JP4180778B2

JP4180778B2 - ガスメータ用電池寿命推定装置

Info

Publication number: JP4180778B2
Application number: JP2000282238A
Authority: JP
Inventors: 一光温井; 守鈴木; 充典小牧; 健田代; 一生今; 浩人宇山; 郁雄前田; 仁朗石野; 剛森永
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2020-09-18
Also published as: JP2002093465A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスメータの電子部品に用いられる電池の寿命を推定するガスメータ用電池寿命推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在既に実用化されているガスメータ（マイコンメータ）は、ガスの流量等を監視する。通常の使用状態と異なる大量のガスが流れたり、長時間に渡ってガスが連続して流れた場合や、地震などの異常が発生した場合には、マイコンが異常状態であると判断し、遮断弁に電流を流してガスの供給を停止し、事故を事前に防止するシステムとなっている。また、この制御は、電話回線等を通じて外部から遠隔操作ができるようになっている。
【０００３】
このようなガスメータの電子回路には電池により電源が供給される。電池の電圧は、電圧検出器により定期的に検出され、検出電圧値が規定値以下になったときに、電池が寿命になったものとして遮断や警報等の処理が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電池の電圧を検出する際に、疑似抵抗へ電流を印加することによって電圧を検出し、これを比較的短い周期で繰り返すので、このときの消費電流分だけ電池の寿命が短くなるという問題があった。
【０００５】
また、検出電圧値が電池の寿命を示す規定値以下になったときに遮断や警報等の処理が行われるようになっていたため、寿命となったことは知ることができるが、寿命となる以前において電池の残存容量や残存する使用可能時間を知ることができず不便であった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電池の寿命に影響を与えることなく電池の残存容量や使用可能時間を推定することのできるガスメータ用電池寿命推定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ガスメータに用いられる電池の寿命を推定するガスメータ用電池寿命推定装置であって、定常状態における平均消費電流量および異常が発生したときの１回当たりの消費電流量を記憶しておく記憶手段と、定常状態の経過時間を計測する計測手段と、異常の発生回数を計数する計数手段と、前記平均消費電流量と計測された経過時間との乗算値および前記１回当たりの消費電流量と計数された発生回数との乗算値を、前記電池の初期電流容量から減算することにより前記電池の残存容量を推定する推定手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、前記平均消費電流量と計測された経過時間とを乗算することによって定常状態における消費電流量を算出するとともに、前記１回当たりの消費電流量と計数された発生回数とを乗算することによって異常状態における電池の消費電流量を算出し、これらを電池の初期電流容量から減算するようにしたことで、疑似抵抗を用いて電池の電圧を直接検出する必要がないので、電池の寿命に影響を与えることなく電池の残存容量を推定することができる。
【０００９】
また、本発明は、上記のガスメータ用電池寿命推定装置において、前記電池の電圧を検出する検出手段を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、電池の電圧を検出する検出手段を備えたことで、例えば短絡等の動作不良が発生して電池の残存容量を正確に推定できない場合に、補助的に電池の電圧を検出することができる。
【００１１】
