JP2002050782A - 再構成可能なタイルを備えた太陽モジュールアレイ - Google Patents
再構成可能なタイルを備えた太陽モジュールアレイInfo
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- H01L31/042—
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Y10S323/906—Solar cell systems
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、容易に製造され、任意の時期に再
構成のためにアクセスすることのできる太陽セルモジュ
ール12を含んだ太陽パネル電力発生システム10を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 太陽セルモジュール12は、予め規定され
たパターンの相互接続路を有する印刷回路板媒体と、印
刷回路板媒体上にマトリクスで配列され、予め規定され
たパターンの相互接続路によって接続されている複数の
太陽セル16と、予め規定されたパターンの相互接続路か
ら再構成可能なサブパターンを規定するプログラムを有
している集積回路14とを備えていることを特徴とする。
構成のためにアクセスすることのできる太陽セルモジュ
ール12を含んだ太陽パネル電力発生システム10を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 太陽セルモジュール12は、予め規定され
たパターンの相互接続路を有する印刷回路板媒体と、印
刷回路板媒体上にマトリクスで配列され、予め規定され
たパターンの相互接続路によって接続されている複数の
太陽セル16と、予め規定されたパターンの相互接続路か
ら再構成可能なサブパターンを規定するプログラムを有
している集積回路14とを備えていることを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽セル装置に関
し、とくに再構成可能な太陽セル装置に関する。
し、とくに再構成可能な太陽セル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】太陽セルは、とくに宇宙用において重要
な電源である。一般に、複数のセルが基板上に支持さ
れ、固定されたパターンで電気的に相互接続されてい
る。基板は剛性であってもよいし、フレキシブルでもよ
い。
な電源である。一般に、複数のセルが基板上に支持さ
れ、固定されたパターンで電気的に相互接続されてい
る。基板は剛性であってもよいし、フレキシブルでもよ
い。
【0003】典型的に固定されたパターンのために、太
陽セル装置上の太陽セルどうしを配線により相互接続す
ることが必要である。一般に、太陽セルアレイは印刷回
路板に取付けられ、個々の太陽セルが印刷回路板上にお
いて固定したパターンで配線され、この固定したパター
ンは、その太陽セルアレイが設計された特定用途により
太陽パネルの組立ての前に予め規定されている。
陽セル装置上の太陽セルどうしを配線により相互接続す
ることが必要である。一般に、太陽セルアレイは印刷回
路板に取付けられ、個々の太陽セルが印刷回路板上にお
いて固定したパターンで配線され、この固定したパター
ンは、その太陽セルアレイが設計された特定用途により
太陽パネルの組立ての前に予め規定されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】太陽セルをパッケージ
に収容して印刷回路板に取付ける多くの方法が知られて
いる。しかしながら、太陽セルアレイは特定の用途に対
して設計および製造されるので、一般にそのアレイのフ
レキシビリティは制限される。アレイは一度組立てられ
ると、従来技術の太陽セルの仕様の変更は、不可能でな
いにしても困難である。
に収容して印刷回路板に取付ける多くの方法が知られて
いる。しかしながら、太陽セルアレイは特定の用途に対
して設計および製造されるので、一般にそのアレイのフ
レキシビリティは制限される。アレイは一度組立てられ
ると、従来技術の太陽セルの仕様の変更は、不可能でな
いにしても困難である。
【0005】本発明の目的は、交換可能なコア装置とし
て容易に製造される用途の広いモジュール方式の太陽・
電力発生システムを提供することである。本発明の別の
目的は、宇宙船上に取付けられる前に、あるいは宇宙船
が軌道にのった後のような時期にでも再構成するために
遠隔的にアクセスされることができるように、太陽セル
のモジュールの電気構成を最適化し、修正できるように
することである。
て容易に製造される用途の広いモジュール方式の太陽・
電力発生システムを提供することである。本発明の別の
目的は、宇宙船上に取付けられる前に、あるいは宇宙船
が軌道にのった後のような時期にでも再構成するために
遠隔的にアクセスされることができるように、太陽セル
のモジュールの電気構成を最適化し、修正できるように
