選択する選択手段と、
前記電池の公称電圧と動作可能最低電圧の間の所定の切替電圧の情報を記憶する手段と、
前記作動シーケンスごとの、１回の動作の放電量および電圧低下量の情報を取得する情報取得手段と、
前記電池の電圧を計測する計測手段と、
前記選択手段で選択した作動シーケンスに従って、前記複数のデバイスを駆動する手段と、
を備え、
前記選択手段は、前記電池の電圧が前記切替電圧以上の場合に、前記放電量が最小の作動シーケンスを選択し、前記電池の電圧が前記切替電圧未満の場合に、前記電圧低下量が最小の作動シーケンスを選択する、
ことを特徴とする電池駆動装置。

（付記２）前記作動シーケンスごとの動作回数と該作動シーケンスの放電量の積の和が、前記電池の公称容量を超えない範囲で、前記電池の公称電圧と、前記公称電圧以下で前記動作可能最低電圧以上の基準電圧との差を前記最小放電量の作動シーケンスの電圧低下量で除した値と、前記基準電圧と前記動作可能最低電圧との差を前記最小の電圧低下量で除した値と、の合計が最大になる基準電圧を、前記切替電圧として設定する手段を備えることを特徴とする付記１に記載の電池駆動装置。

（付記３）前記作動シーケンスごとの、単位回復電圧における降下電圧を表す降下電圧基数と、前記電池の回復電圧係数を記憶する手段を備え、
前記情報取得手段は、前記降下電圧基数と前記回復電圧係数とから前記電圧低下量を算出する、
ことを特徴とする付記１または２に記載の電池駆動装置。

（付記４）前記複数のデバイスはそれぞれ、前記電池駆動装置の周囲の状態を検出するセンサを含み、
前記１回の動作ごとに前記複数のデバイスを駆動した結果の情報を無線で通信する手段を備える、
ことを特徴とする付記１ないし３のいずれかに記載の電池駆動装置。

（付記５）同時に作動可能な２以上のデバイスを含む複数のデバイスを、電池で駆動する電池駆動装置が行う電池駆動方法であって、
前記複数のデバイスを駆動する１回の動作で、前記複数のデバイスのうち２以上のデバイスを同時に作動させるシーケンスと、当該２以上のデバイスのうち少なくとも１つを異なる時間に作動させるシーケンスと、を含む２以上の作動シーケンスから１つの作動シーケンスを選択する選択ステップと、
前記電池の公称電圧と動作可能最低電圧の間の所定の切替電圧の情報を取得するステップと、
前記作動シーケンスごとの、１回の動作の放電量および電圧低下量の情報を取得する情報取得ステップと、
前記電池の電圧を計測する計測ステップと、
前記選択ステップで選択した作動シーケンスに従って、前記複数のデバイスを駆動するステップと、
を備え、
前記選択ステップは、前記電池の電圧が前記切替電圧以上の場合に、前記放電量が最小の作動シーケンスを選択し、前記電池の電圧が前記切替電圧未満の場合に、前記電圧低下量が最小の作動シーケンスを選択する、
ことを特徴とする電池駆動方法。

（付記６）前記作動シーケンスごとの動作回数と該作動シーケンスの放電量の積の和が、前記電池の公称容量を超えない範囲で、前記電池の公称電圧と、前記公称電圧以下で前記動作可能最低電圧以上の基準電圧との差を前記最小放電量の作動シーケンスの電圧低下量で除した値と、前記基準電圧と前記動作可能最低電圧との差を前記最小の電圧低下量で除した値と、の合計が最大になる基準電圧を、前記切替電圧として設定するステップを備えることを特徴とする付記５に記載の電池駆動方法。

（付記７）前記情報取得ステップは、単位回復電圧における降下電圧を表す降下電圧基数と前記電池の回復電圧係数とから前記電圧低下量を算出する、ことを特徴とする付記５または６に記載の電池駆動方法。

（付記８）前記複数のデバイスはそれぞれ、前記電池駆動装置の周囲の状態を検出するセンサを含み、
前記１回の動作ごとに前記複数のデバイスを駆動した結果の情報を無線で通信するステップを備える、
ことを特徴とする付記５ないし７のいずれかに記載の電池駆動方法。

