WO2023027075A1 - 通信装置、スマートメーター、二次電池 - Google Patents

通信装置、スマートメーター、二次電池 Download PDF

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secondary battery
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battery
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立 田中
巌 大和田
貴昭 小泉
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日本碍子株式会社
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a communication device mounted on a smart meter and used, a smart meter mounted with the communication device, and a secondary battery mounted on the communication device.
  • the Last Gasp function is a function that detects when a power outage occurs and immediately sends an alarm to the distribution monitoring system.
  • Patent Document 1 an electric double layer capacitor (supercapacitor) is mounted on a communication hub for a power meter used in a smart meter system, and when a power failure occurs, the power stored in the supercapacitor is used to is described to cause Last Gasp operation.
  • supercapacitor electric double layer capacitor
  • a supercapacitor is mounted for power supply during a power failure.
  • capacitors including supercapacitors, generally vary in output voltage and output current according to discharge characteristics that are determined according to the time constant of the circuit. Therefore, in order to continue supplying the power required for Last Gasp operation for a certain period of time after a power outage occurs, it is necessary to increase the size of the supercapacitor. , there is a risk that it will lead to an increase in the size of smart meters.
  • an object of the present invention is to provide a communication device that can be mounted on a smart meter in a small space.
  • a communication device is mounted on a smart meter and includes a secondary battery, a transmission/reception circuit operable using power supplied from the secondary battery, and transmission output from the transmission/reception circuit.
  • an antenna that emits a radio signal based on the signal into space, and when the power supplied to the smart meter from the outside is cut off, the transmission/reception circuit uses the power supplied from the secondary battery to The warning is wirelessly transmitted via the antenna by outputting the transmission signal representing the predetermined warning to the antenna.
  • a smart meter according to the present invention includes the communication device described above.
  • a secondary battery according to the present invention is mounted in the communication device.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a smart meter according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. The figure which shows an example of the structure of the communication apparatus mounted in the smart meter which concerns on one Embodiment of this invention.
  • the figure which shows the discharge characteristic example of a battery and a supercapacitor.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a smart meter according to one embodiment of the present invention.
  • the smart meter 1 shown in FIG. 1 is used by being installed in a home of a consumer who receives power supply from an electric power company, such as a general house or each room of a collective housing.
  • the smart meter 1 has a power measurement function of measuring the amount of power supplied to the consumer and a communication function of transmitting the power amount measurement result to the power company.
  • the smart meter 1 includes a communication device 10, a control section 20, a measurement section 30, a display section 40 and a power supply section 50.
  • a communication device 10 includes a transmission/reception circuit 11 , an antenna 12 , a battery 13 and a charging circuit 14 .
  • the control unit 20 performs overall control of the smart meter 1 by controlling the operations of the communication device 10, the measurement unit 30, the display unit 40, and the power supply unit 50, respectively.
  • the control unit 20 is configured using a microcomputer, for example, and realizes its functions by executing a predetermined program.
  • the controller 20 may be configured using a logic circuit such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) instead of the microcomputer.
  • the measurement unit 30 measures the amount of power supplied to the consumer by detecting the current flowing through the power supply line to the residence where the smart meter 1 is installed.
  • the power supply line for current detection by the measuring unit 30 corresponds to, for example, a service line from a distribution line to a general house, a service line from a service line to each living room, and the like.
  • the power amount measurement result obtained by the measuring unit 30 is output to the control unit 20 and integrated.
  • the amount of electric power may be measured by the measurement unit 30 .
  • the power amount measurement result in this case is also output from the measurement unit 30 to the control unit 20 and integrated.
  • the display unit 40 displays the electric energy measured by the measurement unit 30 and integrated by the control unit 20 .
  • the display unit 40 is configured using, for example, a liquid crystal display.
  • the power supply unit 50 generates power for operating the communication device 10, the control unit 20, the measurement unit 30, and the display unit 40, using power supplied from the outside of the smart meter 1 through the power supply line. .
  • the power supply unit 50 is configured using, for example, an AC-DC converter, and generates power by converting AC power flowing through a power supply line into DC power of a predetermined voltage. Power generated by the power supply unit 50 is supplied to the communication device 10, the control unit 20, the measurement unit 30, and the display unit 40, respectively.
  • the transmission/reception circuit 11 operates under the control of the control unit 20 and performs wireless communication via the antenna 12 .
