DE69920585T2 - Akkumulatorsteuerungsverfahren für Raumfahrzeuge - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft Weltraumfahrzeug-Energiesysteme und insbesondere ein Verfahren zur Energieversorgung eines Weltraumfahrzeugs mit verlängerter Lebensdauer der Weltraumfahrzeugbatterien.
  • Weltraumfahrzeuge, wie beispielsweise geostationäre Kommunikationssatelliten erfordern eine große Menge an Energie für die Verstärker und andere Elektronikgruppen, die Signale von einem Punkt auf der Erdoberfläche zu einem anderen Punkt weiterleiten. Die Energie wird normalerweise von Solarzellen erzeugt, die außen an dem Satelliten angebracht sind und in Richtung der Sonne ausgerichtet sind. Die Solarzellen erzeugen Energie nur, wenn Sonnenlicht auf die Solarzellen fällt, und erzeugen keine Energie, wenn der Satellit im Erdschatten ist.
  • Die Kommunikationsweiterleitungsfähigkeiten des Satelliten müssen weiter funktionieren, wenn er im Schatten ist. Eine Batterie ist an Bord des Weltraumfahrzeugs vorgesehen, um die überschüssige Energie aufzunehmen und zu speichern, die von den Solarzellen erzeugt wird, wenn das Weltraumfahrzeug im Sonnenlicht ist, und um diese Energie an die energieverbrauchenden Komponenten abzugeben, wenn das Weltraumfahrzeug im Schatten ist. Die Batterie durchläuft deshalb einen Lade-/Entladezyklus während Perioden wenn der Satellit zwischen Sonnenlicht und Schatten wandert. Die Batterie liefert zusätzliche Energie für den Betrieb der Lagehaltungstriebwerke und eine Ersatzenergie in anderen Fällen.
  • Kommunikationssatelliten werden in geostationäre Umlaufbahnen für erwartete Zeitperioden von etwa 15 Jahren oder mehr gebracht. Da sie nicht einfach für Reparaturen erreichbar sind, müssen die Weltraumfahrzeugsysteme einschließlich der Batterie für solche ausgedehnten Zeitdauern ohne Reparatur ausgelegt und zuverlässig sein. Eingebaute funktionelle Redundanzhilfen erreichen diese Ziele, aber es ist höchst wünschenswert, dass die Weltraumsysteme einschließlich der Batterie eine erwartete Lebensdauer von zumindest 15 Jahren oder mehr haben.
  • Die Weltraumfahrzeugbatterien, die in den heutigen umlaufenden Kommunikationssatelliten verwendet werden, haben bewährte Zuverlässigkeitsnachweise. Allerdings gibt es ein sehr starkes Interesse, verbesserte Batterien zu verwenden, die weiterentwickelte Technologien einsetzen, um höhere Energiespeicherfähigkeiten pro Gewichtseinheit der Batterien zu erzielen, um das relative Gewicht der Batterien zu reduzieren und größere Kommunikationsweiterleitungsfähigkeiten bereitzustellen. Diese verbesserten Batterien haben nicht die bewährten Zuverlässigkeitsnachweise der bestehenden Batterien einfach deshalb, weil sie neuere Technologien sind. Aus diesem Grund existiert eine Abneigung, solche verbesserten Batterien einzusetzen, obgleich sie beträchtliche potentielle Vorteile in den Weltraumfahrzeugsystemen liefern.
  • Unterschiedliche Batteriesysteme zum Versorgen von Weltraumfahrzeugen mit Energie sind beispielsweise in dem Aufsatz offenbart „Galileo Probe Battery System", Gagarin BP. et al., IECEC. Proceedings of the Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, US, New York, IEEE, Vol. Conn. 31, Seiten 427 bis 432, oder in Dokument EP 0 922 637 A2 , das ein Dokument zum Stand der Technik gemäß Artikel 54 (3) EPÜ ist.