また、本発明は、ガスメータに用いられる電池の寿命を推定するガスメータ用電池寿命推定装置であって、経過時間に対する前記電池の電圧変化について記憶しておく記憶手段と、前記電池の電圧を検出する電圧検出手段と、前回の検出電圧値と今回の検出電圧値とを用いて傾きを算出する傾き算出手段と、算出された傾きと前記電圧変化とを対応させて経過時間を求める経過時間求出手段と、求めた経過時間を前記電池の寿命期間から減算して使用可能時間を推定する推定手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、前回の検出電圧値と今回の検出電圧値とを用いて傾きを算出し、この傾きと経過時間に対する電池の電圧変化とを対応させて経過時間を求め、この経過時間を電池の寿命期間から減算して使用可能時間を推定するようにしたことで、電圧の検出回数を従来に比して大幅に低減することができ、電池の寿命を長くすることができる。
【００１３】
また、グラフデータとして疑似抵抗を用いない開放電圧を検出したときのデータを記憶しておくようにすれば、電圧を検出する際に疑似抵抗を用いる必要がなくなるので、電池の寿命に影響を与えることなく電池の使用可能時間を推定することができる。
【００１４】
また、本発明は、上記のガスメータ用電池寿命推定装置において、前記記憶手段は、温度を変えたときの複数のグラフデータを記憶したものであって、温度を検出する温度検出手段と、検出された温度に基づいて前記経過時間算出手段で用いられるグラフデータを選択する選択手段と、を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、検出された温度に基づいて適切なグラフデータを選択するようにしたことで、温度変動に対応した正確な使用可能時間を推定することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１７】
［第１の実施の形態］
図１は、一実施の形態に係るガスメータ及びこれに用いる電池寿命推定装置の構成を示す図である。同図のガスメータは、演算制御部２に計量部１と、駆動回路３と、地震検知部８と、圧力検知部９と、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部１０がそれぞれ接続され、駆動回路３には遮断部４と表示部１１が接続された構成である。
【００１８】
定常状態で動作し消費電力の比較的小さい計量部１、演算制御部２、地震検知部８、圧力検知部９、通信Ｉ／Ｆ部１０には電池５により電源が供給される。異常が発生したときに遮断弁を閉じるために作動する駆動回路３と遮断部４は消費電力が比較的大きく電池１２により電源が供給される。
【００１９】
同図の電池寿命推定装置は、残存容量推定部６が演算制御部２に接続され、電圧検出部７が電池５と演算制御回路２に接続された構成である。
【００２０】
計量部１は、ガスの流量を検出する流量センサを備え、ガスの流量を演算制御部２に知らせる。流量センサとしては、例えば半導体フローセンサが用いられる。
【００２１】
地震検知部８は、地震を検知する感震器を備え、この感震器からの地震検知信号を演算制御部２に送出する。
【００２２】
圧力検知部９は、ガスの圧力を検知する圧力センサを備え、ガス圧力信号を演算制御部２に送出する。
【００２３】
演算制御部２は、図示していないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ、不揮発性メモリなどを有する構成であり、計量部１からのガス流量信号を所定サイクル毎に読み取り、このガス流量信号からガス使用状態の異常判定を行い、異常の際には警報・遮断信号を出力する。また、地震検知部８からの地震検知信号に基づいて地震発生の判定を行うとともに、圧力検知部９からのガス圧力信号に基づいてガス圧力の異常判定を行い、異常の際には警報・遮断信号を出力する。警報・遮断の発生履歴等については不揮発性メモリに記憶しておく。
【００２４】
駆動回路３は、演算制御部２からの警報・遮断信号に応じて駆動信号を出力する。
【００２５】
遮断部４は、駆動回路３からの駆動信号を受けてガス流路を遮断する。
【００２６】
表示部１１は、駆動回路３からの駆動信号を受けて警報・遮断モードとなったことをＬＣＤに表示する。
【００２７】
通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部１０は、演算制御部２に記憶された警報・遮断の発生履歴等を外部に通信したり、外部設定器との通信を行うための入出力回路である。
【００２８】
電池５としては、例えば、リチウム電池などが用いられ、その初期電流容量は６０００［ｍＡＨ］程度とする。同様に、電池１２にもリチウム電池などが用いられるが、その初期電流容量は２０００［ｍＡＨ］程度である。電池１２の容量の方が電池５よりも小さいのは、遮断部４や駆動回路３で消費される電流量は演算制御部２等で消費されるものよりも大きいのであるが、遮断部４等は年間を通じてほとんど作動することがないことによるものである。
【００２９】