  • the transmission/reception circuit 11 modulates, for example, power amount data output from the control unit 20 to generate a transmission signal, and outputs the transmission signal to the antenna 12 .
  • the antenna 12 emits into space a radio signal based on the transmission signal output from the control unit 20 .
  • information on the amount of electric power measured by the measurement unit 30 and integrated by the control unit 20 is wirelessly transmitted from the smart meter 1 to the electric power company. It is also possible to receive various information wirelessly transmitted from an electric power company by the antenna 12 , demodulate it by the transmission/reception circuit 11 , and output the obtained received signal to the control section 20 .
  • the battery 13 is configured using a secondary battery such as a lithium ion battery, for example, and supplies power to the transmission/reception circuit 11 in the event of power loss.
  • a power failure occurs, the power supply from the distribution line to the consumer is interrupted, so the power supply from the power supply unit 50 to the communication device 10 is stopped.
  • the transmitting/receiving circuit 11 operates using power supplied from the battery 13 and outputs a transmission signal representing a predetermined alarm to the antenna 12 .
  • a warning can be wirelessly transmitted from the smart meter 1 via the antenna 12 to the monitoring system that monitors the status of power distribution, and the occurrence of a power failure can be notified.
  • These functions are called Last Gasp functions.
  • the transmission/reception circuit 11 when the transmission/reception circuit 11 receives an alarm wirelessly transmitted from a communication device mounted on another smart meter via the antenna 12, the transmission/reception circuit 11 retransmits the alarm via the antenna 12, thereby retransmitting the alarm.
  • Send relay This makes it possible to notify the occurrence of a power outage even when other smart meters exist outside the communication range of the monitoring system and cannot directly send an alarm to the monitoring system. Therefore, the Last Gasp function can be reliably realized in multiple smart meters.
  • the charging circuit 14 charges the battery 13 using power supplied from the power supply unit 50 to the communication device 10 .
  • the charging circuit 14 is configured using, for example, a voltmeter and a DC-DC converter, and converts the DC power supplied from the power supply unit 50 into DC power of a predetermined voltage when the voltage of the battery 13 drops below a predetermined reference value.
  • the battery 13 is charged by outputting to the battery 13 by As a result, the charging circuit 14 can charge the battery 13 using power supplied to the smart meter 1 from the outside.
  • the charging circuit 14 can charge the battery 13 by, for example, constant voltage charging in which the voltage applied to the battery 13 is constant.
  • the battery 13 may be charged by constant current charging in which the current of the battery 13 is constant, or constant voltage charging and constant current charging may be used together. Other than this, it is possible to charge the battery 13 using an arbitrary method.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the structure of the communication device 10 mounted on a smart meter according to one embodiment of the present invention.
  • 2(a) is a plan view of the communication device 10
  • FIG. 2(b) is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2(a).
  • the communication device 10 further includes a circuit board 15 in addition to the transmitting/receiving circuit 11, antenna 12, battery 13, and charging circuit 14 described above.
  • each component of the transmission/reception circuit 11, the antenna 12, the battery 13, and the charging circuit 14 is mounted on the circuit board 15 in the arrangement shown in FIGS. 2(a) and 2(b), for example.
  • the antenna 12 is planarly formed on the circuit board 15 , and its shape and dimensions are determined according to the frequency of wireless communication performed by the communication device 10 .
  • circuit board 15 The arrangement of components on the circuit board 15 shown in FIGS. 2(a) and 2(b) is an example, and other arrangement of components may be used. Moreover, it is not necessary to mount all of the transmitting/receiving circuit 11, the antenna 12, the battery 13, and the charging circuit 14 on the circuit board 15, and any one of them may not be mounted on the circuit board 15. FIG. Furthermore, the circuit board 15 may be divided into two or more.
  • the battery 13 has a positive terminal 13p and a negative terminal 13n.
  • Battery 13 arranged on circuit board 15 has positive terminal 13p and negative terminal 13n electrically connected to wiring patterns formed on circuit board 15, respectively.
  • the battery 13 can apply a DC voltage to the transmitting/receiving circuit 11 via the wiring pattern of the circuit board 15, supply power, and discharge the battery. Further, it can be charged by receiving a DC voltage applied from the charging circuit 14 through the wiring pattern of the circuit board 15 .
  • the shape of the main body of the battery 13 excluding the positive terminal 13p and the negative terminal 13n is a thin card shape, and its thickness is, for example, 1 mm or less.
