JP2004229439A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は衛星に搭載される電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
衛星搭載電源装置に使用されるバッテリは日陰中のみに使用されることが多く、使用年数が長い、使用しない期間が長い等によるメモリ効果により放電時の容量が減少し使用可能な容量が少なくなる場合がある。このためバッテリの容量を本来保有している容量に回復させるためにバッテリを一旦空に放電し、再充電を行うリコンディショニング動作を行う必要がある。
【0003】
一方、特に小型の衛星では衛星搭載電源装置の小型化、低コストが要求されることから1つの衛星バスを使用し、バッテリは1台搭載する場合がある。バッテリは太陽電池に太陽光が入射しないときに太陽電池に代わって電力を供給する必要があり、万一の不具合で衛星姿勢が乱れ太陽電池に太陽光が入射しない場合でも電力を供給できる状態にしておく必要がある。
【0004】
しかし、リコンディショニング動作ではバッテリの容量が空に期間があり、衛星に電力を供給出来ない期間があることから1台のバッテリしか搭載しない従来電源装置ではリコンディショニング動作を行うことが出来ないという問題あった。
【0005】
【特許文献1】
特開平3−281497号公報(第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置では、バッテリが1台しかないためリコンディショニング動作が出来ない。仮に1台しかないバッテリでリコンディショニング動作を行った場合はバッテリの容量がほとんど空になる期間がある。
【0007】
万一、この期間に衛星に異常が発生し太陽電池への太陽光がなくなった場合はバッテリからの電力供給ができなくなり衛星は機能を喪失する。このためにバッテリにメモリ効果が生じバッテリの容量が減少しても容量回復が出来ないためバッテリから取り出せる容量減少し、衛星の運用を大きく制限しなければならない問題がある。
【0008】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、1台のバッテリを複数のユニットに分割し、ユニット毎にリコンディショニング動作を可能とするものである。1つのユニットのリコンディショニング動作中は他のユニットで衛星が必要とする異常時の電力供給を可能としたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明による電源装置は、電気エネルギーを蓄積するユニットを複数備えるバッテリと、前記バッテリのユニットごとの電圧をそれぞれ検出するバッテリ電圧検出回路と、前記バッテリ電圧検出回路の出力に基づき前記ユニットの放電と充電を行うリコンディショニング回路と、前記バッテリのそれぞれのユニットに直列に接続され、前記リコンディショニング回路との接続を切り替える第1切替器と、を備えるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1において、日照中は太陽電池1で発生した電力は電力制御器2を経由して衛星負荷3に供給される。太陽電池1の発生電力が衛星負荷3を上回った余剰電力は電力制御器2からの制御信号によりシャント装置4に分流される。電力制御器2の制御信号は衛星負荷3に供給する電圧を安定化するように動作しシャント装置4を制御する。
【0011】
バッテリ6は2以上の複数のユニットに分割するが、説明を簡単にするためにバッテリ6を3つのユニットに分割にした図1に示す例で説明する。
【0012】
バッテリユニット6a、6b、6cが第1切替器9a、9b、9cにより直列に接続されブーストコンバータ5に接続されている。太陽電池1に太陽光の入射がなくなると、太陽電池1は衛星負荷3に電力を供給出来なくなるのでバッテリ6a、6b、6cから電力が供給されるようになる。
【0013】
バッテリユニット6a、6b、6cの出力電圧はブーストコンバータ5で電圧の変換と安定化により衛星負荷3に所定の値で安定した電圧を供給する。衛星の通常動作中においては、リコンディショニング回路8はバッテリユニット6a、6b、6cから第1切替器9a、9b、9cにより切り離されており動作することはない。バッテリユニット6aと第1切替器9aに並列に接続されたバイパスダイオード11a、バッテリユニット6bと第1切替器9bに並列に接続されたバイパスダイオード11b、バッテリユニット6cと第1切替器9cに並列に接続されたバイパスダイオード11cは各バッテリユニットの出力電圧で逆バイアスされているので通常動作時は電流が流れることはない。
【0014】
バイパスダイオード11a、11b、11cに並列に接続されている第2切替器10a、10b、10cは衛星が通常動作時はオープンとなっており充電制御器7から充電電流が流れることはなく、日照中の通常動作時は充電制御器7からのトリクル充電電流はバッテリ6a、6b、6cに供給されている。
【0015】
バッテリセル電圧検出回路12はバッテリユニット単位、あるいはバッテリセル毎の電圧を検出するもので各バッテリユニットまたはバッテリセルが正常に動作しているか否かを検出するものである。ダイオード13及びダイオード14は電流の逆流を防ぐことを目的として使用する。
【0016】
次に衛星の運用中において、バッテリセル電圧検出回路12でバッテリユニット6bの一部のセルにメモリ効果によるセル電圧の減少が見られた場合を仮定してバッテリユニット6bのリコンディショニング動作を行う場合について図2で説明する。
【0017】
太陽電池1から衛星負荷3に電力が供給されていることを確認し、充電制御器7からのトリクル充電を停止する。第1切替器9bをリコンディショニング回路8側の接点に切替える。第1切替器9bが切り替わったことを確認して第2切替器10bの接点を閉とする。第2切替器10bの接点が閉であることを確認して充電制御器7のトリクル充電を再開する。この状態ではバッテリユニット6a、6cがトリクル充電を再開し継続する。一方、バッテリユニット6bは第1切替器9bによりリコンディショニング回路8に接続され、第3切替器15bを閉とすることにより放電抵抗16bにより放電される。この放電はバッテリユニット6bがほぼ空になるまで継続される。所定の放電を終えた所で第3切替器15bを開とし放電を停止する。
【0018】
