JP2003178807A - 電池温度から導き出される充電 - Google Patents
電池温度から導き出される充電Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】宇宙船において一般的に用いられるニッケル水
素電池のコールド充電方法において、電池の熱浪費や宇
宙船での電力需要を最小化し、更に電池の充電容量を最
大化する。 【解決手段】電池が放電された後の、正電極と、負電極
と、電解質とを含んだニッケル水素電池の充電方法であ
って、（ａ）電池を電池温度が局所最小電池温度に比べ
て少なくともΔＴ1上昇するまでの期間において高充電
レートにかけられる工程と、（ｂ）電池充電レベルを電
池温度が局所最小電池温度に比べて少なくともΔＴ2上
昇するまでの期間において工程（ａ）に比べてより低い
充電レートに切り替える工程と、（ｃ）電池充電レベル
を次に予定されている蝕の約３０から６０分前までの期
間において工程（ｂ）に比べてより低い充電レートに切
り替える工程と、（ｄ）電池を工程（ａ）の高充電レー
トと同位のパルス状充電に切り替える工程と、からな
る。
素電池のコールド充電方法において、電池の熱浪費や宇
宙船での電力需要を最小化し、更に電池の充電容量を最
大化する。 【解決手段】電池が放電された後の、正電極と、負電極
と、電解質とを含んだニッケル水素電池の充電方法であ
って、（ａ）電池を電池温度が局所最小電池温度に比べ
て少なくともΔＴ1上昇するまでの期間において高充電
レートにかけられる工程と、（ｂ）電池充電レベルを電
池温度が局所最小電池温度に比べて少なくともΔＴ2上
昇するまでの期間において工程（ａ）に比べてより低い
充電レートに切り替える工程と、（ｃ）電池充電レベル
を次に予定されている蝕の約３０から６０分前までの期
間において工程（ｂ）に比べてより低い充電レートに切
り替える工程と、（ｄ）電池を工程（ａ）の高充電レー
トと同位のパルス状充電に切り替える工程と、からな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はニッケル水素電池の
充電方法に関する。本発明は、特に、宇宙船において一
般的に用いられるニッケル水素電池の改善された「コー
ルド充電」方法に関するものであり、電池の充電制御に
閉ループ制御を採用したものであって、これにより電池
の熱浪費や宇宙船での電力需要を最小化し、更に電池の
充電容量を最大化する。
充電方法に関する。本発明は、特に、宇宙船において一
般的に用いられるニッケル水素電池の改善された「コー
ルド充電」方法に関するものであり、電池の充電制御に
閉ループ制御を採用したものであって、これにより電池
の熱浪費や宇宙船での電力需要を最小化し、更に電池の
充電容量を最大化する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】宇宙船
用ニッケル水素電池の最適性能のためには充電中の電池
温度を−２０℃から＋１０℃の範囲で制御することが必
要であることがよく知られている。より高い温度では例
えば以下の渦流の電気分解反応の早期開始により一般的
にエネルギ容量の貯蔵量が減少してしまう。
用ニッケル水素電池の最適性能のためには充電中の電池
温度を−２０℃から＋１０℃の範囲で制御することが必
要であることがよく知られている。より高い温度では例
えば以下の渦流の電気分解反応の早期開始により一般的
にエネルギ容量の貯蔵量が減少してしまう。
【０００３】
２ＯＨ-＝１／２Ｏ2＋Ｈ2Ｏ＋２ｅ- （１）
反応（１）が容量を減ずると従来考えられてきた理由は
電池充電中に作動温度が上昇するからである。米国特許
第５，３９５，７０６号にはニッケル水素電池の充電に
際して臨界温度の認識に関する情報が開示されている。
米国特許第５，３９５，７０６号の内容は本出願に記載
されたものとする。該認識とは臨界温度では電池は再充
電され、そして反応（１）が例えば以下の通常再充電反
応と拮抗するというものである。
電池充電中に作動温度が上昇するからである。米国特許
第５，３９５，７０６号にはニッケル水素電池の充電に
際して臨界温度の認識に関する情報が開示されている。
米国特許第５，３９５，７０６号の内容は本出願に記載
されたものとする。該認識とは臨界温度では電池は再充
電され、そして反応（１）が例えば以下の通常再充電反
応と拮抗するというものである。
【０００４】
Ｎｉ（ＯＨ）2＋ＯＨ-＝ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ- （２）
米国特許第５，３９５，７０６号ではニッケル水素電池
を「慣例上放電を始める−１０℃から＋５℃までの範囲
の温度Ｔ2より低い、−１０℃から−３０℃までの範囲
の温度Ｔ1で」最適に充電する根拠を開示している。一
方、より低い温度は電池が作動不良を起こすことが見出
された。作動不良の原因は、本発明以前では米国特許第
５，３９５，７０６号に開示されているが、電解質の凝
固点（−６１℃）が最小作動温度より十分に低いので不
明瞭なものになっている。米国特許第５，３９５，７０
６号に開示されている本発明の第２の手掛かりは、低温
側の温度制限が再充電での低レート（例えば、約Ｃ／１
０）とは対照的に静止軌道に位置する衛星に必要とされ
る電池放電レート（例えば、約Ｃ／１．５）を高く維持
する能力の限界によるものであるという認識にある。こ
こで、「Ｃ」は電池の指標容量あるいはネームプレート
容量である。
を「慣例上放電を始める−１０℃から＋５℃までの範囲
の温度Ｔ2より低い、−１０℃から−３０℃までの範囲
の温度Ｔ1で」最適に充電する根拠を開示している。一
方、より低い温度は電池が作動不良を起こすことが見出
された。作動不良の原因は、本発明以前では米国特許第
５，３９５，７０６号に開示されているが、電解質の凝
固点（−６１℃）が最小作動温度より十分に低いので不
明瞭なものになっている。米国特許第５，３９５，７０
６号に開示されている本発明の第２の手掛かりは、低温
