JP2001155783A

JP2001155783A - 人工衛星用非水電解質電池装置

Info

Publication number: JP2001155783A
Application number: JP2000282460A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yoshida; 吉田　　浩明; Takefumi Inoue; 剛文井上; Naozumi Miyanaga; 直澄宮永; Fumitaka Imamura; 文隆今村
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2001-06-08
Anticipated expiration: 2020-09-18
Also published as: JP4543208B2

Abstract

(57)【要約】【課題】長期間にわたって安定した充放電特性を発揮
できる人工衛星用リチウム電池装置を提供すること。【解決手段】人工衛星には、太陽電池４と人工衛星用
非水電解質電池（リチウム電池）装置１とが搭載されて
いる。人工衛星用非水電解質電池装置１には、非水電解
質電池５と、温度センサ９と、充電状態測定センサ１０
と、両センサ９，１０からの信号を入力するコンピュー
タ８とが備えられており、非水電解質電池５の管理温度
は人工衛星が日照期にあるときは日陰期における電池の
管理温度と同等あるいはそれ以下とし、コンピュータ８
が温調装置１１を制御することによって、一定の温度域
内に維持される。また、リチウム電池５の充電状態は、
コンピュータ８による充電用スイッチ１２の入り切りに
よって制御され、人工衛星が日陰期開始のときには非水
電解質電池５の管理充電状態が５０％以上になるように
制御し、人工衛星が日照期にあるときには非水電解質電
池５の管理充電状態が７５％以下となるように制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星用非水電
解質電池装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人工衛星には、通常は太陽電池と二次電
池とが搭載されている。これら二種類の電池のうち太陽
電池は、日照時（太陽光が太陽電池に照射されている時
期）に人工衛星に電力を供給する。また、二次電池は、
日照時には太陽電池によって充電されており、蝕時（例
えば地球によって太陽光が遮られるために、太陽電池に
太陽光が照射されない時期）には、人工衛星に電力を放
電する。

【０００３】ところで、人工衛星に搭載される二次電池
は、１５年以上に渡って安定した充放電サイクルを維持
することが要求されている。従来には、このような二次
電池として、例えばニッケル水素電池が使用されてお
り、日照期（太陽光が常に太陽電池に照射されている半
年のうちの約１３８日間）には１００％充電状態または
フロート状態による高い充電状態が保持されていた。一
方、日陰期（１日に１度太陽光が地球の陰に隠れて太陽
電池に照射されない時間を有する、半年のうちの約４５
日間）には、二次電池は人工衛星に電力を供給するため
に放電される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さて最近になって、人
工衛星に搭載する二次電池に、リチウム電池を使用する
ことが試みられている。ところが、リチウム電池とニッ
ケル水素電池との性質の相違から、従来のニッケル水素
電池と同じようにリチウム電池を充電貯蔵した場合に
は、リチウム電池の放電容量が小さくなってしまい、安
定した充放電特性を発揮しにくいという問題があった。

【０００５】本発明は、上記した事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、長期間に渡って安定した充放
電特性を発揮できる人工衛星用非水電解質電池装置を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの、請求項１に記載の発明に係る人工衛星用非水電解
質電池装置は、人工衛星に搭載された非水電解質電池
と、前記非水電解質電池の温度を測定するための温度計
測手段と、前記非水電解質電池を加熱または冷却するた
めの加熱冷却手段と、前記温度計測手段で計測された温
度をもとに前記加熱冷却手段を制御するための電池温度
制御手段とを備えたものであって、人工衛星が日照期に
あるときは前記非水電解質電池の管理温度を、日陰期の
電池管理温度と同等あるいはそれ以下とし、したがって
人工衛星が日陰期にあるときは前記非水電解質電池の管
理温度を日照期の電池管理温度と同等あるいはそれ以上
とするものである。日照期（約１３８日／半年）は日陰
期（約４５日／半年）に比べてきわめて長いため、この
発明によれば電池が高温に維持される時間をきわめて短
くでき、電池の劣化を抑制することができる。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の非水電解質電池装置であって、人工衛星が日陰
期にあるときは前記非水電解質電池の管理温度を１０℃
〜３５℃とし、人工衛星が日照期にあるときは前記非水
電解質電池の管理温度を−３０℃〜１０℃とすることを
特徴とする。この発明は、請求項１に記載の発明のさら
に好適な管理温度範囲を解明したものである。なお、こ
れらの発明において、日陰期および日照期における電池
の管理温度について述べると、できる限り速く電池がそ
の管理温度になるように設定され、その管理温度範囲に
電池温度が収まるように管理されるものではあるが、日
陰期および日照期の入れ替わる時機には実際の電池温度
の変化の遅れなどが発生することは当然起りうるもので
ある。また、急速な放電などによって一時的に電池温度
が前記管理温度の範囲を超えるなどの状況があっても、
この発明の趣旨を逸脱しないことは言うまでもない。