その後、リコンディショニング充電制御器17を動作させバッテリユニット6bを所定の充電状態になるまで充電を行う。所定の充電が完了した後、リコンディショニング充電制御器17の動作を停止しする。このリコンディショニング動作によりバッテリセルのメモリ効果によるバッテリ容量減少分の一部または全部の回復を得ることが出来る。
【0019】
リコンディショニング充電制御器17の動作が停止していることを確認して充電制御器7のトリクル充電動作を再び停止し第2切替器10bを開とする。第2切替器10bの開を確認した後で第1切替器9bの接点をブーストコンバータ5側に切替える。この後に充電制御器7のトリクル充電動作を開始することによりバッテリユニット6a、6b、6cはリコンディショニング動作前の状態に接続され、再びバッテリユニット6a、6b、6cが衛星負荷3に電力を供給出来る状態となる。
【0020】
なお、バッテリユニット6bのリコンディショニング動作中に、衛星の不具合で太陽電池パドルから電力が供給出来なくなりバッテリから電力供給が必要となった場合、リコンディショニング動作をしていないバッテリユニット6a、6cがバイパスダイオード11bを通して放電し、ブーストコンバータ5により所定の電圧に安定化された電圧で衛星負荷3に電力を供給する。
【0021】
このように衛星の万一の不具合時でも衛星に電力を供給するという機能を喪失することなく、不具合となったバッテリユニットのリコンディショニング動作を可能としたものである。なお、本実施例では複数の第2切替器、放電抵抗を使用した場合を説明したが、1組の第2切替器と放電抵抗を使用し切替えて使用しても同一の効果を得ることが出来る。
【0022】
図3はリコンディショニング回路8内のリコンディショニング充電制御器17の実施例を示す図である。バッテリユニット6bの放電終了後に、第3切替器15bを開とし、スイッチ制御回路18のスイッチ動作をオンとする。スイッチ制御回路18の動作によりトランス19の一次巻線20に電流が流れて二次巻線21a、21b、21cに電圧が誘起される。
【0023】
第1切替器9bは接点がリコンディショニング回路8側に接続されているので電流制御回路22bとは閉回路を構成しているので電流制御回路22bからトランバッテリユニット6bに電流が供給される。この電流によりバッテリユニット6bは所定の値に充電される。
【0024】
なお、電流制御回路22a、22cは負荷が接続されていないので電流が流れることはない。なお、本実施例では1つのトランス19を使用した場合を説明したが複数のトランスを使用しても同一の効果を得ることが出来る。
【0025】
上記のように、バッテリのリコンディショニングすることが可能となり、あらかじめバッテリ容量の減少に備えて大きな容量のバッテリを搭載する必要がなくなることから、バッテリを小型化、低コスト化出来る。また、バッテリの小型化、質量の低減が出来ることから衛星の燃料を多く搭載でき、衛星の寿命を増加させることが出来る効果がある
【0026】
【発明の効果】
この発明は上記のように、1台のバッテリを複数のユニットに分割し、ユニット毎にリコンディショニング動作が可能となる。1つのユニットのリコンディショニング動作中は他のユニットで衛星が必要とする異常時の電力供給を可能なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示す図で、衛星の通常運用状態を示す図である。
【図2】この発明の実施の形態を示す図で、バッテリユニットの1台のリコンディショニング動作状態を示す図である。
【図3】この発明の実施の形態を示す図で、リコンディショニング充電制御器の詳細な実施例を示す図である。
【符号の説明】
1 太陽電池
2 電力制御器
3 衛星負荷
4 シャント装置
5 ブーストコンバータ
6a バッテリユニット
6b バッテリユニット
6c バッテリユニット
7 充電制御器
8 リコンディショニング回路
9a 第1切替器
9b 第1切替器
9c 第1切替器
10a 第2切替器
10b 第2切替器
10c 第2切替器
11a バイパスダイオード
11b バイパスダイオード
11c バイパスダイオード
12 バッテリセル電圧モニタ回路
13 ダイオード
14 ダイオード
15a 第3切替器
15b 第3切替器
15c 第3切替器
16a 放電抵抗
16b 放電抵抗
16c 放電抵抗
17 リコンディショニング充電制御器
18 スイッチ制御回路
19 トランス
20 一次巻線
21a 二次巻線
21b 二次巻線
21c 二次巻線
22a 電流制御回路
22b 電流制御回路
22c 電流制御回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device mounted on a satellite.
[0002]
[Prior art]
The battery used in the satellite power supply is often used only in the shade, and the capacity at the time of discharge is reduced due to the memory effect due to a long service life, a long period of non-use, etc., and the usable capacity is reduced. There are cases. Therefore, in order to restore the capacity of the battery to the originally held capacity, it is necessary to perform a reconditioning operation of once discharging the battery to empty and performing recharging.
[0003]