することである。
【0006】本発明の別の目的は、個々のモジュールお
よび個々の太陽セルの集積回路制御によって異なった電
気構成が達成される標準化されたレイアウトを提供する
ことによって太陽モジュールの設計を簡単にすることで
ある。
よび個々の太陽セルの集積回路制御によって異なった電
気構成が達成される標準化されたレイアウトを提供する
ことによって太陽モジュールの設計を簡単にすることで
ある。
【0007】本発明のさらに別の目的は、太陽セルのグ
ループが望されたときに分路から除去され、たとえば太
陽セルの寿命の末期等の余分の電力が要求される場合に
のみ付勢されるように、太陽セルの動作の監視および制
御を行うことである。
ループが望されたときに分路から除去され、たとえば太
陽セルの寿命の末期等の余分の電力が要求される場合に
のみ付勢されるように、太陽セルの動作の監視および制
御を行うことである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、監視制御およ
び再構成回路とモジュラーアレイ方式で集積された太陽
・電力発生セルのシステムを有する再構成可能な太陽セ
ルパネルである。本発明は、製造プロセスを簡単にする
ために標準化されたモジュール構造を有する自動化され
たプロセスを使用して製造されることができる。モジュ
ール上の全ての各セルの連続的な監視および制御が可能
である。ストリングに組立てられた太陽セルのグループ
を制御および監視することもまた可能である。個々のモ
ジュールが太陽パネル上に組立てられ、独立的に構成さ
れ、パネル、ペイロードおよび宇宙船の仕様にしたがっ
てその電流および電圧の両オプションにより再構成され
ることができる。本発明によると、組立て時または組立
て後のいずれの時期に、および宇宙船が軌道にのってい
るときでさえ、変更を行うことが可能である。
び再構成回路とモジュラーアレイ方式で集積された太陽
・電力発生セルのシステムを有する再構成可能な太陽セ
ルパネルである。本発明は、製造プロセスを簡単にする
ために標準化されたモジュール構造を有する自動化され
たプロセスを使用して製造されることができる。モジュ
ール上の全ての各セルの連続的な監視および制御が可能
である。ストリングに組立てられた太陽セルのグループ
を制御および監視することもまた可能である。個々のモ
ジュールが太陽パネル上に組立てられ、独立的に構成さ
れ、パネル、ペイロードおよび宇宙船の仕様にしたがっ
てその電流および電圧の両オプションにより再構成され
ることができる。本発明によると、組立て時または組立
て後のいずれの時期に、および宇宙船が軌道にのってい
るときでさえ、変更を行うことが可能である。
【0009】本発明において、複数の太陽セルは、太陽
モジュールアレイの再構成可能タイル(SMART)モ
ジュールとしても知られている太陽モジュールを形成す
るように印刷回路板上においてパッケージ化される。太
陽パネルは、電気的に一緒に接続された複数のモジュー
ルから形成されている。太陽モジュール間の接続は、熱
膨張の不整合による応力を吸収するように応力除去ルー
プと共に形成されることができる。太陽セルは、たとえ
ば、はんだ付けまたは導電性エポキシの使用のような現
在工業的に実用されている任意の既知の技術を使用して
印刷回路板媒体に接続される。
モジュールアレイの再構成可能タイル(SMART)モ
ジュールとしても知られている太陽モジュールを形成す
るように印刷回路板上においてパッケージ化される。太
陽パネルは、電気的に一緒に接続された複数のモジュー
ルから形成されている。太陽モジュール間の接続は、熱
膨張の不整合による応力を吸収するように応力除去ルー
プと共に形成されることができる。太陽セルは、たとえ
ば、はんだ付けまたは導電性エポキシの使用のような現
在工業的に実用されている任意の既知の技術を使用して
印刷回路板媒体に接続される。
【0010】印刷回路板は、太陽セルのアレイに対する
物理的な支持構造であり、太陽セルモジュールを含む太
陽セル間の電気接続路を提供する。モジュール上の各太
陽セルは太陽セルのマトリクスの一部分である。複数の
モジュールが太陽パネルに組立てられる。
物理的な支持構造であり、太陽セルモジュールを含む太
陽セル間の電気接続路を提供する。モジュール上の各太
陽セルは太陽セルのマトリクスの一部分である。複数の
モジュールが太陽パネルに組立てられる。
【0011】各太陽セルは、制御回路および集積回路に
より特有にアドレス可能て制御可能である。集積回路
は、太陽セルアレイを制御するために種々の方法で使用
されることができる。たとえば、プログラム可能な集積
回路チップは監視、制御および太陽セルモジュールの再
構成を行うものであり、各太陽セルアレイに対して印刷
回路板上に配置される。換言すると、1個の全体のモジ
ュールに対して1個の集積回路が設けられている。各モ
ジュール上の集積回路は別のモジュール上の集積回路と
通信しているため、複数の太陽モジュールから形成され
た再構成可能な太陽パネルが可能になる。さらに別の形