  • Es gibt ein Bedürfnis nach einem Lösungsweg für eine Batterieverwendung, um länger dauernde Betriebszeiten zu erreichen, so dass die Batterien in Weltraumfahrzeuganwendungen verwendet werden können. Die vorliegende Erfindung erfüllt dieses Bedürfnis und liefert weitere zugehörige Vorteile.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen Lösungsweg zur Energieversorgung eines Weltraumfahrzeugs bereit, der eine verlängerte Batterielebensdauer besitzt. Diese Technik kann in unterschiedlichen Art und Weisen verwendet werden, beispielsweise um Sicherheitsbereiche in der Batterielebensdauer vorzusehen, oder die Verwendung von Batterien zu ermöglichen, die sich ansonsten nicht für die Anwendungen mit ausgedehnter Zeitdauer qualifizieren würden. Der Lösungsweg der Erfindung erfordert keine Veränderung des Aufbaus oder des Betriebs der Batte rien, sondern verwaltet stattdessen deren Betrieb, so dass ihre nutzbaren Lebensdauern verlängert werden.
  • Entsprechend der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Energieversorgung eines Weltraumfahrzeugs das Vorsehen eines Weltraumfahrzeugs mit zumindest zwei unabhängigen steuerbaren elektrischen Speicherbatterien, die eine erste Batterie und eine zweite Batterie umfassen, die wirksam mit energieverbrauchenden Komponenten des Weltraumfahrzeugs verbunden sind. Jede Batterie ist steuerbar aktivierbar und steuerbar deaktivierbar. Der Arbeitszyklus des Weltraumfahrzeugenergiesystems umfasst das Betreiben sowohl der ersten Batterie als auch der zweiten Batterie während einer ersten Zeitperiode, wobei beide Batterien in einem aktivierten Zustand sind. Die erste Batterie wird danach während einer zweiten Zeitperiode in dem aktivierten Zustand betrieben, wobei die zweite Batterie in einem deaktivierten Zustand während der zweiten Zeitperiode ist. Sowohl die erste Batterie als auch die zweite Batterie werden während einer dritten Zeitperiode betrieben, wobei beide Batterien in dem aktivierten Zustand sind. Die zweite Batterie wird danach während einer vierten Zeitperiode in dem aktivierten Zustand betrieben, wobei die erste Batterie in dem deaktivierten Zustand während der dritten Zeitperiode ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Batterien um Lithium-Ionenbatterien, die durch Entladen und Kühlen auf eine Temperatur deaktiviert werden können, bei der der elektromechanische Prozess der Batterie in großem Maße inert wird. In diesem Zustand verschlechtern sich die Batterie und deren interne Komponenten nicht wesentlich über die Zeit durch Korrosion oder andere Mechanismen. Die Lithium- Ionenbatterie kann aus diesem deaktivierten Zustand reaktiviert werden, wenn deren Kapazität wieder benötigt wird. Das heißt, dass die Batterie wirksam in einen Schlafzustand gesetzt werden kann, in dem sie über die Zeit unverändert bleibt und danach aufgeweckt werden kann, um wieder wirksam zu wirken.