On the other hand, in particular, a small satellite requires one satellite bus and one battery in some cases because the satellite power supply device is required to be small and low cost. The battery needs to supply power instead of the solar cell when solar light does not enter the solar cell, so that power can be supplied even if the satellite attitude is disturbed due to a malfunction and solar light does not enter the solar cell. Need to be kept.
[0004]
However, in the reconditioning operation, there is a period in which the capacity of the battery is empty, and there is a period in which power cannot be supplied to the satellite. Therefore, the conventional power supply device having only one battery cannot perform the reconditioning operation. there were.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-3-281497 (FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned conventional apparatus, since there is only one battery, the reconditioning operation cannot be performed. If the reconditioning operation is performed using only one battery, there is a period in which the capacity of the battery becomes almost empty.
[0007]
In the event that an abnormality occurs in the satellite during this period and the solar cell loses sunlight, power cannot be supplied from the battery and the satellite loses its function. For this reason, a memory effect occurs in the battery, and even if the capacity of the battery is reduced, the capacity cannot be recovered. Therefore, there is a problem that the capacity that can be taken out from the battery is reduced, and the operation of the satellite must be greatly restricted.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and divides one battery into a plurality of units, and enables a reconditioning operation for each unit. During the reconditioning operation of one unit, power can be supplied to the other unit in the event of an abnormality required by the satellite.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A power supply device according to the present invention includes a battery including a plurality of units that store electric energy, a battery voltage detection circuit that detects a voltage of each unit of the battery, and discharging of the unit based on an output of the battery voltage detection circuit. A reconditioning circuit that performs charging; and a first switch that is connected in series to each unit of the battery and that switches connection with the reconditioning circuit.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In FIG. 1, during sunshine, power generated by a solar cell 1 is supplied to a satellite load 3 via a power controller 2. Excess power in which the power generated by the solar cell 1 exceeds the satellite load 3 is shunted to the shunt device 4 by a control signal from the power controller 2. The control signal of the power controller 2 operates to stabilize the voltage supplied to the satellite load 3 and controls the shunt device 4.