態は、マスター制御モジュールとして動作し、太陽パネ
ル全体を制御する集積回路を有するものである。
より特有にアドレス可能て制御可能である。集積回路
は、太陽セルアレイを制御するために種々の方法で使用
されることができる。たとえば、プログラム可能な集積
回路チップは監視、制御および太陽セルモジュールの再
構成を行うものであり、各太陽セルアレイに対して印刷
回路板上に配置される。換言すると、1個の全体のモジ
ュールに対して1個の集積回路が設けられている。各モ
ジュール上の集積回路は別のモジュール上の集積回路と
通信しているため、複数の太陽モジュールから形成され
た再構成可能な太陽パネルが可能になる。さらに別の形
態は、マスター制御モジュールとして動作し、太陽パネ
ル全体を制御する集積回路を有するものである。
【0012】本発明のその他の目的および特徴は、好ま
しい実施形態の詳細な説明および添付図面ならびに特許
請求の範囲から明らかになるであろう。
しい実施形態の詳細な説明および添付図面ならびに特許
請求の範囲から明らかになるであろう。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明は、アレイに配置された複
数の太陽セルが印刷回路板上に取付けられ、太陽モジュ
ールを生成する再構成可能な太陽セルアレイである。い
くつかの太陽モジュールが構成されて相互接続されて、
太陽パネルを生成することができる。太陽セルアレイと
太陽モジュールを処理し、構成し、制御するために少な
くとも1つの集積回路が使用される。図1乃至3は、本
発明を一般的に示している。
数の太陽セルが印刷回路板上に取付けられ、太陽モジュ
ールを生成する再構成可能な太陽セルアレイである。い
くつかの太陽モジュールが構成されて相互接続されて、
太陽パネルを生成することができる。太陽セルアレイと
太陽モジュールを処理し、構成し、制御するために少な
くとも1つの集積回路が使用される。図1乃至3は、本
発明を一般的に示している。
【0014】図1は太陽電力発生パネル10の概略図であ
り、ここにおいて複数の太陽モジュール12が配列され、
パネル10に取付けられている。集積回路チップ14は、マ
スターモジュール制御装置として作用する。集積回路チ
ップ14は太陽モジュール12を所望のように配列し、相互
接続し、制御するために使用される。
り、ここにおいて複数の太陽モジュール12が配列され、
パネル10に取付けられている。集積回路チップ14は、マ
スターモジュール制御装置として作用する。集積回路チ
ップ14は太陽モジュール12を所望のように配列し、相互
接続し、制御するために使用される。
【0015】各太陽モジュール12は、集積回路チップ14
によって監視および制御されることのできる独立型装置
である。モジュール12は、太陽パネル10上において種々
の直列および並列ストリングで組立てられることができ
る。集積回路チップ14は、モジュール12を監視し、電力
を調整し、アレイ中の個々のモジュール14を制御するた
めにプログラムされることができる。さらに、集積回路
チップ14は、モジュール12間の相互接続を太陽パネル10
のシステム設計にしたがって規定するようにプログラム
されることができる。
によって監視および制御されることのできる独立型装置
である。モジュール12は、太陽パネル10上において種々
の直列および並列ストリングで組立てられることができ
る。集積回路チップ14は、モジュール12を監視し、電力
を調整し、アレイ中の個々のモジュール14を制御するた
めにプログラムされることができる。さらに、集積回路
チップ14は、モジュール12間の相互接続を太陽パネル10
のシステム設計にしたがって規定するようにプログラム
されることができる。
【0016】図2を参照すると、個々のモジュール12が
さらに詳細に示されている。各モジュール12は、印刷回
路板18上に取付けられた複数の太陽セル16を含んでい
る。モジュール12の内部配線は全て、印刷回路板18内に
含まれている。印刷回路板18はこれにアレイで取付けら
れた太陽セル16を有し、全ての相互接続およびそれに関
連した回路を含んでおり、これは通常の配線技術を使用
して実施することは困難である。
さらに詳細に示されている。各モジュール12は、印刷回
路板18上に取付けられた複数の太陽セル16を含んでい
る。モジュール12の内部配線は全て、印刷回路板18内に
含まれている。印刷回路板18はこれにアレイで取付けら
れた太陽セル16を有し、全ての相互接続およびそれに関
連した回路を含んでおり、これは通常の配線技術を使用
して実施することは困難である。
【0017】印刷回路板18は、太陽セル16の複雑なアレ
イの容易な製造を可能にする。回路は印刷回路板18にお
いて予め定められており、モジュール12上の太陽セル16
間においていくつかの通路オプションが利用できる。モ
ジュール12の構成において使用されるべき通路はモジュ
ール12が行う機能により決定される。
イの容易な製造を可能にする。回路は印刷回路板18にお
