(57)【要約】【課題】シャント装置の制御器の故障時におけるバス短絡を防止する。【解決手段】シャント装置１３において、制御器１７は、負荷１５の電圧を検出し、検出した電圧に基づいてシャント用スイッチング素子２１及び逆流防止用スイッチング素子２３のオンオフを制御する。保護機構１８は、電流検出回路１９を有している。電流検出回路１９は、シャント用スイッチング素子２１に流れる電流を検出する回路であり、特に、逆流防止用スイッチング素子２３のドレインからシャント用スイッチング素子２１のドレインに逆流する電流を検出するために設けられる。保護機構１８は、電流検出回路１９が逆流防止用スイッチング素子２３からの逆電流を検出した場合にシャント用スイッチング素子２１と出力端子３２との間を開放する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の太陽電池から電力を受けるための入力端子と、
外部の負荷に対して電力を出力するための出力端子と、
前記入力端子と前記出力端子との間に並列に接続される電界効果トランジスタであるシャント用スイッチング素子と、
前記シャント用スイッチング素子と前記出力端子との間に直列に接続される電界効果トランジスタである逆流防止用スイッチング素子と、
前記負荷の電圧を検出し、検出した電圧に基づいて前記シャント用スイッチング素子及び前記逆流防止用スイッチング素子のオンオフを制御する制御器と、
前記シャント用スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路を有し、前記電流検出回路が電流の閾値を超える過電流と前記逆流防止用スイッチング素子からの逆電流とのいずれかを検出した場合に前記シャント用スイッチング素子と前記出力端子との間を開放する保護機構と
を備えるシャント装置。
【請求項２】
前記保護機構は、さらに、前記シャント用スイッチング素子と前記逆流防止用スイッチング素子との間に直列に接続される電界効果トランジスタである短絡防止用スイッチング素子を有し、前記電流検出回路が前記逆電流を検出していない場合に前記短絡防止用スイッチング素子をオンに制御し、前記電流検出回路が前記逆電流を検出した場合に前記短絡防止用スイッチング素子をオフに制御する請求項１に記載のシャント装置。
【請求項３】
前記保護機構は、さらに、前記シャント用スイッチング素子と前記逆流防止用スイッチング素子との間に直列に接続される電界効果トランジスタである短絡防止用スイッチング素子を有し、前記電流検出回路が前記過電流を検出していない場合に前記短絡防止用スイッチング素子をオンに制御し、前記電流検出回路が前記過電流を検出した場合に前記短絡防止用スイッチング素子をオフに制御する請求項１に記載のシャント装置。
【請求項４】
前記保護機構は、前記電流検出回路が前記逆電流を検出した場合に前記制御器による制御に関わらず前記シャント用スイッチング素子をオフに制御する請求項１に記載のシャント装置。
【請求項５】
前記保護機構は、前記電流検出回路が前記過電流を検出した場合に前記制御器による制御に関わらず前記シャント用スイッチング素子をオフに制御する請求項１に記載のシャント装置。
【請求項６】
前記保護機構は、前記電流検出回路が前記過電流を検出した場合に前記制御器による制御に関わらず前記逆流防止用スイッチング素子をオフに制御する請求項５に記載のシャント装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のシャント装置と、
前記シャント装置の前記入力端子に接続される太陽電池と
を備える電力システム。
【請求項８】
請求項７に記載の電力システムと、
前記シャント装置の前記出力端子に接続される負荷と
を備える宇宙構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャント装置及び電力システム及び宇宙構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、人工衛星（以下、単に「衛星」ともいう）等の宇宙構造物の太陽電池パドルで発生した電力を負荷に電圧安定化して供給するために、余剰電力をシャントするシャント装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来のシャント装置は、日照時に太陽電池アレイから発生する電力を、衛星負荷の駆動、及び、バッテリの充電のために利用する。余剰電力がある場合、シャント装置は、特定の太陽電池アレイ出力を短絡することで余剰電力をシャントする。これにより、余剰電力によるバス電圧の上昇が抑えられる。
