(57)【要約】【課題】この発明は、１台のバッテリを複数のユニットに分割し、ユニット毎にリコンディショニング動作を可能とするものである。１つのユニットのリコンディショニング動作中は他のユニットで衛星が必要とする異常時の電力供給を可能としたものである。【解決手段】この発明による電源装置は、電気エネルギーを蓄積するユニットを複数備えるバッテリと、前記バッテリのユニットごとの電圧をそれぞれ検出するバッテリ電圧検出回路と、前記バッテリ電圧検出回路の出力に基づき前記ユニットの放電と充電を行うリコンディショニング回路と、前記バッテリのそれぞれのユニットに直列に接続され、前記リコンディショニング回路との接続を切り替える第１切替器と、を備えるものである。【選択図】        図１
2004229439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーを蓄積するユニットを複数備えるバッテリと、前記バッテリのユニットごとの電圧をそれぞれ検出するバッテリ電圧検出回路と、
前記バッテリ電圧検出回路の出力に基づき前記ユニットの放電と充電を行うリコンディショニング回路と、
前記バッテリのそれぞれのユニットに直列に接続され、前記リコンディショニング回路との接続を切り替える第１切替器と、
を備える電源装置。
【請求項２】
光を電気エネルギーに変換する太陽電池と、
前記バッテリのそれぞれのユニットへ前記太陽電池からの電気エネルギーを供給する充電制御器と、
前記バッテリのそれぞれのユニットに供給される前記充電制御器からの電気エネルギーのバイパスを切り替える第２切替器と、
を備える請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記第２切替器と並列に接続され電流の逆流を防止するダイオードを備える請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記リコンディショニング回路に前記ユニットの放電用に抵抗を備える請求項１から請求項３に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は衛星に搭載される電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
衛星搭載電源装置に使用されるバッテリは日陰中のみに使用されることが多く、使用年数が長い、使用しない期間が長い等によるメモリ効果により放電時の容量が減少し使用可能な容量が少なくなる場合がある。このためバッテリの容量を本来保有している容量に回復させるためにバッテリを一旦空に放電し、再充電を行うリコンディショニング動作を行う必要がある。
【０００３】
一方、特に小型の衛星では衛星搭載電源装置の小型化、低コストが要求されることから１つの衛星バスを使用し、バッテリは１台搭載する場合がある。バッテリは太陽電池に太陽光が入射しないときに太陽電池に代わって電力を供給する必要があり、万一の不具合で衛星姿勢が乱れ太陽電池に太陽光が入射しない場合でも電力を供給できる状態にしておく必要がある。
【０００４】
しかし、リコンディショニング動作ではバッテリの容量が空に期間があり、衛星に電力を供給出来ない期間があることから１台のバッテリしか搭載しない従来電源装置ではリコンディショニング動作を行うことが出来ないという問題あった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平３−２８１４９７号公報（第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置では、バッテリが１台しかないためリコンディショニング動作が出来ない。仮に１台しかないバッテリでリコンディショニング動作を行った場合はバッテリの容量がほとんど空になる期間がある。
【０００７】
万一、この期間に衛星に異常が発生し太陽電池への太陽光がなくなった場合はバッテリからの電力供給ができなくなり衛星は機能を喪失する。このためにバッテリにメモリ効果が生じバッテリの容量が減少しても容量回復が出来ないためバッテリから取り出せる容量減少し、衛星の運用を大きく制限しなければならない問題がある。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、１台のバッテリを複数のユニットに分割し、ユニット毎にリコンディショニング動作を可能とするものである。