側の温度制限が再充電での低レート（例えば、約Ｃ／１
０）とは対照的に静止軌道に位置する衛星に必要とされ
る電池放電レート（例えば、約Ｃ／１．５）を高く維持
する能力の限界によるものであるという認識にある。こ
こで、「Ｃ」は電池の指標容量あるいはネームプレート
容量である。
【０００５】ニッケル型電池の充電や放電に関する従来
技術の一般例はダイア（Dyer）の米国特許第４，６８
０，２４１号に開示されている。ダイアの特許はニッケ
ル電池の失われた容量を部分的にまたは全体的に回復す
る方法に関するものである。この場合、ニッケル電池は
少なくとも１０回サイクルされ、各サイクルには前サイ
クルの終結時点にて達成した容量に対して少なくとも５
％減じた放電工程と充電工程とが含まれている。充電工
程中の充電レートは毎時約Ｃ／１０より大きな値が採ら
れている。更に、各サイクルの充電工程中に電池に送り
こまれる充電量の前サイクルで電池から取り出される充
電量に対する割合は１より大きいが、この割合は電池の
電解質温度が約３０℃を越えないように選ばれている。
技術の一般例はダイア（Dyer）の米国特許第４，６８
０，２４１号に開示されている。ダイアの特許はニッケ
ル電池の失われた容量を部分的にまたは全体的に回復す
る方法に関するものである。この場合、ニッケル電池は
少なくとも１０回サイクルされ、各サイクルには前サイ
クルの終結時点にて達成した容量に対して少なくとも５
％減じた放電工程と充電工程とが含まれている。充電工
程中の充電レートは毎時約Ｃ／１０より大きな値が採ら
れている。更に、各サイクルの充電工程中に電池に送り
こまれる充電量の前サイクルで電池から取り出される充
電量に対する割合は１より大きいが、この割合は電池の
電解質温度が約３０℃を越えないように選ばれている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は従来技術に低い
電池充電容量および宇宙船の電力の不適当な消費をもた
らす過充電を防止する方法を追加したものである。本発
明のプログラミングの要件は従来技術に開示されている
ものに比べてとても簡易である。電池の再充電が電池の
再充電動作を償うために閉ループ制御により調節され、
これが開ループ充電制御である従来技術と対照的な点で
ある。本発明による方法はあらゆる電池放電後の電池再
充電に容易に適用でき、それらの電池放電には宇宙船で
の地球の蝕（eclipse）の期間に起こる計画通りのもの
や、月の蝕、宇宙船の緊急事態、宇宙船の軌道上の運動
などのような計画外の放電が含まれる。
電池充電容量および宇宙船の電力の不適当な消費をもた
らす過充電を防止する方法を追加したものである。本発
明のプログラミングの要件は従来技術に開示されている
ものに比べてとても簡易である。電池の再充電が電池の
再充電動作を償うために閉ループ制御により調節され、
これが開ループ充電制御である従来技術と対照的な点で
ある。本発明による方法はあらゆる電池放電後の電池再
充電に容易に適用でき、それらの電池放電には宇宙船で
の地球の蝕（eclipse）の期間に起こる計画通りのもの
や、月の蝕、宇宙船の緊急事態、宇宙船の軌道上の運動
などのような計画外の放電が含まれる。
【０００７】本発明の特徴は電池充電の際の電池温度の
直接測定（および／または電池ヒータ熱量サイクルもし
くは電池ひずみゲージデータの直接測定。ここで電池ひ
ずみゲージデータは電池圧力の直接測定であるが、それ
自体は所定の充電状態の温度の間接測定となる。）によ
る電池からの熱消散に基づいた閉ループフィードバック
制御である。本発明の特徴は蝕におけるまたは蝕以外に
おける放電サイクル（例えば、軌道を高めること、月の
蝕、そして緊急事態での操作）での自動化した電池再充
電を可能にする。
直接測定（および／または電池ヒータ熱量サイクルもし
くは電池ひずみゲージデータの直接測定。ここで電池ひ
ずみゲージデータは電池圧力の直接測定であるが、それ
自体は所定の充電状態の温度の間接測定となる。）によ
る電池からの熱消散に基づいた閉ループフィードバック
制御である。本発明の特徴は蝕におけるまたは蝕以外に
おける放電サイクル（例えば、軌道を高めること、月の
蝕、そして緊急事態での操作）での自動化した電池再充
電を可能にする。
【０００８】ここに説明した本発明の目的に従って種々
の利点を得るためには、本発明の実施例での発明の特徴
は、正電極と、負電極と、電解質とを含んだニッケル水
素電池の充電方法を有している。該方法は、電池が放電
された後のものであって、（ａ）電池を電池温度が局所
最小電池温度（すなわちこの初期充電における最低温
度）に比べて少なくとも設定値ΔＴ1（一般的に約２
℃）上昇するまでの期間において高充電レート（例え
ば、約Ｃ／１０からＣ／１５であり、ここで「Ｃ」は電
池の通常最大限指標容量あるいはネームプレート容量で
ある）にかけられる工程と、（ｂ）電池充電レベルを電
池温度が局所最小電池温度に比べて少なくともΔＴ
2（一般的にΔＴ1と同様である。すなわち約２℃）上昇
するまでの期間において工程（ａ）に比べてより低レー
トな充電に切り替える工程と、（ｃ）電池充電レベルを
次に予定されている蝕の約３０から６０分前までの期間
においておおよそＣ／１００程度の最小充電レートにさ
らに切り替える工程と、（ｄ）電池を工程（ａ）の高充
電レートと同位のパルス状充電に切り替える工程と、か
らなる。工程（ｄ）は、次の蝕が始まるまでか、更なる
電池放電が開始されない場合の工程（ｄ）における最大
６０分の充電後の工程（ｃ）の最小充電レートへの切り
替えまで行われる。このように、電池の充電レートは期
間を通して電池温度の変化によって閉ループ制御され、
換言すれば、温度から導き出されるものと言える。
の利点を得るためには、本発明の実施例での発明の特徴
は、正電極と、負電極と、電解質とを含んだニッケル水
素電池の充電方法を有している。該方法は、電池が放電
された後のものであって、（ａ）電池を電池温度が局所