【０００４】
従来のシャント装置は、余剰電力のシャント用のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）とともに、衛星負荷から太陽電池パネル側への電流の逆流防止用のＦＥＴを備えている。シャント用のＦＥＴがオンの場合、太陽電池パネルでの発生電流はシャント用のＦＥＴでシャントされ、太陽電池パネルへ回生される。このとき、逆流防止用のＦＥＴがオフにされている。シャント用のＦＥＴがオフの場合、逆流防止用のＦＥＴがオンにされるため、太陽電池パネルでの発生電流は逆流防止用のＦＥＴを経由して、衛星負荷に出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２５７８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のシャント装置では、シャント用のＦＥＴと逆流防止用のＦＥＴとのオンオフを制御する制御器が故障し、シャント用のＦＥＴと逆流防止用のＦＥＴとが同時にオンとなってしまった場合には、デッドショートとなり、バス短絡が起こってしまう。
【０００７】
本発明は、シャント装置の制御器の故障時におけるバス短絡を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係るシャント装置は、
外部の太陽電池から電力を受けるための入力端子と、
外部の負荷に対して電力を出力するための出力端子と、
前記入力端子と前記出力端子との間に並列に接続される電界効果トランジスタであるシャント用スイッチング素子と、
前記シャント用スイッチング素子と前記出力端子との間に直列に接続される電界効果トランジスタである逆流防止用スイッチング素子と、
前記負荷の電圧を検出し、検出した電圧に基づいて前記シャント用スイッチング素子及び前記逆流防止用スイッチング素子のオンオフを制御する制御器と、
前記シャント用スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路を有し、前記電流検出回路が電流の閾値を超える過電流と前記逆流防止用スイッチング素子からの逆電流とのいずれかを検出した場合に前記シャント用スイッチング素子と前記出力端子との間を開放する保護機構とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、シャント装置の保護機構が、過電流と逆電流とのいずれかを検出した場合にシャント用スイッチング素子と出力端子との間を開放する。このため、本発明によれば、シャント装置の制御器の故障時におけるバス短絡を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係るシャント装置を備える宇宙構造物の構成を示す回路図。
【図２】実施の形態１に係るシャント装置の制御信号の一例を示す波形図。
【図３】実施の形態１に係るシャント装置の制御信号の別の例を示す波形図。
【図４】実施の形態２に係るシャント装置を備える宇宙構造物の構成を示す回路図。
【図５】実施の形態３に係るシャント装置を備える宇宙構造物の構成を示す回路図。
【図６】実施の形態４に係るシャント装置を備える宇宙構造物の構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一又は相当する部分については、その説明を適宜省略又は簡略化する。
【００１２】
実施の形態１．
本実施の形態に係る装置等の構成、本実施の形態に係る装置の動作、本実施の形態の効果を順番に説明する。
【００１３】
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１を参照して、本実施の形態に係る装置であるシャント装置１３を備える宇宙構造物９０の構成を説明する。
【００１４】
宇宙構造物９０は、具体的には、人工衛星であるが、宇宙ステーション等、他の宇宙構造物でもよい。
【００１５】
宇宙構造物９０は、電力システム１０と、シャント装置１３の出力端子３２に接続される負荷１５とを備える。
