CN1289155A - 用于人造卫星的无水电解质电池组件 - Google Patents

用于人造卫星的无水电解质电池组件 Download PDF

Info

Publication number
CN1289155A
CN1289155A CN00124526A CN00124526A CN1289155A CN 1289155 A CN1289155 A CN 1289155A CN 00124526 A CN00124526 A CN 00124526A CN 00124526 A CN00124526 A CN 00124526A CN 1289155 A CN1289155 A CN 1289155A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte battery
battery
artificial satellite
temperature
waterless electrolyte
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN00124526A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1150650C (zh
Inventor
吉田浩明
井上刚文
宫永直澄
今村文隆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GS Yuasa International Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
Publication of CN1289155A publication Critical patent/CN1289155A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1150650C publication Critical patent/CN1150650C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/42—Arrangements or adaptations of power supply systems
    • B64G1/425—Power storage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/637—Control systems characterised by the use of reversible temperature-sensitive devices, e.g. NTC, PTC or bimetal devices; characterised by control of the internal current flowing through the cells, e.g. by switching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

一种装备了太阳能电池和一种用于人造卫星的无水电解质电池组件(即一种锂电池)的人造卫星。该无水电解质电池组件装备了一种无水电解质电池、一个温度传感器、一个充电状态传感器、和一台用于接受从传感器输出信号的计算机。无水电解质电池在日照期间的使用温度被设定使其转为等于或低于当人造卫星处于日照期间的电池的使用温度。计算机控制着温度控制器,从而使电池的使用温度保持在所给定的范围内。