いて予め定められており、モジュール12上の太陽セル16
間においていくつかの通路オプションが利用できる。モ
ジュール12の構成において使用されるべき通路はモジュ
ール12が行う機能により決定される。
【0018】印刷回路板18は剛性またはフレキシブルか
のいずれの材料であることができる。一般に、太陽パネ
ルの基板はハニカム構造を有している。印刷回路板が剛
性である場合、ハニカム状の基板の厚さを減少させて、
剛性な印刷回路板に関連した余分な重量を補償してもよ
い。印刷回路板の剛性により構造の安定性が増すため、
太陽パネル構造に悪影響を与えずにハニカム状の基板の
厚さを減少させることができる。
のいずれの材料であることができる。一般に、太陽パネ
ルの基板はハニカム構造を有している。印刷回路板が剛
性である場合、ハニカム状の基板の厚さを減少させて、
剛性な印刷回路板に関連した余分な重量を補償してもよ
い。印刷回路板の剛性により構造の安定性が増すため、
太陽パネル構造に悪影響を与えずにハニカム状の基板の
厚さを減少させることができる。
【0019】印刷回路板がフレキシブルな材料、すなわ
ち薄いシートである場合には、個々の太陽パネル16を印
刷回路板18に取付ける前に、印刷回路板をパネルのハニ
カム構造に直接取付けることができる。この組立シーケ
ンスによって、印刷回路板を処理することが容易にな
る。すなわち、付加される太陽セルがなければ、太陽パ
ネルの組立中にフレキシブルなシートを処理することは
容易である。その代わり、太陽セルをフレキシブルな印
刷回路板に取付けて、その後各印刷回路板がハニカム状
の基板に結合される。
ち薄いシートである場合には、個々の太陽パネル16を印
刷回路板18に取付ける前に、印刷回路板をパネルのハニ
カム構造に直接取付けることができる。この組立シーケ
ンスによって、印刷回路板を処理することが容易にな
る。すなわち、付加される太陽セルがなければ、太陽パ
ネルの組立中にフレキシブルなシートを処理することは
容易である。その代わり、太陽セルをフレキシブルな印
刷回路板に取付けて、その後各印刷回路板がハニカム状
の基板に結合される。
【0020】好ましい実施形態において、各モジュール
12用の印刷回路板18に対する標準的な形態が使用され、
モジュール12内の太陽セル16の全てに対するレイアウト
および相互接続路オプションを含んでいる。標準的な形
態は、複数の各太陽セル16の取付けおよび試験を比較的
容易にする。また、モジュール12を太陽パネル上に取付
ける前に、欠陥セルを識別および置換するのに都合よ
い。
12用の印刷回路板18に対する標準的な形態が使用され、
モジュール12内の太陽セル16の全てに対するレイアウト
および相互接続路オプションを含んでいる。標準的な形
態は、複数の各太陽セル16の取付けおよび試験を比較的
容易にする。また、モジュール12を太陽パネル上に取付
ける前に、欠陥セルを識別および置換するのに都合よ
い。
【0021】集積回路チップ14中のプログラムは、太陽
セル16に対する相互接続方式の構成を生成する。モジュ
ール12上のセル位置を特定するマトリクスラベリング方
式を使用することにより、モジュール12の各セルは個々
にアドレスされることができる。図2は、マトリクスア
ドレシングシステムを有する太陽セル16の簡単化された
アレイの一例である。セルは、それらの行および列位置
にしたがってラベル付けされる。たとえば、第1の行に
は、3つの列が存在し、セル16はセル(1,1)セル
(1,2)セル(1,3)でそれぞれラベル付けされて
いる。第2の行でも同様に、3つの列が存在し、セル16
はセル(2,1)セル(2,2)セル(2,3)でそれ
ぞれラベル付けされている。この例では2つの行と3つ
の列しか示されていないが、セルの数は制限されないこ
とを理解すべきである。当業者は、図2に示されている
ものを拡張させ、太陽セル16のはるかに大型のアレイを
形成することができる。
セル16に対する相互接続方式の構成を生成する。モジュ
ール12上のセル位置を特定するマトリクスラベリング方
式を使用することにより、モジュール12の各セルは個々
にアドレスされることができる。図2は、マトリクスア
ドレシングシステムを有する太陽セル16の簡単化された
アレイの一例である。セルは、それらの行および列位置
にしたがってラベル付けされる。たとえば、第1の行に
は、3つの列が存在し、セル16はセル(1,1)セル
(1,2)セル(1,3)でそれぞれラベル付けされて
いる。第2の行でも同様に、3つの列が存在し、セル16
はセル(2,1)セル(2,2)セル(2,3)でそれ
ぞれラベル付けされている。この例では2つの行と3つ
の列しか示されていないが、セルの数は制限されないこ
とを理解すべきである。当業者は、図2に示されている
ものを拡張させ、太陽セル16のはるかに大型のアレイを
形成することができる。
【0022】集積回路チップ14がモジュール12上に示さ
れている。集積回路チップ14を使用するいくつかの方法
が存在することを認識すべきである。たとえば、各モジ