最小電池温度（すなわちこの初期充電における最低温
度）に比べて少なくとも設定値ΔＴ1（一般的に約２
℃）上昇するまでの期間において高充電レート（例え
ば、約Ｃ／１０からＣ／１５であり、ここで「Ｃ」は電
池の通常最大限指標容量あるいはネームプレート容量で
ある）にかけられる工程と、（ｂ）電池充電レベルを電
池温度が局所最小電池温度に比べて少なくともΔＴ
2（一般的にΔＴ1と同様である。すなわち約２℃）上昇
するまでの期間において工程（ａ）に比べてより低レー
トな充電に切り替える工程と、（ｃ）電池充電レベルを
次に予定されている蝕の約３０から６０分前までの期間
においておおよそＣ／１００程度の最小充電レートにさ
らに切り替える工程と、（ｄ）電池を工程（ａ）の高充
電レートと同位のパルス状充電に切り替える工程と、か
らなる。工程（ｄ）は、次の蝕が始まるまでか、更なる
電池放電が開始されない場合の工程（ｄ）における最大
６０分の充電後の工程（ｃ）の最小充電レートへの切り
替えまで行われる。このように、電池の充電レートは期
間を通して電池温度の変化によって閉ループ制御され、
換言すれば、温度から導き出されるものと言える。
【０００９】更に、本発明の特徴に従った正電極と、負
電極と、電解質とを含んだニッケル水素電池の充電方法
は、（ａ）局所最小電池温度と比べた電池温度が約２℃
上昇するまでの期間において、Ｃを電池の標準指標充電
容量あるいはネームプレート充電容量とした場合におい
て、電池を最初にＣ／１５程度の比較的高レートな充電
にかける工程と、（ｂ）局所最小電池温度と比べた電池
温度が約２℃上昇するまでの期間において、Ｃを電池の
標準指標充電容量あるいはネームプレート充電容量とし
た場合において、電池充電レベルをＣ／３０程度の中レ
ベルの充電レートに切り替える工程と、（ｃ）さらに、
次に予定されている蝕の約３０から６０分前までの期間
において、Ｃを電池の標準指標充電容量あるいはネーム
プレート充電容量とした場合において、電池充電レベル
をＣ／１００程度の低レベルの充電レートに切り替える
工程と、（ｄ）電池を工程（ａ）の高充電レートと同位
のパルス状充電に切り替える工程と、からなる。
電極と、電解質とを含んだニッケル水素電池の充電方法
は、（ａ）局所最小電池温度と比べた電池温度が約２℃
上昇するまでの期間において、Ｃを電池の標準指標充電
容量あるいはネームプレート充電容量とした場合におい
て、電池を最初にＣ／１５程度の比較的高レートな充電
にかける工程と、（ｂ）局所最小電池温度と比べた電池
温度が約２℃上昇するまでの期間において、Ｃを電池の
標準指標充電容量あるいはネームプレート充電容量とし
た場合において、電池充電レベルをＣ／３０程度の中レ
ベルの充電レートに切り替える工程と、（ｃ）さらに、
次に予定されている蝕の約３０から６０分前までの期間
において、Ｃを電池の標準指標充電容量あるいはネーム
プレート充電容量とした場合において、電池充電レベル
をＣ／１００程度の低レベルの充電レートに切り替える
工程と、（ｄ）電池を工程（ａ）の高充電レートと同位
のパルス状充電に切り替える工程と、からなる。
【００１０】本発明の特徴によれば、本発明の第１の目
的はニッケル水素電池の容量を自律的に増加する改善し
た特有の方法を得ることにある。充電は特有の簡易な方
法によるため、該方法は手動で操作することが可能であ
る。すなわち、宇宙船において自律手段が故障もしくは
欠如した事態においても、地上から指令することができ
る。
的はニッケル水素電池の容量を自律的に増加する改善し
た特有の方法を得ることにある。充電は特有の簡易な方
法によるため、該方法は手動で操作することが可能であ
る。すなわち、宇宙船において自律手段が故障もしくは
欠如した事態においても、地上から指令することができ
る。
【００１１】本発明の他の目的は、ニッケル水素電池の
「コールド充電」のための改善された方法にあり、電池
の充電制御に閉ループ制御を用いて電池の熱浪費及び宇
宙船での電力需要を最小化することを含んでいる。
「コールド充電」のための改善された方法にあり、電池
の充電制御に閉ループ制御を用いて電池の熱浪費及び宇
宙船での電力需要を最小化することを含んでいる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は好適実施例と共に以下に
説明されるが、本発明をその実施例に制限する意図はな
いものと理解すべきである。一方、添付のクレームに定
義される本発明の趣旨及び範囲に含み得るものとしてあ
らゆる代替や、変更や、均等を含むことが企図されてお
り、該クレームには本発明で定義される方法を非静止軌
道型の宇宙船や地上の電池システムにて使用される他の
電池システムに適用することを含んでいる。
説明されるが、本発明をその実施例に制限する意図はな
いものと理解すべきである。一方、添付のクレームに定
義される本発明の趣旨及び範囲に含み得るものとしてあ
らゆる代替や、変更や、均等を含むことが企図されてお
り、該クレームには本発明で定義される方法を非静止軌
道型の宇宙船や地上の電池システムにて使用される他の
電池システムに適用することを含んでいる。
【００１３】図１に示されるように、本発明に関する型
のニッケル水素電池システム２０は圧力容器２４と圧力
容器内の電極筒２６とを備えた電池２２を含む。電極筒
２６は正電極２８と、負電極３０と、余分な電解質を電
極筒２６内に貯める電解質リザーバとしても供する多孔
性セパレータ３２と、を順番に含んでいる。多孔性セパ
レータ３２はジルコニア、アスベスト、プラスチック及
び類似物からなり得る。正電極２８は電気化学的にアク
ティブな水酸化ニッケルと抵抗率が約０．１ｏｈｍ／ｃ
ｍより小さな導電材料とを含む。負電極３０は水素ガス
の酸化や還元を引き起こす材料からなり、一般的には電
解質は水酸化カリウム（ＫＯＨ）の溶液である。
のニッケル水素電池システム２０は圧力容器２４と圧力
容器内の電極筒２６とを備えた電池２２を含む。電極筒
２６は正電極２８と、負電極３０と、余分な電解質を電
