JP6221802B2 - 電気機器管理装置および電気機器管理システム - Google Patents

Description

この発明は、複数の電気機器の使用状態を管理するための電気機器管理装置およびシステムに関する。

電気機器の使用状態を管理するためのシステムが種々提案されている。このようなシステムは、病院などにおいて医療機器の効率的利用を図るために有用である。

たとえば、特開２００６−２３８５９５号公報（特許文献１）に記載のシステムでは、電気機器の電源状態を取得するための装置が各電気機器に取付けられる。この電源状態取得装置（以下では、電気機器管理装置とも称する）は、電気機器の電源プラグが差し込まれるコンセントと、建物内のコンセントに差し込むための電源プラグと、これらのコンセントと電源プラグとを接続する電力線と、当該電力線に電流が流れているかを検出するセンサと、センサの検出結果を近距離無線送信する送信手段とを備える。電源状態表示盤は、受信した電源状態の情報を表示する。

特開２００６−２３８５９５号公報

上記の電気機器管理装置は、電気機器の所在位置を把握するために、電源プラグが建物内のコンセントに差し込まれていない場合でも、内蔵の二次電池によって動作可能となり、定期的に自己の識別情報などを無線送信するように構成されることが望ましい。この場合、電気機器管理装置は、外部電源と内蔵の二次電池との両方で動作することになる。

ところが、一般に二次電池は、端子電圧から充電残量を予測し難い。特に安価なニッケル水素電池を使用する場合には、充電残量が１０％程度以下になるまで端子電圧がほとんど変化しない。このため、内蔵の二次電池の残量低下のために電気機器管理装置を誤って停止状態にしてしまい、対応の電気機器の所在位置を把握できなくなってしまう虞がある。

この発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、その主な目的は、内蔵の二次電池の充電量をできるだけ正確に推測することよって、予期しない動作停止を防止することが可能な電気機器管理装置を提供することである。

この発明の一実施の形態による電気機器管理装置は、第１の接続部と、第２の接続部と、電源供給線と、電流検出部と、電源供給判定部と、二次電池と、リアルタイムクロックと、マイクロコントローラとを備える。第１の接続部は、外部から電源供給を受けるために設けられる。第２の接続部は、対応の電気機器の電源線と接続するために設けられる。電源供給線は、第１および第２の接続部間を接続する。電流検出部は、電源供給線を流れる電流の大きさを検出する。電源供給判定部は、電源供給線の電圧変化に基づいて、外部から電源が供給されているか否かを判定する。二次電池は、第１の接続部を介して外部から電源供給を受けているときに充電される。リアルタイムクロックは、日時を計時する。マイクロコントローラは、第１の接続部を介して外部から供給された電源または二次電池によって動作する。マイクロコントローラは、電流検出部の検出結果に関する情報および自管理装置の識別情報を、無線送信機によって定期的に送信する。マイクロコントローラは、さらに、電源供給判定部の判定結果に基づいて、外部から電源供給が開始されたときの日時と、外部から電源供給が停止したときの日時とを無線送信機によって送信する。

上記の構成によれば、電源供給判定部の判定結果に基づいて、外部電源電圧の供給開始または供給停止の日時、具体的には、コンセントへの電源プラグの挿入またはコンセントからの抜去の日時が検知される。これらの日時の情報をホストコンピュータに送信することによって、ホストコンピュータ側で各電気機器管理装置に内蔵されている二次電池の充電量を推定することが可能になる。

この発明の他の実施の形態による電気機器管理装置は、第１の接続部と、第２の接続部と、電源供給線と、電流検出部と、電源供給判定部と、二次電池と、マイクロコントローラとを備える。第１の接続部は、外部から電源供給を受けるために設けられる。第２の接続部は、対応の電気機器の電源線と接続するために設けられる。電源供給線は、第１および第２の接続部間を接続する。電流検出部は、電源供給線を流れる電流の大きさを検出する。電源供給判定部は、電源供給線の電圧変化に基づいて、外部から電源が供給されているか否かを判定する。二次電池は、第１の接続部を介して外部から電源供給を受けているときに充電される。マイクロコントローラは、第１の接続部を介して外部から供給された電源または二次電池によって動作し、第１および第２のカウンタを含む。マイクロコントローラは、電源供給判定部の判定結果に基づいて、外部から電源供給が開始されたときに第１のカウンタをリセットし、外部から電源供給が停止したときに第２のカウンタをリセットし、リセット後の各カウンタの値を時間経過に比例して増加させる。マイクロコントローラはさらに、電流検出部の検出結果に関する情報、自管理装置の識別情報、ならびに第１および第２のカウンタの値を無線送信機によって定期的に送信する。

上記の構成によれば、電源供給判定部の判定結果に基づいて、外部からの電源供給が開始されてからの経過時間が第１のカウンタを用いて計測され、外部から電源供給が停止されてからの経過時間が第２のカウンタを用いて計測される。したがって、第１および第２のカウンタの値をホストコンピュータに送信することによって、ホストコンピュータ側で各電気機器管理装置に内蔵されている二次電池の充電量を推定することが可能になる。

上記の一実施の形態または他の実施の形態において、好ましくは、電気機器管理装置は、二次電池の端子電圧を検出する電圧モニタ回路をさらに備える。マイクロコントローラは、さらに、二次電池の端子電圧の値を無線送信機によって定期的に送信するように構成される。

上記の構成によれば、二次電池の端子電圧の値をホストコンピュータ側に送信することによって、二次電池の充電量の推定精度をより高めることができる。

好ましくは、二次電池は、ニッケル水素電池またはニッケルカドミウム電池である。
好ましくは、電気機器管理装置は、さらに、第１の接続部を介して外部から供給された交流電源電圧を整流するための整流回路と、整流回路の出力電圧を平滑化するための平滑回路とを備える。電源供給判定部は、平滑回路の出力電圧と基準電圧とを比較するためのコンパレータを含む。