【００１６】
電力システム１０は、ディジタル型のシャント装置１３と、シャント装置１３の入力端子３１に接続される太陽電池１１とを備える。本実施の形態において、電力システム１０は、さらに、シャント装置１３の出力端子３２と負荷１５との間に並列に接続されるキャパシタであるエネルギーバンク１４を備える。
【００１７】
太陽電池１１は、具体的には、太陽電池パネルである。
【００１８】
シャント装置１３は、太陽電池１１及び浮遊容量１２の並列回路と、エネルギーバンク１４及び負荷１５の並列回路との間に接続される。太陽電池１１、浮遊容量１２、エネルギーバンク１４、負荷１５は、それぞれ一端が接地されている。
【００１９】
シャント装置１３は、前述した入力端子３１及び出力端子３２のほかに、制御器１７と、保護機構１８と、シャント用スイッチング素子２１と、逆流防止用スイッチング素子２３とを備える。
【００２０】
入力端子３１は、シャント装置１３の外部の太陽電池１１から電力を受けるための端子である。
【００２１】
出力端子３２は、シャント装置１３の外部の負荷１５に対して電力を出力するための端子である。
【００２２】
シャント用スイッチング素子２１は、入力端子３１と出力端子３２との間に並列に接続されるＦＥＴである。
【００２３】
逆流防止用スイッチング素子２３は、シャント用スイッチング素子２１と出力端子３２との間に直列に接続されるＦＥＴである。
【００２４】
制御器１７は、負荷１５の電圧を検出する。具体的には、制御器１７は、エネルギーバンク１４の高電位側に接続される端子を有しており、この端子を介して、エネルギーバンク１４から負荷１５に印加される電圧を検出する。
【００２５】
制御器１７は、検出した電圧に基づいてシャント用スイッチング素子２１及び逆流防止用スイッチング素子２３のオンオフを制御する。
【００２６】
保護機構１８は、電流検出回路１９を有している。電流検出回路１９は、シャント用スイッチング素子２１に流れる電流を検出する回路であり、特に、逆流防止用スイッチング素子２３のドレインからシャント用スイッチング素子２１のドレインに逆流する電流を検出するために設けられる。保護機構１８は、電流検出回路１９が逆流防止用スイッチング素子２３からの逆電流を検出した場合にシャント用スイッチング素子２１と出力端子３２との間を開放する。
【００２７】
本実施の形態において、保護機構１８は、さらに、短絡防止用スイッチング素子２２を有している。短絡防止用スイッチング素子２２は、シャント用スイッチング素子２１と逆流防止用スイッチング素子２３との間に直列に接続されるＦＥＴである。保護機構１８は、電流検出回路１９が逆電流を検出していない場合に短絡防止用スイッチング素子２２をオンに制御し、電流検出回路１９が逆電流を検出した場合に短絡防止用スイッチング素子２２をオフに制御する。これにより、保護機構１８は、電流検出回路１９が逆電流を検出した場合にシャント用スイッチング素子２１と出力端子３２との間を開放して、バス短絡を防止することができる。
【００２８】
図１に示すように、シャント用スイッチング素子２１は、ソースが接地され、ドレインが入力端子３１と短絡防止用スイッチング素子２２のドレインに接続される。短絡防止用スイッチング素子２２は、ソースが逆流防止用スイッチング素子２３のドレインに接続される。逆流防止用スイッチング素子２３は、ソースが出力端子３２に接続される。
【００２９】
短絡防止用スイッチング素子２２及び逆流防止用スイッチング素子２３は直列となっており、太陽電池１１と負荷１５との間で、ブロッキングダイオードよりもオン抵抗の小さい逆流防止用の素子として機能する。なお、シャント用スイッチング素子２１と短絡防止用スイッチング素子２２と逆流防止用スイッチング素子２３としては、概ね同一の電気特性を持つＦＥＴを用いることができる。
【００３０】
制御器１７は、入力側がエネルギーバンク１４に接続され、出力側の一方の端子がシャント用スイッチング素子２１のゲートに接続され、出力側の他方の端子が逆流防止用スイッチング素子２３のゲートに接続される。
【００３１】