  • Entsprechend diesem Gesichtspunkt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Energieversorgung eines Weltraumfahrzeugs die Schritte: Bereitstellen eines Weltraumfahrzeugs mit energieverbrauchenden Komponenten darin, und Bereitstellen in dem Weltraumfahrzeug von zwei unabhängig steuerbaren elektrischen Speicherbatterien, die eine erste Batterie und eine zweite Batterie aufweisen, die wirksam mit den energieverbrauchenden Komponenten des Weltraumfahrzeugs verbunden sind. Jede Batterie ist aktiviert und in einem höheren Temperaturbereich funktionsfähig und ist inaktiv und nicht funktionsfähig in einem unteren Temperaturbereich. Energie wird geliefert, indem sowohl die erste Batterie als auch die zweite Batterie in dem hohen Temperaturbereich während einer ersten Zeitperiode betrieben werden. Die erste Batterie wird danach in dem höheren Temperaturbereich während einer zweiten Zeitperiode betrieben, wobei die zweite Batterie nicht betriebsbereit ist und in dem unteren Temperaturbereich während der zweiten Zeitperiode ist. Sowohl die erste Batterie als auch die zweite Batterie sind in dem höheren Temperaturbereich während einer dritten Zeitperiode in Betrieb. Die zweite Batterie ist danach in dem höheren Temperaturbereich während einer vierten Zeitperiode in Betrieb, wobei die erste Batterie nicht in Betrieb ist und in dem unteren Temperaturbereich während der vierten Zeitperiode ist.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis der jährlichen Veränderungen der Energiespeicheranforderungen für Satelliten, die in geostationären Umlaufbahnen positioniert sind und in der aktivierbaren/deaktivierbaren Natur einiger fortschrittlicher Batterien. Die jährliche Veränderung der Energiespeicheranforderungen stammt aus der Tatsache, dass die relativen Zeitbeträge, während denen der Satellit im Sonnenlicht und im Schatten ist, über das Jahr hinweg variieren. Für den Großteil des Jahres, der als „Sonnenwendeperiode" im Stand der Technik bezeichnet wird, ist der Satellit in konstantem direktem Sonnenlicht und hängt relativ schwach von der Batterieenergie für Ersatz und andere Triebwerkslagehaltungsoperationen ab. Für zwei Perioden von etwa 1,5 Monaten, ermittelt um den 21. März und dem 21. September, Äquinoktiumdaten, wie die „Finsternisperiode" im Stand der Technik bezeichnet wird, verbringt der Satellit einen Teil der 24-Stunden-Periode in Dunkelheit und hängt deshalb stärker von der Batterieenergie ab. Die verfügbare Speicherkapazität des Batteriesystems kann folglich während der Sonnenwendeperiode reduziert werden, er muss aber während der Finsternisperiode vergrößert werden. Somit kann das 12-Monats-Jahr als eine erste 1,5 Monate Finsternisperiode, eine zweite 4,5 Monate Sonnenwendeperiode, eine dritte 1,5 Monate Finsternisperiode und eine vierte 4,5 Monate Sonnenwendeperiode gesehen werden. Die Zyklen wiederholen sich in aufeinander folgenden 12 Monatsperioden. Während der ersten und der dritten Periode wird mehr Gesamtbatteriekapazität benötigt, und während der zweiten und der vierten Periode wird eine geringere Gesamtbatteriekapazität benötigt. Die Lebensdauern der Batterien werden verlängert, indem die Batterien während der zweiten und der vierten Periode heruntergefahren werden.
  • Mit der vorliegenden Erfindung umfasst das Batteriesystem mehrere unabhängig steuerbare Batterien. Die vollständige Kapazität der mehreren Batterien (die Redundanz und andere Betriebsbetrachtungen zulassen) wird verwendet, um die Speicherkapazität während der ersten Finsternisperiode bereitzustellen. Wenn der Satellit jede Sonnenwendeperiode erreicht, werden ein oder mehrere der Batterien in einen Schlafzustand inaktiviert, indem sie entladen und gekühlt werden im Falle von Lithium-Ionenbatterien. In diesem inaktiven Zustand ist die elektrochemische Speicherungsfähigkeit der Batterie nicht funktionsbereit und der normale Verschlechterungsvorgang der Elemente der Batterie wird damit unterbrochen. Die inaktivierte Batterie wird reaktiviert, wenn der Satellit die nächste Finsternisperiode beginnt, indem sie geladen und aufgewärmt wird auf ihre Betriebstemperatur. Wenn der Satellit die nächste Sonnenwendeperiode erreicht, wird eine andere Batterie oder ein Satz von Batterien in den inaktiven Zustand gesetzt. Durch Drehen der inaktiven Perioden auf einer jährlichen Basis um die verschiedenen Batterien wird die effektive Betriebslebensdauer jeder Batterie verlängert bevor sie aufgrund normaler Verschlechterungsmechanismen, denen sie während der inaktiven Periode ausgesetzt sind, ausfallen würde. Die erforderliche Betriebslebensdauer jeder Batterie in einem Zweibatteriensystem beträgt nur 9,4 Jahre, um 15 Jahre einer gesamten Batteriesystembetriebsdauer zu erreichen. Diese verkürzte Betriebslebensdauer wird leicht erreicht für Batterien, die fortschrittliche elektromagnetische Speichertechnologien einsetzen.