この発明は他の局面において、電気機器管理システムであって、複数の電気機器にそれぞれ取り付けられた上記の一実施の形態による複数の電気機器管理装置と、各電気機器管理装置から送信されるデータを受信するためのホストコンピュータをと備える。ホストコンピュータは、各電気機器管理装置から送信された電流検出部の検出結果に関する情報に基づいて、各電気機器の使用状態を検知する。ホストコンピュータは、さらに、各電気機器管理装置から送信された外部から電源供給が開始されたときの日時と、外部から電源供給が停止したときの日時とに基づいて、各電気機器管理装置に内蔵される二次電池の充電量を検知する。

この発明はさらに他の局面において電気機器管理システムであって、複数の電気機器にそれぞれ取り付けられた上記の他の実施の形態による複数の電気機器管理装置と、各電気機器管理装置から送信されるデータを受信するためのホストコンピュータをと備える。ホストコンピュータは、各電気機器管理装置から送信された電流検出部の検出結果に関する情報に基づいて、各電気機器の使用状態を検知する。ホストコンピュータは、さらに、各電気機器管理装置から送信された第１および第２のカウンタの値に基づいて、各電気機器管理装置に内蔵される二次電池の充電量を検知する。充電量が規定値以下になると、充電を促す警告を表示するようになっていてもよい。

この発明によれば、内蔵の二次電池の充電量をできるだけ正確に推測することよって、予期しない動作停止を防止することが可能な電気機器管理装置を提供することができる。

電気機器管理システムの構成を模式的に示すブロック図である。 図１の各管理装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図２のコンパレータの入力信号および出力信号の一例を示すタイミング図である。 図２のマイクロコントローラ３６の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１による電気機器管理システムにおいて、図１のホストコンピュータの動作を示すフローチャートである。 実施の形態１による電気機器管理システムにおいて、二次電池の充電量を推定する手順を示すフローチャートである。 実施の形態１による電気機器管理システムにおいて、ホストコンピュータの表示装置に表示される各電気機器の管理情報の一例を示す図である。 実施の形態２による電気機器管理装置の構成を示すブロック図である。 図８のマイクロコントローラ３６の動作を示すフローチャートである。 二次電池の充電量とカウンタの値との関係を示す図である。 実施の形態２による電気機器管理システムにおいて、二次電池の充電量を推定する手順を示すフローチャートである。 実施の形態３による電気機器管理装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３による電気機器管理システムにおいて、二次電池の充電量を推定する手順を示すフローチャートである。 二次電池の端子電圧と放電容量との関係を示す図である。 実施の形態３の変形例による電気機器管理システムにおいて、二次電池の充電量を推定する手順を示すフローチャートである。

以下、実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。

＜実施の形態１＞
［電気機器管理システムの全体構成］
図１は、電気機器管理システムの構成を模式的に示すブロック図である。図１を参照して、電気機器管理システム１００は、複数の電気機器１１０Ａ，１１０Ｂ，…（総称する場合または不特定のものを示す場合、電気機器１１０と記載する）の使用状態および所在位置を管理する。

図１の例では、電気機器１１０Ａ，１１０Ｂ，…が建物内の部屋２００Ａ，２００Ｂ，…（総称する場合または不特定のものを示す場合、部屋２００と記載する）にそれぞれ配置され、ホストコンピュータ１４０が建物内の部屋２００Ｚに配置されている例が示されているが、各電気機器１１０は任意の場所に移動可能であるとする。図１に示すように、各電気機器１１０は各部屋２００Ａ，２００Ｂ，…にそれぞれ設けられたコンセント２０２Ａ，２０２Ｂ，…を介して電源電圧の供給を受ける。ホストコンピュータ１４０は部屋２００Ｚに設けられたコンセント２０２Ｚを介して電源電圧の供給を受ける。コンセント２０２Ａ，２０２Ｂ，…には各部屋２００Ａ，２００Ｂ，…の外から配電線２１０を介して電源電圧が供給される。なお、コンセント２０２Ａ，２０２Ｂ，…について総称する場合または不特定のものを示す場合、コンセント２０２と記載する。部屋２００Ａ，２００Ｂ，…ついても総称する場合または不特定のものを示す場合、部屋２０２と記載する。

電気機器管理システム１００は、複数の電気機器１１０Ａ，１１０Ｂ，…にそれぞれ対応する電気機器管理装置（単に「管理装置」とも称する）７０Ａ，７０Ｂ，…と、ホストコンピュータ１４０とを含む。なお、管理装置７０Ａ，７０Ｂ，…について総称する場合または不特定のものを示す場合、管理装置７０と記載する。

各電気機器１１０は、対応の管理装置７０を介して電源電圧の供給を受ける。すなわち、電気機器１１０Ａ，１１０Ｂ，…にそれぞれ設けられた電源プラグ１１２Ａ，１１２Ｂ，…が管理装置７０Ａ，７０Ｂ，…のコンセントにそれぞれ挿入される。さらに、管理装置７０Ａ，７０Ｂ，…にそれぞれ設けられた電源プラグ１２Ａ，１２Ｂ，…が建物内のコンセント２０２に挿入される。なお、電源プラグ１１２Ａ，１１２Ｂ，…および電源プラグ１２Ａ，１２Ｂ，…について総称する場合または不特定のものを示す場合、電源プラグ１１２および電源プラグ１２とそれぞれ記載する。

なお、各電気機器１１０は、通常、対応の管理装置７０に常時接続されたままで使用される。したがって、各電気機器１１０に電源プラグ１１２を設けずに、各電気機器１１０の電源線が対応の管理装置７０に直結されるようにしてもよい。