（付記９）コンピュータに、
電池の公称電圧と動作可能最低電圧の間の所定の切替電圧の情報を取得するステップと、
複数のデバイスを駆動する１回の動作で、前記複数のデバイスのうち２以上のデバイスを同時に作動させるシーケンスと、当該２以上のデバイスのうち少なくとも１つを異なる時間に作動させるシーケンスと、を含む２以上の作動シーケンスごとの、１回の動作の放電量および電圧低下量の情報を取得する情報取得ステップと、
前記電池の電圧を計測する計測ステップと、
前記電池の電圧が前記切替電圧以上の場合に、前記放電量が最小の作動シーケンスを選択し、前記電池の電圧が前記切替電圧未満の場合に、前記電圧低下量が最小の作動シーケンスを選択する選択ステップと、
前記選択ステップで選択した作動シーケンスに従って、前記複数のデバイスを駆動するステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。

本発明は、無線センサシステムにおける各センサノードの電池残量を考慮することで、放電量の低減および長寿命化を実現することが可能であり、また、無線通信システム、特に、各無線ノードにおける省電力化が重要な電子タグシステムやセンサネットワークシステムなどに適用可能である。

また、本発明の電池駆動装置は、無線通信を行う無線センサシステムのセンサノードに限らずに、乾電池やボタン型電池などで駆動する電池駆動装置に適用可能である。電池駆動であれば、その形態や用途を問わず、さまざまな電池駆動装置に適用可能である。

１ センサノード
２ 基地局
１１ 制御部
１２ 主記憶部
１３ 外部記憶部
１４ 入力部
１５ センサ
１６ 送受信部
１９ 制御プログラム
２１ 制御部
２２ 主記憶部
２３ 外部記憶部
２４ 操作部
２５ 表示部
２６ 送受信部
２９ 通信プログラム
１０１ 送受信部
１０２ 通信制御部
１０３ ノード制御部
１０４ 電池計測部
１０５ 情報格納部
１０６ 選択部
１０７ 計測部
１０８ データ生成部
１０９ 算出部
２０１ 送受信部
２０２ 通信制御部
２０３ 受信データ格納部

Claims (9)