  • Bei einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung kann jede Batterie im Betrieb geladen und entladen werden auf weniger als ihre maximale Kapazität während jedes Lade-/Entladezyklusses, um dessen Lebensdauer zu verlängern.
  • Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierteren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung darstellen. Der Umfang der Erfindung ist jedoch nicht auf diese bevorzugte Ausführungsform begrenzt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Satelliten in einer geostationären Erdumlaufbahn;
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines Weltraumfahrzeug-Energiesystems entsprechend der Erfindung;
  • 3 ist eine schematische Darstellung des Weltraumfahrzeug-Batteriesystems, das in dem Energiesystem von 2 verwendet wird; und
  • 4 ist ein Blockdiagramm einer bevorzugten Lösung zur Ausführung der Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • 1 zeigt einen Satelliten 20 als Weltraumfahrzeug in einer geostationären Umlaufbahn über dem Äquator der Erde. Der Satellit bewegt sich in einer 24-Stunden-Umlaufbahn um das Zentrum der Erde (während er die Lage hält über einem bestimm ten ausgewählten Ort auf der Erde), und die Erde bewegt sich in einer 12-Monats-Umlaufbahn um die Sonne. Während der zwei 1,5-monatigen Finsternisperioden benötigt der Satellit relativ viel elektrische Energiespeicherkapazität. Während der zwei 4,5-monatigen Sonnenwendeperioden, die sich mit den zwei Finsternisperioden abwechseln, benötigt der Satellit eine relativ geringe elektrische Energiespeicherkapazität.
  • 2 zeigt das Satellitenenergie-Versorgungssystem in allgemeiner Form. Energie wird von energieverbrauchenden Komponenten 22 benötigt. Energie wird von Solarzellen 24 erzeugt und an ein Energiesystem 25 geliefert. Ein Teil der Energie, die von den Solarzellen 24 erzeugt wird, wird sofort in den energieverbrauchenden Komponenten verwendet, und ein Teil der Energie, die von den Solarzellen 24 erzeugt wird, wird in einem Batteriesystem 26 gespeichert. Zu einem späteren Zeitpunkt, wenn die Solarzellen 24 keine Energie erzeugen, da der Satellit im Schatten ist, wird die in dem Batteriesystem 26 gespeicherte Energie den energieverbrauchenden Komponenten 22 zugeführt. Die Verteilung der Energie wird von einer Energiesystemsteuerung 28 gesteuert.
  • Das Batteriesystem 26 umfasst zumindest zwei unabhängig steuerbare Batterien 30, die hier als erste Batterie 30a und als zweite Batterie 30b gezeigt sind. Eine der Batterien 30 ist in größerem Detail in 3 gezeigt. Die Batterie 30 kann jeder betriebsfähige Typ sein, der steuerbar umgewandelt werden kann zwischen einem aktivierten Zustand und einem deaktivierten Zustand, aber es ist vorzugsweise eine Lithium-Ionenbatterie. Lithium-Ionenbatterien sind im Stand der Technik bekannt und deren Aufbau ist beispielsweise in US-Patent 4,507,371 be schrieben. Die Batterie wird in einem Lade-/Entlade-Zyklus betrieben.
  • Im Falle der Lithium-Ionenbatterie kann die Batterie gesteuert aktiviert werden, indem sie in einen höheren Temperaturbereich erhitzt wird, beispielsweise eine Temperatur von etwa 5°C bis etwa 15°C. Die Lithium-Ionenbatterie kann steuerbar deaktiviert werden, indem sie entladen und auf einen unteren Temperaturbereich gekühlt wird, beispielsweise eine Temperatur von etwa –30°C bis etwa –10°C.