極筒２６内に貯める電解質リザーバとしても供する多孔
性セパレータ３２と、を順番に含んでいる。多孔性セパ
レータ３２はジルコニア、アスベスト、プラスチック及
び類似物からなり得る。正電極２８は電気化学的にアク
ティブな水酸化ニッケルと抵抗率が約０．１ｏｈｍ／ｃ
ｍより小さな導電材料とを含む。負電極３０は水素ガス
の酸化や還元を引き起こす材料からなり、一般的には電
解質は水酸化カリウム（ＫＯＨ）の溶液である。
【００１４】電池２２はまた、負および正電気リード３
８および４０が各々通り抜けるような電気リードスルー
３４および３６を有する。適当に電気で通電された加熱
ジャケット４２が圧力容器２４を覆っている。スイッチ
４４を閉じることにより加熱ジャケット４２内の発熱体
に電池２２を加熱するための適当な供給源４６の起電力
（ＥＭＦ）によって通電される。
８および４０が各々通り抜けるような電気リードスルー
３４および３６を有する。適当に電気で通電された加熱
ジャケット４２が圧力容器２４を覆っている。スイッチ
４４を閉じることにより加熱ジャケット４２内の発熱体
に電池２２を加熱するための適当な供給源４６の起電力
（ＥＭＦ）によって通電される。
【００１５】電池２２は熱伝導性スリーブ５０を介して
光学宇宙ラジエタ（ＯＳＲ）４８に熱的につながってい
る。スリーブ５０は光学宇宙ラジエタ４８の片側に搭載
されており、電池２２の外周囲表面５４を摺動しながら
囲む。光学宇宙ラジエタ４８の反対側５２の面６０は暗
黒の宇宙に面している。電池は連続的に光学宇宙ラジエ
タにより冷やされ、その温度は光学宇宙ラジエタに逆ら
って作動する加熱ジャケット４２で決まる。
光学宇宙ラジエタ（ＯＳＲ）４８に熱的につながってい
る。スリーブ５０は光学宇宙ラジエタ４８の片側に搭載
されており、電池２２の外周囲表面５４を摺動しながら
囲む。光学宇宙ラジエタ４８の反対側５２の面６０は暗
黒の宇宙に面している。電池は連続的に光学宇宙ラジエ
タにより冷やされ、その温度は光学宇宙ラジエタに逆ら
って作動する加熱ジャケット４２で決まる。
【００１６】本発明の特徴に従えば、ここで用いられる
Ｔ1、ΔＴ1、Ｔ2およびΔＴ2の語は以下の通り定義され
る。Ｔ1は約−１０℃から−３０℃までの温度範囲で定
義される。Ｔ2は約−１０℃から＋５℃までの温度範囲
で定義される。ΔＴ1およびΔＴ2は一般的には２℃であ
る。
Ｔ1、ΔＴ1、Ｔ2およびΔＴ2の語は以下の通り定義され
る。Ｔ1は約−１０℃から−３０℃までの温度範囲で定
義される。Ｔ2は約−１０℃から＋５℃までの温度範囲
で定義される。ΔＴ1およびΔＴ2は一般的には２℃であ
る。
【００１７】電池放電（地球または月の蝕や、軌道を高
める活動や、緊急事態等のいずれか）の次に高充電レー
トでの充電が行われ、これは一般的にはＣ／１５である
（ここで、Ｃは電池の指標の最大限充電容量あるいはネ
ームプレート最大限充電容量である）。この高充電レー
トでの充電は初期充電において電池温度（単一のサーミ
スタ設置位置で測定されたものか、あるいは数個のサー
ミスタ設置位置で測定されたものの平均値のいずれか）
が局所最小電池温度に比べてΔＴ1増加するまで継続す
る。そのあと電池の充電レベルはより低充電レートな充
電に切り替えられ、これは一般的に高充電レートの半分
である（すなわちＣ／３０）。この中充電レートの充電
の期間はこの第２充電期間における電池温度が局所最小
電池温度に比べてΔＴ2増加した時点で終結させる。こ
の第２充電期間に続いて、電池の充電レートは一般的に
充電レートがＣ／１００であるようなトリクル充電（微
小電流による充電）に設定される。このトリクル充電は
次に予定されている蝕の３０から６０分前まで維持さ
れ、その時点で電池は高充電レートの充電と同位のパル
ス状充電が行われる。従来技術に従い、最初の２つの充
電期間（高充電レートおよび中充電レート）における最
小電池温度はＴ1までに限られ、これは電池ヒータを使
うか、２つの期間のどちらかまたは両方において電池の
充電レートを増加すること（これらの充電レートの増加
は自律的にまたは手動により順番に更新され得る）によ
って行われる。その後、既知の方法に一致した方法によ
りヒータが用いられて電池温度はＴ2まで上げられる。
める活動や、緊急事態等のいずれか）の次に高充電レー
トでの充電が行われ、これは一般的にはＣ／１５である
（ここで、Ｃは電池の指標の最大限充電容量あるいはネ
ームプレート最大限充電容量である）。この高充電レー
トでの充電は初期充電において電池温度（単一のサーミ
スタ設置位置で測定されたものか、あるいは数個のサー
ミスタ設置位置で測定されたものの平均値のいずれか）
が局所最小電池温度に比べてΔＴ1増加するまで継続す
る。そのあと電池の充電レベルはより低充電レートな充
電に切り替えられ、これは一般的に高充電レートの半分
である（すなわちＣ／３０）。この中充電レートの充電
の期間はこの第２充電期間における電池温度が局所最小
電池温度に比べてΔＴ2増加した時点で終結させる。こ
の第２充電期間に続いて、電池の充電レートは一般的に
充電レートがＣ／１００であるようなトリクル充電（微
小電流による充電）に設定される。このトリクル充電は
次に予定されている蝕の３０から６０分前まで維持さ
れ、その時点で電池は高充電レートの充電と同位のパル
ス状充電が行われる。従来技術に従い、最初の２つの充
電期間（高充電レートおよび中充電レート）における最
小電池温度はＴ1までに限られ、これは電池ヒータを使
うか、２つの期間のどちらかまたは両方において電池の
充電レートを増加すること（これらの充電レートの増加
は自律的にまたは手動により順番に更新され得る）によ
って行われる。その後、既知の方法に一致した方法によ
りヒータが用いられて電池温度はＴ2まで上げられる。
【００１８】この方法の全てのパラメータ（例えば、充
電レベル、温度増分切り替え値）はコマンドメモリーア
ップロードまたは離散コマンドにより可変になるだろ
う。地球以外の蝕の放電サイクルでは充電期間中のヒー