【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２のいずれかに記載の発明の非水電解質電池装置であっ
て、前記非水電解質電池の充放電状態を検出するための
充放電状態検出手段と、前記非水電解質電池を充放電す
るための充放電手段と、前記充放電状態検出手段で検出
された前記非水電解質電池の充放電状態に基づいて前記
充放電手段を制御するための充放電制御手段とを備え、
人工衛星が日陰期開始のときには前記非水電解質電池の
管理充電状態が５０％以上になるように制御し、人工衛
星が日照期にあるときには前記非水電解質電池の管理充
電状態が７５％以下となるように制御することを特徴と
する。この発明によって、蝕時における電池の電力供給
能力を確保するとともに、日照期において電池が長期に
わたって高い充電状態におかれて劣化を早めることを避
けることができる。

【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明の非水電解質電池装置であって、人工衛星が日照
期にあるときは前記非水電解質電池の管理充電状態を間
欠充電により７５％以下とするように制御することを特
徴とする。上に述べた電池の管理充電状態は、できる限
り速やかにその状態になるように設定され、制御される
ものではあるが、日陰期および日照期の入れ替わる時機
には実際の電池充電状態の変化の遅れなどが発生するこ
とは当然起りうるものである。また、何らかの要因で一
時的に電池の充電状態が前記管理充電状態を外れること
があっても、この発明の趣旨を逸脱しないことは言うま
でもない。

【００１０】

【発明の作用、および発明の効果】人工衛星に搭載され
た非水電解質電池では、蝕時には、人工衛星内の機器に
電力を供給するように設定されているので、低温状態に
おける内部抵抗の増大を回避すること、および高温状態
における自己放電の増大を回避する必要がある。また、
日照期には、高温における電池の劣化を回避するために
なるべく低温に維持しておくとともに、非水電解質電池
内部の凍結を回避することが必要である。このため、請
求項１の発明では、日陰期には非水電解質電池の管理温
度を、日照期と同等あるいはそれ以上とし、したがって
人工衛星が日照期にあるときは前記非水電解質電池の管
理温度を、日陰期と同等あるいはそれ以下とすること
で、長期間の運用ができる。

【００１１】請求項２の発明によれば電池管理温度を、
日陰期には１０℃〜３５℃に、日照期には−３０℃〜１
０℃にしている。日陰期の電池管理温度範囲を１０℃〜
３５℃としている理由は次に述べるとおりである。温度
が１０℃を下回り、例えば０℃になると電池のインピー
ダンスが大きくなるため、十分な電力供給が困難とな
る、また、電池の温度が３５℃を越えて例えば４５℃に
なると、電池の自己放電が大きくなったり、電池の劣化
が高温により加速されるために電池の寿命が短くなる。
一方、日照期の電池管理温度範囲を−３０℃〜１０℃と
している理由は次に述べるとおりである。温度が−３０
℃を下回り、例えば−４０℃になると電池の電解液が凝
固するため、非常時の電力供給が困難となる、また、電
池の温度が１０℃を越えて例えば２０℃になると、電池
の劣化が加速されるために、１５年以上にわたる電池寿
命の確保が困難となる。なお、日陰期の電池管理温度と
して例えば２０℃が許容される理由は、日照期に比べて
日陰期が時間的にきわめて短いため、電池の劣化の不利
よりも十分な電力供給の有利さが評価されるためであ
る。この発明によれば、日陰期においては、非水電解
質電池の自己放電や電池劣化（内部抵抗の増大や容量の
低下等）を押さえ、日照期には、非水電解質電池の凍結
を回避しつつ、長期間にわたって安定した充放電状態を
維持することができる。