1. 同時に作動可能な２以上のデバイスを含む複数のデバイスと、
   前記複数のデバイスを駆動する電力を給電する電池と、
   前記複数のデバイスを駆動する１回の動作で、前記複数のデバイスのうち２以上のデバイスを同時に作動させ、次の作動シーケンスまで待機するシーケンスと、当該２以上のデバイスのうち少なくとも１つを異なる時間に作動させ、次の作動シーケンスまで待機するシーケンスと、を含む２以上の作動シーケンスから１つの作動シーケンスを選択する選択手段と、
   前記電池の公称電圧と動作可能最低電圧の間の所定の切替電圧の情報を記憶する手段と、
   前記作動シーケンスごとの、１回の動作の放電量および電圧低下量の情報を取得する情報取得手段と、
   前記電池の電圧を計測する計測手段と、
   前記選択手段で選択した作動シーケンスに従って、前記複数のデバイスを駆動する手段と、
   を備え、
   前記選択手段は、前記電池の電圧が前記切替電圧以上の場合に、前記作動シーケンス動作時の前記放電量が最小の作動シーケンスを選択し、前記電池の電圧が前記切替電圧未満の場合に、前記作動シーケンス動作時の前記電圧低下量が最小の作動シーケンスを選択する、
   ことを特徴とする電池駆動装置。
2. 前記作動シーケンスごとの動作回数と該作動シーケンスの放電量の積の和が、前記電池の公称容量を超えない範囲で、前記電池の公称電圧と、前記公称電圧以下で前記動作可能最低電圧以上の基準電圧との差を前記最小放電量の作動シーケンスの電圧低下量で除した値と、前記基準電圧と前記動作可能最低電圧との差を前記最小の電圧低下量で除した値と、の合計が最大になる基準電圧を、前記切替電圧として設定する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電池駆動装置。
3. 前記作動シーケンスごとの、単位回復電圧における降下電圧を表す降下電圧基数と、前記電池の回復電圧係数を記憶する手段を備え、
   前記情報取得手段は、前記降下電圧基数と前記回復電圧係数とから前記電圧低下量を算出する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電池駆動装置。
4. 前記複数のデバイスはそれぞれ、前記電池駆動装置の周囲の状態を検出するセンサを含み、
   前記１回の動作ごとに前記複数のデバイスを駆動した結果の情報を無線で通信する手段を備える、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電池駆動装置。
5. 同時に作動可能な２以上のデバイスを含む複数のデバイスを、電池で駆動する電池駆動装置が行う電池駆動方法であって、
   前記複数のデバイスを駆動する１回の動作で、前記複数のデバイスのうち２以上のデバイスを同時に作動させ、次の作動シーケンスまで待機するシーケンスと、当該２以上のデバイスのうち少なくとも１つを異なる時間に作動させ、次の作動シーケンスまで待機するシーケンスと、を含む２以上の作動シーケンスから１つの作動シーケンスを選択する選択ステップと、
   前記電池の公称電圧と動作可能最低電圧の間の所定の切替電圧の情報を取得するステップと、
   前記作動シーケンスごとの、１回の動作の放電量および電圧低下量の情報を取得する情報取得ステップと、
   前記電池の電圧を計測する計測ステップと、
   前記選択ステップで選択した作動シーケンスに従って、前記複数のデバイスを駆動するステップと、
   を備え、
   前記選択ステップは、前記電池の電圧が前記切替電圧以上の場合に、前記作動シーケンス動作時の前記放電量が最小の作動シーケンスを選択し、前記電池の電圧が前記切替電圧未満の場合に、前記作動シーケンス動作時の前記電圧低下量が最小の作動シーケンスを選択する、
   ことを特徴とする電池駆動方法。
6. 前記作動シーケンスごとの動作回数と該作動シーケンスの放電量の積の和が、前記電池の公称容量を超えない範囲で、前記電池の公称電圧と、前記公称電圧以下で前記動作可能最低電圧以上の基準電圧との差を前記最小放電量の作動シーケンスの電圧低下量で除した値と、前記基準電圧と前記動作可能最低電圧との差を前記最小の電圧低下量で除した値と、の合計が最大になる基準電圧を、前記切替電圧として設定するステップを備えることを特徴とする請求項５に記載の電池駆動方法。
7. 前記情報取得ステップは、単位回復電圧における降下電圧を表す降下電圧基数と前記電池の回復電圧係数とから前記電圧低下量を算出する、ことを特徴とする請求項５または６に記載の電池駆動方法。
8. 前記複数のデバイスはそれぞれ、前記電池駆動装置の周囲の状態を検出するセンサを含み、
   前記１回の動作ごとに前記複数のデバイスを駆動した結果の情報を無線で通信するステップを備える、
   ことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の電池駆動方法。
9. コンピュータに、
   電池の公称電圧と動作可能最低電圧の間の所定の切替電圧の情報を取得するステップと、
   複数のデバイスを駆動する１回の動作で、前記複数のデバイスのうち２以上のデバイスを同時に作動させ、次の作動シーケンスまで待機するシーケンスと、当該２以上のデバイスのうち少なくとも１つを異なる時間に作動させ、次の作動シーケンスまで待機するシーケンスと、を含む２以上の作動シーケンスごとの、１回の動作の放電量および電圧低下量の情報を取得する情報取得ステップと、
   前記電池の電圧を計測する計測ステップと、
   前記電池の電圧が前記切替電圧以上の場合に、前記作動シーケンス動作時の前記放電量が最小の作動シーケンスを選択し、前記電池の電圧が前記切替電圧未満の場合に、前記作動シーケンス動作時の前記電圧低下量が最小の作動シーケンスを選択する選択ステップと、
   前記選択ステップで選択した作動シーケンスに従って、前記複数のデバイスを駆動するステップと、
   を実行させることを特徴とするプログラム。

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