タの設定値、すなわちＴ2、はより高いレベルで設定さ
れ、パルス状充電の期間は省かれることになるだろう。
電レベル、温度増分切り替え値）はコマンドメモリーア
ップロードまたは離散コマンドにより可変になるだろ
う。地球以外の蝕の放電サイクルでは充電期間中のヒー
タの設定値、すなわちＴ2、はより高いレベルで設定さ
れ、パルス状充電の期間は省かれることになるだろう。
【００１９】図２および図３に示されるグラフは静止軌
道の軌道上の試験中に測定されたデータに基づいてお
り、本発明の特徴に従って記載された技術を用いて蝕の
時期において手動にて電池の再充電が行われた。本発明
に従った方法で、宇宙船のハードウエアおよびソフトウ
エアを介して自律的に制御されていることに加えて緊急
事態においても手動でとても容易に実施され得ることが
明らかに理解できる。
道の軌道上の試験中に測定されたデータに基づいてお
り、本発明の特徴に従って記載された技術を用いて蝕の
時期において手動にて電池の再充電が行われた。本発明
に従った方法で、宇宙船のハードウエアおよびソフトウ
エアを介して自律的に制御されていることに加えて緊急
事態においても手動でとても容易に実施され得ることが
明らかに理解できる。
【００２０】図２および図３のグラフは２つの電池によ
る２つの軌道上の電池の放電・充電サイクルを示してい
る。図２（ａ）および図３（ａ）に示される第１のサイ
クル（おおよそ１９９８年１０月４日１８：００からお
およそ１９９８年１０月５日１８：００まで）はここに
説明した本発明の具体的特徴に従った方法に基づく再充
電である。第２のサイクル（おおよそ１９９８年１０月
５日１８：００からおおよそ１９９８年１０月６日１
８：００まで）、すなわち図２（ｂ）および図３
（ｂ）、は電池温度に基づいた再充電の閉ループ制御を
含まない既知の方法に基づく再充電である。２つのサイ
クルの最後の最大限の再充電容量が実質上同じであるこ
とに注目されたい。また、第２のサイクルの電池温度の
上昇に起因する過充電領域が第１のサイクルには無いこ
とに注目されたい。このことは充電期間の内のこの部分
における電池の充電エネルギは電池エネルギの貯蔵へは
つぎ込まれずに過剰な熱として浪費されていることを示
している。このエネルギは代わりに宇宙船の他の目的に
使用され得たものである。更に、第１の充電サイクルに
おいては電池は最大限の充電状態に第２のサイクルに比
べて数時間早く到達している（放電点の最後に関し
て）。
る２つの軌道上の電池の放電・充電サイクルを示してい
る。図２（ａ）および図３（ａ）に示される第１のサイ
クル（おおよそ１９９８年１０月４日１８：００からお
およそ１９９８年１０月５日１８：００まで）はここに
説明した本発明の具体的特徴に従った方法に基づく再充
電である。第２のサイクル（おおよそ１９９８年１０月
５日１８：００からおおよそ１９９８年１０月６日１
８：００まで）、すなわち図２（ｂ）および図３
（ｂ）、は電池温度に基づいた再充電の閉ループ制御を
含まない既知の方法に基づく再充電である。２つのサイ
クルの最後の最大限の再充電容量が実質上同じであるこ
とに注目されたい。また、第２のサイクルの電池温度の
上昇に起因する過充電領域が第１のサイクルには無いこ
とに注目されたい。このことは充電期間の内のこの部分
における電池の充電エネルギは電池エネルギの貯蔵へは
つぎ込まれずに過剰な熱として浪費されていることを示
している。このエネルギは代わりに宇宙船の他の目的に
使用され得たものである。更に、第１の充電サイクルに
おいては電池は最大限の充電状態に第２のサイクルに比
べて数時間早く到達している（放電点の最後に関し
て）。
【００２１】これら２つの再充電での輪郭間の２つの重
要な差異に注目されたい。第１の差異は第１のサイクル
の再充電（本発明で定義される工程）が最小温度である
−１５℃で行われるのに対して、第２の再充電サイクル
（充電リターンの閉ループ熱制御を使用しないもの）、
すなわち既知の方法、での最小温度は−２０℃であるこ
とである。第２の差異は第１のサイクルは第２のサイク
ルが含んでいるパルス状充電を含まないことである。こ
れらの特徴を共に第１のサイクルに導入することにより
第１のサイクルでの容量は約１０Ａｈｒｓ増加すること
が可能で、従って第２のサイクルに比べて充電受容を上
回ることになるだろう。図３は同じ期間における宇宙船
の第２電池のものである。既知の方法（すなわち図３
（ｂ））による性能に比べて本発明で説明した方法（図
３（ａ））を使用することにより第２電池にも同様の性
能が見うけられる。
要な差異に注目されたい。第１の差異は第１のサイクル
の再充電（本発明で定義される工程）が最小温度である
−１５℃で行われるのに対して、第２の再充電サイクル
（充電リターンの閉ループ熱制御を使用しないもの）、
すなわち既知の方法、での最小温度は−２０℃であるこ
とである。第２の差異は第１のサイクルは第２のサイク
ルが含んでいるパルス状充電を含まないことである。こ
れらの特徴を共に第１のサイクルに導入することにより
第１のサイクルでの容量は約１０Ａｈｒｓ増加すること
が可能で、従って第２のサイクルに比べて充電受容を上
回ることになるだろう。図３は同じ期間における宇宙船
の第２電池のものである。既知の方法（すなわち図３
（ｂ））による性能に比べて本発明で説明した方法（図
３（ａ））を使用することにより第２電池にも同様の性
能が見うけられる。
【００２２】本発明を具体的な実施例と共にここで説明
してきたが、当業者には多くの代替や、変更や、変形し
たものが理解できることは明白である。従って、本発明
は添付のクレームの趣旨および広い範囲に含まれるその
ようなあらゆる代替や、変更や、変形を包含することを
企図している。本発明の特徴に従えば、ここに説明した
充電の輪郭がここに説明した工程（ｄ）の前に最小の改
善で効果的に３つ以上の充電期間を含み得ることが考え
られる。
してきたが、当業者には多くの代替や、変更や、変形し
たものが理解できることは明白である。従って、本発明