【００１２】ところで、非水電解質電池は１００％充電
状態（満充電状態）あるいはこれに近い高い充電状態に
長時間保持しておくと、放電容量が低下してしまうとい
う性質がある。このため、高い充電状態の時間をなるべ
く短くしておくことが、非水電解質電池の安定した特性
を保持するために重要な課題となる。請求項３の発明に
よれば、非水電解質電池の管理充電状態は、日陰期のと
きには５０％以上とされ、日照期には７５％以下とされ
ている。このため、非水電解質電池を満充電しておく時
間を短くすることができ、非水電解質電池の寿命を長く
確保することが可能となる。

【００１３】なお、日陰期のときの非水電解質電池の実
際の充電状態は、好ましくは、７５％〜１００％がよ
く、さらに好ましくは、９０％〜１００％がよい。ま
た、日照期のときの非水電解質電池の充電状態は、好ま
しくは、１０％〜６０％がよく、さらに好ましくは３０
％〜５０％がよい。

【００１４】また、請求項４の発明によれば、日照期に
は、従来の二次電池に使用されていたフロート状態で充
電またはトリクル充電を止め、間欠充電によって充電
し、管理充電状態に制御するようにしたので、非水電解
質電池の長寿命化にさらに寄与できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に本発明の一実施形態につい
て、図１〜図１１を参照しつつ、詳細に説明する。図１
には、本実施形態の人工衛星用リチウム電池装置（以
下、「リチウム電池装置」と言う。）１を搭載した人工
衛星２を示した。人工衛星２の本体部３からは、それぞ
れ対向する位置に一対の太陽電池４が設けられている。
両太陽電池４は、人工衛星２の電力源として働くととも
に、リチウム電池装置１の内部に備えられているリチウ
ム電池５を充電するように接続されている（詳細につい
ては、後述する。）。また、人工衛星２には、地球Ｅ等
との間でデータを送受信するためのアンテナ６が備えら
れている。

【００１６】人工衛星２は、図２に示すように、地球Ｅ
の静止衛星軌道Ｏｒ上を周回している。地球Ｅが公転軌
道上において、春分または秋分に近い時期にあるときに
は、人工衛星２は、所定の時間だけ地球Ｅの陰に隠れて
しまい、図３に示すように、太陽電池４が太陽Ｓからの
光を受けられない「蝕」の状態となる（なお、以後の記
述において、太陽電池４に太陽光が照射されない時期を
「蝕時」と言う。また、太陽電池４に太陽光が照射され
ている時期を「日照時」と言う）。

【００１７】図４は、地球Ｅの一年の間に、人工衛星２
に起こる蝕時の長さ（グラフにおいて「蝕時間」と記載
した。）の変化を示したグラフである。地球Ｅが、春分
または秋分に近くなると、蝕時が発生し、始めは数分の
長さであったものが、だんだんと長くなり、春分・秋分
の日には最大約７０分となる。また、春分・秋分を過ぎ
ると、蝕時の時間は対称的に短くなる。

【００１８】なお、以後の記述において、春分または秋
分の時期において、人工衛星２に蝕時が発生する期間を
「日陰期」と言う。人工衛星２が日陰期にあるときに
は、１日のうち、数分〜数十分の間は蝕時にあり、残り
の２０数時間は日照時となる。また、地球Ｅが公転軌道
上において、日陰期以外の地点にあるときには、人工衛
星２は、常に（月の陰に隠れる等の特別な事情を除い
て）日照時にある。この日陰期以外の期間を「日照期」
と言う。

【００１９】次に、図５を参照しつつ、人工衛星２の電
気的構成について説明する（なお図５は、電気的構成を
模式的に示したものであり、必ずしも正確に表現されて
いるわけではない。）。人工衛星２には、例えば軌道修
正用のジェット噴射装置７やコンピュータ８等のよう
に、電気によって駆動される電気駆動部材Ａが備えられ
ている（なお、図５中、コンピュータ８も電気駆動部材
Ａに含まれるが、図示の都合上、電気駆動部材Ａの構成
中から外してある）。電気駆動部材Ａは、太陽電池４に
スイッチ群Ｂを介して接続されており、日照時には太陽
電池４から電気が供給されるようになっている。