  • the back surface of the battery 13, that is, the surface in contact with the circuit board 15 is defined as the first main surface 13a
  • the front surface, that is, the surface that faces the first main surface 13a is defined as the first main surface 13a.
  • the battery 13 is arranged such that the first principal surface 13 a and the second principal surface 13 b are parallel to the antenna 12 . This prevents the battery 13 from interfering with the radio signals emitted from the antenna 12, and ensures the necessary radio communication performance in the communication device 10.
  • the radio signal emitted by the antenna 12 is prevented from being obstructed by the battery 13. You can do it.
  • the battery 13 may be placed on the back side (opposite side) of the circuit board 15 on which the antenna 12 is mounted.
  • the thickness of the battery 13 is as thin as 1 mm or less, wireless communication performance can be ensured without increasing the thickness of the communication device 10 .
  • the size of the battery 13 was 38 mm (vertical) ⁇ 27 mm (horizontal) ⁇ 0.5 mm (thickness), but it is not limited to this.
  • 2(a) and 2(b) show an example in which one battery 13 is used, but the present invention is not limited to this, and a plurality of batteries 13 may be mounted as necessary. A plurality of them may be mounted on the front side of the circuit board 15, or may be mounted on the front side and the back side of the circuit board 15, respectively.
  • the battery 13 preferably has predetermined bending resistance and torsion resistance.
  • the battery 13 can be configured to have bending resistance and torsion resistance that meet the conditions specified in ISO/IEC 14443-1. In this way, workability in assembling the communication device 10 and handling of the battery 13 can be improved.
  • the battery 13 having the characteristics described above can be realized by, for example, a lithium ion battery using a lithium composite oxide sintered plate as the positive electrode plate.
  • a lithium-ion battery is disclosed, for example, in Japanese Patent No. 6496435.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of discharge characteristics of the battery 13 and the supercapacitor.
  • a graph 31 shows an example of the relationship between the discharge time and the discharge current of the battery 13, and a graph 32 shows an example of the relationship between the discharge time and the discharge current of the supercapacitor.
  • a graph 33 shows an example of the relationship between the discharge time and the discharge power of the battery 13, and a graph 34 shows an example of the relationship between the discharge time and the discharge power of the supercapacitor.
  • a battery 13 with a nominal capacity of 24 mAh and a supercapacitor with a capacitance of 22 F are connected to predetermined discharge circuits, respectively, and discharged according to predetermined discharge conditions. Each shows a state of change.
  • the graph 31 showing the discharge characteristics of the battery 13 shows that the discharge current gradually decreases as the discharge time elapses, but the extent of the decrease is relatively small. I understand.
  • graph 32 showing the discharge characteristics of the supercapacitor it can be seen that the discharge current drops significantly from the start of discharge to the end of discharge.
  • a relationship similar to that of the graphs 31 and 32 in FIG. 3(a) holds between the graphs 33 and 34 in FIG. 3(b).
  • the battery 13 has the characteristic that the decrease in discharge current and discharge power due to the passage of time during discharge is small compared to the supercapacitor.
  • the battery 13 is used instead of the supercapacitor as a power supply source for realizing the Last Gasp function in the communication device 10 . Therefore, even if the mounting space is small, the power necessary for the operation of the transmission/reception circuit 11 related to the Last Gasp function can be stably supplied to the transmission/reception circuit 11 for a certain period of time after the occurrence of a power failure.
  • a communication device 10 for a meter 1 can be provided.
  • the communication device 10 is described as one of the components in the smart meter 1, but the communication device 10 may be distributed as a single communication device without being mounted on the smart meter 1. good. As long as the communication device 10 can be installed in the smart meter 1 and used, the form of distribution of the communication device 10 does not matter.
  • the communication device 10 mounted on the smart meter 1 includes a battery 13 that is a secondary battery, a transmission/reception circuit 11 that can operate using power supplied from the battery 13, and a transmission output from the transmission/reception circuit 11.
  • An antenna 12 that emits a radio signal based on the signal into space.
  • the transmission/reception circuit 11 uses the power supplied from the battery 13 to output a transmission signal representing a predetermined alarm to the antenna 12 . wirelessly transmit alerts via Since it did in this way, the communication apparatus 10 which can be mounted in the smart meter 1 in a space-saving manner can be provided.