  • „Deaktivieren" bedeutet nicht nur, dass die Batterie weder Energie liefert noch speichert, sondern dass deren elektrochemischen Reaktionen und Funktionen im Wesentlichen unterbrochen bzw. ausgesetzt sind. Wenn die Batterie elektrochemisch funktioniert und deshalb aktiviert wird, tritt ein natürlicher Verschlechterungsmechanismus mit der Zeit auf, der zu einem Ausfall der Batterie nach einer Zeitperiode führt. Wenn die Batterie elektrochemisch nicht funktionsfähig ist und deshalb deaktiviert ist, läuft dieser Verschlechterungsmechanismus nicht und der natürliche Verschlechterungsmechanismus ist nicht wirksam. Im Falle der Lithium-Ionenbatterie wird die Umwandlung zwischen dem aktivierten Zustand und dem deaktivierten Zustand durch Steuern der Temperatur und der Ladung der Batterie erreicht. In einem anderen Beispiel könnte die Umwandlung durch Entfernen des Elektrolyten der Batterie gesteuert werden, um die Batterie zu deaktivieren und danach durch Vorsehen des Elektrolyten in der Batterie zum Aktivieren der Batterie erreicht werden. Ein Beispiel einer Batterie, die von dem deaktivierten in den aktivierten Zustand umgewandelt werden kann, ist von den Fahrzeug-Säurebatterien bekannt, die deaktiviert wer den, wenn sie ohne Wasser geliefert werden, und die dann durch Hinzufügen von Wasser zur Ausbildung des Elektrolyten aktiviert werden. Das Bewegen des Elektrolyten ist keine bevorzugte Lösung, da sie Pumpen erfordert und unter Entstehung von Schmutz ausführbar ist. Die Aktivierung und Deaktivierung unter Verwendung von Wärme und Kälte und der Ladesteuerung, wie im Fall der Lithium-Ionenbatterie, ist bevorzugt.
  • Die bevorzugte Lithium-Ionenbatterie 30 wird mit einem Erhitzer 32 geliefert, der über eine Energieversorgung 34 über einen Schalter 36 steuerbar mit Energie versorgt werden kann, wobei der Schalter von der Systemenergiesteuerung 28 gesteuert wird. Die Batterie 30 kann gesteuert über eine Entladelast 38 durch einen Schalter 40 kontrolliert entladen werden, wobei der Schalter durch die Systemenergiesteuerung 38 gesteuert wird. Um die Batterie 30 steuerbar zu aktivieren, wird der Erhitzer 32 durch Schließen des Schalters 36 in Betrieb genommen, um die Batterie 30 auf den höheren Temperaturbereich zu erhitzen, wobei der Schalter 40 geöffnet ist. Die Batterie 30 wird dann über die Systemenergiesteuerung 38 mit Energie geladen, die von den Solarzellen 24 geliefert wird. Die Batterie 30 wird danach in dem normalen Lade- und Entladezyklen betrieben. Es ist möglich, das Erhitzen durch den Erhitzer 32 während der normalen Lade- und Entladezyklen zu unterbrechen aufgrund der Wärme, die intern durch die elektrochemischen Reaktionen erzeugt wird.
  • Um die Batterie 30 steuerbar zu deaktivieren wird der Schalter 36 geöffnet, um das Erhitzen zu unterbrechen und ein Kühlen der Batterie auf den niederen Temperaturbereich zu ermöglichen. Abhängig von dem Kühlsystem der Batterie kann der Erhitzer 32 periodisch eingeschaltet werden, um die Temperatur der Batterie innerhalb des unteren Temperaturbereichs zu halten. Falls die Batterie 30 beispielsweise durch Aussetzen der Weltraumumgebung gekühlt wird, kann die Kühlung so groß sein, dass die Temperatur der Batterie zu tief fallen würde, solange nicht periodisch erhitzt wird, um den unteren Temperaturbereich zu halten. Um die Batterie 30 in Vorbereitung für die Deaktivierung zu entladen wird der Schalter 40 geschlossen, um die verbleibende gespeicherte Energie über die Entladelast 38 zu entladen. Wenn die Batterie 30 deaktiviert ist, wird sie durch Öffnen eines Schalters 42 vom Energiebus genommen.