【００２０】ここで、本実施形態におけるリチウム電池
装置１の構成について説明する。リチウム電池装置１に
は、リチウム電池５と、このリチウム電池５の温度を測
定する温度センサ９と、リチウム電池５の充電状態を測
定する充電状態測定センサ１０と、両センサ９，１０か
らの信号を入力するように接続されているコンピュータ
８と、リチウム電池５の温度を制御する温調装置１１
と、リチウム電池５を充電する充電用スイッチ１２と、
リチウム電池５と電気駆動部材Ａとを接続する放電スイ
ッチ１３とが備えられている。

【００２１】リチウム電池５は、放電スイッチ１３を介
して電気駆動部材Ａに接続されている。人工衛星２が日
照時にあるときには、通常は放電スイッチ１３は切断さ
れている。温調装置１１は、リチウム電池５に熱を与え
るヒータ（本発明における「加温装置」に該当する）１
１Ａと、リチウム電池５から放熱させる放熱器１１Ｂと
から構成されている。また、充電状態測定センサ１０
は、リチウム電池５の電圧から充電状態を測定するよう
に配設されている。

【００２２】次に、上記のように構成されたリチウム電
池装置１を作動させるフローチャートについて説明す
る。＜リチウム電池の温度制御＞図６および図７を参照しつ
つ、リチウム電池５の温度を調節するフローチャートに
ついて説明する。本実施形態では、リチウム電池５の管
理温度は、日照期においては、−３０℃〜１０℃の範囲
に、日陰期においては、１０℃〜３５℃の範囲となるよ
うに制御されている。

【００２３】まず、図６に示すように、コンピュータ８
は、各フラグを初期条件に設定する（Ｓ１０）。ここで
は、リチウム電池５の充電状態（以下では、「ＳＯＣ」
と言うことがある。）を制御するためのフラグＦ１，Ｆ
２，Ｆ３（詳細については、充電状態制御フローチャー
トにおいて説明する。）と、リチウム電池５の温度を制
御するためのフラグＣ１，Ｃ２，Ｃ３とを初期値（全て
「０」である）にする。

【００２４】フラグＣ１〜Ｃ３のうち、フラグＣ１は、
人工衛星２の状態を示すものであり、「０」のときには
日照期にあり、「１」のときには日陰期にある。また、
フラグＣ２は、ヒータ１１Ａの状態を示すものであり、
「０」のときには停止状態にあり、「１」のときには運
転状態にある。また、フラグＣ３は、放熱器１１Ｂの状
態を示すものであり、「０」のときには停止状態にあ
り、「１」のときには運転状態にある。

【００２５】次に、図７に示した温度制御処理ルーチン
について説明する。このルーチンは、コンピュータ８が
実行するメインルーチン（図示せず）から、所定の時間
間隔で呼び出されるものである。まず、人工衛星２が、
日照期と日陰期とのいずれにあるかを示す状態フラグＣ
１のチェックを行う（Ｓ２０）。なお、本実施形態で
は、太陽電池４による発電が行われている場合には、日
照期にあると判断され、太陽電池４による発電が行われ
ていない場合には、日陰期にあると判断されるようにな
っている。

【００２６】＜日陰期における温度調節手順＞ステップ
２０において、フラグＣ１が１であったとき（日陰期）
には、日照期が始まったか否かが判定され（Ｓ３０）、
ＮＯの場合には、ステップ７０以下の日陰期における温
度調節が行われる。なお、以下の手順は、ステップ２０
においてフラグＣ１が０であり、ステップ５０において
日陰期が開始されたと判断されて、ステップ６０でフラ
グＣ１が１に変更されたとき（日照期から日陰期への変
更時期である。）にも実行される。