各管理装置７０は、無線ネットワークを介してホストコンピュータ１４０と通信可能に構成される。図１の場合には、各部屋２００および廊下などの管理区域ごとに無線ＬＡＮ（Local Area Network）用のアクセスポイント１２０Ａ，１２０Ｂ，…が設けられている。アクセスポイント１２０Ａ，１２０Ｂ，…は有線ＬＡＮ１３０を介してホストコンピュータ１４０と接続される。なお、各管理装置７０と無線通信するための方式は、近距離無線通信であればどのような方式であってもよく、無線ＬＡＮには限られない。

各管理装置７０は、対応の電源プラグ１２と対応の電気機器１１０との間を流れる電流の大きさ（交流電流の場合には実効値またはピーク値）を定期的に検出する。各管理装置７０は、自己の識別情報とともに検出電流に関する情報を、ネットワークを介してホストコンピュータ１４０に送信する。ホストコンピュータ１４０は、通信に使用したアクセスポイント１２０と管理装置７０の識別情報とに基づいて、各電気機器１１０の所在位置を検知する。さらに、ホストコンピュータ１４０は、各管理装置７０から送信された検出電流に関する情報に基づいて各管理装置７０に対応する電気機器１１０の動作状態を検知する。

なお、各管理装置７０は、対応の電源プラグ１２がコンセント２０２に挿入されていない場合でも、少なくとも対応の電気機器１１０の所在位置をホストコンピュータ１４０に知らせる必要がある。このため、各管理装置７０は、対応の電源プラグ１２がコンセント２０２に挿入されている場合には、外部電源によって動作するが、対応の電源プラグ１２がコンセント２０２に挿入されていない場合には、内蔵の二次電池によって動作する。

以下で詳しく説明するように、各管理装置７０は、二次電池の充電量の推定のために、二次電池の充電を開始した時刻および二次電池の放電を開始した時刻に関する情報も、ネットワークを介してホストコンピュータ１４０に送信する。

上記の電気機器管理システムは、たとえば、病院において医療機器を管理するために好適に用いられる。ホストコンピュータ１４０から各医療機器の所在位置および動作状態を検出することによって、使用されずに放置されている医療機器をなくして医療機器の効率的な利用を図ることができる。

［管理装置の構成］
図２は、図１の各管理装置の構成を概略的に示すブロック図である。図２を参照して、管理装置７０は、電源プラグ１２、コンセント１４、電源供給線１６、整流回路２０、平滑回路２２、ダイオード２４、充電回路２６、定電圧回路２８、二次電池３０、電流センサ１８、リアルタイムクロック６０、電流検出部３４、電源供給判定部４０、マイクロコントローラ３６、および無線送信機３８を含む。二次電池３０は、たとえば、ニッケル水素電池またはニッケルカドミウム電池である。

電源プラグ１２は、図１に示す建物内のコンセント２０２に挿入されることによって外部から電源電圧を受ける第１の接続部として機能する。コンセント１４は、図１に示す対応の電気機器１１０の電源プラグ１１２が挿入されることによって、対応の電気機器１１０の電源線に接続される第２の接続部として機能する。電源供給線１６は、電源プラグ１２とコンセント１４との間を接続する。

整流回路２０は、電源プラグ１２を介して外部から供給された交流電圧を直流電圧に変換する。平滑回路２２は、整流回路２０の出力電圧を平滑化する。なお、電源プラグ１２を介して外部から直流電圧が供給される場合（直流配電の場合）には、整流回路２０および平滑回路２２は必要でない。

平滑回路２２の出力側のノードＮＤ１は、ダイオード２４および充電回路２６を介して二次電池３０に接続される。ダイオード２４は、電源プラグ１２が図１に示す建物内のコンセント２０２に挿入されていない場合に、二次電池３０から電源供給線１６への逆流を防止するために設けられている。充電回路２６として、たとえば、電流制限用の抵抗素子が設けられる。

定電圧回路２８は、充電回路２６と二次電池３０との間のノードＮＤ２の電圧に基づいて、内部電源電圧ＶＤＤを生成する。電源プラグ１２が建物内のコンセントに挿入されていない場合には、定電圧回路２８は、二次電池３０の放電電圧に基づいて内部電源電圧ＶＤＤを生成する。電源プラグ１２が建物内のコンセント２０２に挿入されている場合には、外部から供給された電源電圧は内部電源電圧ＶＤＤの生成に用いられるとともに、二次電池３０の充電に用いられる。生成された内部電源電圧ＶＤＤは、マイクロコントローラ３６および基準電圧生成部４４、コンパレータ４６など電気機器管理装置７０の内部回路の動作に使用される。

電流センサ１８は、電源供給線１６を流れる電流を検出する。電流検出部３４は、電流センサ１８の出力信号に基づいて、電源供給線１６を流れる電流の大きさ（交流電流の場合、実効値またはピーク電圧）を検出する。検出した電流の大きさは、マイクロコントローラ３６のアナログ入力端子ＩＮ１に入力される。

リアルタイムクロック６０は、日時を計時するための半導体集積回路である。リアルタイムクロック６０は、電源プラグ１２が建物のコンセントに挿入されている場合には外部から供給された電源で動作し、外部から電源が供給されていていない場合には二次電池３０によって動作する。リアルタイムクロック６０からのクロック信号はマイクロコントローラ３６の入力端子ＩＮ３に入力される。