Description

用于人造卫星的无水电解质电池组件
本发明涉及一种用于人造卫星的无水电解质电池组件。
人造卫星通常装备有一个太阳能电池和一个二次电池。太阳能电池在日照期间给人造卫星提供能源(即在这期间太阳能电池暴露在阳光下)。在日照期间，二次电池通过太阳能电池充电。在背光期间(即在这期间太阳光被地球所遮盖以及太阳能电池不能暴露在阳光下)，二次电池就给人造卫星提供能源。
在人造卫星上装配的二次电池要求在十五年以上能保持稳定的充电/放电循环。例如，通常用作这样的二次电池是镍氢电池。在日照期间(即约138天的时间长度，在此期间太阳能电池总是暴露在阳光下)，通过充电自动切换操作使二次电池处于完全充电状态或高充电状态。在日食期间(即约45天的时间长度，在此期间太阳能电池曾被地球遮盖一天)，二次电池放电以为人造卫星提供能源。
近来，在人造卫星上已经尝试使用锂电池(包括锂离子电池)作为二次电池。当两者都在高温下使用时，锂电池比镍氢电池损坏的要快。再者，当两者都保持在高充电状态时，锂电池比镍氢电池损坏的程度要大。由于这些原因，在锂电池保持在同样的使用温度状态或维持在如普通镍氢电池所保持的充电状态下的情况下，锂电池比镍氢电池损坏的要快。其结果是，锂电池的放电容量下降，并且因此使锂电池很难保持稳定的充电/放电特性。
本发明的目的是要提供一种用于人造卫星的无水电解质电池，其在很长的时间内能展示稳定的充电/放电特征。
根据本发明的第一个方面，一种无水电解质电池组件包括：一个装备在人造卫星上的无水电解质电池；温度测量装置以用于测量无水电解质电池的温度；加热/冷却装置以用于加热或冷却无水电解质电池；和根据温度测量装置所测量的温度来控制加热/冷却装置的电池温度控制装置；其中当人造卫星处于日照期间，无水电解质电池的使用温度被控制在等于或低于当人造卫星处于背光期间时无水电解质电池所到达的使用温度。这就是，当人造卫星处于背光期间时，无水电解质电池的使用温度是高于无水电解质电池在日照期间的使用温度的。由于日照期间(约138天)比背光期间(约48天)要长很多，电池保持在高温期间的时间可以显著缩短，这样就能防止电池损坏。
根据本发明的第二个方面，在第一方面，当人造卫星处于背光期间时，无水电解质电池的使用温度优选设定在10℃～35℃之间，以及当人造卫星处于日照期间时，无水电解质电池的使用温度优选设定在-30℃～10℃之间。
根据本发明，电池被设定成能够尽快地到达为背光期间所设定的使用温度或为日照期间所设定的温度。控制电池的温度是使其能落入使用温度范围内。在从背光期间转变到日照期间或相反过程的时候，在运行电池的温度变化下防护套就能自动地出现。即使在电池温度暂时超过使用温度范围的情况下，而其结果导致快速放电操作，这种情况当然也落在本发明的范围内。
根据本发明的第三个方面，在第一或第二方面中，优选无水电解质电池还包括：充电/放电条件探测装置以用于探测无水电解质电池的充电/放电状态；充电/放电装置以用于无水电解质电池的充电和放电；和充电/放电控制装置以用于根据充电/放电条件探测装置所探测的无水电解质电池的充电/放电状态而控制充电/放电装置；其中当人造卫星处在背光期间的初期时，无水电解质电池的所使用的充电状态被控制在设定数值的50％或更高，并且当人造卫星是在日照期间时，充电/放电控制装置将使无水电解质电池的所使用的充电状态被控制在设定数值的75％或更低。其结果是，在背光期间电池的能源供应量可以有保证，并且这能防止电池的损坏，否则在日照期间将使电池长时间处于高充电状态，而使电池损坏。
根据本发明的第四个方面，在第三个方面中，优选当人造卫星处在日照期间时，通过间歇的充电/放电操作方法使无水电解质电池的所使用的充电状态被控制在设定数值的75％或更低。
根据本发明，电池被设定为能尽快地到达用于背光期间所设定的使用温度或用于日照期间所设定的温度。控制电池温度使得其落在使用的温度范围内。在从背光期间转变到日照期间或相反过程的时候，在运行电池的温度变化下防护套就能自动地出现。即使无论任何原因使使用的充电状态暂时超过了其使用的充电状态，这种情况当然落在本发明的范围内。
当人造卫星处于背光期间时，装备在人造卫星上的无水电解质电池就能对装备在人造卫星上的设备提供能源。因此，必须避免在低温时电池的内阻的增加和在高温时电池的自放电率的增加。在日照期间，电池处于较低的温度以便防止电池的损坏，否则在高温时将会产生电池的损坏。再者，在背光期间必须防止无水电解质电池的冻结。结果，在本发明的第一个方面中，当人造卫星处于背光期间，无水电解质电池的使用温度被设定在等于或高于当人造卫星处于日照期间时无水电解质电池所到达的使用温度。从而，当人造卫星处于日照期间时，无水电解质电池的使用温度设定为使其等于或低于其在背光期间所能到达的温度。这样，电池能够工作很长的时间。
根据本发明的第二个方面，在背光期间，电池的使用温度设定在10℃～35℃之间。再者，在日照期间，电池的使用温度设定在-30℃～10℃之间。在背光期间电池的使用温度设定在10℃～35℃之间基于下面的原因。特别是，当电池的使用温度落在10℃以下；例如到0℃，电池的阻抗就变为很高，这样就很难提供充足的能源。相反，假如电池的温度超过35℃；例如45℃，电池的自放电率就变为很大，这样由于高温就会加速电池的损坏。这样电池的寿命就会缩短。相反，在日照期间，电池的使用温度设定在-30℃～10℃之间基于下面的原因。特别是，假如电池的温度落在-30℃以下；例如到-40℃，放置在电池中的电解液就会冻结，其结果是在紧急情况下很难提供能源。相反，假如电池的温度超过10℃，例如20℃，就会加速电池的损坏，其结果是很难保证电池寿命超过15年。为什么在背光期间电池的使用温度允许为例如20℃，其原因是背光期间比日照期间要短的多。因此，提供充足的能源的优点优先于由于电池的损坏而产生的缺点，。根据本发明，在背光期间无水电解质电池的自放电率和损坏(即内阻抗的增加或电池容量的下降)能被阻止了。在日照期间，避免了无水电解质电池的冻结，并且电池在很长的一段时间能够保持稳定的充电状态。