【００２７】まず、ステップ７０では、温度センサ９か
ら入力されるリチウム電池５の温度ｔが、１０℃以下で
あるか否かが判断される。温度ｔが１０℃以下であった
ときには、ステップ８０で、フラグＣ３の状態がチェッ
クされる。ここでフラグＣ３が１の場合には、放熱器１
１Ｂの運転を停止し（Ｓ９０）、フラグＣ３を０にした
後（Ｓ１００）、ステップ１１０に進む。また、ステッ
プ８０でフラグＣ３が０の場合には、そのままステップ
１１０に進み、ヒータ１１Ａを運転状態として、フラグ
Ｃ２を１とした後（Ｓ１２０）、メインルーチンに戻
る。こうして、温度ｔが１０℃以下の場合には、放熱器
１１Ｂが停止状態となり、ヒータ１１Ａが運転状態とな
る。

【００２８】一方、ステップ７０において、温度ｔが１
０℃より大きい場合には、ステップ１３０において温度
ｔが３５℃以上であるか否かが判断される。ここで、温
度ｔが３５℃よりも低い場合には、そのままメインルー
チンに戻る。また、温度ｔが３５℃以上であった場合に
は、ステップ１４０で、フラグＣ２が１であるか否かが
判断される。フラグＣ２が１であったときには、ヒータ
１１Ａの運転を停止し（Ｓ１５０）、フラグＣ２を０と
した後（Ｓ１６０）にステップ１７０に進む。一方、ス
テップ１４０で、フラグＣ２が０であった場合には、放
熱器１１Ｂの運転を開始し（Ｓ１７０）、フラグＣ３を
１としてから（Ｓ１８０）メインルーチンに戻る。こう
して、温度ｔが３５℃以上の場合には、ヒータ１１Ａが
停止状態となり、放熱器１１Ｂが運転状態となる。以上
のようにして、日陰期においては、リチウム電池５の温
度ｔは、１０℃〜３５℃の範囲に調節される。

【００２９】＜日照期における温度調節手順＞一方、ス
テップ２０で、状態フラグＣ１が０であった場合（日照
期）には、ステップ５０において、日陰期が開始されて
いないことを条件として、ステップ１９０以下の日照期
における温度調節が行われる。なお、以下の手順は、ス
テップ３０において日照期が開始されたと判断されて、
ステップ４０でフラグＣ１が０に変更されたとき（日陰
期から日照期への変更時期である。）にも実行される。

【００３０】まず、ステップ１９０では、温度センサ９
から入力されるリチウム電池５の温度ｔが、−３０℃以
下であるか否かが判断される。温度ｔが−３０℃以下で
あったときには、ステップ８０で、フラグＣ３の状態が
チェックされる。ここでフラグＣ３が１の場合には、放
熱器１１Ｂの運転を停止し（Ｓ９０）、フラグＣ３を０
にした後（Ｓ１００）、ステップ１１０に進む。また、
ステップ８０でフラグＣ３が０の場合には、そのままス
テップ１１０に進み、ヒータ１１Ａを運転状態として、
フラグＣ２を１とした後（Ｓ１２０）、メインルーチン
に戻る。こうして、温度ｔが−３０℃以下の場合には、
放熱器１１Ｂが停止状態となり、ヒータ１１Ａが運転状
態となる。

【００３１】一方、ステップ１９０において、温度ｔが
−３０℃より大きい場合には、ステップ２００において
温度ｔが１０℃以上であるか否かが判断される。ここ
で、温度ｔが１０℃よりも低い場合には、そのままメイ
ンルーチンに戻る。また、温度ｔが１０℃以上であった
場合には、ステップ１４０で、フラグＣ２が１であるか
否かが判断される。フラグＣ２が１であったときには、
ヒータ１１Ａの運転を停止し（Ｓ１５０）、フラグＣ２
を０とした後（Ｓ１６０）にステップ１７０に進む。一
方、ステップ１４０で、フラグＣ２が０であった場合に
は、放熱器１１Ｂの運転を開始し（Ｓ１７０）、フラグ
Ｃ３を１としてから（Ｓ１８０）、メインルーチンに戻
る。こうして、温度ｔが１０℃以上の場合には、ヒータ
１１Ａが停止状態となり、放熱器１１Ｂが運転状態とな
る。以上のようにして、日照期においては、リチウム電
池５の温度ｔは、−３０℃〜１０℃の範囲に調節され
る。