電流検出回路１９は、入力側がシャント用スイッチング素子２１のドレインと短絡防止用スイッチング素子２２のドレインとの間の経路に接続され、出力側が短絡防止用スイッチング素子２２のゲートに接続される。電流検出回路１９は、短絡防止用スイッチング素子２２のドレインからシャント用スイッチング素子２１のドレインへ流れる電流をモニタする。電流検出回路１９は、負荷１５から出力端子３２と逆流防止用スイッチング素子２３と短絡防止用スイッチング素子２２とを経由してシャント用スイッチング素子２１のドレインへ逆流する電流が発生した場合には、短絡防止用スイッチング素子２２をオフに制御するリミッタ回路として動作する。
【００３２】
ここで、図２に、シャント用スイッチング素子２１を制御するための制御信号Ａ、及び、逆流防止用スイッチング素子２３を制御するための制御信号Ｂの一例を示す。また、図３に、制御信号Ａ及び制御信号Ｂの他の例を示す。これらの例において、制御器１７は、バス電圧から生成されるパルス波形状の基準信号を基に、シャント用スイッチング素子２１のオンオフを制御するパルス波形状の制御信号Ａと、逆流防止用スイッチング素子２３のオンオフを制御するパルス波形状の制御信号Ｂとを出力する。制御器１７は、制御信号Ａと制御信号Ｂとが逆位相となるように制御する。
【００３３】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１から図３を参照して、本実施の形態に係る装置であるシャント装置１３の動作を説明する。シャント装置１３の動作は、本実施の形態に係るシャント方法に相当する。
【００３４】
制御器１７は、太陽電池１１の発生電力をシャント用スイッチング素子２１でオンオフ制御することで、負荷１５側の安定化制御を行う。
【００３５】
制御器１７は、エネルギーバンク１４の電圧をモニタし、モニタした電圧が規定値よりも高い場合は、制御信号Ａによりシャント用スイッチング素子２１をオンとし、制御信号Ｂにより逆流防止用スイッチング素子２３をオフとして、太陽電池１１での発生電流をシャントする。このとき、短絡防止用スイッチング素子２２は、オンになっている。
【００３６】
一方、制御器１７は、エネルギーバンク１４のモニタした電圧が規定値よりも低い場合は、制御信号Ａによりシャント用スイッチング素子２１をオフとし、制御信号Ｂにより逆流防止用スイッチング素子２３をオンとして、太陽電池１１での発生電流を負荷１５に供給する。このときも、短絡防止用スイッチング素子２２は、オンになっている。
【００３７】
制御器１７によるシャント用スイッチング素子２１と逆流防止用スイッチング素子２３とのオンオフ切り替え時に、シャント用スイッチング素子２１と逆流防止用スイッチング素子２３との両方が同時にオンになるとデッドショートとなり、バス短絡が起こってしまう。そこで、制御器１７は、デッドショート防止のために、制御信号Ａと制御信号Ｂとが互いの立ち上がりのタイミングをずらして出力されるように、出力制御を行う。
【００３８】
具体的には、図２の例のように、制御信号Ａは、基準信号のパルスの立ち上がりから時間τだけ遅延して立ち上がってオンとなり、基準信号のパルスの立ち下がりと略同時に立ち下がってオフとなる。また、制御信号Ｂは、基準信号のパルスの立ち下がりから時間τだけ遅延して立ち上がってオンとなり、基準信号の次のパルスの立ち上がりと略同時に立ち下がってオフとなる。
【００３９】
或いは、図３の例のように、制御信号Ａは、基準信号のパルスの立ち上がりと略同時に立ち上がってオンとなり、基準信号のパルスの立ち下がりよりも時間τだけ早く立ち下がってオフとなる。また、制御信号Ｂは、基準信号のパルスの立ち下がりと略同時に立ち上がってオンとなり、基準信号の次のパルスの立ち上がりよりも時間τだけ早く立ち下がってオフとなる。
【００４０】
前述したように、短絡防止用スイッチング素子２２は、制御器１７によるシャント用スイッチング素子２１と逆流防止用スイッチング素子２３とのオンオフ制御に関わらず、負荷１５側が安定化制御されている間はオンとなっている。
【００４１】
逆流防止用スイッチング素子２３がオンとなっているときに、シャント用スイッチング素子２１の短絡故障が発生した場合には、デッドショートとなり、バス短絡が起こってしまう。同様に、シャント用スイッチング素子２１がオンとなっているときに、逆流防止用スイッチング素子２３の短絡故障が発生した場合にも、デッドショートとなり、バス短絡が起こってしまう。そこで、電流検出回路１９は、負荷１５から出力端子３２を介してシャント用スイッチング素子２１のドレインへ逆流する電流を検出し、短絡防止用スイッチング素子２２をオフとすることでバス短絡を防止する。