ュール12は、個々の集積回路チップ14にその特定のモジ
ュール12に対する太陽セル16を制御させることができ
る。この実施形態では太陽パネル上の集積回路チップの
全てが互いに通信してパネル全体を制御することができ
る。別の実施形態ではモジュール上に配置された各集積
回路に加えて、マスター集積回路が各モジュールの集積
回路と通信するようにパネル上に配置される。さらに別
の実施形態では、各モジュール上の各太陽セルを所望の
方式でアドレスする能力を有する集積回路チップ14がシ
ステム全体に対して1個だけ太陽パネル上に配置される
ことができる。いずれの場合も、当業者は集積回路に対
する多数の可能な構成、ならびにこれとモジュールおよ
び太陽セルとの通信方法を設計することができる。
れている。集積回路チップ14を使用するいくつかの方法
が存在することを認識すべきである。たとえば、各モジ
ュール12は、個々の集積回路チップ14にその特定のモジ
ュール12に対する太陽セル16を制御させることができ
る。この実施形態では太陽パネル上の集積回路チップの
全てが互いに通信してパネル全体を制御することができ
る。別の実施形態ではモジュール上に配置された各集積
回路に加えて、マスター集積回路が各モジュールの集積
回路と通信するようにパネル上に配置される。さらに別
の実施形態では、各モジュール上の各太陽セルを所望の
方式でアドレスする能力を有する集積回路チップ14がシ
ステム全体に対して1個だけ太陽パネル上に配置される
ことができる。いずれの場合も、当業者は集積回路に対
する多数の可能な構成、ならびにこれとモジュールおよ
び太陽セルとの通信方法を設計することができる。
【0023】図2には、モジュール12上の個々の太陽セ
ル16間において可能な相互接続方式もまた示されてい
る。トランジスタのネットワーク18は太陽セル16を互い
に接続する。トランジスタが示されているが、所望の信
号経路設定方式を行うために別のスイッチング装置が使
用されてもよいことを認識すべきである。トランジスタ
のネットワーク18により、相互接続路が太陽セル16間で
切換えられることが可能になる。集積回路14はスイッチ
ングトランジスタをセル間で開閉して、その間の通路を
接続または遮断するようにプログラムされることができ
る。これに関して、所望の相互接続路が生成されること
ができる。
ル16間において可能な相互接続方式もまた示されてい
る。トランジスタのネットワーク18は太陽セル16を互い
に接続する。トランジスタが示されているが、所望の信
号経路設定方式を行うために別のスイッチング装置が使
用されてもよいことを認識すべきである。トランジスタ
のネットワーク18により、相互接続路が太陽セル16間で
切換えられることが可能になる。集積回路14はスイッチ
ングトランジスタをセル間で開閉して、その間の通路を
接続または遮断するようにプログラムされることができ
る。これに関して、所望の相互接続路が生成されること
ができる。
【0024】本発明において、相互接続路は切替え可能
である。したがって、集積回路チップ14中のプログラム
を変えることにより通路をいつでも変更することができ
る。組立ての前、組立て期間中、組立て後、ならびに太
陽パネルが軌道にのっている間でさえ遠隔的に、任意の
変更を行うことができる。本発明によって提供されるフ
レキシビリティは、太陽パネルを使用するために宇宙船
が軌道にのっている間にその出力要求の変更が必要とさ
れる状況においてとくに有効である。本発明により、各
モジュールの、そして究極的には太陽パネル全体の、出
力電流および電圧を変更することができる。
である。したがって、集積回路チップ14中のプログラム
を変えることにより通路をいつでも変更することができ
る。組立ての前、組立て期間中、組立て後、ならびに太
陽パネルが軌道にのっている間でさえ遠隔的に、任意の
変更を行うことができる。本発明によって提供されるフ
レキシビリティは、太陽パネルを使用するために宇宙船
が軌道にのっている間にその出力要求の変更が必要とさ
れる状況においてとくに有効である。本発明により、各
モジュールの、そして究極的には太陽パネル全体の、出
力電流および電圧を変更することができる。
【0025】本発明の別の利点は、各太陽セルが個々に
監視できることである。故障の場合、再構成可能なモジ
ュールにより、相互接続路は故障した太陽セルを避ける
ように再度経路設定されることができる。本発明の再構
成可能な設計により、モジュールが物理的に組立てられ
た後でさえ、また、宇宙船が軌道にのった後でさえ、モ
ジュールの電気構成の最適化および修正が可能となる。
監視できることである。故障の場合、再構成可能なモジ
ュールにより、相互接続路は故障した太陽セルを避ける
ように再度経路設定されることができる。本発明の再構
成可能な設計により、モジュールが物理的に組立てられ
た後でさえ、また、宇宙船が軌道にのった後でさえ、モ
ジュールの電気構成の最適化および修正が可能となる。
【0026】図3は、制御集積回路チップ14の機能およ