【００３２】＜リチウム電池の充電状態制御手順＞次
に、図８〜図１１を参照しつつ、リチウム電池５の充電
状態（State Of Charge）を制御する手順について説明
する。図８は、地球Ｅが公転周期上において、日照期の
位置にある場合の充電状態の推移を示している。この位
置では、原則として日照時のみが続いている。後述のよ
うに、リチウム電池５は、３０％〜５０％の充電状態を
維持するように調節されている。なおこのときには、リ
チウム電池５は、従来の二次電池のようにフロート状態
での充電またはトリクル充電ではなく、充電状態が３０
％にまで低下したときに、間欠的に５０％となるまで充
電する方式を採用している。

【００３３】また、図９は、地球Ｅが日陰期にある場合
のリチウム電池５の充電状態の推移を示している。この
とき、日照時の一部においては、上記の日照期と同様に
リチウム電池５は、３０％〜５０％の充電状態を維持す
るように間欠的な充電が行われている（以下、この時期
を「間欠充電期」と言う）。蝕時になると、リチウム電
池５の放電が開始され、人工衛星２の電力を供給する
（以下、この時期を「放電期」と言う）。その後、日照
時が始まると、５０％以上の充電状態となるまで充電さ
れた後、再び間欠充電期となる。

【００３４】次に、図６、図１０および図１１を参照し
つつ、リチウム電池５の充電状態制御フローチャートに
ついて説明する。まず、図６に示すように、コンピュー
タ８は、各フラグを初期条件に設定する（Ｓ１０）。こ
こでは、リチウム電池５の充電状態（以下では、「ＳＯ
Ｃ」と言うことがある）を制御するためのフラグＦ１，
Ｆ２，Ｆ３（初期値は、全て「０」である）の内容につ
いて説明する。フラグＦ１〜Ｆ３のうち、フラグＦ１
は、リチウム電池５の状態を示すものである。フラグＦ
１は、「０」、「１」または「２」のいずれかの数値を
とり、「０」のときには間欠充電期に、「１」のときに
は充電期に、「２」のときには放電期にあることを示し
ている。また、フラグＦ２は、充電用スイッチ１２の状
態を示すものであり、「０」のときには充電停止状態に
あり、「１」のときには充電状態にあることを示してい
る。また、フラグＦ３は、放電スイッチ１３の状態を示
すものであり、「０」のときには切り離された状態にあ
り、「１」のときには放電している状態にあることを示
している。

【００３５】次に、図１０および図１１に示した充電状
態制御処理ルーチンについて説明する。このルーチン
は、コンピュータ８が実行するメインルーチン（図示せ
ず）から、所定の時間間隔で呼び出されるものである。
まず、リチウム電池５が、いずれの時期にあるかを示す
状態フラグＦ１のチェックが行われる（Ｓ３００）。フ
ラグＦ１が０であったときには、図１１に示すように、
ステップ３１０において、日照期に至ったかどうかが判
断される。なお、本実施形態では、この日照期は、予め
プログラムされているフローチャート（図示せず）に従
って、判断されるようになっているが、この他にも、例
えば地上から充電開始信号を送信してもよい。

【００３６】＜間欠充電期における充電状態制御手順＞
まず、ステップ３２０では、フラグＦ２が１であるか否
かが判断される。フラグＦ２が１であるとき（充電され
ているとき）には、ステップ３６０に進む。一方、フラ
グＦ２が０であるとき（充電されていないとき）には、
ステップ３３０で、ＳＯＣが３０％以下であるか否かが
判断される。ＳＯＣが３０％以下のときには、充電用ス
イッチ１２が接続され（Ｓ３４０）、フラグＦ２が１と
された後（Ｓ３５０）、ステップ３６０に進む。また、
ステップ３３０で、ＳＯＣが３０％よりも大きいと判断
されたときには、ステップ３６０で、ＳＯＣが５０％以
上であるか否かが判断される。ステップ３６０におい
て、ＳＯＣが５０％よりも小さいと判断されたときに
は、そのままメインルーチンに戻る。一方、ＳＯＣが５
０％以上になっているときには、充電用スイッチ１２を
切断し（Ｓ３７０）、フラグＦ２を０とした後（Ｓ３８
０）にメインルーチンに戻る。こうして、間欠充電期に
おいては、リチウム電池５は、間欠充電によってＳＯＣ
が３０％〜５０％となるように制御されている。