  • the battery 13 is, for example, a lithium ion battery. Therefore, compared with the case of using a conventional capacitor such as a supercapacitor, it is possible to stably continue to supply necessary power even if it is small.
  • the communication device 10 includes a circuit board 15 on which the transmission/reception circuit 11 and the antenna 12 are mounted.
  • the battery 13 is arranged on the circuit board 15, and the battery 13 has a first main surface 13a in contact with the circuit board 15 and a second main surface 13b facing the first main surface 13a.
  • the antenna 12 is planarly formed on the circuit board 15 .
  • Battery 13 is arranged such that first main surface 13 a and second main surface 13 b are parallel to antenna 12 . In this way, the battery 13 is prevented from interfering with the radio signals emitted from the antenna 12, so that the communication device 10 can ensure the necessary radio communication performance.
  • the thickness of the battery 13 can be, for example, 1 mm or less. In this way, the thickness of the communication device 10 including the battery 13 can be reduced, so that the mountability can be further improved.
  • the battery 13 may have bending resistance and torsion resistance that satisfy the conditions specified in ISO/IEC 14443-1, for example. By doing so, it is possible to improve the workability in assembling the communication device 10 and the handling of the battery 13 .
  • the communication device 10 includes a charging circuit 14 that charges the battery 13 using power supplied to the smart meter 1 from the outside. With this arrangement, the state of charge of the battery 13 can be kept optimal during operation of the smart meter 1 .
  • the charging circuit 14 may charge the battery 13 by constant voltage charging. By doing so, the charging control of the battery 13 can be simplified, so that the circuit scale and cost of the charging circuit 14 can be reduced.

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Abstract

通信装置は、スマートメーターに搭載されるものであって、二次電池と、前記二次電池から供給される電力を用いて動作可能な送受信回路と、前記送受信回路から出力される送信信号に基づく無線信号を空間に放出するアンテナと、を備え、前記送受信回路は、外部から前記スマートメーターに供給される電力が遮断されると、前記二次電池から供給される電力を用いて、所定の警報を表す前記送信信号を前記アンテナへ出力することにより、前記アンテナを介して前記警報を無線送信する。

Description

通信装置、スマートメーター、二次電池
　本発明は、スマートメーターに搭載して使用される通信装置と、当該通信装置を搭載したスマートメーターと、当該通信装置に搭載される二次電池とに関する。