【００４２】
制御器１７の故障が発生し、シャント用スイッチング素子２１と逆流防止用スイッチング素子２３とが同時にオンとなる場合においても、同様にデッドショートとなり、バス短絡が起こってしまう。この場合にも、電流検出回路１９は、負荷１５から出力端子３２を介してシャント用スイッチング素子２１のドレインへ逆流する電流を検出し、短絡防止用スイッチング素子２２をオフとすることでバス短絡を防止する。
【００４３】
＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態では、シャント装置１３の保護機構１８が、逆電流を検出した場合にシャント用スイッチング素子２１と出力端子３２との間を開放する。このため、本実施の形態によれば、シャント装置１３の制御器１７の故障時におけるバス短絡を防止することが可能となる。
【００４４】
本実施の形態によれば、太陽電池１１と負荷１５との間の逆流防止用にオン抵抗の小さいＦＥＴを使用することで、ダイオードを使用する場合に比してシャント装置１３の発熱を大幅に低減することが可能となる。シャント用のＦＥＴ或いは逆流防止用のＦＥＴの一部品故障が発生した場合、若しくは、シャント用のＦＥＴ及び逆流防止用のＦＥＴを制御する制御器１７が故障した場合には、バス短絡が発生する可能性がある。しかし、本実施の形態では、逆流防止用のＦＥＴを二直列構成とし、負荷１５側の経路に逆電流検出用の電流検出回路１９を設けることにより、シャント用のＦＥＴ或いは逆流防止用のＦＥＴの一部品故障に対してだけでなく、制御器１７の故障に対してもバス短絡を防止することが可能となる。
【００４５】
＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、シャント装置１３の保護機構１８が有する電流検出回路１９が、逆流防止用スイッチング素子２３からの逆電流を検出するだけでなく、逆電流を検出した場合に短絡防止用スイッチング素子２２をオフにする制御も行うが、電流検出回路１９とは別の要素が、この制御を行ってもよい。即ち、保護機構１８は、電流検出回路１９が逆電流を検出していない場合に短絡防止用スイッチング素子２２をオンに制御し、電流検出回路１９が逆電流を検出した場合に短絡防止用スイッチング素子２２をオフに制御する制御部を、電流検出回路１９とは別個に有していてもよい。
【００４６】
実施の形態２．
本実施の形態に係る装置等の構成、本実施の形態に係る装置等の動作、本実施の形態の効果を順番に説明する。主に実施の形態１との差異を説明する。
【００４７】
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図４を参照して、本実施の形態に係る装置であるシャント装置１３を備える宇宙構造物９０の構成を説明する。
【００４８】
宇宙構造物９０の構成については、シャント装置１３の内部構成を除き、図１に示した実施の形態１のものと同じである。
【００４９】
シャント装置１３は、実施の形態１と同じように、入力端子３１及び出力端子３２のほかに、制御器１７と、保護機構１８と、シャント用スイッチング素子２１と、逆流防止用スイッチング素子２３とを備える。
【００５０】
入力端子３１及び出力端子３２については、図１に示した実施の形態１のものと同じである。制御器１７とシャント用スイッチング素子２１と逆流防止用スイッチング素子２３についても、図１に示した実施の形態１のものと同じである。
【００５１】
保護機構１８は、電流検出回路２０を有している。電流検出回路２０は、実施の形態１における電流検出回路１９と同じように、シャント用スイッチング素子２１に流れる電流を検出する回路であるが、実施の形態１における電流検出回路１９と異なり、特に、シャント用スイッチング素子２１のソースに流れ込む過大な電流を検出するために設けられる。保護機構１８は、電流検出回路２０が電流の閾値を超える過電流を検出した場合にシャント用スイッチング素子２１と出力端子３２との間を開放する。
【００５２】