【００３７】＜日陰期の充電期における充電状態制御手
順＞図１０のフローチャートを実行したときには、ステ
ップ４２０でフラグＦ１が１と判断された後、放電期
（蝕時）が開始していないことを条件として（Ｓ４３
０）、ステップ４４０からステップ５００までの日陰期
の充電期の処理が行われる。ステップ４４０では、ＳＯ
Ｃが９０％以上であるかどうかが判断され、ＹＥＳのと
きにはそのままメインルーチンに戻る。一方、ＳＯＣが
９０％よりも小さいときには、ステップ４５０でフラグ
Ｆ２が１（充電状態）か否かが判断され、ＹＥＳのとき
にはステップ４８０に進む。また、ステップ４５０でフ
ラグＦ２が０のときには、充電用スイッチ１２が接続さ
れ（Ｓ４６０）、フラグＦ２を１とした後に（Ｓ４７
０）、ステップ４８０に進む。

【００３８】ステップ４８０では、ＳＯＣが１００％以
上であるか否かが判断されて、ＮＯのときには充電状態
を維持したままでメインルーチンに戻る。一方、ＳＯＣ
が１００％に達しているときには、充電用スイッチ１２
を切断し（Ｓ４９０）、フラグＦ２を０として（Ｓ５０
０）メインルーチンに戻る。こうして、日陰期には、リ
チウム電池５は、充電状態が、９０％〜１００％のＳＯ
Ｃとなるように制御されている。

【００３９】＜放電期における充電状態制御手順＞次
に、ステップ４３０において、放電期（蝕時）が開始さ
れたと判断されたときの制御手順について説明する。こ
のときには、フラグＦ１を２として（Ｓ５１０）、フラ
グＦ２の状態を判断する（Ｓ５２０）。フラグＦ２が０
であったときには、ステップ５５０に進む。また、フラ
グＦ２が１のとき（充電状態）には、充電用スイッチ１
２を切断し（Ｓ５３０）、フラグＦ２を０とした後（Ｓ
５４０）、ステップ５５０に進む。ステップ５５０で
は、放電スイッチ１３を接続して、フラグＦ３を１とし
た後（Ｓ５６０）にメインルーチンに戻る。

【００４０】放電期（Ｆ１＝２）の間に、図１０のルー
チンが開始されたときには、ステップ３００とステップ
４２０からステップ５７０に進み、日照時（間欠充電
期）が開始するまで放電期を維持する。一方、ステップ
５７０で日照期が開始されたと判断されたときには、フ
ラグＦ１を０として（Ｓ５８０）、放電スイッチ１３を
切断し（Ｓ５９０）、フラグＦ３を０とした後（Ｓ６０
０）にメインルーチンに戻る。こうして、放電期には、
日照期が開始するまでリチウム電池５からの放電が続け
られる。

【００４１】このように本実施形態によれば、リチウム
電池５の温度は、日陰期には１０℃〜３５℃に、日照期
には−３０℃〜１０℃に保持されるようにしてある。こ
のため、日陰期においては、リチウム電池５の自己放電
や電池劣化を押さえ、日照期には、リチウム電池５の凍
結を回避しつつ自己放電の増大を押さえることができる
ので、長期間にわたって安定した充放電状態を維持する
ことができる。

【００４２】また、リチウム電池５のＳＯＣは、蝕時
（放電期）開始のときには、９０％〜１００％となり得
るようにされ、日照期（間欠充電期）には、３０％〜５
０％に維持されている。このため、リチウム電池５を満
充電しておく時間を短くすることができ、リチウム電池
５の寿命を長く確保することが可能となる。さらに、日
照期には、従来の二次電池に使用されていたフロート状
態で充電またはトリクル充電を止め、間欠充電によって
充電するようにしたので、リチウム電池５の長寿命化に
さらに寄与できる。