  • Die Batterie 30 kann danach gesteuert reaktiviert werden, indem der Schalter 40 geöffnet wird und der Schalter 36 geschlossen wird, um die Batterie zurück in den höheren Temperaturbereich zu erhitzen, wie zuvor beschrieben. Sobald die Batterie 30 reaktiviert ist, wird der Schalter 42 geschlossen, um sie zurück an den Energiebus 25 zu bringen. Der Aktivierungs-/Deaktivierungszyklus ist über eine große Anzahl von Zyklen wiederholbar.
  • 4 zeigt eine bevorzugte Lösung zur Ausführung der Erfindung. Das Weltraumfahrzeug, beispielsweise der Kommunikationssatellit 20 in einer geostationären Umlaufbahn, wird bereitgestellt, Bezugszeichen 50, mit einem Batteriesystem 26, wie zuvor erläutert, Bezugszeichen 52. Der Satellit wird für eine erste (Finsternis) Zeitperiode mit beiden Batterien 30a und 30b mit Energie versorgt, die aktiviert und betriebsbereit sind, Bezugszeichen 54. Die erste Periode dauert etwa 1,5 Monate. Am Ende der ersten Periode wird die zweite Batterie 30b deaktiviert, und der Satellit wird danach für eine zweite (Sonnenwende) Zeitperiode mit nur der ersten Batterie 30a mit Ener gie versorgt, die aktiviert und betriebsbereit ist, Bezugszeichen 56. Die zweite Periode ist etwa 4,5 Monate lang. Am Ende der zweiten Periode wird die zweite Batterie 30b reaktiviert, und der Satellit wird für eine dritte (Finsternis) Zeitperiode mit beiden Batterien 30a und 30b mit Energie versorgt, die aktiviert und betriebsbereit sind, Bezugszeichen 58. Die dritte Zeitdauer ist etwa 1,5 Monate lang. Am Ende der dritten Periode wird die erste Batterie 30a deaktiviert und der Satellit wird anschließend für eine vierte (Sonnenwende) Zeitdauer mit nur der zweiten Batterie 30b versorgt, die aktiviert und betriebsbereit ist, Bezugszeichen 60. Die vierte Zeitdauer beträgt etwa 4,5 Monate. Der Zyklus wird für die nächste 12-Monatsperiode wiederholt.
  • Die erste, zweite, dritte und vierte Periode sind zusammen 12 Monate lang, aber jede Batterie arbeitet nur 7,5 Monate. Während der übrigen 5,5 Monate, wenn eine Batterie deaktiviert ist, verschlechtert sie sich nicht wesentlich chemisch, so dass tatsächlich ihre nutzbare Lebensdauer verlängert werden kann. Alternativ ausgedrückt, würde jede Batterie für einen Satelliten mit einer 15-jährigen Betriebszeit für nur etwa 9,4 Jahre arbeiten.
  • Die Lebensdauer der Batterie wird bestimmt in bestimmtem Umfang durch den Grad des Ladens relativ zu einer maximalen Ladefähigkeit, und dem Grad des Entladens relativ zu einer maximalen Entladekapazität in jedem Lade-/Entladezyklus. In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung kann der Grad des Ladens und der Grad des Entladens abhängig von den Energieanforderungen der energieverbrauchenden Komponenten 22 begrenzt werden auf einen Teillade-/Entladezyklus, so dass eine weitere Verlängerung der Lebensdauer der Batterie erreicht wird. Das heißt, dass die Lebensdauer der Batterie durch Begrenzen des Grads des Ladens und Entladens auf beispielsweise 75% der Maximalwerte während Abschnitten der aktivierten Perioden verlängert werden kann, falls die Begrenzung innerhalb der Einschränkung möglich ist, die die energieverbrauchenden Bedürfnisse des Weltraumfahrzeugs liefern muss. Die erste Batterie kann beispielsweise über einen Teillade-/Entladezyklus während der zweiten Zeitperiode betrieben werden, und die zweite Batterie kann während eines Teillade-/Entladezyklus während der vierten Zeitperiode betrieben werden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Bezug auf eine bevorzugte Anwendung eines Kommunikationssatelliten in einer geostationären Erdumlaufbahn mit zwei Batterien beschrieben. Sie kann in anderen Umständen, beispielsweise einem Satelliten in einer geostationären Umlaufbahn mit einer größeren Anzahl von Batterien angewendet werden; einem Satelliten in einer anderen Erdumlaufbahn, in der es abwechselnde Perioden von kontinuierlichem Sonnenlicht und Sonnenlicht/Schatten gibt; einem Weltraumfahrzeug in einer bestimmten Mission im tiefen Weltall; oder einem Satelliten in einer geostationären oder anderen Umlaufbahn um einen anderen Körper im Weltall.