　近年、太陽光発電等の再生可能エネルギーを利用した分散型電源の普及に伴い、電力需給の安定化や需要者の利益拡大等を目的として、次世代スマートメーターの開発が進められている。この次世代スマートメーターにおいて求められる機能の一つに、Last Gasp機能がある。Last Gasp機能とは、停電発生時にこれを検知し、配電監視システムに対して即座に警報を送信する機能のことである。
　スマートメーターにおけるLast Gasp機能の実現に関して、特許文献１の技術が知られている。特許文献１には、スマートメーターシステムで使用される電力量計用の通信ハブに電気二重層キャパシタ（スーパーキャパシタ）を搭載し、停電が発生するとスーパーキャパシタに蓄積された電力を用いて、通信ハブにLast Gasp動作を行わせることが記載されている。
日本国特許第６３８３００７号公報
　特許文献１では、停電時の電力供給用にスーパーキャパシタを搭載している。しかしながら、一般にスーパーキャパシタを含むコンデンサは、回路の時定数に応じて定まる放電特性に従って出力電圧や出力電流が変化するため、放電中の時間経過による供給電力の変動が大きい。したがって、Last Gasp動作に求められる電力を停電発生から一定時間以上供給し続けるためにはスーパーキャパシタを大型化する必要があり、スマートメーターに搭載される他の機器や回路の搭載スペースを圧迫するとともに、スマートメーターの大型化につながるおそれがある。
　本発明は、上記の課題に鑑みて、スマートメーターに省スペースで搭載可能な通信装置を提供することを目的とする。
　本発明による通信装置は、スマートメーターに搭載されるものであって、二次電池と、前記二次電池から供給される電力を用いて動作可能な送受信回路と、前記送受信回路から出力される送信信号に基づく無線信号を空間に放出するアンテナと、を備え、前記送受信回路は、外部から前記スマートメーターに供給される電力が遮断されると、前記二次電池から供給される電力を用いて、所定の警報を表す前記送信信号を前記アンテナへ出力することにより、前記アンテナを介して前記警報を無線送信する。
　本発明によるスマートメーターは、上記通信装置を搭載したものである。
　本発明による二次電池は、上記通信装置に搭載されるものである。
　本発明によれば、スマートメーターに省スペースで搭載可能な通信装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るスマートメーターの概略構成図。 本発明の一実施形態に係るスマートメーターに搭載される通信装置の構造の一例を示す図。 電池とスーパーキャパシタの放電特性例を示す図。
　図１は、本発明の一実施形態に係るスマートメーターの概略構成図である。図１に示すスマートメーター１は、例えば一般家屋や集合住宅の各居室など、電力事業者から電力の供給を受ける需要者の住居に設置して使用される。スマートメーター１は、需要者に供給された電力量を測定する電力測定機能と、電力量の測定結果を電力事業者へ送信する通信機能とを有している。
　図１に示すように、スマートメーター１は、通信装置１０、制御部２０、測定部３０、表示部４０および電源部５０を備えて構成される。通信装置１０は、送受信回路１１、アンテナ１２、電池１３、充電回路１４を備える。
　制御部２０は、通信装置１０、測定部３０、表示部４０および電源部５０の動作をそれぞれ制御することで、スマートメーター１の全体制御を行う。制御部２０は、例えばマイコンを用いて構成され、所定のプログラムを実行することでその機能を実現する。なお、マイコンの代わりに、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の論理回路を用いて制御部２０を構成してもよい。
　測定部３０は、スマートメーター１が設置されている住居への電力供給線に流れる電流を検出することで、需要者に供給された電力量を測定する。測定部３０が電流検出を行う電力供給線には、例えば配電線から一般家屋への引込線や、集合住宅の引込線から各居室への配線などが該当する。測定部３０による電力量の測定結果は、制御部２０へ出力されて積算される。
　なお、太陽光発電等により需要者側での発電が可能であり、発電された電力が電力供給線を介して配電線に出力されることで電力事業者へと販売される場合には、その電力量を測定部３０において測定してもよい。この場合の電力量の測定結果についても、測定部３０から制御部２０へ出力されて積算される。
　表示部４０は、測定部３０により測定されて制御部２０により積算された電力量を表示する。表示部４０は、例えば液晶ディスプレイ等を用いて構成される。
　電源部５０は、スマートメーター１の外部から電力供給線を介して供給される電力を用いて、通信装置１０、制御部２０、測定部３０、表示部４０がそれぞれ動作するための電源を生成する。電源部５０は、例えばＡＣ－ＤＣコンバータを用いて構成され、電力供給線に流れる交流電力を所定電圧の直流電力に変換することで電源生成を行う。電源部５０により生成された電源は、通信装置１０、制御部２０、測定部３０、表示部４０にそれぞれ供給される。