【００４３】なお、上記の実施形態において、「１００
％充電状態」とは、例えば０．２ＣＡの充電電流とリチ
ウム電池の最大許容充電電圧において、８時間の定電圧
／定電流充電を行ったときの充電状態を言う。また、
「０％充電状態」とは、１００％充電状態から、リチウ
ム電池の公称容量に相当する電気量を放電した状態、若
しくは最低許容電圧まで放電したときの状態を言う。

【００４４】本発明の技術的範囲は、上記した実施形態
によって限定されるものではなく、例えば、次に記載す
るようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その
他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶもの
である。（１）本実施形態では、放熱器１１Ｂについて、停止ま
たは運転状態の制御を行っているが、本発明によれば、
加熱冷却手段として加熱手段と冷却手段とに別々に設け
た場合には、冷却手段を常に非水電解質電池に連結して
おき、加熱手段のみの停止・運転状態の制御を行っても
よい。（２）本実施形態において人工衛星２は静止衛星軌道上
を周回しているが、本発明によれば、人工衛星は静止衛
星軌道以外の軌道を周回していてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態における人工衛星の斜視図

【図２】人工衛星が地球軌道上を周回している様子を示
す模式図

【図３】人工衛星が地球の陰に入っているとき（蝕）の
様子を示す模式図

【図４】蝕時間の変化を示すグラフ

【図５】人工衛星における電気的構成を模式的に示すブ
ロック図

【図６】リチウム電池の温度および充電状態の制御を行
う初期条件設定ルーチン

【図７】リチウム電池の温度制御処理手順を示すフロー
チャート

【図８】日照期におけるリチウム電池の充電状態を示す
グラフ

【図９】日陰期におけるリチウム電池の充電状態を示す
グラフ

【図１０】リチウム電池の充電状態制御処理手順を示す
フローチャート（１）

【図１１】リチウム電池の充電状態制御処理手順を示す
フローチャート（２）

【符号の説明】

１…人工衛星用リチウム電池装置（人工衛星用非水電解
質電池装置）２…人工衛星４…太陽電池（充放電手段）５…リチウム電池（非水電解質電池）８…コンピュータ（電池温度制御手段、充放電制御手
段）９…温度センサ（温度計測手段）１０…充電状態測定センサ（充放電状態検出手段）１１…温調装置（加熱冷却手段）１１Ａ…ヒータ１１Ｂ…放熱器１２…充電用スイッチ（充放電手段）１３…放電スイッチ（充放電手段）Ａ…電気駆動部材（充放電手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｚ (72)発明者宮永直澄京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地日本電池株式会社内 (72)発明者今村文隆京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地日本電池株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人工衛星に搭載された非水電解質電池
と、前記非水電解質電池の温度を測定するための温度計
測手段と、前記非水電解質電池を加熱または冷却するた
めの加熱冷却手段と、前記温度計測手段で計測された温
度をもとに前記加熱冷却手段を制御するための電池温度
制御手段とを備えた人工衛星用非水電解質電池装置であ
って、人工衛星が日照期にあるときは前記非水電解質電池の管
理温度を日陰期における前記非水電解質電池管理温度と
同等あるいはそれ以下とすることを特徴とする人工衛星
用非水電解質電池装置。
【請求項２】人工衛星が日陰期にあるときは前記非水
電解質電池の管理温度を１０℃〜３５℃とし、人工衛星
が日照期にあるときは前記非水電解質電池の管理温度を
−３０℃〜１０℃とすることを特徴とする請求項１に記
載の人工衛星用非水電解質電池装置。
【請求項３】前記非水電解質電池の充放電状態を検出
するための充放電状態検出手段と、前記非水電解質電池
を充放電するための充放電手段と、前記充放電状態検出
手段で検出された前記非水電解質電池の充放電状態に基
づいて前記充放電手段を制御するための充放電制御手段
とを備え、人工衛星が日陰期開始のときには前記非水電
解質電池の管理充電状態を５０％以上になるように制御
し、人工衛星が日照期にあるときには前記非水電解質電
池の管理充電状態を７５％以下となるように制御するこ
とを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の人
工衛星用非水電解質電池装置。
【請求項４】人工衛星が日照期にあるときは前記非水
電解質電池の管理充電状態を７５％以下とするように間
欠充電によって制御することを特徴とする請求項３に記
載の人工衛星用非水電解質電池装置。