は添付のクレームの趣旨および広い範囲に含まれるその
ようなあらゆる代替や、変更や、変形を包含することを
企図している。本発明の特徴に従えば、ここに説明した
充電の輪郭がここに説明した工程（ｄ）の前に最小の改
善で効果的に３つ以上の充電期間を含み得ることが考え
られる。
本明細書に含まれ明細書の一部である添付図面は、本発
明の実施例を示しており、詳細な説明と併せて発明の原
理の解釈に供する。
明の実施例を示しており、詳細な説明と併せて発明の原
理の解釈に供する。
【図１】電池システムと共に用いられるニッケル水素電
池の断面図を含んだ、本発明の実施例である電池システ
ムのブロック線図である。
池の断面図を含んだ、本発明の実施例である電池システ
ムのブロック線図である。
【図２】（ａ）は本発明の特徴に従ったニッケル水素電
池の第１電池の作動を示した、種々のパラメータの時間
経過を示すグラフであり、（ｂ）は本発明の特徴に従っ
たニッケル水素電池の同第１電池の作動を示した、種々
のパラメータの時間経過を示し、再充電に閉ループ制御
を含まない既知の方法に基づく再充電を示すグラフであ
る。
池の第１電池の作動を示した、種々のパラメータの時間
経過を示すグラフであり、（ｂ）は本発明の特徴に従っ
たニッケル水素電池の同第１電池の作動を示した、種々
のパラメータの時間経過を示し、再充電に閉ループ制御
を含まない既知の方法に基づく再充電を示すグラフであ
る。
【図３】（ａ）は本発明の特徴に従ったニッケル水素電
池の第２電池の作動を示した、種々のパラメータの時間
経過を示すグラフであり、（ｂ）は第２電池の作動を示
した、種々のパラメータの時間経過を示し、再充電に閉
ループ制御を含まない既知の方法に基づく再充電を示す
グラフである。
池の第２電池の作動を示した、種々のパラメータの時間
経過を示すグラフであり、（ｂ）は第２電池の作動を示
した、種々のパラメータの時間経過を示し、再充電に閉
ループ制御を含まない既知の方法に基づく再充電を示す
グラフである。
２０ ニッケル水素電池システム
２２ 電池
２４ 圧力容器
２６ 電極筒
２８ 正電極
３０ 負電極
３２ 多孔性セパレータ
３４ 電気リードスルー
３６ 電気リードスルー
３８ 負電気リード
４０ 正電気リード
４２ 加熱ジャケット
４４ スイッチ
４６ 供給源
４８ 光学宇宙ラジエタ
５０ 熱伝導性スリーブ
５２ 光学宇宙ラジエタ４８の反対側
５８ 摺動方向
６０ 光学宇宙ラジエタ４８の反対側５２の面
６２ ソーラーアレイ
６４ 負荷
Claims (11)
- 【請求項１】 正電極と、負電極と、電解質とを含んだ
ニッケル水素電池の充電方法であって、前記方法は、前
記電池が放電された後のものであって、 （ａ）前記電池を、ΔＴ1が約２℃の場合において、電
池温度が局所最小電池温度と比べて少なくともΔＴ1上
昇するまでの期間において高充電レートにかけられる工
程と、 （ｂ）電池充電レベルを、ΔＴ2が約２℃の場合におい
て、前記電池温度が前記局所最小電池温度と比べて少な
くともΔＴ2上昇するまでの期間において工程（ａ）と
比べてより低い充電レートに切り替える工程と、 （ｃ）前記電池充電レベルを次に予定されている蝕の約
３０から６０分前までの期間において工程（ｂ）に比べ
て低いトリクルレートに切り替える工程と、 （ｄ）前記電池を工程（ａ）の前記高充電レートと同位
のパルス状充電に切り替える工程と、からなることを特
徴とする方法。 - 【請求項２】 前記最小電池温度が工程（ａ）および
（ｂ）の期間において共にＴ1で表わされる温度までに
限られ、Ｔ1が約−３０℃から−１０℃までの温度範囲
であることを特徴とする請求項１記載のニッケル水素電
池の充電方法。 - 【請求項３】 工程（ｂ）後の前記電池温度がＴ2で表
わされる温度まで上げられ、Ｔ2が約−１０℃から約＋
５℃までの温度範囲であることを特徴とする請求項１記
載のニッケル水素電池の充電方法。 - 【請求項４】 工程（ａ）の前記高充電レートが約Ｃ／
１５であって、Ｃは前記電池の標準指標充電容量あるい
はネームプレート充電容量であることを特徴とする請求
項１記載のニッケル水素電池の充電方法。 - 【請求項５】 工程（ｂ）の前記電池充電レベルが工程
（ａ）の前記電池充電レベルの約１／２であることを特
徴とする請求項１記載のニッケル水素電池の充電方法。 - 【請求項６】 工程（ｂ）の前記電池充電レベルが約Ｃ
／３０であって、Ｃは前記電池の標準指標充電容量ある
いはネームプレート充電容量であることを特徴とする請
求項１記載のニッケル水素電池の充電方法。 - 【請求項７】 工程（ｃ）の前記電池充電レベルが約Ｃ
／１００であって、Ｃは前記電池の標準指標充電容量あ
るいはネームプレート充電容量であることを特徴とする
請求項１記載のニッケル水素電池の充電方法。 - 【請求項８】 正電極と、負電極と、電解質とを含んだ
ニッケル水素電池の充電方法であって、前記方法は、 （ａ）前記局所最小電池温度と比べた前記電池温度が約
２℃上昇するまでの期間において、Ｃを前記電池の標準
指標充電容量あるいはネームプレート充電容量とした場
合において、前記電池を最初にＣ／１５程度の比較的高
い充電レートにかける工程と、 （ｂ）そのあと、前記局所最小電池温度と比べた前記電
池温度が約２℃上昇するまでの期間において、Ｃを前記
電池の標準指標充電容量あるいはネームプレート充電容
量とした場合において、前記電池充電レベルをＣ／３０
程度の中レベルの充電レートに切り替える工程と、 （ｃ）そのあと、次に予定されている蝕の約３０から６
０分前までの期間において、Ｃを前記電池の標準指標充
電容量あるいはネームプレート充電容量とした場合にお
いて、前記電池充電レベルをＣ／１００程度の低レベル
の充電レートに切り替える工程と、 （ｄ）そのあと、前記電池を工程（ａ）の高充電レート
と同位のパルス状充電に切り替える工程と、からなるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項９】 前記最小電池温度が工程（ａ）および