電源供給判定部４０は、図１のノードＮＤ１の電圧の変化を検出することによって、電源プラグ１２が図１に示す建物内のコンセント２０２に挿入されているか否か、言い換えると、外部からの電源が供給されているか否かを判定する。具体的に、電源供給判定部４０は、基準電圧生成部４４と、コンパレータ４６とを含む。基準電圧生成部４４は、定電圧回路２８から出力される内部電源電圧ＶＤＤを分圧することによって基準電圧ＲＶを生成する。コンパレータ４６は、平滑回路の出力電圧（ノードＮＤ１の電圧）と基準電圧ＲＶとを比較する。コンパレータ４６の出力信号は入力端子ＩＮ２を介してマイクロコントローラ３６に入力される。

図３は、図２のコンパレータの入力信号および出力信号の一例を示すタイミング図である。図３（Ａ）には、図２のコンパレータ４６の入力電圧（ノードＮＤ１の電圧）の波形の一例が示され、図３（Ｂ）には、コンパレータ４６の出力信号波形が示されている。

図２および図３を参照して、時刻ｔ１の近傍で電源プラグ１２が建物内のコンセントに挿入されるために、平滑回路２２の出力電圧（ノードＮＤ１の電圧）が０からＶＣＣまで増加する。コンパレータ４６の出力信号は、ノードＮＤ１の電圧が基準電圧ＲＶを超えたときローレベル（Ｌレベル）からハイレベル（Ｈレベル）に変化する。時刻ｔ２の近傍で電源プラグ１２が建物内のコンセントから抜去されるために、平滑回路２２の出力電圧（ノードＮＤ１の電圧）がＶＣＣから０まで低下する。コンパレータ４６の出力信号は、ノードＮＤ１の電圧が基準電圧ＲＶ以下となったときＨレベルからＬレベルに変化する。

したがって、電源供給判定部４０は、図３の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、対応の電気機器に外部から電源が供給されている（以下、「電源供給状態」と称する）と判定し、第１の論理レベル（本実施の形態の場合には、Ｈレベル）の信号をマイクロコントローラ３６に出力する。電源供給判定部４０は、図３の時刻ｔ１より前および時刻ｔ２よりも後において、外部からの電源供給が停止されている（以下、「電源停止状態」と称する）と判定し、第２の論理レベル（本実施の形態の場合には、Ｌレベル）の信号をマイクロコントローラ３６に出力する。また、図３の時刻ｔ１を「電源供給開始時刻」と称し、時刻ｔ２を「電源供給停止時刻」と称する。

再び、図２を参照して、マイクロコントローラ３６は、電流検出部３４から受けた検出電流の大きさをＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換する。マイクロコントローラ３６は、Ａ／Ｄ変換後の検出電流の大きさを自管理装置の識別情報とともに送信信号として、無線送信機３８を介して図１に示すアクセスポイント１２０に定期的に送信する。なお、マイクロコントローラ３６は、検出電流の大きさそのものでなく、検出電流の大きさに関する情報（たとえば、電流の大きさを複数段階に区分した場合に何番目の段階に該当するかなど）を送信するように構成されていてもよい。

マイクロコントローラ３６は、さらに、電源供給判定部４０の出力信号に基づいて、電源供給状態から電源停止状態への変化を検出したとき、そのときのリアルタイムクロック６０の値を電源供給停止時刻として自管理装置の識別情報ととともに無線送信機３８を介して送信する。同様に、マイクロコントローラ３６は、電源供給判定部４０の出力信号に基づいて、電源停止状態から電源供給状態への変化を検出したとき、そのときのリアルタイムクロック６０の値を電源供給開始時刻として自管理装置の識別情報ととともに無線送信機３８を介して送信する。後述するように、図１のホストコンピュータ１４０は、各管理装置７０から送信されるリアルタイムクロックの値に基づいて、各管理装置７０に内蔵されている二次電池３０の充電量を推定する。

［マイクロコントローラおよびホストコンピュータの動作］
次に、これまでの説明を総括しながら、図２の管理装置７０に備えられたマイクロコントローラ３６の動作と、図１のホストコンピュータの動作とについて説明する。

図４は、図２のマイクロコントローラ３６の動作を示すフローチャートである。なお、マイクロコントローラ３６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ（主記憶装置、補助記憶装置）、および入出力インターフェースなどを含む。マイクロコントローラ３６は、メモリに格納されたプログラムがＣＰＵで実行されることによって図４の各ステップの動作を行う。以下、図２および図４を参照して、マイクロコントローラ３６の動作について説明する。

まず、マイクロコントローラ３６は、コンパレータ４６の出力信号の論理レベルの変化を検出する。この結果、マイクロコントローラ３６は、コンパレータ４６の出力信号がＨレベルからＬレベルに変化した場合には（ステップＳ１００でＹＥＳ）、その時点でのリアルタイムクロックの値を電源供給停止時刻としてレジスタ等に記憶する（ステップＳ１１０）。マイクロコントローラ３６は、コンパレータ４６の出力信号がＬレベルからＨレベルに変化した場合には（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、その時点でのリアルタイムクロックの値を電源供給開始時刻としてレジスタ等に記憶する（ステップＳ１１５でＹＥＳ）。

さらに、マイクロコントローラ３６は、電流検出部３４から電源供給線１６を流れる電流の大きさ、すなわち、対応する電気機器の消費電流の大きさを定期的に取得する（ステップＳ１３０）。

その後、マイクロコントローラ３６は、自管理装置の識別情報と、対応する電気機器の消費電力の大きさの情報とを、無線ネットワークを介して図１のホストコンピュータ１４０に定期的に送信する（ステップＳ１３５）。なお、マイクロコントローラ３６は、コンパレータ４６の出力信号の変化を検出した場合には、電源供給停止時刻または電源供給開始時刻を自管理装置の識別情報とともに送信する（ステップＳ１３５）。