当无水电解质电池在很长的一段时间里处于100％的充电状态(全充电状态)或接近全充电状态时，电池的放电容量就趋于下降。由于这个原因，为保持无水电解质电池的稳定特性，减少电池处于高充电状态的时间是很重要的。无水电解质电池的使用的最大充电状态设定为在背光期间的数值的50％或更高。无水电解质电池的使用的最大充电状态设定为在日照期间的数值的75％或更低。因此可以缩短无水电解质电池处于全充电状态的时间，这样可以保证无水电解质电池的长寿命。
优选无水电解质电池的实际最大充电状态设定为在背光期间的数值的75％～100％。更优选无水电解质电池的实际充电状态设定为在背光期间的数值的90％～100％。无水电解质电池的实际最大充电状态设定为在日照期间的数值的10％～60％，更优选30％～50％。
根据第四方面，在日照期间电池在自动切换状态下的充电或小量充电，(这是用于通常已知的二次电池所使用的充电状态)已被停止。电池是处于间歇充电和被控制使其进入使用充电状态。这样就可以使无水电解质电池的寿命延长。
在附图中：
图1是根据本发明实施方案的人造卫星的外观图；
图2是示意性说明人造卫星如何绕地球旋转的；
图3是示意性说明地球对人造卫星产生阴影(即人造卫星处于日食)；
图4是显示了阳光-背光时间的变化曲线图；
图5是示意性说明人造卫星的电路方框图；
图6是用于控制锂电池的温度和充电状态的常规设定的初始条件；
图7是用于控制锂电池温度的处理程序的程序框图；
图8是锂电池在日照期间的充电状态曲线；
图9是锂电池在日食期间的充电状态曲线；
图10是用于控制锂电池充电状态过程的程序框图(1)；和
图11是用于控制锂电池充电状态过程的程序框图(2)。
通过参考图1～图11将详细描述本发明的优选实施方案。
图1所示是在人造卫星2上所装备的根据本发明实施方案的用于人造卫星的锂电池组件1(以后称之为“锂电池组件”)。一对太阳能电池4分别连接在人造卫星2的主件3的两侧使其互相对称。太阳能电池4的作用是作为人造卫星2的能源并与装备在锂电池组件1中的锂电池5相连接使得锂电池5(后面将详细叙述)得以充电。人造卫星2具有天线6用于给地球E发射和接受数据。
如图2所示，人造卫星2沿人造卫星的同步轨道Or绕地球E旋转。当地球E在其绕太阳旋转的轨道上处在春分昼夜平分点或秋分昼夜平分点附近时，地球E仅在预定的期间里在人造卫星2上产生阴影。如图3所示，太阳能电池4进入日食期间，太阳能电池4不能接受到阳光S(后文，人造卫星不暴露在阳光下的这一时期将称之为“背光期间”，并且人造卫星4暴露在阳光下的这一时期将称之为“日照期间”)。
图4所示是在地球E的一年之中人造卫星2所遇到的背光期间(在图4中所述的“背光期间”)的变化曲线。当地球E在接近春分或秋分昼夜平分点时，就会产生一背光期间。在开始时，背光期间所持续的时间是几分钟。但是随后背光期间的持续时间变长并在春分和秋分昼夜平分点时的最大值为70分钟。在春分或秋分昼夜平分点过去后，背光期间的持续时间随着预平分点增加而以对称方式缩短。
在下面的描述中，人造卫星2在春分或秋分昼夜平分点时背光期间的持续时间被称之为日食期。当人造卫星2处于日食期时，每一天人造卫星2处于背光期间为几分钟到几十分钟，并且在日照期间持续在二十几个小时。假如地球E处在除了产生日食的轨道之外的位置，人造卫星2总是处在日照期间(除了月亮在人造卫星2上产生阴影的特殊位置外)。
通过参考图5，将要叙述人造卫星2的电路结构。顺便，图5仅仅示意性地说明人造卫星2的电路结构并没有必要是代表正确的电路。人造卫星2装备了被电驱动的电驱动装置A，例如用于改变轨道的燃料注入组件7和计算机8(尽管计算机8也可以列为电驱动装置A中，但是为了方便起见，从电路图中省略了)。电驱动装置A通过一组开关B与太阳能电池A相连接。在日照期间，从太阳能电池A向电驱动装置A供电。
下面将叙述根据本发明实施方案的锂电池组件1的结构。锂电池组件1有锂电池5；用于测量锂电池5的温度的温度传感器9；用于测量锂电池5的充电状态的充电状态测量传感器10；连接着温度传感器9和充电状态测量传感器10的计算机8以便收接从其输出的信号；用于控制锂电池5的温度的温度控制器11；用于锂电池5的充电的充电开关12；和用于将锂电池5与电驱动装置A相连接的放电开关13。
锂电池5通过放电开关13与电驱动装置A相连接。当人造卫星2处于日照期间时，放电开关13通常是处于断开的状态。
温度控制器11具有一个加热器11A(相当于“加热装置”)用于加热锂电池5，以及用于将锂电池5的热量驱散的散热器11B。装配的充电状态测量传感器10便于根据锂电池5的电压而测量其充电状态。
接下来将叙述启动具有前述结构的锂电池组建1的程序框图。<锂电池的温度控制>
通过参考图6和7，将叙述用于控制锂电池5的温度的程序框图。在本发明的实施方案中，锂电池5的温度在日照期间被控制在-30℃～10℃之间和在背光期间控制在10℃～35℃之间。
如图6所示，计算机8所设定的初始条件指令(S10)。这里计算机8所设定的F1、F2和F3(通过参考充电状态控制的程序框图将更详细地叙述)指令控制锂电池5的充电状态(以后经常称之为“SOC”)，以及指令C1、C2和C3是用于控制锂电池5的温度，设定初始值(都为零)。
从C1到C3的指令，指令C1表示人造卫星2的状态。当指令C1的数值为0时，人造卫星2是处于日照期间。相反，当指令C1的数值为1时，人造卫星2是处于背光期间。另外，指令C2是表示加热器11A的状态。当指令C2的数值为0时，加热器是处于不工作状态。相反，当指令C2的数值为1时，加热器就处于工作状态。指令C3表示散热器11B的状态。当指令C3的数值为0时，散热器11B是处于不工作状态。相反，当指令C3的数值为1时，散热器11B是处于工作状态。