本実施の形態において、保護機構１８は、さらに、短絡防止用スイッチング素子２２を有している。短絡防止用スイッチング素子２２については、実施の形態１における短絡防止用スイッチング素子２２と同じである。即ち、短絡防止用スイッチング素子２２は、シャント用スイッチング素子２１と逆流防止用スイッチング素子２３との間に直列に接続されるＦＥＴである。保護機構１８は、電流検出回路２０が過電流を検出していない場合に短絡防止用スイッチング素子２２をオンに制御し、電流検出回路２０が過電流を検出した場合に短絡防止用スイッチング素子２２をオフに制御する。これにより、保護機構１８は、電流検出回路１９が過電流を検出した場合にシャント用スイッチング素子２１と出力端子３２との間を開放して、バス短絡を防止することができる。
【００５３】
図４に示すように、電流検出回路２０は、入力側がシャント用スイッチング素子２１のソースとアースとの間の経路に接続され、出力側が短絡防止用スイッチング素子２２のゲートに接続される。電流検出回路２０は、シャント用スイッチング素子２１のソースへ流れる電流をモニタする。電流検出回路２０は、シャント用スイッチング素子２１のソースへ流れる電流が閾値を超える過電流であることを検出した場合には、短絡防止用スイッチング素子２２をオフに制御するリミッタ回路として動作する。
【００５４】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図４を参照して、本実施の形態に係る装置であるシャント装置１３の動作を説明する。シャント装置１３の動作は、本実施の形態に係るシャント方法に相当する。
【００５５】
制御器１７は、実施の形態１と同じように、負荷１５側の安定化制御を行う。
【００５６】
実施の形態１と同じように、短絡防止用スイッチング素子２２は、制御器１７によるシャント用スイッチング素子２１と逆流防止用スイッチング素子２３とのオンオフ制御に関わらず、負荷１５側が安定化制御されている間はオンとなっている。
【００５７】
逆流防止用スイッチング素子２３がオンとなっているときに、シャント用スイッチング素子２１の短絡故障が発生した場合には、デッドショートとなり、バス短絡が起こってしまう。同様に、シャント用スイッチング素子２１がオンとなっているときに、逆流防止用スイッチング素子２３の短絡故障が発生した場合にも、デッドショートとなり、バス短絡が起こってしまう。そこで、電流検出回路１９は、シャント用スイッチング素子２１のソースへ流れ込む過大な電流を検出し、短絡防止用スイッチング素子２２をオフとすることでバス短絡を防止する。
【００５８】
制御器１７の故障が発生し、シャント用スイッチング素子２１と逆流防止用スイッチング素子２３とが同時にオンとなる場合においても、同様にデッドショートとなり、バス短絡が起こってしまう。この場合にも、電流検出回路１９は、シャント用スイッチング素子２１のソースへ流れ込む過大な電流を検出し、短絡防止用スイッチング素子２２をオフとすることでバス短絡を防止する。
【００５９】
＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態では、シャント装置１３の保護機構１８が、過電流を検出した場合にシャント用スイッチング素子２１と出力端子３２との間を開放する。このため、本実施の形態によれば、実施の形態１と同じように、シャント装置１３の制御器１７の故障時におけるバス短絡を防止することが可能となる。
【００６０】
本実施の形態によれば、太陽電池１１と負荷１５との間の逆流防止用にオン抵抗の小さいＦＥＴを使用することで、ダイオードを使用する場合に比してシャント装置１３の発熱を大幅に低減することが可能となる。シャント用のＦＥＴ或いは逆流防止用のＦＥＴの一部品故障が発生した場合、若しくは、シャント用のＦＥＴ及び逆流防止用のＦＥＴを制御する制御器１７が故障した場合には、バス短絡が発生する可能性がある。しかし、本実施の形態では、逆流防止用のＦＥＴを二直列構成とし、シャント側の経路に過電流検出用の電流検出回路２０を設けることにより、シャント用のＦＥＴ或いは逆流防止用のＦＥＴの一部品故障に対してだけでなく、制御器１７の故障に対してもバス短絡を防止することが可能となる。
【００６１】
実施の形態３．
本実施の形態に係る装置等の構成、本実施の形態に係る装置等の動作、本実施の形態の効果を順番に説明する。主に実施の形態１との差異を説明する。
【００６２】
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図５を参照して、本実施の形態に係る装置であるシャント装置１３を備える宇宙構造物９０の構成を説明する。