　通信装置１０において、送受信回路１１は、制御部２０の制御に応じて動作し、アンテナ１２を介した無線通信を行う。送受信回路１１は、例えば制御部２０から出力される電力量のデータを変調して送信信号を生成し、アンテナ１２へ出力する。アンテナ１２は、制御部２０から出力された送信信号に基づく無線信号を空間に放出する。これにより、測定部３０により測定されて制御部２０により積算された電力量の情報が、スマートメーター１から電力事業者へ無線送信される。また、電力事業者から無線送信された各種情報をアンテナ１２で受信して送受信回路１１により復調し、得られた受信信号を制御部２０へ出力することもできる。
　電池１３は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池を用いて構成され、電源喪失時の送受信回路１１への電力供給を行う。停電発生時には、配電線から需要者への電力供給が遮断されるため、電源部５０から通信装置１０への電源供給が停止される。このとき送受信回路１１は、電池１３から供給される電力を用いて動作し、所定の警報を表す送信信号をアンテナ１２へ出力する。これにより、配電状況の監視を行う監視システムに対して、スマートメーター１からアンテナ１２を介して警報を無線送信し、停電の発生を通知することができる。こうした機能は、Last Gasp機能と呼ばれている。
　また、送受信回路１１は、他のスマートメーターに搭載されている通信装置から無線送信された警報をアンテナ１２を介して受信すると、当該警報をアンテナ１２を介して再送信することで、当該警報を中継送信する。これにより、他のスマートメーターが監視システムの通信範囲外に存在しており、監視システムに警報を直接送信できない場合であっても、停電の発生を通知することが可能となる。したがって、複数のスマートメーターにおいてLast Gasp機能を確実に実現できる。
　充電回路１４は、電源部５０から通信装置１０に供給される電源を用いて電池１３を充電する。充電回路１４は、例えば電圧計とＤＣ－ＤＣコンバータを用いて構成され、電池１３の電圧が所定の基準値以下になると、電源部５０から供給される直流電力を所定電圧の直流電力に変換して電池１３に出力することで電池１３を充電する。これにより、充電回路１４は、外部からスマートメーター１に供給される電力を用いて電池１３の充電を行うことができる。
　なお、充電回路１４は、例えば電池１３への印加電圧を一定とする定電圧充電により、電池１３の充電を行うことができる。あるいは、電池１３の電流を一定とする定電流充電により電池１３の充電を行ってもよいし、定電圧充電と定電流充電を併用してもよい。これ以外にも、任意の方法を用いて電池１３の充電を行うことが可能である。
　図２は、本発明の一実施形態に係るスマートメーターに搭載される通信装置１０の構造の一例を示す図である。図２（ａ）は通信装置１０の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ－Ａ断面図である。
　通信装置１０は、前述の送受信回路１１、アンテナ１２、電池１３、充電回路１４に加えて、さらに回路基板１５を備えている。通信装置１０において、送受信回路１１、アンテナ１２、電池１３、充電回路１４の各部品は、例えば図２（ａ）、図２（ｂ）に示した配置で回路基板１５上にそれぞれ実装されている。アンテナ１２は回路基板１５上に面状に形成されており、その形状や寸法は、通信装置１０が行う無線通信の周波数に応じて決定される。
　なお、図２（ａ）、図２（ｂ）に示した回路基板１５上の部品配置は一例であり、他の部品配置としてもよい。また、送受信回路１１、アンテナ１２、電池１３、充電回路１４の全てを必ずしも回路基板１５上に実装する必要はなく、いずれかを回路基板１５上に実装しなくてもよい。さらに、回路基板１５を２つ以上に分割してもよい。
　電池１３は、正極端子１３ｐ、負極端子１３ｎを有している。回路基板１５上に配置された電池１３は、正極端子１３ｐおよび負極端子１３ｎが回路基板１５に形成された配線パターンと電気的にそれぞれ接続される。これにより、電池１３は、回路基板１５の配線パターンを介して送受信回路１１に直流電圧を印加し、電力供給を行って放電することができる。また、充電回路１４から回路基板１５の配線パターンを介して印加される直流電圧を受けて充電することができる。
　正極端子１３ｐおよび負極端子１３ｎを除いた電池１３の本体部分の形状は薄型のカード状であり、その厚さは例えば１ｍｍ以下である。図２（ｂ）に示すように、電池１３の裏側の面、すなわち回路基板１５と接する面を第１主面１３ａと定義し、表側の面、すなわち第１主面１３ａと対向する面を第２主面１３ｂと定義すると、電池１３は、第１主面１３ａおよび第２主面１３ｂがアンテナ１２とそれぞれ平行となるように配置される。これにより、電池１３がアンテナ１２から放出される無線信号の妨げとなるのを回避し、通信装置１０において必要な無線通信性能を確保することができる。なお、電池１３を実装する回路基板１５に凹部を設けて、この凹部内に電池１３の一部または全部を埋没されることにより、電池１３によるアンテナ１２の放出する無線信号の妨げを回避するようにしても良い。あるいは、アンテナ１２が実装される回路基板１５の裏面側（反対側）に電池１３を配置するようにしても良い。何れにしても、電池１３の厚さが１ｍｍ以下と薄くなっていることで、通信装置１０を厚くすることなく、無線通信性能を確保できる。ここでは、電池１３として、３８ｍｍ（縦）×２７ｍｍ（横）×０．５ｍｍ（厚み）を用いたが、これに限定されない。図２（ａ）、図２（ｂ）では、電池１３を１個用いる例を示しているが、これに限定されず、必要に応じて、電池１３を複数個実装させても良く、実装方法も回路基板１５の表面側に複数個を実装させても良いし、回路基板１５の表面側と裏面側にそれぞれ実装させても良い。