図５は、実施の形態１による電気機器管理システムにおいて、図１のホストコンピュータの動作を示すフローチャートである。なお、ホストコンピュータ１４０を通常のコンピュータと同様の構成であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ（主記憶装置、補助記憶装置）、入力装置、表示装置などを含む。ホストコンピュータ１４０は、メモリに格納されたプログラムがＣＰＵで実行されることによって図５の各ステップの動作を行う。以下、図１および図５を参照して、ホストコンピュータ１４０の動作について説明する。

まず、ホストコンピュータ１４０は、いずれかの管理装置７０からデータ（識別情報および消費電流の大きさ）を受信すると（ステップＳ２００でＹＥＳ）、通信に使用したアクセスポイント１２０に基づいて、受信した識別情報に対応する電気機器１１０の所在位置を判定する（ステップＳ２０５）。なお、電気機器１１０Ａ，１１０Ｂ，は管理装置７０Ａ，７０Ｂ，…に対応付けられているので、各管理装置から受信する識別情報に基づいて電気機器を容易に判別できる。

さらに、ホストコンピュータ１４０は、受信した消費電流の大きさに基づいて対応する電気機器１１０の使用状態を判定する（ステップＳ２１０）。たとえば、消費電流の大きさに応じて使用中、待機状態（使用時よりも小さい待機電流が流れている）、または非使用のいずれであるかが判定される。

さらに、ホストコンピュータ１４０は、受信した電源供給開始時刻または電源供給停止時刻に基づいて、二次電池の充電量を推定する。充電量の推定手順については、図６で説明する。

上記の判定および推定後に、ホストコンピュータ１４０は、管理装置７０からの受信データ（具体的には、識別情報および消費電流の大きさ、さらに電源供給開始時刻または電源供給停止時刻を受信した場合にはその値）、判定結果（所在位置、使用状態）、ならびに二次電池の充電量の推定値を内蔵するメモリに記憶する（ステップＳ２２０）。

ホストコンピュータ１４０は、入力装置を介して電気機器の管理情報を表示装置に表示する要求を受付けると（ステップＳ２２５でＹＥＳ）、メモリに記憶されている各電気機器の最新の管理情報を表示する（ステップＳ２３０）。以後、上記の各ステップが繰り返される。

図６は、実施の形態１による電気機器管理システムにおいて、二次電池の充電量を推定する手順を示すフローチャートである。図１および図６を参照して、ホストコンピュータ１４０は、いずれかの電気機器管理装置７０からデータの送信を受けたとき、現時点までの間で、最後に受信した電源供給停止時刻と最後に受信した電源供給開始時刻とを比較する（ステップＳ３００）。比較の結果、電源供給停止時刻が電源供給開始時刻よりも後の場合には（ステップＳ３００でＹＥＳ）、ホストコンピュータ１４０は、現時点が電源停止状態、すなわち、当該管理装置７０の電源プラグ１２は建物のコンセントから抜去されていると判定する。この場合、ホストコンピュータ１４０は、現在時刻から電源供給停止時刻を減算した値に予め定められた放電定数を乗算し、乗算結果を直前の電源供給状態での充電量から減算する。これによって、ホストコンピュータ１４０は、当該管理装置７０に内蔵されている二次電池の充電量を推定する（ステップＳ３０５）。

逆に、電源供給停止時刻が電源供給開始時刻の以前である場合には（ステップＳ３００でＮＯ）、ホストコンピュータ１４０は、現時点が電源供給状態、すなわち、当該管理装置７０の電源プラグ１２は建物のコンセントに挿入されていると判定する。この場合、ホストコンピュータ１４０は、現在時刻から電源供給開始時刻を減算した値に予め定められた充電定数を乗算し、乗算結果を直前の電源停止状態での充電量に加算する。これによって、ホストコンピュータ１４０は、当該管理装置７０に内蔵されている二次電池の充電量を推定する（ステップＳ３１０）。

望ましくは、ホストコンピュータ１４０は、推定した二次電池の充電量が１０％未満の場合には（ステップＳ３２５でＹＥＳ）、ユーザに二次電池の充電を促す警告表示をホストコンピュータ１４０の表示装置に表示する（ステップＳ３３０）。以降、上記の各ステップが繰り返される。

上記のステップＳ３０５およびＳ３１０において、放電定数および充電定数は二次電池の規格または実験等によって予め定めておく。充電量の推定精度をより高めるためには、二次電池が新品の状態からの通算の充放電回数（充電回数および放電回数の少なくとも一方の積算値）を求め、求めた通算の充放電回数に応じて放電定数および充電定数を変更するのが好ましい。これによって、二次電池の劣化の影響を充電量の推定に取り込むことができる。

図７は、実施の形態１による電気機器管理システムにおいて、ホストコンピュータの表示装置に表示される各電気機器の管理情報の一例を示す図である。図７に示すように、電気機器の機器名と、所在位置と、使用状態と、対応の電気機器管理装置に内蔵されている二次電池の充電量が表示装置に表示される。充電量が１０％未満の場合には、「充電して下さい」のようにユーザに二次電池の充電を促す警告が表示される。

［実施の形態１の効果］
以上のとおり、実施の形態１による電気機器管理システム１００によれば、各電気機器１１０に取り付けられた電気機器管理装置７０が内蔵する二次電池の充電量を精度よく推定することができる。これによって、電気機器管理装置の予期しない動作の停止を防止することができる。さらに、二次電池の残量の計算はホストコンピュータ１４０側で行うので、各管理装置７０の消費電力をできるだけ少なくすることができ、二次電池による動作時間をより長くすることができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態２では、リアルタイムクロック６０を用いずにマイクロコントローラ３６に内蔵されているカウンタを利用して、二次電池の充電量を推定するものである。以下、図面を参照して具体的に説明する。