  • Obgleich eine bestimmte Ausführungsform dieser Erfindung im Detail zu Darstellungszwecken beschrieben wurde, sind verschiedene Modifikationen und Verbesserungen machbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Erfindung ist folglich nicht beschränkt mit Ausnahme auf die angehängten Ansprüche.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Energieversorgung eines Weltraumfahrzeugs, mit den Schritten Bereitstellen (50) eines Weltraumfahrzeugs mit zumindest zwei unabhängig steuerbaren elektrischen Speicherbatterien (30), die mit energieverbrauchenden Komponenten (22) des Weltraumfahrzeugs verbunden sind, wobei jede Batterie (30; 30a, 30b) steuerbar aktivierbar und steuerbar deaktivierbar ist, einschließlich einer ersten Batterie (30a) und einer zweiten Batterie (30b); erstes Betreiben (54) sowohl der ersten Batterie (30a) als auch der zweiten Batterie (30b) während einer ersten Zeitperiode, wobei beide Batterien in einem aktivierten Zustand sind; danach zweites Betreiben (56) der ersten Batterie (30a) während einer zweiten Zeitperiode im aktivierten Zustand, wobei die zweite Batterie in einem deaktivierten Zustand während der zweiten Zeitperiode ist; danach drittes Betreiben (58) sowohl der ersten Batterie (30a) als auch der zweiten Batterie (30b) während einer dritten Zeitperiode, wobei beide Batterien in dem aktivierten Zustand sind; und danach viertes Betreiben (60) der zweiten Batterie während einer vierten Zeitperiode im aktivierten Zustand, wobei die erste Batterie (30a) im aktivierten Zustand während der vierten Zeitperiode ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Batterie (30a) und die zweite Batterie (30b) Lithium-Ionenbatterien sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit dem zusätzlichen Schritt nach dem Schritt des vierten Betreibens Ausführen der aufeinanderfolgenden Schritte erstes Betreiben, zweites Betreiben, drittes Betreiben und viertes Betreiben in dieser Reihenfolge zumindest ein zusätzliches Mal.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zeitperiode und die dritte Zeitperiode jeweils 1 1/2 Monate dauern, und wobei die zweite Zeitperiode und die vierte Zeitperiode jeweils etwa 4 1/2 Monate dauern.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Batterie (30a) während der zweiten Zeitperiode einen Teillade/Entladezyklus durchläuft.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Batterie (30b) während der vierten Zeitperiode einen Teillade/Entladezyklus durchläuft.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Weltraumfahrzeug (20) in einer geostationären Umlaufbahn um die Erde ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Batterie (30) in einem höhe ren Temperaturbereich aktiviert wird und in einem niedrigeren Temperaturbereich deaktiviert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der höhere Temperaturbereich von etwa 5°C bis etwa 15°C reicht, und der niedere Temperaturbereich von etwa –30°C bis etwa –10°C reicht.
DE69920585T 1998-07-09 1999-07-08 Akkumulatorsteuerungsverfahren für Raumfahrzeuge Expired - Lifetime DE69920585T2 (de)

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