残存容量推定部６は、独自の演算部、記憶部、タイマ、計数カウンタ等を有し、演算制御回路２の動作状態を把握することにより、各部で消費された電流量を算出して、電池５の残存容量を推定する。この推定処理の詳細については後述する。
【００３０】
電圧検出部７は、電池５の電圧を検出する電圧検出器を備え、短絡等の動作不良が発生して残存容量推定部６で正確に推定値を算出することができないときに補助的に電池５の電圧を検出する。
【００３１】
次に、残存容量推定部６における推定処理について図２及び図３を用いて説明する。図２（ａ）は演算制御部２で消費される電流の状態、同図（ｂ）は遮断部４で消費される電流の状態を示す。
【００３２】
定常状態においては、演算制御部２は周期的に動作するので、演算制御部２により制御される計量部１や圧力検知部９等の各部も周期的に動作する。しかし、ガスの流量が増加した場合等の異常状態においては、警報・遮断モードとなり普段使用していない駆動回路３や遮断部４が作動するため演算制御部２の消費電流量は増加する。
【００３３】
残存容量推定部６の記憶部では、定常状態において電池５により動作する各部で消費される単位時間当たりの平均電流量を記憶しておく。また、異常が発生したときの１回当たりに電池５により動作する各部で消費される消費電流量（消費電流値とその駆動時間との乗算値）についても予め記憶しておく。
【００３４】
図３は、残存容量推定部６での処理手順を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、Ｓｔｅｐ１で、異常状態の発生回数をカウントする。このカウントは、演算制御部２に大電流が流れた時の回数をカウントしてもよいし、駆動回路３や遮断部４の作動回数をカウントしてもよい。
【００３６】
Ｓｔｅｐ２で、異常状態において電池５により動作する各部で消費した消費電流量を算出する。この算出は、カウントされた異常状態の発生回数と、予め記憶されていた１回当たりの消費電流量とを乗算することにより行う。
【００３７】
Ｓｔｅｐ３で、定常状態において電池５により動作する各部で消費した消費電流量を算出する。この算出は、演算制御部２の動作時間を計測し、この動作時間と予め記憶しておいた平均電流値とを乗算することにより行う。
【００３８】
Ｓｔｅｐ４で、電池５の残存容量を推定する。この推定は、電池５の初期電流容量からＳｔｅｐ２で算出した異常状態における消費電流量とＳｔｅｐ３で算出した正常状態における消費電流量を減算することにより行う。
【００３９】
したがって、本実施の形態によれば、残存容量推定部６で、平均消費電流量と計測された動作時間とを乗算することによって定常状態における消費電流量を算出するとともに、異常が発生したときの１回当たりの消費電流量と計数された発生回数とを乗算することによって異常状態における消費電流量を算出し、これらを電池５の初期電流容量から減算するようにしたことで、疑似抵抗を用いて電池５の電圧を直接検出する必要がないので、電池５の寿命に影響を与えることなく電池５の残存容量を推定することができる。
【００４０】
また、電圧検出部７を併用したことにより、短絡等の動作不良が発生して電池５の残存容量を正確に推定できない場合に、補助的に電池５の電圧を検出することができる。
【００４１】
なお、駆動回路３や遮断部４に電源を供給する電池１２についても残存容量を推定するようにしてもよい。この場合には、図４に示すように、残存容量推定部１５を遮断部４および演算制御部に接続し、電圧検出部１４を電池１２および演算制御部２に接続する。
【００４２】
残存容量推定部１５は、駆動回路３と遮断部４とが作動したときの１回当たりの消費電流値量を記憶しておき、駆動回路３と遮断部４の作動回数をカウントする。そして、演算制御部２からの指示に従って電池１２の初期電流容量から１回当たりの消費電流量と作動回数との乗算値を減算することにより、電池１２の残存容量を推定するようにする。
【００４３】
［第２の実施の形態］
図５は、一実施の形態に係るガスメータ及びこれに用いる電池寿命推定装置の構成を示す図である。同図の電池寿命推定装置は、図１の残存容量推定部６の代わりに使用可能時間推定部１６を用い、この使用可能時間推定部１６を電圧検出部１７と演算制御部２に接続した構成となっている。電圧検出部１７の基本的な構成は電圧検出部７と同様である。この使用可能時間推定部１６は、図７のような経過時間に対する電池の電圧変化を示すグラフデータを記憶している。なお、その他、図１と同一物には同一の符号を付すこととし、ここでは説明を省略する。
【００４４】
図６は、使用可能時間推定部１６での処理手順を示すフローチャートである。
【００４５】