[0011]
Although the battery 6 is divided into two or more units, an example shown in FIG. 1 in which the battery 6 is divided into three units will be described for the sake of simplicity.
[0012]
The battery units 6a, 6b, 6c are connected in series by
[0013]
The output voltages of the battery units 6a, 6b, and 6c are supplied to the satellite load 3 at a predetermined value by the boost converter 5 by converting and stabilizing the voltage. During normal operation of the satellite, the reconditioning circuit 8 is separated from the battery units 6a, 6b, 6c by the
[0014]
The
[0015]
The battery cell
[0016]
Next, during operation of the satellite, when the battery cell
[0017]
After confirming that power is being supplied from the solar cell 1 to the satellite load 3, the trickle charge from the
[0018]
Thereafter, the
[0019]
After confirming that the operation of the
[0020]
During the reconditioning operation of the battery unit 6b, if power cannot be supplied from the solar battery paddle due to a satellite failure and power must be supplied from the battery, the battery units 6a and 6c that are not performing the reconditioning operation are bypassed. It discharges through the
[0021]
In this way, even in the event of a satellite failure, the battery unit that has failed can be reconditioned without losing the function of supplying power to the satellite. In this embodiment, the case where a plurality of second switches and a discharge resistor are used has been described. However, the same effect can be obtained even when switching is performed by using a set of a second switch and a discharge resistor. I can do it.
[0022]
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the
[0023]
Since the
[0024]
Note that no current flows through the
[0025]
As described above, it is possible to recondition the battery, and it is not necessary to mount a large-capacity battery in advance to reduce the battery capacity, so that the battery can be reduced in size and cost. In addition, since the battery can be reduced in size and its mass can be reduced, a large amount of fuel can be mounted on the satellite, and the life of the satellite can be increased.
【The invention's effect】
According to the present invention, as described above, one battery is divided into a plurality of units, and a reconditioning operation can be performed for each unit. During the reconditioning operation of one unit, it is possible to supply power to the other unit in the event of an abnormality required by the satellite.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and is a diagram showing a normal operation state of a satellite.
FIG. 2 is a view showing an embodiment of the present invention, and is a view showing a reconditioning operation state of one battery unit.
FIG. 3 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a detailed example of a reconditioning charge controller.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 solar cell 2 power controller 3 satellite load 4 shunt device 5 boost converter 6a battery unit 6b battery unit 6c
Claims (4)
前記バッテリ電圧検出回路の出力に基づき前記ユニットの放電と充電を行うリコンディショニング回路と、
前記バッテリのそれぞれのユニットに直列に接続され、前記リコンディショニング回路との接続を切り替える第1切替器と、
を備える電源装置。A battery including a plurality of units that store electrical energy, a battery voltage detection circuit that detects a voltage of each unit of the battery,
A reconditioning circuit for discharging and charging the unit based on the output of the battery voltage detection circuit,
A first switch connected in series to each unit of the battery and switching connection with the reconditioning circuit;
A power supply device comprising:
前記バッテリのそれぞれのユニットへ前記太陽電池からの電気エネルギーを供給する充電制御器と、
前記バッテリのそれぞれのユニットに供給される前記充電制御器からの電気エネルギーのバイパスを切り替える第2切替器と、
を備える請求項1に記載の電源装置。Solar cells that convert light into electrical energy,
A charge controller that supplies electric energy from the solar cell to each unit of the battery;
A second switch that switches a bypass of electric energy from the charge controller supplied to each unit of the battery;
The power supply device according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003015904A JP2004229439A (en) | 2003-01-24 | 2003-01-24 | Power supply device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003015904A JP2004229439A (en) | 2003-01-24 | 2003-01-24 | Power supply device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004229439A true JP2004229439A (en) | 2004-08-12 |
Family
ID=32903529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003015904A Pending JP2004229439A (en) | 2003-01-24 | 2003-01-24 | Power supply device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004229439A (en) |
-
2003
- 2003-01-24 JP JP2003015904A patent/JP2004229439A/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Effective date: 20040712 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 |