【００６３】
宇宙構造物９０の構成については、シャント装置１３の内部構成を除き、図１に示した実施の形態１のものと同じである。
【００６４】
シャント装置１３は、実施の形態１と同じように、入力端子３１及び出力端子３２のほかに、制御器１７と、保護機構１８と、シャント用スイッチング素子２１と、逆流防止用スイッチング素子２３とを備える。
【００６５】
入力端子３１及び出力端子３２については、図１に示した実施の形態１のものと同じである。制御器１７とシャント用スイッチング素子２１と逆流防止用スイッチング素子２３についても、図１に示した実施の形態１のものと同じである。
【００６６】
保護機構１８は、電流検出回路１９を有しているが、実施の形態１と異なり、図１に示したような短絡防止用スイッチング素子２２は有していない。電流検出回路１９は、実施の形態１と同じように、シャント用スイッチング素子２１に流れる電流を検出する回路であり、特に、逆流防止用スイッチング素子２３のドレインからシャント用スイッチング素子２１のドレインに逆流する電流を検出するために設けられる。保護機構１８は、電流検出回路１９が逆電流を検出した場合に制御器１７による制御に関わらずシャント用スイッチング素子２１をオフに制御する。これにより、保護機構１８は、電流検出回路１９が逆流防止用スイッチング素子２３からの逆電流を検出した場合にシャント用スイッチング素子２１と出力端子３２との間を開放して、バス短絡を防止することができる。
【００６７】
図５に示すように、シャント用スイッチング素子２１は、ソースが接地され、ドレインが入力端子３１と逆流防止用スイッチング素子２３のドレインに接続される。逆流防止用スイッチング素子２３は、ソースが出力端子３２に接続される。
【００６８】
電流検出回路１９は、入力側がシャント用スイッチング素子２１のドレインと逆流防止用スイッチング素子２３のドレインとの間の経路に接続され、出力側が逆流防止用スイッチング素子２３のゲートとシャント用スイッチング素子２１のゲートに接続される。電流検出回路１９は、逆流防止用スイッチング素子２３のドレインからシャント用スイッチング素子２１のドレインへ流れる電流をモニタする。電流検出回路１９は、負荷１５から出力端子３２と逆流防止用スイッチング素子２３とを経由してシャント用スイッチング素子２１のドレインへ逆流する電流が発生した場合には、シャント用スイッチング素子２１をオフに制御するリミッタ回路として動作する。
【００６９】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図５を参照して、本実施の形態に係る装置であるシャント装置１３の動作を説明する。シャント装置１３の動作は、本実施の形態に係るシャント方法に相当する。
【００７０】
制御器１７は、実施の形態１と同じように、負荷１５側の安定化制御を行う。
【００７１】
電流検出回路１９は、負荷１５からシャント用スイッチング素子２１のドレインへ逆流する電流を検出した場合には、シャント用スイッチング素子２１をオフとすることでバス短絡を防止する。
【００７２】
＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態では、実施の形態１と同じ効果が得られるだけでなく、太陽電池１１から負荷１５側に電流を供給する経路と、余剰電力をシャントする経路とで回路構成が同じであるため、負荷１５の状態によらず発熱量が一定となり、熱設計が容易になる。
【００７３】
実施の形態４．
本実施の形態に係る装置等の構成、本実施の形態に係る装置等の動作、本実施の形態の効果を順番に説明する。主に実施の形態２との差異を説明する。
【００７４】
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図６を参照して、本実施の形態に係る装置であるシャント装置１３を備える宇宙構造物９０の構成を説明する。
【００７５】
宇宙構造物９０の構成については、シャント装置１３の内部構成を除き、図４に示した実施の形態２のものと同じである。
【００７６】
シャント装置１３は、実施の形態２と同じように、入力端子３１及び出力端子３２のほかに、制御器１７と、保護機構１８と、シャント用スイッチング素子２１と、逆流防止用スイッチング素子２３とを備える。
【００７７】