　また、電池１３は所定の曲げ耐性およびねじり耐性を有することが好ましい。例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ　１４４４３－１に規定の条件を満たす曲げ耐性およびねじり耐性を有するように、電池１３を構成することができる。このようにすれば、通信装置１０を組み立てる際の作業性や電池１３の取扱性を向上することができる。
　以上説明したような特性を有する電池１３は、例えば、正極板にリチウム複合酸化物焼結体板を用いたリチウムイオン電池により実現することが可能である。こうしたリチウムイオン電池は、例えば特許第６４９６４３５号に開示されている。
　ここで、従来のスマートメーターとの比較について説明する。従来のスマートメーターでは、Last Gasp機能を実現するため、スーパーキャパシタと呼ばれる電気二重層キャパシタを用いて、停電発生時の電源供給を行っていた。このスーパーキャパシタは、一般的に電池１３よりも厚さが大きく、そのため厚さ方向に多くの搭載スペースが必要であるという課題があった。また、電池１３と比べて放電中の時間経過による供給電力の変動が大きく、送受信回路１１の動作に必要な電力を停電発生から一定時間以上の間安定的に供給し続けることが困難であるという課題もあった。
　図３は、電池１３とスーパーキャパシタの放電特性例を示す図である。図３（ａ）において、グラフ３１は電池１３の放電時間と放電電流の関係の一例を示し、グラフ３２はスーパーキャパシタの放電時間と放電電流の関係の一例を示している。また、図３（ｂ）において、グラフ３３は電池１３の放電時間と放電電力の関係の一例を示し、グラフ３４はスーパーキャパシタの放電時間と放電電力の関係の一例を示している。これらのグラフでは、公称容量が２４ｍＡｈの電池１３と、静電容量が２２Ｆのスーパーキャパシタとを所定の放電回路にそれぞれ接続し、所定の放電条件に従ってこれらを放電させた場合の電流と電力の時間変化の様子をそれぞれ示している。
　図３（ａ）においてグラフ３１とグラフ３２を比較すると、電池１３の放電特性を示すグラフ３１では、放電時間の経過に応じて放電電流が次第に低下するものの、その低下幅は比較的小さいことが分かる。一方、スーパーキャパシタの放電特性を示すグラフ３２では、放電開始時から放電終了時までの間に放電電流が大きく低下していることが分かる。また、図３（ｂ）におけるグラフ３３とグラフ３４の間にも、図３（ａ）のグラフ３１、３２と同様の関係が成り立つことが分かる。
　なお、グラフ３２、３４に示すようなスーパーキャパシタの放電特性は、スーパーキャパシタを含む放電回路の時定数に応じて変化するため、必ずしも一定ではない。ただし、放電開始時から放電終了時までの間に放電電流や放電電力が大きく低下するという傾向は、放電回路の時定数が異なる場合でも同様である。
　以上説明したように、電池１３はスーパーキャパシタと比較して、放電中の時間経過による放電電流や放電電力の低下が小さいという特性を有する。本実施形態のスマートメーター１では、通信装置１０においてLast Gasp機能を実現するための電力供給源として、スーパーキャパシタに替えて電池１３を用いている。そのため、少ない搭載スペースであっても、Last Gasp機能に係る送受信回路１１の動作に必要な電力を、停電発生から一定時間以上の間、送受信回路１１へ安定的に供給し続けることが可能なスマートメーター１用の通信装置１０を提供できる。
　なお、上記の実施形態では、通信装置１０をスマートメーター１内の構成要素の一つとして説明したが、通信装置１０はスマートメーター１に搭載されていない状態で単体の通信装置として流通されてもよい。スマートメーター１に搭載して使用可能なものであれば、通信装置１０の流通形態は問わない。
　以上説明した本発明の実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。
（１）スマートメーター１に搭載される通信装置１０は、二次電池である電池１３と、電池１３から供給される電力を用いて動作可能な送受信回路１１と、送受信回路１１から出力される送信信号に基づく無線信号を空間に放出するアンテナ１２とを備える。送受信回路１１は、外部からスマートメーター１に供給される電力が遮断されると、電池１３から供給される電力を用いて、所定の警報を表す送信信号をアンテナ１２へ出力することにより、アンテナ１２を介して警報を無線送信する。このようにしたので、スマートメーター１に省スペースで搭載可能な通信装置１０を提供することができる。
（２）電池１３は、例えばリチウムイオン電池である。そのため、従来のスーパーキャパシタのようなコンデンサを用いた場合と比べて、小型であっても必要な電力を安定的に供給し続けることができる。
（３）通信装置１０は、送受信回路１１およびアンテナ１２が実装された回路基板１５を備える。電池１３は回路基板１５上に配置されており、電池１３は、回路基板１５と接する第１主面１３ａと、第１主面１３ａと対向する第２主面１３ｂとを有する。このようにしたので、通信装置１０の高さ方向の寸法を低減できるため、限られた狭い搭載スペースでスマートメーター１に搭載可能な通信装置１０を実現できる。