［電気機器管理装置の構成］
図８は、実施の形態２による電気機器管理装置の構成を示すブロック図である。図８の電気機器管理装置７１は、リアルタイムクロック６０が設けられていない点で図２の電気機器管理装置７０と異なる。電気機器管理装置７１では、リアルタイムクロック６０に代えてマイクロコントローラ３６に内蔵のカウンタＣＴ１，ＣＴ２を用いて二次電池の充電期間および放電期間の長さが検出される。

図８の電気機器管理装置７１のその他の構成は図２の場合と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。なお、図８の電気機器管理装置７１は、図１の電気機器管理装置７０（７０Ａ，７０Ｂ，…）に代えて用いられる。

［マイクロコントローラの動作］
図９は、図８のマイクロコントローラ３６の動作を示すフローチャートである。

図８および図９を参照して、まず、マイクロコントローラ３６は、コンパレータ４６の出力信号の論理レベルの変化を検出する。マイクロコントローラ３６は、コンパレータ４６の出力信号がＨレベルからＬレベルに変化した場合には（ステップＳ１００でＹＥＳ）、カウンタＣＴ２の値を０にリセットし、その時点からの経過時間に比例してカウンタの値を増加させる（ステップＳ１２０）。すなわち、電源プラグ１２が建物のコンセントから抜去された場合（電源供給状態から電源停止状態に切り替わった場合）に、カウンタＣＴ２がリセットされることになる。

逆に、マイクロコントローラ３６は、コンパレータ４６の出力信号がＬレベルからＨレベルに変化した場合には（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、カウンタＣＴ１の値を０にリセットし、その時点からの経過時間に比例してカウンタの値を増加させる（ステップＳ１２５）。すなわち、電源プラグ１２が建物のコンセントに挿入された場合（電源停止状態から電源供給状態に切り替わった場合）に、カウンタＣＴ１がリセットされることになる。

さらに、マイクロコントローラ３６は、電流検出部３４から電源供給線１６を流れる電流の大きさ、すなわち、対応する電気機器の消費電流の大きさを定期的に取得する（ステップＳ１３０）。

その後、マイクロコントローラ３６は、自管理装置の識別情報と、対応する電気機器の消費電力の大きさの情報と、現時点でのカウンタＣＴ１，ＣＴ２の値を、無線ネットワークを介して図１のホストコンピュータ１４０に定期的に送信する（ステップＳ１４０）。

図１０は、二次電池の充電量とカウンタの値との関係を示す図である。図１０（Ａ）には二次電池の充電量が示され、図１０（Ｂ）にはカウンタＣＴ１，ＣＴ２の値が示される。

図１０に示す例では、時刻ｔ１およびｔ３（電源供給開始時刻）において、電気機器管理装置７１の電源プラグ１２が図１に示す建物内のコンセント２０２に挿入される。時刻ｔ２およびｔ４（電源供給停止時刻）において、電源プラグ１２がコンセント２０２から抜去される。すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までと時刻ｔ３から時刻ｔ４までとが電源供給状態であり、その他の時間帯が電源停止状態である。

図１０に示すように、カウンタＣＴ１の値は、電源供給開始時刻（時刻ｔ１、ｔ３）において０にリセットされ、その後、時間の経過とともに増加する。カウンタＣＴ２の値は、電源供給停止時刻（時刻ｔ２、ｔ４）において０にリセットされ、その後、時間の経過とともに増加する。二次電池の充電量は、電源供給状態において時間の経過とともに増加し（上限を１００％とする）、電源停止状態において時間の経過とともに減少する（下限を０％とする）。

［ホストコンピュータの動作］
実施の形態２の場合のホストコンピュータの動作は、二次電池の充電量を推定するステップ（Ｓ２１５）の内容を除いて、図５に示す動作と同じであるので、同一または相当するステップには同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

図１１は、実施の形態２による電気機器管理システムにおいて、二次電池の充電量を推定する手順を示すフローチャートである。図１および図１１を参照して、ホストコンピュータ１４０は、いずれかの電気機器管理装置７０からデータを受信したとき、受信したカウンタＣＴ１の値とカウンタＣＴ２の値とを比較する（ステップＳ４００）。比較の結果、カウンタＣＴ１の値がカウンタＣＴ２の値よりも大きい場合には（ステップＳ４００でＹＥＳ）、ホストコンピュータ１４０は、現時点が電源停止状態、すなわち、当該管理装置７０の電源プラグ１２は建物のコンセントから抜去されていると判定する。この場合、ホストコンピュータ１４０は、予め定められた放電定数とカウンタＣＴ２の値とを乗算し、乗算結果を直前の電源供給状態での充電量から減算する。これによって、ホストコンピュータ１４０は、当該管理装置７０に内蔵されている二次電池の充電量を推定する（ステップＳ４０５）。

逆に、カウンタＣＴ１の値がカウンタＣＴ２の値以下である場合には（ステップＳ４００でＮＯ）、ホストコンピュータ１４０は、現時点が電源供給状態、すなわち、当該管理装置７０の電源プラグ１２は建物のコンセントに挿入されていると判定する。この場合、ホストコンピュータ１４０は、予め定められた充電定数とカウンタＣＴ１の値とを乗算し、乗算結果を直前の電源停止状態での充電量に加算する。これによって、ホストコンピュータ１４０は、当該管理装置７０に内蔵されている二次電池の充電量を推定する（ステップＳ４１０）。

望ましくは、ホストコンピュータ１４０は、推定した二次電池の充電量が１０％未満の場合には（ステップＳ４２５でＹＥＳ）、ユーザに二次電池の充電を促す警告表示をホストコンピュータ１４０の表示装置に表示する（ステップＳ４３０）。以降、上記の各ステップが繰り返される。