现在将叙述在图7中所示的温度控制程序。该程序是在给定的时间间隔里从计算机8所执行的主程序(没有示意出)调出的。
指令C1是检查人造卫星2是处于日照期间还是处于背光期间(S20)。在本发明实施方案中，当太阳能电池4是在连续进行一天工作时，人造卫星2就被确定为是处于日照期间。在另一方面，太阳能电池4不进行工作时，人造卫星2就被确定为是处于背光期间。<在背光期间锂电池的温度控制程序>
在步骤20中，当指令C1的数值为1时(背光期间)，就要对是否启动日照期间(S30)作一个确定。假如选择了“不”，那么就执行用于背光期间的温度控制操作的相关的步骤70和紧接着的步骤。在步骤20中即使当指令C1的数值为0时，当在步骤50的背光期间被确定启动时，以及当步骤60指令C1的数值变为1时(即人造卫星2是处于从日照期间转变成背光期间时)，接下来的程序也要执行。
在步骤70中，对从温度传感器9中输出的锂电池5的温度“t”是否低于10℃作一个确定。假如温度“t”是低于10℃，在步骤80中指令C3的状态就被检查。在指令C3的数值为1时的情况下，散热器11B的操作就被停止(S90)。在指令C3的开关已经变为0(S100)后，处理程序就进入步骤110。在步骤80中指令C3的数值为0的情况下程序进入步骤110，这时加热器11A就开始进入工作状态。在指令C2的开关已经变为1(S120)后，程序就返回主程序。在当温度“t”低于10℃时的情况下，散热器11B就进入不工作状态，并且加热器11A就进入工作状态。
在步骤70中，在温度“t”高于10℃的情况下，在步骤130就对温度“t”是否高于35℃作一个确定。在温度“t”低于35℃的情况下，程序就返回主程序。相反，在温度“t”高于35℃的情况下，在步骤140就对指令C2的数值是否为1作一个确定。假如指令C2的数值为1，加热器11A就进入不工作状态(S150)。在指令C2的开关已经变为0(S160)后，程序就进入步骤170。假如在步骤140指令C2的数值确定为0，散热器11B就开始工作(S170)。在指令C3的开关已经变为1(S180)后，处理程序返回主程序。在当温度“t”高于35℃的情况下，加热器11A就进入不工作状态，并且散热器11B就进入工作状态。
如上所述，在背光期间锂电池5的温度被控制在10℃～35℃之间。<在日照期间锂电池的温度控制程序>
在步骤20中，在当指令C1的数值为0(在日照期间)的情况下，假如背光期间还没有开始，在步骤50用于日照期间的温度控制操作的有关步骤190和接下来的步骤就进行。即使当步骤30日照期间被确定已经开始和当步骤40指令C1的开关为0数值时(即在由日照期间转变成背光期间的时期)，接下来的程序也被执行。
在步骤190中，对从温度传感器9中输出的锂电池5的温度“t”是否低于-30℃作一个确定。在步骤80中指令C3的状态就被检查。在指令C3的数值为1时的情况下，散热器11B的操作就被停止(S90)。在指令C3的开关已经变为1(S100)后，程序就进入步骤110。在步骤80中指令C3的数值为0的情况下，程序进入步骤110，这时加热器11A就开始进入工作状态。在指令C2的开关已经变为1(S120)后，程序就返回主程序。在当温度“t”低于-30℃时的情况下，散热器11B就进入不工作状态，并且加热器11A就进入工作状态。
在步骤190中，在温度“t”高于-30℃的情况下，在步骤200就对温度“t”是否高于10℃作一个确定。在温度“t”低于10℃的情况下，处理程序就返回主程序。在温度“t”高于10℃的情况下，在步骤140就对指令C2的数值是否为1作一个确定。在指令C2的数值为1的情况下，加热器11A的工作就被停止(S150)。在指令C2的开关已经变为0(S160)后，程序就进入步骤170。在步骤140指令C2的数值确定为0的情况下，散热器11B就开始工作(S170)。在指令C3的开关已经变为1(S180)后，处理程序返回主程序。在当温度“t”高于10℃的情况下，加热器11A就进入不工作状态，并且散热器11B就进入工作状态。
如上所述，在日照期间锂电池5的温度被控制在-30℃～10℃之间。<锂电池的充电状态的控制程序>
通过参考图8至图11，将要叙述锂电池5的充电状态控制程序。图8所示是除了地球在绕太阳旋转的轨道上产生日食的位置之外的情况下，人造卫星所处位置上锂电池5的充电状态的转变。在这种位置中，原则上仅仅是日照期间是连续的。正如后面将要叙述的，控制锂电池5转变到50％或更高的充电状态。在这时，锂电池5并不是处于充电的自动切换状态或小量的充电状态，而普通的二次电池可能会处于这种状态。当充电状态降到50％时，锂电池会间歇地充电到100％。
图9所示是当地球处于日食时锂电池5的充电状态的变化。在这时，在一部分的日照期间，锂电池5是处于间歇充电使其保持在50％～100％之间，正如人造卫星2是处于日照期间的情况一样(这段时间以后将称之为“间歇充电时期”)。当背光期间开始时，锂电池5就开始进行放电，这样就给人造卫星2提供电能(以后这段时期称之为“放电时期”)。在日照期间开始以后锂电池5已经充电到50％或更高，并且再次进入间歇充电/放电状态。
通过参考图6、10和11，下面将叙述控制锂电池5的充电状态的程序框图。
如图6所示，计算机8所设定的初始条件指令(S10)。这里将叙述指令F1、F2和F3(其初始值假设为“0”)用于控制锂电池5的充电状态(以后经常称之为“SOC”)。