Ｓｔｅｐ１１で、電圧検出部１７により検出された電池５の電圧を用いて、前回の検出電圧値と今回の検出電圧値との差分を分子とし、前回の電圧検出から今回の電圧検出までの経過時間を分母として傾きを算出する。
【００４６】
Ｓｔｅｐ１２で、この傾きとグラフデータとを対応させて経過時間を求める。
【００４７】
Ｓｔｅｐ１３で、電池の寿命期間からこの経過時間を減算することにより、残存する使用可能時間を推定する。
【００４８】
したがって、本実施の形態によれば、使用可能時間推定部１６で、前回の検出電圧値と今回の検出電圧値との差分を用いて傾きを算出し、この傾きとグラフデータとを対応させて経過時間を求め、この経過時間を電池５の寿命期間から減算するようにしたことで、電圧の検出回数を従来に比して大幅に低減することができ、電池の寿命を長くすることができる。
【００４９】
また、グラフデータとして疑似抵抗を用いない開放電圧を検出したときのデータを記憶しておくようにすれば、電圧を検出する際に疑似抵抗を用いる必要がなくなるので、電池５の寿命に影響を与えることなく電池の使用可能時間を推定することができる。
【００５０】
なお、使用可能時間を推定する際に、温度補正を行うようにしてもよい。この場合は、温度を変えたときの複数のグラフデータを使用可能時間推定部１６に記憶しておくとともに、温度センサを設け、この温度センサにより検出された温度に基づいて適切なグラフデータを選択するようにする。
【００５１】
この構成により、温度変動に対応した正確な使用可能時間を推定することができる。
【００５２】
もちろん、温度の他、電池の種類や、直列・並列の接続手法、電池の本数等を変えたときのグラフデータを保持し、これらを変更したときに適切に補正できるようにしてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明のガスメータ用電池寿命推定装置によれば、定常状態および異常状態における電池の消費電流量をそれぞれ算出し、これらを電池の初期電流容量から減算するようにしたことで、疑似抵抗を用いて電池の電圧を直接検出する必要がないので、電池の寿命に影響を与えることなく電池の残存容量を推定することができる。
【００５４】
また、本発明のガスメータ用電池寿命推定装置によれば、前回の検出電圧値と今回の検出電圧値とを用いて傾きを算出し、この傾きと経過時間に対する電池の電圧変化とを対応させて経過時間を求め、この経過時間を電池の寿命期間から減算して使用可能時間を推定するようにしたことで、電圧の検出回数を従来に比して大幅に低減することができ、電池の寿命への影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るガスメータ及びこれに用いる電池寿命推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は演算制御部２での消費される電流の状態、（ｂ）は遮断部４での消費される電流の状態を示す図である。
【図３】残存容量推定値６における処理手順を示すフローチャートである。
【図４】電池寿命推定装置の他の構成例を示す図である。
【図５】第２の実施の形態に係るガスメータ及び電池寿命推定装置の構成を示すブロック図である。
【図６】残存容量推定値１６における処理手順を示すフローチャートである。
【図７】経過時間に対する電池の電圧変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１…計量部
２…演算制御部
３…駆動回路
４…遮断部
５，１２…電池
６，１５…残存容量推定部
７，１４，１７…電圧検出部
８…地震検知部
９…圧力検知部
１０…通信Ｉ／Ｆ部
１１…表示部
１６…使用可能時間推定部

Claims

ガスメータに用いられる電池の寿命を推定するガスメータ用電池寿命推定装置であって、
経過時間に対する前記電池の電圧変化について記憶しておく記憶手段と、
前記電池の電圧を検出する電圧検出手段と、
前回の検出電圧値と今回の検出電圧値とを用いて傾きを算出する傾き算出手段と、
算出された傾きと前記電圧変化とを対応させて経過時間を求める経過時間求出手段と、
求めた経過時間を前記電池の寿命期間から減算して使用可能時間を推定する推定手段と、
を有することを特徴とするガスメータ用電池寿命推定装置。
前記記憶手段は、温度を変えたときの複数のグラフデータを記憶したものであって、
温度を検出する温度検出手段と、
検出された温度に基づいて前記経過時間算出手段で用いられるグラフデータを選択する選択手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載のガスメータ用電池寿命推定装置。