びその各モジュール中の太陽セルの監視、保護および制
御方法を表す電気回路の一例である。これらの機能を行
うために必要な回路素子は全て集積回路チップ14上に配
置されることができる。
びその各モジュール中の太陽セルの監視、保護および制
御方法を表す電気回路の一例である。これらの機能を行
うために必要な回路素子は全て集積回路チップ14上に配
置されることができる。
【0027】各セルの監視は、図3に示されている電圧
監視回路20を使用して行われる。この電圧モニタ20によ
って、制御集積回路チップ(示されていない)はセル16
の機能状態を決定することが可能になる。このチップ
は、セル16が最適に機能しているか、機能しているが性
能が劣化しているか、あるいは機能していないかを決定
することができる。セル16の状態に基づいて、集積回路
チップは、そのセルを使用し続けるか、あるいはそのセ
ルを電力発生システムからバイパスするかを決定し、そ
のセルストリング形態を再構成することが可能か否かを
決定することができる。
監視回路20を使用して行われる。この電圧モニタ20によ
って、制御集積回路チップ(示されていない)はセル16
の機能状態を決定することが可能になる。このチップ
は、セル16が最適に機能しているか、機能しているが性
能が劣化しているか、あるいは機能していないかを決定
することができる。セル16の状態に基づいて、集積回路
チップは、そのセルを使用し続けるか、あるいはそのセ
ルを電力発生システムからバイパスするかを決定し、そ
のセルストリング形態を再構成することが可能か否かを
決定することができる。
【0028】図3に示されている例では、セル16への信
号路をエネーブルし、ディスエーブルし、および再度経
路設定するためにトランジスタT1およびT2が使用さ
れている。たとえば、セル16が機能しているならば、ト
ランジスタT1はエネーブルされ、トランジスタT2は
ディスエーブルされる。セル16をバイパスするために、
トランジスタT2はエネーブルされ、トランジスタT1
はディスエーブルされる。
号路をエネーブルし、ディスエーブルし、および再度経
路設定するためにトランジスタT1およびT2が使用さ
れている。たとえば、セル16が機能しているならば、ト
ランジスタT1はエネーブルされ、トランジスタT2は
ディスエーブルされる。セル16をバイパスするために、
トランジスタT2はエネーブルされ、トランジスタT1
はディスエーブルされる。
【0029】上述したバイパス方式はまた、セル16を保
護するために使用されることができる。たとえば、太陽
セル16に損傷を与える可能性のある逆バイアスを阻止す
るために再構成能力を使用することができる。逆バイア
スは、太陽パネルの部分的なシャドウのために発生する
可能性のある望ましくない状態である。
護するために使用されることができる。たとえば、太陽
セル16に損傷を与える可能性のある逆バイアスを阻止す
るために再構成能力を使用することができる。逆バイア
スは、太陽パネルの部分的なシャドウのために発生する
可能性のある望ましくない状態である。
【0030】図4は、余分の電力が要求された場合にの
み付勢されるリザーブグループ22を有する太陽セルのグ
ループの概略図である。図4では、パネル10は予め規定
されたパターンで配列されたモジュール12を有してい
る。予め定められた数のモジュール12は、余分の電力要
求のために留保されているリザーブグループ22を形成し
ている。トランジスタT1はオフにされ、トランジスタ
T2はオンにされている。電圧モニタ24は、パネルの出
力電圧を予め定められた値と比較するために使用され
る。この比較は、リザーブグループ22を付勢する時を決
定するために使用される。
み付勢されるリザーブグループ22を有する太陽セルのグ
ループの概略図である。図4では、パネル10は予め規定
されたパターンで配列されたモジュール12を有してい
る。予め定められた数のモジュール12は、余分の電力要
求のために留保されているリザーブグループ22を形成し
ている。トランジスタT1はオフにされ、トランジスタ
T2はオンにされている。電圧モニタ24は、パネルの出
力電圧を予め定められた値と比較するために使用され
る。この比較は、リザーブグループ22を付勢する時を決
定するために使用される。
【0031】図4では2つの位置にトランジスタT1が
示されているが、それは同一のトランジスタであること
を認識すべきである。図4に示されている接続は、全て
のトランジスタが1個の集積回路チップ上に配置されて
いる場合に可能である。しかしながら、当業者はディス
クリートな素子でも同じ結果を得ることができる。
示されているが、それは同一のトランジスタであること
を認識すべきである。図4に示されている接続は、全て
のトランジスタが1個の集積回路チップ上に配置されて
いる場合に可能である。しかしながら、当業者はディス
クリートな素子でも同じ結果を得ることができる。
【0032】図4に示されている実施形態は、パネルの
寿命のはじめに過度の電力を発生することを避け、一般