在指令F1至F3中，指令F1表示锂电池5的状态。指令F1是“0，”、“1，”和“2，”中的任何一个数值。当指令F1的数值为“0，”时，锂电池5是处于充电时期。当指令F1的数值为“1，”时，锂电池5是处于日食充电/放电时期。当指令F1的数值为“2，”时，锂电池5是处于放电时期。指令F2表示充电/放电开关12的状态。当指令F2的数值为0时，充电/放电开关12是处于充电/放电停止的状态。当指令F2的数值为1时，充电/放电开关12是处于充电/放电的状态。指令F3表示放电开关13的状态。当指令F3的数值为0时，放电开关13是处于断开的状态。当指令F3的数值为1时，放电开关13是处于放电的状态。
下面将叙述在图10和11中所示的充电控制程序。该程序是在给定的时间间隔里从计算机8所执行的主程序(没有示意出)调出的。
有一个检查指令F1，以显示锂电池5的状态性质(S300)。
当指令F1的数值为0时，步骤S310就对是否已经到达的日照期间作一个确定。在本发明的实施方案中，日照期间是根据预先编好的程序框图(没有示出)确定的。可以选择地，从地面控制发出充电开始的信号。<在间歇充电时期锂电池的充电状态的控制程序>
在步骤320，对指令F2的数值是否为1作一个确定。在指令F2的数值为1的情况下(即锂电池5是处于充电状态)，程序就进入步骤360。相反，当指令F2的数值为0时(即锂电池5不在充电)，步骤330就对SOC的数值是否为30％或更低作一个确定。假如SOC被确定为是30％或更低，充电开关12就进入连接状态(S340)。在指令F2切换到数值“1”时(S350)，程序进入步骤360。在步骤330 SOC的数值被确定为是高于30％的情况下，步骤360就对SOC的数值是否为50％或更高作一个确定。
假如步骤360 SOC的数值被确定为是低于50％，就返回主程序。相反，在SOC的数值被确定为高于50％的情况下，充电/放电开关12就进入断开的状态(S370)。在指令F2的位置处于0的数值后(S380)，就返回主程序。
在间歇充电时期，通过间歇充电操作，使锂电池5被控制在SOC的数值为30％～50％之间。<在日食充电/放电时期锂电池的充电状态的控制程序>
在如图10所示的程序框图所叙述的程序操作已经执行的情况下，日食充电操作步骤440至500也被执行，只要放电时期(即背光期间)还没有开始(S430)。
在步骤440对SOC的数值是否为90％或更高作一个确定。当选择的是YES时，程序返回主程序。相反，在SOC的数值被确定为是低于90％的情况下，在步骤450就对指令F2的数值是否为1(充电状态)作一个确定。假如选择的是YES程序进入步骤480。在步骤450指令F2的数值为0的情况下，充电/放电开关12就进入连接的状态(S460)。在指令F2的位置处于1的数值(S470)之后，程序进入步骤480。
在步骤480中，对SOC是否为100％或更高作一个确定。假如选择的是NO，程序返回主程序，这时锂电池5是处于充电/放电状态。相反，假如SOC已经到达100％，充电/放电开关12就进入断开的状态(S490)。在指令F2已经处于0的数值之后(S500)，程序返回主程序。
就这样，在日食时期，锂电池5是处于充电状态并使SOC的数值为90％～100％。<在充电/放电时期锂电池的充电状态的控制程序>
接下来将要叙述在步骤430的放电时期(即背光期间)已被确定已经开始的情况下的控制程序。在这时，指令F1的开关数值为2(S510)，并且指令F2的状态被确定(S520)。在指令F2的数值为0的情况下，程序进入步骤550。在指令F2的数值为1的情况下(即锂电池5处于充电状态)，充电开关12就被断开(S530)。在指令F2的数值已经转为0后(S540)，程序进入步骤550。
在步骤550中，放电开关13就进入连接状态。在F3指令的数值已经转为1后(S560)，程序返回主程序。
在放电时期(F1=2)如图10所示的程序开始执行的情况下，程序将执行从步骤300和420至570。放电时期将持续到日照期间(即间歇充电/放电时期)开始。在步骤570日照期间被确定为已经开始的情况下，指令F1的开关数值转为0(S580)，并且放电开关13处于断开(S590)。在指令F3的开关数值已经转为0后(S600)，程序进入主程序。
在放电期间，锂电池5的放电将连续到日照期间开始。
根据本发明的实施方案，锂电池5的温度“t”在背光期间被控制在10℃～35℃之间。相反，在日照期间温度“t”被控制在-30℃～10℃之间。其结果是，在背光期间，锂电池5的自放电或损坏可以被抑制，从而使锂电池5在很长的一段时间内能够保持稳定的充电状态。
在背光期间(即充电时期)开始的时候，锂电池5的SOC数值为90％～100％。在日照期间(即间歇充电状态)，锂电池5的SOC数值保持在30％～50％之间。由于这个原因，锂电池5保持完全充电状态的时间可以缩短，这样就可以保证锂电池具有很长的寿命。
在日照期间，通过使用在众所周知的二次电池已经使用的自动切换状态，锂电池5的充电或小量的充电被停止，并且锂电池5处于间歇充电，这样，就给锂电池5提供了更长的寿命。
在本发明的实施方案中，“100％的充电状态”是表示当锂电池5在进行恒电压/恒电流的充电/放电操作8个小时时锂电池5的充电状态，例如，充电电流为0.2CA和锂电池5最大允许的充电电压。相反，“0％的充电状态”是表示当放电的电流量完全与锂电池5的名义容量相等时或放电到达最低允许的电压时锂电池5的状态。
本发明的技术范围并不限于前面所叙述的实施方案。例如，下面的例子也落在本发明的范围内。另外，本发明的范围可以扩展到同等的范围。
(1)在本发明的实施方案中，散热器11B是对静止或工作状态进行的控制操作的。根据本发明，在加热装置和冷却装置分别提供的情况下，冷却装置可以一直与无水电解质电池连接在一起，并且只有加热装置对静止和工作状态进行控制操作。
(2)在本发明的实施方案中，人造卫星2是沿同步卫星轨道进行运行的。根据本发明，人造卫星可以沿除了同步卫星轨道之外的轨道运行。