入力端子３１及び出力端子３２については、図４に示した実施の形態２のものと同じである。制御器１７とシャント用スイッチング素子２１と逆流防止用スイッチング素子２３についても、図４に示した実施の形態２のものと同じである。
【００７８】
保護機構１８は、電流検出回路２０を有しているが、実施の形態２と異なり、図４に示したような短絡防止用スイッチング素子２２は有していない。電流検出回路２０は、実施の形態２と同じように、シャント用スイッチング素子２１に流れる電流を検出する回路であり、特に、シャント用スイッチング素子２１のソースに流れ込む過大な電流を検出するために設けられる。保護機構１８は、電流検出回路１９が電流の閾値を超える過電流を検出した場合に制御器１７による制御に関わらずシャント用スイッチング素子２１をオフに制御する。これにより、保護機構１８は、電流検出回路１９が過電流を検出した場合にシャント用スイッチング素子２１と出力端子３２との間を開放して、バス短絡を防止することができる。本実施の形態において、保護機構１８は、電流検出回路１９が過電流を検出した場合に制御器１７による制御に関わらず逆流防止用スイッチング素子２３もオフに制御する。これにより、バス短絡をより確実に防止することができる。
【００７９】
図６に示すように、シャント用スイッチング素子２１は、ソースが接地され、ドレインが入力端子３１と逆流防止用スイッチング素子２３のドレインに接続される。逆流防止用スイッチング素子２３は、ソースが出力端子３２に接続される。
【００８０】
電流検出回路２０は、入力側がシャント用スイッチング素子２１のソースとアースとの間の経路に接続され、出力側が逆流防止用スイッチング素子２３のゲートとシャント用スイッチング素子２１のゲートに接続される。電流検出回路２０は、シャント用スイッチング素子２１のソースへ流れる電流をモニタする。電流検出回路２０は、シャント用スイッチング素子２１のソースへ流れる電流が閾値を超える過電流であることを検出した場合には、シャント用スイッチング素子２１と逆流防止用スイッチング素子２３との両方をオフに制御するリミッタ回路として動作する。
【００８１】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図６を参照して、本実施の形態に係る装置であるシャント装置１３の動作を説明する。シャント装置１３の動作は、本実施の形態に係るシャント方法に相当する。
【００８２】
制御器１７は、実施の形態２と同じように、負荷１５側の安定化制御を行う。
【００８３】
電流検出回路２０は、シャント用スイッチング素子２１のソースへ流れ込む過大な電流を検出した場合には、シャント用スイッチング素子２１と逆流防止用スイッチング素子２３との両方をオフとすることでバス短絡を確実に防止する。
【００８４】
＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態では、実施の形態２と同じ効果が得られるだけでなく、太陽電池１１から負荷１５側に電流を供給する経路と、余剰電力をシャントする経路とで回路構成が同じであるため、負荷１５の状態によらず発熱量が一定となり、熱設計が容易になる。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、いくつかを組み合わせて実施しても構わない。或いは、これらの実施の形態のうち、いずれか１つ又はいくつかを部分的に実施しても構わない。具体的には、これらの実施の形態の説明において「部」として説明するもののうち、いずれか１つのみを採用してもよいし、いくつかの任意の組み合わせを採用してもよい。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１０  電力システム、１１  太陽電池、１２  浮遊容量、１３  シャント装置、１４  エネルギーバンク、１５  負荷、１７  制御器、１８  保護機構、１９  電流検出回路、２０  電流検出回路、２１  シャント用スイッチング素子、２２  短絡防止用スイッチング素子、２３  逆流防止用スイッチング素子、３１  入力端子、３２  出力端子、９０  宇宙構造物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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