にパネルの寿命の終わりに要求される付加的な電力およ
び電圧のために、利用可能な電力をリザーブグループ22
に留保している。この実施形態の利点は、一般にパネル
の寿命のはじめに発生される過度のエネルギを消費する
必要がないことである。過度のエネルギは一般に衛星に
おいて過度の熱として損失される。過度のエネルギを消
費する必要をなくすことによって、衛星の熱損失面の表
面積が減少され、それによって重量もまた減少されるこ
とができる。
寿命のはじめに過度の電力を発生することを避け、一般
にパネルの寿命の終わりに要求される付加的な電力およ
び電圧のために、利用可能な電力をリザーブグループ22
に留保している。この実施形態の利点は、一般にパネル
の寿命のはじめに発生される過度のエネルギを消費する
必要がないことである。過度のエネルギは一般に衛星に
おいて過度の熱として損失される。過度のエネルギを消
費する必要をなくすことによって、衛星の熱損失面の表
面積が減少され、それによって重量もまた減少されるこ
とができる。
【0033】本発明のモジュラー設計により、融通がき
き、製造し易い太陽パネルシステムが提供される。本発
明により、モジュールの構成および使用中の任意の時点
でモジュールの電気的構成を最適化できるようになる。
従来技術の方法は、物理的な配線方式の変更でしか修正
されることができない配線構成に依存する。本発明は標
準的な物理的レイアウトを有し、配線修正ではなくセル
のストリングの電気的な経路設定によって異なった電気
構成を達成している。したがって、本発明は著しくフレ
キシブルであり、異なった電力発生要求および仕様に適
合することができる。
き、製造し易い太陽パネルシステムが提供される。本発
明により、モジュールの構成および使用中の任意の時点
でモジュールの電気的構成を最適化できるようになる。
従来技術の方法は、物理的な配線方式の変更でしか修正
されることができない配線構成に依存する。本発明は標
準的な物理的レイアウトを有し、配線修正ではなくセル
のストリングの電気的な経路設定によって異なった電気
構成を達成している。したがって、本発明は著しくフレ
キシブルであり、異なった電力発生要求および仕様に適
合することができる。
【0034】さらに、本発明の製造方法は従来技術の組
立てより簡単である。宇宙船上の特定の用途に対して特
製のパネルを生成しなければならないのとは対照的に、
標準的な物理的レイアウトは大量生産が可能である。本
発明のモジュラー設計により、組立ておよび試験を自動
化することができる。これらの利点の結果、製造費用が
大幅に減少される。
立てより簡単である。宇宙船上の特定の用途に対して特
製のパネルを生成しなければならないのとは対照的に、
標準的な物理的レイアウトは大量生産が可能である。本
発明のモジュラー設計により、組立ておよび試験を自動
化することができる。これらの利点の結果、製造費用が
大幅に減少される。
【0035】本発明による標準化設計のモジュール方式
は、モジュールをパネルに取付ける前の個々の試験、組
立ておよび再構成を可能にする。モジュール方式の別の
利点は、中央化された集積回路チップを使用して各太陽
セルを別々に制御および監視する本発明の能力である。
これによって回路の冗長性が除去され、重複回路に関連
した費用が減少する。
は、モジュールをパネルに取付ける前の個々の試験、組
立ておよび再構成を可能にする。モジュール方式の別の
利点は、中央化された集積回路チップを使用して各太陽
セルを別々に制御および監視する本発明の能力である。
これによって回路の冗長性が除去され、重複回路に関連
した費用が減少する。
【0036】以上、本発明の特定の実施形態を説明およ
び図示してきたが、当業者は種々の変形および別の実施
形態を認識するであろう。したがって、本発明は添付さ
れた特許請求の範囲に関してのみ制限されるものであ
る。
び図示してきたが、当業者は種々の変形および別の実施
形態を認識するであろう。したがって、本発明は添付さ
れた特許請求の範囲に関してのみ制限されるものであ
る。
【図1】複数の太陽モジュールおよび1個の集積回路チ
ップを有する太陽電力発生パネルの概略図。
ップを有する太陽電力発生パネルの概略図。
【図2】太陽セルのアレイを有する本発明のモジュール
に対する再構成方式の一例を示す概略図。
に対する再構成方式の一例を示す概略図。
【図3】モジュール中の太陽セルの集積回路制御、監視
および保護の機能を示す電気回路図。
および保護の機能を示す電気回路図。
【図4】余分の電力が要求された場合にのみ付勢される
ことのできる太陽セルのグループを示す電気回路図。
ことのできる太陽セルのグループを示す電気回路図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カリム・エス・ブートロス アメリカ合衆国、カリフォルニア州 93021、ムーアパーク、バブリング・ブル ック・ストリート 11976 Fターム(参考) 5F051 BA02 HA20 JA08 KA02 KA03 KA05
Claims (12)