Claims (8)

1．一种用于人造卫星的无水电解质电池组件，其包括：
一种装备在人造卫星上的无水电解质电池；
用于测量所说的无水电解质电池温度的温度测量装置；
用于加热或冷却所说的无水电解质电池的加热/冷却装置；和
根据所说的温度测量装置所测得的温度以控制所说的加热/冷却装置的电池温度控制装置；
其中当人造卫星处于日照期间时，所说的无水电解质电池的使用温度为等于或低于当人造卫星处于背光期间时的无水电解质电池所到达的使用温度。
2．根据权利要求1所确定的用于人造卫星的无水电解质电池组件，
其中当人造卫星处于背光期间时，所说的无水电解质电池的使用温度设定在10℃～35℃之间，以及当人造卫星处于日照期间时，无水电解质电池的使用温度设定在-30℃～10℃之间。
3．根据权利要求1所确定的用于人造卫星的无水电解质电池，还包括：
用于探测所说的无水电解质电池的充电/放电状态的充电/放电条件探测装置；
用于所说的无水电解质电池充电/放电的充电/放电装置；和
根据所说的充电/放电条件探测装置所探测的所说的无水电解质电池的充电状态来控制所说的充电/放电装置的充电/放电控制装置；
其中当卫星处于背光期间的开始点时，所说的无水电解质电池的使用充电状态被控制在50％或更高的数值，以及当卫星处于日照期间时，所说的无水电解质电池的使用充电状态被控制在75％或更低。
4．根据权利要求3所确定的用于人造卫星的无水电解质电池，
其中当卫星处于日照期间时，通过间歇充电/放电操作使所说的无水电解质电池的使用充电状态被控制在75％或更低。
5．根据权利要求3所确定的用于人造卫星的无水电解质电池，
其中在背光期间开始的时候，所说的无水电解质电池的充电状态被设定在75％～100％。
6．根据权利要求5所确定的用于人造卫星的无水电解质电池，
其中在背光期间开始的时候，所说的无水电解质电池的充电状态被设定在90％～100％。
7．根据权利要求3所确定的用于人造卫星的无水电解质电池，
其中在日照期间开始的时候，所说的的无水电解质电池的充电状态处于10％～60％之间。
8．根据权利要求7所确定的用于人造卫星的无水电解质电池，
其中在日照期间开始的时候，所说的的无水电解质电池的充电状态处于30％～50％之间。
CNB001245260A 1999-09-17 2000-09-18 用于人造卫星的无水电解质电池组件 Expired - Fee Related CN1150650C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26441399 1999-09-17
JP264413/1999 1999-09-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1289155A true CN1289155A (zh) 2001-03-28
CN1150650C CN1150650C (zh) 2004-05-19