１つのユニットのリコンディショニング動作中は他のユニットで衛星が必要とする異常時の電力供給を可能としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明による電源装置は、電気エネルギーを蓄積するユニットを複数備えるバッテリと、前記バッテリのユニットごとの電圧をそれぞれ検出するバッテリ電圧検出回路と、前記バッテリ電圧検出回路の出力に基づき前記ユニットの放電と充電を行うリコンディショニング回路と、前記バッテリのそれぞれのユニットに直列に接続され、前記リコンディショニング回路との接続を切り替える第１切替器と、を備えるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１において、日照中は太陽電池１で発生した電力は電力制御器２を経由して衛星負荷３に供給される。太陽電池１の発生電力が衛星負荷３を上回った余剰電力は電力制御器２からの制御信号によりシャント装置４に分流される。電力制御器２の制御信号は衛星負荷３に供給する電圧を安定化するように動作しシャント装置４を制御する。
【００１１】
バッテリ６は２以上の複数のユニットに分割するが、説明を簡単にするためにバッテリ６を３つのユニットに分割にした図１に示す例で説明する。
【００１２】
バッテリユニット６ａ、６ｂ、６ｃが第１切替器９ａ、９ｂ、９ｃにより直列に接続されブーストコンバータ５に接続されている。太陽電池１に太陽光の入射がなくなると、太陽電池１は衛星負荷３に電力を供給出来なくなるのでバッテリ６ａ、６ｂ、６ｃから電力が供給されるようになる。
【００１３】
バッテリユニット６ａ、６ｂ、６ｃの出力電圧はブーストコンバータ５で電圧の変換と安定化により衛星負荷３に所定の値で安定した電圧を供給する。衛星の通常動作中においては、リコンディショニング回路８はバッテリユニット６ａ、６ｂ、６ｃから第１切替器９ａ、９ｂ、９ｃにより切り離されており動作することはない。バッテリユニット６ａと第１切替器９ａに並列に接続されたバイパスダイオード１１ａ、バッテリユニット６ｂと第１切替器９ｂに並列に接続されたバイパスダイオード１１ｂ、バッテリユニット６ｃと第１切替器９ｃに並列に接続されたバイパスダイオード１１ｃは各バッテリユニットの出力電圧で逆バイアスされているので通常動作時は電流が流れることはない。
【００１４】
バイパスダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃに並列に接続されている第２切替器１０ａ、１０ｂ、１０ｃは衛星が通常動作時はオープンとなっており充電制御器７から充電電流が流れることはなく、日照中の通常動作時は充電制御器７からのトリクル充電電流はバッテリ６ａ、６ｂ、６ｃに供給されている。
【００１５】
バッテリセル電圧検出回路１２はバッテリユニット単位、あるいはバッテリセル毎の電圧を検出するもので各バッテリユニットまたはバッテリセルが正常に動作しているか否かを検出するものである。ダイオード１３及びダイオード１４は電流の逆流を防ぐことを目的として使用する。
【００１６】
次に衛星の運用中において、バッテリセル電圧検出回路１２でバッテリユニット６ｂの一部のセルにメモリ効果によるセル電圧の減少が見られた場合を仮定してバッテリユニット６ｂのリコンディショニング動作を行う場合について図２で説明する。
【００１７】
太陽電池１から衛星負荷３に電力が供給されていることを確認し、充電制御器７からのトリクル充電を停止する。第１切替器９ｂをリコンディショニング回路８側の接点に切替える。第１切替器９ｂが切り替わったことを確認して第２切替器１０ｂの接点を閉とする。第２切替器１０ｂの接点が閉であることを確認して充電制御器７のトリクル充電を再開する。この状態ではバッテリユニット６ａ、６ｃがトリクル充電を再開し継続する。一方、バッテリユニット６ｂは第１切替器９ｂによりリコンディショニング回路８に接続され、第３切替器１５ｂを閉とすることにより放電抵抗１６ｂにより放電される。この放電はバッテリユニット６ｂがほぼ空になるまで継続される。所定の放電を終えた所で第３切替器１５ｂを開とし放電を停止する。
【００１８】
その後、リコンディショニング充電制御器１７を動作させバッテリユニット６ｂを所定の充電状態になるまで充電を行う。所定の充電が完了した後、リコンディショニング充電制御器１７の動作を停止しする。このリコンディショニング動作によりバッテリセルのメモリ効果によるバッテリ容量減少分の一部または全部の回復を得ることが出来る。
【００１９】
リコンディショニング充電制御器１７の動作が停止していることを確認して充電制御器７のトリクル充電動作を再び停止し第２切替器１０ｂを開とする。第２切替器１０ｂの開を確認した後で第１切替器９ｂの接点をブーストコンバータ５側に切替える。この後に充電制御器７のトリクル充電動作を開始することによりバッテリユニット６ａ、６ｂ、６ｃはリコンディショニング動作前の状態に接続され、再びバッテリユニット６ａ、６ｂ、６ｃが衛星負荷３に電力を供給出来る状態となる。
【００２０】
なお、バッテリユニット６ｂのリコンディショニング動作中に、衛星の不具合で太陽電池パドルから電力が供給出来なくなりバッテリから電力供給が必要となった場合、リコンディショニング動作をしていないバッテリユニット６ａ、６ｃがバイパスダイオード１１ｂを通して放電し、ブーストコンバータ５により所定の電圧に安定化された電圧で衛星負荷３に電力を供給する。
【００２１】
このように衛星の万一の不具合時でも衛星に電力を供給するという機能を喪失することなく、不具合となったバッテリユニットのリコンディショニング動作を可能としたものである。なお、本実施例では複数の第２切替器、放電抵抗を使用した場合を説明したが、１組の第２切替器と放電抵抗を使用し切替えて使用しても同一の効果を得ることが出来る。
【００２２】
図３はリコンディショニング回路８内のリコンディショニング充電制御器１７の実施例を示す図である。バッテリユニット６ｂの放電終了後に、第３切替器１５ｂを開とし、スイッチ制御回路１８のスイッチ動作をオンとする。スイッチ制御回路１８の動作によりトランス１９の一次巻線２０に電流が流れて二次巻線２１ａ、２１ｂ、２１ｃに電圧が誘起される。
【００２３】
第１切替器９ｂは接点がリコンディショニング回路８側に接続されているので電流制御回路２２ｂとは閉回路を構成しているので電流制御回路２２ｂからトランバッテリユニット６ｂに電流が供給される。この電流によりバッテリユニット６ｂは所定の値に充電される。
【００２４】
なお、電流制御回路２２ａ、２２ｃは負荷が接続されていないので電流が流れることはない。なお、本実施例では１つのトランス１９を使用した場合を説明したが複数のトランスを使用しても同一の効果を得ることが出来る。
【００２５】
上記のように、バッテリのリコンディショニングすることが可能となり、あらかじめバッテリ容量の減少に備えて大きな容量のバッテリを搭載する必要がなくなることから、バッテリを小型化、低コスト化出来る。また、バッテリの小型化、質量の低減が出来ることから衛星の燃料を多く搭載でき、衛星の寿命を増加させることが出来る効果がある
【００２６】
【発明の効果】
この発明は上記のように、１台のバッテリを複数のユニットに分割し、ユニット毎にリコンディショニング動作が可能となる。１つのユニットのリコンディショニング動作中は他のユニットで衛星が必要とする異常時の電力供給を可能なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す図で、衛星の通常運用状態を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態を示す図で、バッテリユニットの１台のリコンディショニング動作状態を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態を示す図で、リコンディショニング充電制御器の詳細な実施例を示す図である。
【符号の説明】
１  太陽電池
２  電力制御器
３  衛星負荷
４  シャント装置
５  ブーストコンバータ
６ａ  バッテリユニット
６ｂ  バッテリユニット
６ｃ  バッテリユニット
７  充電制御器
８  リコンディショニング回路
９ａ  第１切替器
９ｂ  第１切替器
９ｃ  第１切替器
１０ａ  第２切替器
１０ｂ  第２切替器
１０ｃ  第２切替器
１１ａ  バイパスダイオード
１１ｂ  バイパスダイオード
１１ｃ  バイパスダイオード
１２  バッテリセル電圧モニタ回路
１３  ダイオード
１４  ダイオード
１５ａ  第３切替器
１５ｂ  第３切替器
１５ｃ  第３切替器
１６ａ  放電抵抗
１６ｂ  放電抵抗
１６ｃ  放電抵抗
１７  リコンディショニング充電制御器
１８  スイッチ制御回路
１９  トランス
２０  一次巻線
２１ａ  二次巻線
２１ｂ  二次巻線
２１ｃ  二次巻線
２２ａ  電流制御回路
２２ｂ  電流制御回路
２２ｃ  電流制御回路
【図１】
2004229439.tif 000003
【図２】
2004229439.tif 000004
【図３】
2004229439.tif 000005