- 【請求項1】 少なくとも1つの太陽セルモジュールを
含んでいるモジュラー太陽パネルシステムにおいて、 前記太陽セルモジュールは、 予め規定されたパターンの相互接続路を有する印刷回路
板媒体と、 前記印刷回路板媒体上にマトリクスで配列され、前記予
め規定されたパターンの相互接続路によって接続されて
いる複数の太陽セルと、 前記予め規定されたパターンの相互接続路から前記再構
成可能なサブパターンを規定するプログラムを有してい
る少なくとも1つの集積回路とを具備していることを特
徴とするシステム。 - 【請求項2】 前記少なくとも1つの集積回路は前記太
陽パネル上に配置され、前記複数の各太陽セルと通信す
る請求項1記載のシステム。 - 【請求項3】 前記少なくとも1つの集積回路が前記少
なくとも1つの太陽セルモジュールのそれぞれの上に配
置され、前記複数の各太陽セルと通信する請求項1記載
のシステム。 - 【請求項4】 前記太陽パネル上に配置された集積回路
は、前記少なくとも1つの太陽セルモジュールのそれぞ
れの上に配置された前記少なくとも1つの集積回路のそ
れぞれと通信している請求項3記載のシステム。 - 【請求項5】 予め定められた数の前記太陽セルモジュ
ールはさらに余分の電力を前記システムに供給するリザ
ーブグループを含んでいる請求項1記載のシステム。 - 【請求項6】 相互接続路の予め規定されたパターンを
有する印刷回路板上に取付けられ、前記相互接続路によ
り接続された複数の太陽セルを備えている少なくとも1
つの太陽セルモジュールを有する太陽パネルシステムを
再構成する方法において、 前記予め規定された相互接続路からの所望の信号経路を
規定するように前記複数の太陽セルにおける各太陽セル
をアドレスし、前記太陽パネルシステムに対する電力出
力および電流出力を規定する能力を有する少なくとも1
つの集積回路チップをプログラムするステップを含んで
いる方法。 - 【請求項7】 前記プログラムするステップはさらに、 前記少なくとも1つの太陽セルモジュールのそれぞれの
上の集積回路チップをプログラムし、 前記少なくとも1つの太陽セルモジュール上の前記各集
積回路チップと通信するように前記少なくとも1つの集
積回路チップをプログラムするステップを含んでいる請
求項6記載の方法。 - 【請求項8】 さらに、前記複数の太陽セルにおける少
なくとも1つの太陽セルの機能状態を決定し、 前記太陽セルの前記機能状態に基づいて前記少なくとも
1つの太陽セルに対する動作を決定するステップを含ん
でいる前記太陽パネルを監視するステップを含んでいる
請求項6記載の方法。 - 【請求項9】 さらに、前記太陽パネルシステムの電力
を調整するステップを含んでいる請求項6記載の方法。 - 【請求項10】 望ましくない状態で動作している太陽
セルをバイパスすることによって前記太陽パネルシステ
ムを保護するステップをさらに含んでいる請求項6記載
の方法。 - 【請求項11】 さらに、前記プログラムするステップ
は、前記太陽パネルシステムに遠隔的にアクセスするこ
とによってプログラムするステップを含んでいる請求項
6記載の方法。 - 【請求項12】 予め定められた数の太陽セルモジュー
ルをリザーブグループとして非活動状態でリザーブし、 予め定められた出力電圧を前記太陽パネルシステムの実
際の出力電圧と比較し、 実際の出力電圧が前記予め定められた出力電圧より低い
ときに前記リザーブグループを付勢するステップをさら
に含んでいる請求項6記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/580,286 US6350944B1 (en) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | Solar module array with reconfigurable tile |
US09/580286 | 2000-05-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002050782A true JP2002050782A (ja) | 2002-02-15 |
Family
ID=24320475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001160585A Pending JP2002050782A (ja) | 2000-05-30 | 2001-05-29 | 再構成可能なタイルを備えた太陽モジュールアレイ |
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Country | Link |
---|---|
US (1) | US6350944B1 (ja) |
EP (1) | EP1160876B1 (ja) |
JP (1) | JP2002050782A (ja) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050412 |