Family

ID=17402833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB001245260A Expired - Fee Related CN1150650C (zh) 1999-09-17 2000-09-18 用于人造卫星的无水电解质电池组件

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6246217B1 (zh)
EP (1) EP1091439B1 (zh)
CN (1) CN1150650C (zh)
DE (1) DE60013222T2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102474122A (zh) * 2009-08-05 2012-05-23 株式会社杰士汤浅国际 电池系统

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6388427B1 (en) * 2001-09-10 2002-05-14 Space Systems/Loral, Inc. Battery temperature derivative charging
US6803545B2 (en) * 2002-06-05 2004-10-12 Philip Morris Incorporated Electrically heated smoking system and methods for supplying electrical power from a lithium ion power source
JP5010250B2 (ja) * 2005-11-28 2012-08-29 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 電池積層体および電池パック
FR2903822B1 (fr) * 2006-07-17 2008-10-03 Somfy Sas Procede de fonctionnement d'une installation comprenant une batterie destinee a etre chargee de maniere exclusive par un panneau photovoltaique.
US9368983B2 (en) * 2011-12-15 2016-06-14 The Boeing Company Autonomous lithium-ion battery protection
CN102826236B (zh) * 2012-09-13 2015-03-25 上海微小卫星工程中心 一种卫星
US10239477B1 (en) * 2015-12-17 2019-03-26 Space Systems/Loral, Llc Battery charge management for geosynchronous spacecraft
FR3046706B1 (fr) * 2016-01-07 2018-02-16 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede et dispositif de charge d'une batterie
CN108681347B (zh) * 2018-04-20 2020-11-20 航天东方红卫星有限公司 一种优化卫星能源使用效率的温度控制系统及方法
RU2698638C1 (ru) * 2018-10-15 2019-08-28 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в составе космического аппарата негерметичного исполнения с радиационным охлаждением
CN113734471B (zh) * 2021-08-19 2023-07-21 上海卫星工程研究所 高轨卫星阴影期能源紧张自主应对方法及系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2921475B2 (ja) * 1996-03-22 1999-07-19 日本電気株式会社 衛星搭載バッテリ温度制御回路
US5993993A (en) * 1997-10-22 1999-11-30 Space Systems/Loral, Inc. Unregulated spacecraft electrical bus
US5957408A (en) * 1997-12-05 1999-09-28 Space Systems/Loral, Inc. Satellite with east and west battery radiators
US6027076A (en) * 1998-07-09 2000-02-22 Hughes Electronics Corporation Method for powering a spacecraft with extended-life battery operation
US5939864A (en) * 1998-10-28 1999-08-17 Space Systems/Loral, Inc. Lithium-ion battery charge control method
US6410185B1 (en) * 1999-02-15 2002-06-25 Sony Corporation Battery device for loading on moving body