［実施の形態２の効果］
以上のとおり、実施の形態２による電気機器管理システムでは、各管理装置７１にリアルタイムクロックを設けずに、マイクロコントローラ３６に内蔵されているカウンタの値を用いて二次電池の充電期間および放電期間が検出される。リアルタイムクロックを設ける場合に比べて、各管理装置７０の消費電力をより少なくすることができ、二次電池による動作時間をより長くすることができる。さらに、リアルタイムクロックを設ける場合に比べて低価格化できる。

＜実施の形態３＞
実施の形態３による電気機器管理装置７２では、二次電池の充電量の推定精度をさらに高めるために二次電池の端子電圧を検出するための電圧モニタ回路６２が設けられる。以下、図面を参照して具体的に説明する。

［電気機器管理装置の構成］
図１２は、実施の形態３による電気機器管理装置の構成を示すブロック図である。図１２の電気機器管理装置７２は、二次電池３０の端子電圧を検出する電圧モニタ回路６２をさらに含む点で図２の電気機器管理装置７０と異なる。電圧モニタ回路６２によって検出された電圧値は、マイクロコントローラ３６の信号入力端子ＩＮ４に入力される。

図１２の電気機器管理装置７２のその他の構成は図２の場合と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。なお、図１２の電気機器管理装置７２は、図１の電気機器管理装置７０（７０Ａ，７０Ｂ，…）に代えて用いられる。

［マイクロコントローラの動作］
図１２のマイクロコントローラの動作内容は、ステップＳ１３０，Ｓ１３５の内容が変更される点で図４に示す実施の形態１の場合のフローチャートと異なる。

具体的に、ステップＳ１３０において、マイクロコントローラ３６は、電流検出部３４から消費電流の大きさを取得するのに加えて、電圧モニタ回路６２から二次電池３０の端子電圧の値を定期的に取得する。ステップＳ１３５において、マイクロコントローラ３６は、自管理装置の識別情報と、対応する電気機器の消費電力の大きさの情報とに加えて、二次電池の端子電圧の値を、無線ネットワークを介して図１のホストコンピュータ１４０に定期的に送信する。なお、マイクロコントローラ３６は、コンパレータ４６の出力信号の変化を検出した場合には、電源供給停止時刻または電源供給開始時刻を自管理装置の識別情報と共に送信する。

［ホストコンピュータの動作］
実施の形態３の場合のホストコンピュータの動作は、二次電池の充電量を推定するステップ（Ｓ２１５）の内容を除いて、図５に示す動作と同じであるので、同一または相当するステップには同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

図１３は、実施の形態３による電気機器管理システムにおいて、二次電池の充電量を推定する手順を示すフローチャートである。図１３のフローチャートは、ステップＳ３０５およびＳ３１０の後にステップＳ３１５およびＳ３２０がさらに設けられる点で、図６に示す実施の形態１の場合の推定手順と異なる。

具体的に、図１２、図１３を参照して、ホストコンピュータ１４０は、管理装置７０から受信した二次電池３０の端子電圧が閾値電圧よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３１５）。二次電池３０の端子電圧が閾値電圧よりも小さい場合には、ホストコンピュータ１４０は端子電圧に基づいて二次電池３０の充電量を推定する（ステップＳ３２０）。

図１４は、二次電池の端子電圧と放電容量との関係を示す図である。図１４では、新品の二次電池８０での端子電圧［Ｖ：ボルト］と放電容量［Ａｈ：アンペア時間］との関係示す実線のグラフと、充放電を繰り返し劣化した二次電池８２の場合の端子電圧と放電容量との関係を示す破線のグラフとが示されている。放電容量が０のときが、二次電池が１００％充電された状態に対応する。

図１４に示すように、新品の二次電池８０の放電容量の最大値がＣ４であるのに対して、劣化した二次電池８２の放電容量の最大値はＣ２まで低下する。新品の場合も劣化した場合も、二次電池の充電量が１０％程度以下となるまでは端子電圧はほとんど変化せずに、充電量が１０％程度以下となった場合に、放電容量の変化に応じて端子電圧が減少する。放電容量の変化に対する端子電圧の減少の割合は、新品の二次電池８０と劣化した二次電池８２とで余り違わない。

そこで、実施の形態３では、端子電圧が閾値電圧ＶＴＨ以上の場合には、実施の形態１の場合と同様に充電期間および放電期間の長さによって二次電池の充電量を推定し、端子電圧が閾値電圧ＶＴＨよりも小さい場合には、端子電圧に基づいて二次電池の充電量を推定する。閾値電圧ＶＴＨの値、ならびに充電容量の変化量と端子電圧との関係は予め実験等に基づいて定めておく。これによって、二次電池の充電量の推定精度を高めることができる。

＜実施の形態３の変形例＞
図８に示す電気機器管理装置７１の場合にも、図１２の場合と同様に電圧モニタ回路６２を付加することができる。この場合のマイクロコントローラ３６の動作は、図９のフローチャートにおいてステップＳ１３０およびＳ１４０が変更される。

具体的に、ステップＳ１３０において、マイクロコントローラ３６は、電流検出部３４から消費電流の大きさを取得するのに加えて、電圧モニタ回路６２から二次電池３０の端子電圧の値を定期的に取得する。ステップＳ１４０において、マイクロコントローラ３６は、自管理装置の識別情報、対応する電気機器の消費電力の大きさの情報、およびカウンタＣＴ１，ＣＴ２の値に加えて、二次電池の端子電圧の値を、無線ネットワークを介して図１のホストコンピュータ１４０に定期的に送信する。