（ｂ）の期間において共にＴ1で表わされる温度までに
限られ、Ｔ1が約−３０℃から−約１０℃までの温度範
囲であって、工程（ｂ）後の前記電池温度がＴ2で表わ
される温度まで上げられ、Ｔ2が約−１０℃から約＋５
℃までの温度範囲であることを特徴とする請求項８記載
のニッケル水素電池の充電方法。 - 【請求項１０】請求項１記載の方法により充電されるこ
とを特徴とするニッケル水素電池。 - 【請求項１１】請求項９記載の方法により充電されるこ
とを特徴とするニッケル水素電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/950,445 US6388427B1 (en) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | Battery temperature derivative charging |
| US09/950,445 | 2001-09-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003178807A true JP2003178807A (ja) | 2003-06-27 |
Family
ID=25490430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002263818A Pending JP2003178807A (ja) | 2001-09-10 | 2002-09-10 | 電池温度から導き出される充電 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6388427B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003178807A (ja) |
| FR (1) | FR2829618A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2483400C2 (ru) * | 2011-06-17 | 2013-05-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ФГУП "ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") | Способ эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания космического аппарата (варианты) |
| RU2586171C2 (ru) * | 2014-08-13 | 2016-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное космическое агентство | Способ управления параметрами аккумуляторов никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания космического аппарата |
| RU2586172C2 (ru) * | 2014-08-13 | 2016-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное космическое агентство | Способ управления параметрами аккумуляторов никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания космического аппарата (варианты) |
| RU2853233C1 (ru) * | 2025-04-24 | 2025-12-22 | Общество с ограниченной ответственностью "СТМ Групп" | Полиактиваторная электрогидравлическая установка |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2413861A (en) * | 2004-05-06 | 2005-11-09 | Vega Group Plc | Controlling power to satellite electric propulsion system during eclipses. |
| AU2007325229A1 (en) * | 2006-11-27 | 2008-06-05 | Universal Supercapacitors Llc | Method of charging double electric layer electrochemical capacitors |
| RU2329572C1 (ru) * | 2007-01-22 | 2008-07-20 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "Научно-производственное объединение прикладной механики им. акадекмика М.Ф. Решетнева" | Способ эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи |
| RU2401484C2 (ru) * | 2008-12-22 | 2010-10-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" им. академика М.Ф. Решетнёва" | Способ эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи |
| RU2414022C1 (ru) * | 2009-06-29 | 2011-03-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ наземной эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи в составе искусственного спутника земли |
| JP2015154593A (ja) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | ソニー株式会社 | 充放電制御装置、電池パック、電子機器、電動車両および充放電制御方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4680241A (en) * | 1983-11-29 | 1987-07-14 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Method for restoring the lost capacity of nickel batteries and batteries formed thereby |
| US5395706A (en) * | 1994-01-14 | 1995-03-07 | Space Systems/Loral, Inc. | Satellite battery thermal/capacity design |
| US5705915A (en) * | 1997-03-03 | 1998-01-06 | Motorola, Inc. | Method for charging a battery |
| US20010001533A1 (en) * | 1998-03-24 | 2001-05-24 | Chartec Laboratories A/S | Method and apparatus for charging a rechargeable battery with monitoring of battery temperature rate of change |
| GB2346745A (en) * | 1999-02-11 | 2000-08-16 | Nec Technologies | Battery charger start up timer for fully charged battery |
| EP1091439B1 (en) * | 1999-09-17 | 2004-08-25 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Non-aqueous electrolytic battery module for artificial satellite |
-
2001
- 2001-09-10 US US09/950,445 patent/US6388427B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-08-19 FR FR0210394A patent/FR2829618A1/fr active Pending
- 2002-09-10 JP JP2002263818A patent/JP2003178807A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2483400C2 (ru) * | 2011-06-17 | 2013-05-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ФГУП "ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") | Способ эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания космического аппарата (варианты) |
| RU2586171C2 (ru) * | 2014-08-13 | 2016-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное космическое агентство | Способ управления параметрами аккумуляторов никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания космического аппарата |
| RU2586172C2 (ru) * | 2014-08-13 | 2016-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное космическое агентство | Способ управления параметрами аккумуляторов никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания космического аппарата (варианты) |
| RU2853233C1 (ru) * | 2025-04-24 | 2025-12-22 | Общество с ограниченной ответственностью "СТМ Групп" | Полиактиваторная электрогидравлическая установка |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6388427B1 (en) | 2002-05-14 |
| FR2829618A1 (fr) | 2003-03-14 |
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