（４）アンテナ１２は、回路基板１５上に面状に形成される。電池１３は、第１主面１３ａおよび第２主面１３ｂがアンテナ１２とそれぞれ平行となるように配置される。このようにして、電池１３がアンテナ１２から放出される無線信号の妨げとならないようにしたので、通信装置１０において必要な無線通信性能を確保することができる。
（５）電池１３の厚さは、例えば１ｍｍ以下とすることができる。このようにすれば、電池１３を含めて通信装置１０を薄型化できるため、さらなる搭載性の向上を図ることが可能となる。
（６）電池１３は、例えばＩＳＯ／ＩＥＣ　１４４４３－１に規定の条件を満たす曲げ耐性およびねじり耐性を有することとしてもよい。このようにすれば、通信装置１０を組み立てる際の作業性や電池１３の取扱性の向上を図ることが可能となる。
（７）通信装置１０は、外部からスマートメーター１に供給される電力を用いて電池１３を充電する充電回路１４を備える。このようにしたので、スマートメーター１の運用中に電池１３の充電状態を最適な状態に保つことができる。
（８）充電回路１４は、電池１３を定電圧充電により充電することとしてもよい。このようにすれば、電池１３の充電制御を簡素化できるため、充電回路１４の回路規模やコストを低減することが可能となる。
（９）送受信回路１１は、他のスマートメーターに搭載された通信装置から無線送信された警報をアンテナ１２を介して受信すると、当該警報を中継送信する。このようにしたので、複数のスマートメーターにおいてLast Gasp機能を確実に実現することができる。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、任意の構成要素を用いて実施可能である。
　上記の実施形態や変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
　　１：スマートメーター
　１０：通信装置
　１１：送受信回路
　１２：アンテナ
　１３：電池
　１４：充電回路
　１５：回路基板
　２０：制御部
　３０：測定部
　４０：表示部
　５０：電源部

Claims (11)

  1. 　スマートメーターに搭載される通信装置であって、
    　二次電池と、
    　前記二次電池から供給される電力を用いて動作可能な送受信回路と、
    　前記送受信回路から出力される送信信号に基づく無線信号を空間に放出するアンテナと、を備え、
    　前記送受信回路は、外部から前記スマートメーターに供給される電力が遮断されると、前記二次電池から供給される電力を用いて、所定の警報を表す前記送信信号を前記アンテナへ出力することにより、前記アンテナを介して前記警報を無線送信する通信装置。
  2. 　請求項１に記載の通信装置において、
    　前記二次電池は、リチウムイオン電池である通信装置。
  3. 　請求項１または２に記載の通信装置において、
    　前記送受信回路および前記アンテナが実装された回路基板を備え、
    　前記二次電池は、前記回路基板上に配置されており、
    　前記二次電池は、前記回路基板と接する第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面と、を有する通信装置。
  4. 　請求項３に記載の通信装置において、
    　前記アンテナは、前記回路基板上に面状に形成され、
    　前記二次電池は、前記第１主面および前記第２主面が前記アンテナとそれぞれ平行となるように配置される通信装置。
  5. 　請求項３または４に記載の通信装置において、
    　前記二次電池の厚さは、１ｍｍ以下である通信装置。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の通信装置において、
    　前記二次電池は、ＩＳＯ／ＩＥＣ　１４４４３－１に規定の条件を満たす曲げ耐性およびねじり耐性を有する通信装置。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の通信装置において、
    　外部から前記スマートメーターに供給される電力を用いて前記二次電池を充電する充電回路を備える通信装置。
  8. 　請求項７に記載の通信装置において、
    　前記充電回路は、前記二次電池を定電圧充電により充電する通信装置。
  9. 　請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の通信装置において、
    　前記送受信回路は、他のスマートメーターに搭載された通信装置から無線送信された前記警報を前記アンテナを介して受信すると、当該警報を中継送信する通信装置。
  10. 　請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の通信装置を搭載したスマートメーター。
  11. 　請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の通信装置に搭載される二次電池。
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