この変形例において、ホストコンピュータの動作は、二次電池の充電量を推定するステップ（Ｓ２１５）の内容を除いて、図５に示す動作と同じである。

図１５は、実施の形態３の変形例による電気機器管理システムにおいて、二次電池の充電量を推定する手順を示すフローチャートである。図１５のフローチャートは、ステップＳ４０５およびＳ４１０の後にステップＳ４１５およびＳ４２０がさらに設けられる点で、図１１に示す実施の形態２の場合の推定手順と異なる。具体的に、ホストコンピュータ１４０は、管理装置７０から受信した二次電池３０の端子電圧が閾値電圧ＶＴＨよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ４１５）。二次電池３０の端子電圧が閾値電圧ＶＴＨよりも小さい場合には、ホストコンピュータ１４０は端子電圧に基づいて二次電池３０の充電量を推定する（ステップＳ４２０）。端子電圧に基づく二次電池３０の充電量の推定方法は、図１４で説明したのと同様である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１２，１１２ 電源プラグ、１４，２０２，２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｚ コンセント、１６ 電源供給線、１８ 電流センサ、２０ 整流回路、２２ 平滑回路、２４ ダイオード、２６ 充電回路、２８ 定電圧回路、３０ 二次電池、３４ 電流検出部、３６ マイクロコントローラ、３８ 無線送信機、４０ 電源供給判定部、４４ 基準電圧生成部、４６ コンパレータ、６０ リアルタイムクロック、６２ 電圧モニタ回路、７０，７１，７２ 電気機器管理装置、１００ 電気機器管理システム、１１０ 電気機器、１２０ アクセスポイント、１４０ ホストコンピュータ、ＣＴ１，ＣＴ２ カウンタ。

Claims (7)

1. 電気機器管理装置であって、
   外部から電源供給を受けるための第１の接続部と、
   対応の電気機器の電源線と接続するための第２の接続部と、
   前記第１および第２の接続部間を接続する電源供給線と、
   前記電源供給線を流れる電流の大きさを検出する電流検出部と、
   前記電源供給線の電圧変化に基づいて、外部から電源が供給されているか否かを判定する電源供給判定部と、
   前記第１の接続部を介して外部から電源供給を受けているときに充電される二次電池と、
   日時を計時するリアルタイムクロックと、
   前記第１の接続部を介して外部から供給された電源または前記二次電池によって動作するマイクロコントローラとを備え、
   前記マイクロコントローラは、
   前記電流検出部の検出結果に関する情報および自管理装置の識別情報を無線送信機によって定期的に送信し、
   前記電源供給判定部の判定結果に基づいて、外部から電源供給が開始されたときの日時と、外部から電源供給が停止したときの日時とを前記無線送信機によって送信するように構成される、電気機器管理装置。
2. 電気機器管理装置であって、
   外部から電源供給を受けるための第１の接続部と、
   対応の電気機器の電源線と接続するための第２の接続部と、
   前記第１および第２の接続部間を接続する電源供給線と、
   前記電源供給線を流れる電流の大きさを検出する電流検出部と、
   前記電源供給線の電圧変化に基づいて、外部から電源が供給されているか否かを判定する電源供給判定部と、
   前記第１の接続部を介して外部から電源供給を受けているときに充電される二次電池と、
   前記第１の接続部を介して外部から供給された電源または前記二次電池によって動作し、第１および第２のカウンタを含むマイクロコントローラとを備え、
   前記マイクロコントローラは、
   前記電源供給判定部の判定結果に基づいて、外部から電源供給が開始されたときに前記第１のカウンタをリセットし、外部から電源供給が停止したときに前記第２のカウンタをリセットし、リセット後の各前記カウンタの値を時間経過に比例して増加させ、
   前記電流検出部の検出結果に関する情報、自管理装置の識別情報、ならびに前記第１および第２のカウンタの値を無線送信機によって定期的に送信するように構成される、電気機器管理装置。
3. 前記電気機器管理装置は、前記二次電池の端子電圧を検出する電圧モニタ回路をさらに備え、
   前記マイクロコントローラは、さらに、前記二次電池の端子電圧の値を前記無線送信機によって定期的に送信するように構成される、請求項１または２に記載の電気機器管理装置。
4. 前記二次電池は、ニッケル水素電池またはニッケルカドミウム電池である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気機器管理装置。
5. 前記電気機器管理装置は、さらに、
   前記第１の接続部を介して外部から供給された交流電源電圧を整流するための整流回路と、
   前記整流回路の出力電圧を平滑化するための平滑回路とを備え、
   前記電源供給判定部は、前記平滑回路の出力電圧と基準電圧とを比較するためのコンパレータを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気機器管理装置。
6. 複数の電気機器にそれぞれ取り付けられた請求項１に記載の複数の電気機器管理装置と、
   各前記電気機器管理装置から送信されるデータを受信するためのホストコンピュータをと備え、
   前記ホストコンピュータは、
   各前記電気機器管理装置から送信された前記電流検出部の検出結果に関する情報に基づいて、各前記電気機器の使用状態を検知し、
   各前記電気機器管理装置から送信された外部から電源供給が開始されたときの日時と、外部から電源供給が停止したときの日時とに基づいて、各前記電気機器管理装置に内蔵される前記二次電池の充電量を検知するように構成される、電気機器管理システム。
7. 複数の電気機器にそれぞれ取り付けられた請求項２に記載の複数の電気機器管理装置と、
   各前記電気機器管理装置から送信されるデータを受信するためのホストコンピュータをと備え、
   前記ホストコンピュータは、
   各前記電気機器管理装置から送信された前記電流検出部の検出結果に関する情報に基づいて、各前記電気機器の使用状態を検知し、
   各前記電気機器管理装置から送信された前記第１および第２のカウンタの値に基づいて、各前記電気機器管理装置に内蔵される前記二次電池の充電量を検知するように構成される、電気機器管理システム。

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