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102474122A (zh) * 2009-08-05 2012-05-23 株式会社杰士汤浅国际 电池系统
CN102474122B (zh) * 2009-08-05 2016-11-09 株式会社杰士汤浅国际 电池系统
US9496722B2 (en) 2009-08-05 2016-11-15 Gs Yuasa International Ltd. Battery system including bypass electrical path and heater bypass electrical path that connects a portion of bypass electrical path upstream relative to a heater to a portion of bypass electrical path downstream relative to the heater

Also Published As

Publication number Publication date
EP1091439A3 (en) 2002-03-06
US6246217B1 (en) 2001-06-12
DE60013222T2 (de) 2005-01-13
EP1091439A2 (en) 2001-04-11
DE60013222D1 (de) 2004-09-30
CN1150650C (zh) 2004-05-19
EP1091439B1 (en) 2004-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7629770B2 (en) Device and method for controlling output from a rechargeable battery
US6353304B1 (en) Optimal management of batteries in electric systems
CN1150650C (zh) 用于人造卫星的无水电解质电池组件
EP1271171B1 (en) Method of detecting and resolving memory effect
US8283878B2 (en) Battery storage device system, and motor driving body and moving body using the system
Broussely et al. Lithium-ion batteries for electric vehicles: performances of 100 Ah cells
US7508170B2 (en) Device and method for controlling input to a rechargeable battery
EP1139481A1 (en) Charging/discharging control method for secondary battery
EP0913288A3 (en) Method for maintaining the charge capacity of traction battery modules of a hybrid electric vehicle
JP2000133321A (ja) リチウムイオンバッテリの充電制御方法
CN101854069A (zh) 太阳能电池的充电方法和用于锂离子电池系统的装置
US20120249047A1 (en) Photo-voltaic charging of high voltage traction batteries
CN110085947A (zh) 一种电池单体快速自加热方法、系统及装置
US20130099721A1 (en) Combination energy storage system for solar, wind and other &#34;non-dispatchable&#34; energy sources serving variable loads in various conditions
CN101504977B (zh) 多电池电源系统
CN104919676A (zh) 蓄电装置及启动方法
RU2611568C1 (ru) Способ эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания космического аппарата с большим сроком активного существования
CN110371323B (zh) 适用于太阳同步晨昏轨道卫星锂离子蓄电池组的在轨管理方法
CN206908328U (zh) 一种带有双控加温功能的储能充放电控制器
Hill Satellite battery technology—A tutorial and overview
CN102570557A (zh) 一种风光互补发电系统蓄电池的充放电管理控制方法
CN108695926B (zh) 一种高轨卫星锂离子蓄电池组控制方法
EP0803958A2 (en) Recharge profile for spacecraft Ni/H2 Batteries
JP4543208B2 (ja) 人工衛星用非水電解質電池装置
US10239477B1 (en) Battery charge management for geosynchronous spacecraft

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee

Owner name: GS YUASA CORP

Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: NIPPON STORAGE BATTERY CO., LTD.

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Kyoto Japan

Patentee after: Yuasa Battery Co., Ltd.

Address before: Kyoto Japan

Patentee before: Japan Storage Battery Co., Ltd.

REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1077525

Country of ref document: HK

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: GS YUASA CORP.

Free format text: FORMER OWNER: YUASA BATTERY CO LTD

Effective date: 20110506

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20110506

Address after: Kyoto Japan

Patentee after: GS Yuasa International Corporation

Address before: Kyoto Japan

Patentee before: Yuasa Battery Co., Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20040519

Termination date: 20160918

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee