JP2007080779A - Battery integrally formed substrate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery integrally formed substrate applied in a power supply system in a satellite structure in which an installation space is reduced, while securing rigidity capable of enduring a shock impressed on the satellite structure. <P>SOLUTION: The battery integrally formed substrate 20 is provided with a battery housing body 1 which is formed of a fiber reinforced composite material and is constructed of a grid structure in which unit cell spaces 4 of cylindrical shape with the top and the bottom faces open are regularly arranged, a first outer package case 7a and a second outer package case 7b which are laminated at the upper and the lower part of the battery housing body 1 and installed integrally to the battery housing body 1, and close the openings at the top and the bottom faces of the unit cell spaces 4, and lithium ion batteries 5a-5f arranged in the unit cell spaces 4. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、衛星構体における電力供給システムに適用されるバッテリー一体型基板に関するものである。   The present invention relates to a battery-integrated substrate applied to a power supply system in a satellite structure.

衛星構体における従来の電力供給システムでは、太陽電池で発電された電力を、衛星構体内の集約バッテリーに蓄電し、そこから電力が各機器に供給されている。また、太陽電池で発電された電圧は、集約バッテリーと各機器との間の電源ラインで生じる送電ロスを極力抑えるために、数十ボルトに昇圧して送電される。よって、衛星構体における従来の電力供給システムでは、昇圧装置や、複雑かつ長い配線が設けられている。   In a conventional power supply system in a satellite structure, power generated by a solar cell is stored in an aggregate battery in the satellite structure, and power is supplied from there to each device. In addition, the voltage generated by the solar cell is boosted to several tens of volts and transmitted in order to minimize power transmission loss that occurs in the power supply line between the aggregate battery and each device. Therefore, a conventional power supply system in a satellite structure is provided with a booster and complicated and long wiring.

従来の民生用太陽光発電装置では、太陽電池セルの裏面側に、蓄電器としての電気二重層コンデンサ及び制御部が備えられている。また、電気二重層コンデンサ及び制御部は、太陽電池セルと一体に設けられた外装ケース内部に収まるように配設される。太陽電池セルで発電された電力は、太陽電池セルと電気二重層コンデンサを一体に配設したことにより、複雑かつ長い配線なしに電気二重層コンデンサに蓄電されていた。   In a conventional consumer photovoltaic power generation device, an electric double layer capacitor and a control unit as a capacitor are provided on the back side of a solar battery cell. In addition, the electric double layer capacitor and the control unit are disposed so as to be accommodated in an outer case provided integrally with the solar battery cell. The electric power generated by the solar battery cell is stored in the electric double layer capacitor without complicated and long wiring by arranging the solar battery cell and the electric double layer capacitor integrally.

さらに、夜間照明装置が、上記民生用の太陽光発電装置の外装ケース内に発光ダイオードを配設して提供されている。発光ダイオードは電気二重層コンデンサ近傍に設置されているため、送電ロスはほとんどない。
さらに、特定の厚さ以下の薄型の電気二重層コンデンサを用いたことにより、省スペース化、軽量化、施工性に優れた太陽光発電装置及び夜間照明装置が提供されている(例えば、特許文献1参照)。
Further, a night illumination device is provided by arranging a light emitting diode in an exterior case of the consumer solar power generation device. Since the light emitting diode is installed in the vicinity of the electric double layer capacitor, there is almost no power transmission loss.
Furthermore, by using a thin electric double layer capacitor having a specific thickness or less, a solar power generation device and a night illumination device excellent in space saving, light weight, and workability are provided (for example, Patent Documents). 1).

特開2002−151717号公報JP 2002-151717 A

衛星構体における従来の電力供給システムでは、送電ロスを極力抑えるために発電された電圧を数十ボルトに昇圧して送電しているので、3.7V仕様の民生用電子部品が使えない。また、昇圧した電圧で使用するために専用の部品が必要となり、コストアップや部品の調達が長納期になるなどの問題がある。さらに、昇圧装置や、複雑かつ長い配線を設ける必要があるため、広い設置スペースを確保しなければならない。
また、従来の電気二重層コンデンサを用いた太陽光発電装置では、容量が小さく、比較的大容量の電力を要する用途には使用に適さない。さらに、民生用に設計されたものであり、衛星構体にかかる衝撃に耐えうるだけの剛性が無い。
In the conventional power supply system in the satellite structure, the generated voltage is boosted to several tens of volts in order to suppress transmission loss as much as possible, so that 3.7V specification consumer electronic components cannot be used. In addition, dedicated parts are required to use the boosted voltage, and there are problems such as increased costs and longer delivery times for parts. Furthermore, since it is necessary to provide a booster and complicated and long wiring, a large installation space must be secured.
In addition, a conventional solar power generation apparatus using an electric double layer capacitor has a small capacity and is not suitable for use in applications that require a relatively large amount of power. Furthermore, it is designed for consumer use and does not have enough rigidity to withstand the impact on the satellite structure.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、蓄電器と電力送電先の各機器間の送電ロスをなくして3.7V仕様の民生用電子部品の使用を可能にし、かつ衛星構体にかかる衝撃に耐えうる剛性を確保しつつ設置スペースを低減した衛星構体における電力供給システムに適用されるバッテリー一体型基板を得ることを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, makes it possible to use a consumer electronic component of 3.7 V specifications by eliminating a power transmission loss between a power storage device and a power transmission destination device, and a satellite. It is an object of the present invention to provide a battery-integrated substrate that is applied to a power supply system in a satellite structure that has reduced installation space while ensuring rigidity that can withstand an impact on the structure.

この発明によるバッテリー一体型基板は、繊維強化複合材料で形成されて、上下面が開口した筒状の単位セル空間が規則的に配列されたグリッド構造で構成されるバッテリー収容体と、上記バッテリー収容体の上下に積層されて上記バッテリー収容体に一体に取り付けられ、上記単位セル空間の上下面の開口をそれぞれ塞口する第1の表皮および第2の表皮と、上記単位セル空間内に配設されるリチウムイオンバッテリーと、を備えている。   A battery-integrated substrate according to the present invention includes a battery container that is formed of a fiber-reinforced composite material and has a grid structure in which cylindrical unit cell spaces whose upper and lower surfaces are open are regularly arranged; A first skin and a second skin that are stacked on the top and bottom of the body and integrally attached to the battery housing, and respectively close the openings on the upper and lower surfaces of the unit cell space, and are disposed in the unit cell space. A lithium ion battery.

この発明によれば、軽量で剛性にすぐれた繊維強化複合材料で形成されるグリッド構造のバッテリー収容体の単位セル空間にリチウムイオンバッテリーが一体に取り付けられているので、高い剛性でかつ設置スペースを低減することができるバッテリー一体化基板を得ることができる。   According to the present invention, since the lithium ion battery is integrally attached to the unit cell space of the grid-structured battery container formed of a lightweight and rigid fiber-reinforced composite material, high rigidity and installation space can be reduced. A battery integrated substrate that can be reduced can be obtained.

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1はこの発明の実施の形態に係る衛星構体における電力供給システムに適用されるバッテリー一体型基板のバッテリー収容体の構造を説明するための斜視図、図2は図1におけるバッテリー収容体の構成を説明するための部分的な分解図、図3はこの発明の実施の形態に係るバッテリー一体型基板を上方から見た平面図、図4は図3において第1の表皮及び太陽電池セルユニットを考慮しない透視図、図5は図3のIV−IV矢視断面図である。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view for explaining the structure of a battery housing body of a battery-integrated substrate applied to a power supply system in a satellite structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration of the battery housing body in FIG. FIG. 3 is a plan view of the battery-integrated substrate according to the embodiment of the present invention as viewed from above. FIG. 4 is a plan view of the first skin and solar cell unit in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along arrows IV-IV in FIG.

図1および図2において、バッテリー収容体1は、以下に説明する第1のCFRP群3a〜第3のCFRP群3cで構成される。
バッテリー収容体1を構成する材料には、軽量で剛性に優れた繊維強化複合材料の一つであるCFRP(炭素繊維強化プラスチック)が用いられている。CFRPは、エポキシ樹脂がマトリクス(母材)に用いられ、合成樹脂であるアクリル長繊維から作られるPAN系炭素繊維が強化材としてマトリクスに混合されている。
1 and 2, the battery housing 1 is composed of a first CFRP group 3a to a third CFRP group 3c described below.
As a material constituting the battery housing 1, CFRP (carbon fiber reinforced plastic) which is one of lightweight and excellent fiber reinforced composite materials is used. In CFRP, an epoxy resin is used for a matrix (base material), and PAN-based carbon fibers made from acrylic long fibers, which are synthetic resins, are mixed in the matrix as a reinforcing material.

第1のCFRP群3aは、細長い矩形平板状に形成された複数の単位CFRP2aが配列されて形成される。複数の単位CFRP2aは、その矩形面を形成するそれぞれの長辺が平行になるように一定の間隔で、同一面上に配列されている。   The first CFRP group 3a is formed by arranging a plurality of units CFRP 2a formed in an elongated rectangular flat plate shape. The plurality of units CFRP2a are arranged on the same plane at regular intervals so that the long sides forming the rectangular plane are parallel to each other.

また、第2のCFRP群3bは、以下に説明する複数の単位CFRP2bが配列されて形成される。単位CFRP2bは、単位CFRP2aをその矩形面の垂線を軸として−60度回転したものである。複数の単位CFRP2bは、その矩形面を形成するそれぞれの長辺が平行になるように一定の間隔で、同一面上に配列されている。ここで、第2のCFRP群3bの形成面は、第1のCFRP群3aの形成面と平行な位置関係にある。   The second CFRP group 3b is formed by arranging a plurality of units CFRP 2b described below. The unit CFRP2b is obtained by rotating the unit CFRP2a by -60 degrees around the perpendicular of the rectangular surface. The plurality of units CFRP2b are arranged on the same plane at regular intervals so that the long sides forming the rectangular plane are parallel to each other. Here, the formation surface of the second CFRP group 3b is in a positional relationship parallel to the formation surface of the first CFRP group 3a.

また、第3のCFRP群3cは、以下に説明する複数の単位CFRP2cが配列されて形成される。単位CFRP2cは、単位CFRP2aをその矩形面の垂線を軸として60度回転したものである。複数の単位CFRP2cは、その矩形面を形成するそれぞれの長辺が平行になるように一定の間隔で、同一面上に配列されている。ここで、第3のCFRP群3cの形成面は、第1のCFRP群3aおよび第2のCFRP群3bの形成面と平行な位置関係にある。   The third CFRP group 3c is formed by arranging a plurality of units CFRP2c described below. The unit CFRP2c is obtained by rotating the unit CFRP2a by 60 degrees with the perpendicular of the rectangular surface as an axis. The plurality of units CFRP2c are arranged on the same plane at regular intervals so that the long sides forming the rectangular plane are parallel to each other. Here, the formation surface of the third CFRP group 3c is in a positional relationship parallel to the formation surfaces of the first CFRP group 3a and the second CFRP group 3b.

バッテリー収容体1は、第1のCFRP群3a〜第3のCFRP群3cが順番に幾重にも積み重ねられて形成されている。即ち、バッテリー収容体1は、第1のCFRP群3a〜第3のCFRP群3cで仕切られて、上下面が開口された正六角形の筒状体の空間を規則的に配列してなるグリッド構造に構成されている。それぞれの正六角形の筒状体の空間を単位セル空間4と定義する。単位セル空間4の正六角形の大きさは、例えば直径100mmの円が正六角形に内接する大きさで形成されている。また、正六角形を形成する面に直交する方向の厚さは、1インチ(24.5mm)で形成されている。   The battery housing 1 is formed by stacking the first CFRP group 3a to the third CFRP group 3c in order in a number of layers. That is, the battery housing 1 is partitioned by the first CFRP group 3a to the third CFRP group 3c, and has a grid structure in which regular hexagonal cylindrical spaces whose upper and lower surfaces are opened are regularly arranged. It is configured. The space of each regular hexagonal cylindrical body is defined as a unit cell space 4. The size of the regular hexagon of the unit cell space 4 is formed such that, for example, a circle having a diameter of 100 mm is inscribed in the regular hexagon. The thickness in the direction perpendicular to the surface forming the regular hexagon is 1 inch (24.5 mm).

CFRPを材料としたグリッド構造に構成されるバッテリー収容体1は、軽量で剛性に優れるという特徴があるが、単位セル空間4の外形を正六角形としたことで、他の形状よりもさらに高い剛性が得られる。   The battery housing 1 configured in a grid structure using CFRP as a material is characterized by being lightweight and excellent in rigidity. However, the outer shape of the unit cell space 4 is a regular hexagon, so that the rigidity is higher than other shapes. Is obtained.

次に、バッテリー一体型基板20の構造について説明する。
図4および図5に示すように、バッテリー収容体1の複数の単位セル空間4の6つにリチウムイオンバッテリー5a〜5fがそれぞれ配設されている。リチウムイオンバッテリー5a〜5fは、エネルギー密度に優れ、出力電圧が3.5〜3.8Vのものが用いられる。この実施の形態では、1つのバッテリー当たり3.7Vの出力電圧で3.7Ahの性能のものが用いられている。
Next, the structure of the battery integrated substrate 20 will be described.
As shown in FIGS. 4 and 5, lithium ion batteries 5 a to 5 f are respectively disposed in six of the plurality of unit cell spaces 4 of the battery housing 1. The lithium ion batteries 5a to 5f are excellent in energy density and have an output voltage of 3.5 to 3.8V. In this embodiment, a battery having an output voltage of 3.7 V per battery and a performance of 3.7 Ah is used.

リチウムイオンバッテリー5a〜5fは、直方体に形成されている。リチウムイオンバッテリー5a〜5fは、直方体の上下面における短辺のそれぞれが、単位セル空間4の開口面形状である正六角形の平行な2辺のそれぞれに同じ長さで接するように配設されている。
また、リチウムイオンバッテリー5a〜5fの制御回路部18が、リチウムイオンバッテリー5a〜5fが配設された後に単位セル空間4内に生じる筒状体空間10に配設されている。
The lithium ion batteries 5a to 5f are formed in a rectangular parallelepiped. The lithium ion batteries 5a to 5f are arranged so that each of the short sides on the upper and lower surfaces of the rectangular parallelepiped is in contact with each of the two parallel sides of the regular hexagon that is the shape of the opening surface of the unit cell space 4. Yes.
Further, the control circuit unit 18 of the lithium ion batteries 5a to 5f is disposed in the cylindrical body space 10 generated in the unit cell space 4 after the lithium ion batteries 5a to 5f are disposed.

また、図3〜図5に示すように、矩形平板状に形成された第1の表皮7aおよび第2の表皮7bが、バッテリー収容体1の上下面の開口を塞口するようにして固定されている。即ち、バッテリー収容体1が第1の表皮7aおよび第2の表皮7bに挟まれてサンドイッチ構造に構成されている。第1の表皮7aおよび第2の表皮7bは高い放熱性が要求され、例えば強化繊維として熱伝導率に優れたピッチ形の炭素繊維を、マトリクスにはエポキシ樹脂を用いたCFRPで形成されている。   Also, as shown in FIGS. 3 to 5, the first skin 7 a and the second skin 7 b formed in a rectangular flat plate shape are fixed so as to close the openings on the upper and lower surfaces of the battery housing 1. ing. That is, the battery container 1 is sandwiched between the first skin 7a and the second skin 7b, and has a sandwich structure. The first skin 7a and the second skin 7b are required to have high heat dissipation, and are formed of, for example, pitch-type carbon fibers having excellent thermal conductivity as reinforcing fibers and CFRP using an epoxy resin as a matrix. .

さらに、第1の表皮7aの表面側には、複数の太陽電池セル6が一体に取り付けられている。太陽電池はSi系の太陽電池が用いられて、太陽電池セル6の1セル当たりの起電力は0.5Vである。太陽電池セルユニット8a〜8fがそれぞれ太陽電池セル6を8セル直列に接続して構成されている。太陽電池セルユニット8a〜8fにおいて、直列に接続した8つの太陽電池セル6の両端部15a,15bの間には太陽電池セル6の8セル分の起電力が生じている。   Furthermore, a plurality of solar cells 6 are integrally attached to the surface side of the first skin 7a. As the solar cell, a Si-based solar cell is used, and the electromotive force per cell of the solar cell 6 is 0.5V. Each of the solar cell units 8a to 8f is configured by connecting 8 solar cells 6 in series. In solar cell unit 8a-8f, the electromotive force of 8 cells of the photovoltaic cell 6 has arisen between the both ends 15a, 15b of the eight photovoltaic cells 6 connected in series.

太陽電池セルユニット8a〜8fの両端部15a,15bから延びる一対の配線17の先端は、第1の表皮7aを貫通し、筒状体空間10内に位置している。配線17の先端には、接続部としての電力送出用コネクタ11が取り付けられている。また、端子部としての第1の端子12が、電力送出用コネクタ11に対応するようにリチウムイオンバッテリー5a〜5fの側面上部に取り付けられている。電力送出用コネクタ11に第1の端子12を嵌合することにより、太陽電池セルユニット8a〜8fとリチウムイオンバッテリー5a〜5fとの間は電気的に接続されて、太陽電池セルユニット8a〜8fで発電された電力がリチウムイオンバッテリー5a〜5fにそれぞれ蓄電されるようになっている。   The tips of the pair of wirings 17 extending from both end portions 15 a and 15 b of the solar cell units 8 a to 8 f penetrate the first skin 7 a and are located in the cylindrical body space 10. A power transmission connector 11 as a connection portion is attached to the tip of the wiring 17. Moreover, the 1st terminal 12 as a terminal part is attached to the side surface upper part of lithium ion battery 5a-5f so as to correspond to the connector 11 for electric power transmission. By fitting the first terminal 12 to the power transmission connector 11, the solar cell units 8a to 8f and the lithium ion batteries 5a to 5f are electrically connected, and the solar cell units 8a to 8f. The electric power generated at is stored in the lithium ion batteries 5a to 5f, respectively.

なお、リチウムイオンバッテリー5a〜5fのそれぞれは、第1の表皮7aを介して、太陽電池セルユニット8a〜8fの直近の単位セル空間4内に配設されている。したがって、太陽電池セルユニット8a〜8fおよびリチウムイオンバッテリー5a〜5f間を接続する配線17は複雑かつ長い配線を用いる必要はなく、太陽電池セルユニット8a〜8fとリチウムイオンバッテリー5a〜5fとの間の送電ロスは著しく低減される。   Each of the lithium ion batteries 5a to 5f is disposed in the unit cell space 4 immediately adjacent to the solar battery cell units 8a to 8f via the first skin 7a. Accordingly, the wiring 17 connecting the solar cell units 8a to 8f and the lithium ion batteries 5a to 5f does not need to be complicated and long, and the solar cell units 8a to 8f and the lithium ion batteries 5a to 5f are not connected. The transmission loss is significantly reduced.

また、機器ユニット筐体19が、第2の表皮7bを挟んでバッテリー収容体1と相対するように第2の表皮7bに一体に取り付けられている。さらに、機器ユニット筐体19の内部には、機器13a〜13cが配設されている。   The device unit housing 19 is integrally attached to the second skin 7b so as to face the battery housing 1 with the second skin 7b interposed therebetween. Further, the devices 13 a to 13 c are arranged inside the device unit housing 19.

機器ユニット筐体19内部に配設される機器13a〜13cは、第2の表皮7bを介して単位セル空間4内に配設されているリチウムイオンバッテリー5a〜5cの直近にそれぞれ配設されている。
同様に3つの機器13d〜13fも第2の表皮7bを介して単位セル空間4内に配設されているリチウムイオンバッテリー5d〜5fの直近に配設されている。
The devices 13a to 13c disposed in the device unit casing 19 are disposed in the immediate vicinity of the lithium ion batteries 5a to 5c disposed in the unit cell space 4 via the second skin 7b. Yes.
Similarly, the three devices 13d to 13f are also disposed in the immediate vicinity of the lithium ion batteries 5d to 5f disposed in the unit cell space 4 via the second skin 7b.

また、一端が機器13a〜13fに接続される一対の配線9の他端側は、第2の表皮7bを貫通し、筒状体空間10内に位置している。さらに、配線9の他端側には、接続部としての電力供給用コネクタ16が取り付けられている。また、端子部としての第2の端子14が、電力供給用コネクタ16に対応するようにリチウムイオンバッテリー5a〜5fの側面下部に取り付けられている。電力供給用コネクタ16および第2の端子14を嵌合することにより、機器13a〜13fは、リチウムイオンバッテリー5a〜5fに電気的に接続されて、リチウムイオンバッテリー5a〜5fに蓄電された電力が機器13a〜13fに供給されるようになっている。   Further, the other end side of the pair of wirings 9 whose one ends are connected to the devices 13 a to 13 f penetrates the second skin 7 b and is located in the cylindrical body space 10. Further, a power supply connector 16 as a connecting portion is attached to the other end side of the wiring 9. Further, the second terminal 14 as a terminal portion is attached to the lower part of the side surface of the lithium ion batteries 5 a to 5 f so as to correspond to the power supply connector 16. By fitting the power supply connector 16 and the second terminal 14, the devices 13a to 13f are electrically connected to the lithium ion batteries 5a to 5f, and the power stored in the lithium ion batteries 5a to 5f is received. It is supplied to the devices 13a to 13f.

リチウムイオンバッテリー5a〜5fから機器13a〜13fに電力を供給するための配線9は、複雑かつ長い配線を用いる必要はなく、電力供給における送電ロスは著しく低減される。よって、リチウムイオンバッテリー5a〜5fの電圧以上に電圧を上げて送電を行う必要は無いので昇圧装置は不必要であり、リチウムイオンバッテリー5a〜5fの電圧3.7Vのまま各機器に送電することが可能である。このため、電気仕様が約3.7Vの安価な民生品用電子機器、電子部品の使用が可能となる。民生品用電子機器、電子部品は広く普及しているため、部品納期の短縮も期待できる。   The wiring 9 for supplying power from the lithium ion batteries 5a to 5f to the devices 13a to 13f does not need to use complicated and long wiring, and power transmission loss in power supply is significantly reduced. Therefore, there is no need to increase the voltage to be higher than the voltage of the lithium ion batteries 5a to 5f, so that the booster is not necessary, and the power is transmitted to each device with the voltage of the lithium ion batteries 5a to 5f being 3.7V. Is possible. For this reason, it is possible to use inexpensive consumer electronic devices and electronic parts having an electrical specification of about 3.7V. Since consumer electronics and electronic parts are widely used, the delivery time of parts can be expected to be shortened.

また、昇圧装置が不要であり、またバッテリー収容体1の単位セル空間4の内部にリチウムイオンバッテリー5a〜5f、電力送出用コネクタ11、電力供給用コネクタ16、第1の端子12および第2の端子14、制御回路部18等を配設することができるので、バッテリー一体型基板20が小型化され、その設置スペースを低減することができる。   Further, the booster is not required, and the lithium ion batteries 5a to 5f, the power delivery connector 11, the power supply connector 16, the first terminal 12 and the second terminal are provided in the unit cell space 4 of the battery housing 1. Since the terminal 14, the control circuit unit 18, and the like can be disposed, the battery-integrated substrate 20 can be downsized, and the installation space can be reduced.

この実施の形態によれば、バッテリー一体型基板20のバッテリー収容体1は軽量で剛性に優れたCFRPを材料としたグリッド構造に構成されている。また、バッテリー収容体1の上下面の開口は、第1の表皮7aおよび第2の表皮7bによって塞口されて、サンドイッチ構造に構成されている。また、第1の表皮7aの表面側には、複数の太陽電池セル6が一体に取り付けられて、さらに太陽電池セルユニット8a〜8fが太陽電池セル6を6つ直列に接続して構成されている。   According to this embodiment, the battery container 1 of the battery-integrated substrate 20 has a grid structure made of CFRP that is lightweight and excellent in rigidity. Moreover, the opening of the upper and lower surfaces of the battery housing 1 is closed by the first skin 7a and the second skin 7b to form a sandwich structure. In addition, a plurality of solar cells 6 are integrally attached to the surface of the first skin 7a, and further, solar cell units 8a to 8f are configured by connecting six solar cells 6 in series. Yes.

また、バッテリー収容体1の単位セル空間4に3.7V出力のリチウムイオンバッテリー5a〜5fが配設されている。さらにまた、太陽電池セルユニット8a〜8fは、第1の表皮7aを介して直近の単位セル空間4内に配設されているリチウムイオンバッテリー5a〜5fにそれぞれ電気的に接続されている。
したがって、太陽電池セルユニット8a〜8fおよびリチウムイオンバッテリー5a〜5f間を接続する配線17は複雑かつ長い配線を用いる必要はなく、太陽電池セルユニット8a〜8fとリチウムイオンバッテリー5a〜5fとの間の送電ロスは著しく低減される。
Further, 3.7 V output lithium ion batteries 5 a to 5 f are arranged in the unit cell space 4 of the battery housing 1. Furthermore, the solar cell units 8a to 8f are electrically connected to lithium ion batteries 5a to 5f disposed in the nearest unit cell space 4 through the first skin 7a, respectively.
Accordingly, the wiring 17 connecting the solar cell units 8a to 8f and the lithium ion batteries 5a to 5f does not need to be complicated and long, and the solar cell units 8a to 8f and the lithium ion batteries 5a to 5f are not connected. The transmission loss is significantly reduced.

また、機器13a〜13fは第2の表皮7bを介して機器13a〜13fの直近の単位セル空間4内にそれぞれ配設されているリチウムイオンバッテリー5a〜5fに電気的に接続されており、機器13a〜13fにはリチウムイオンバッテリー5a〜5fから電力が供給されるようになっている。
したがって、リチウムイオンバッテリー5a〜5fから機器13a〜13fに電力を供給するための配線9は、複雑かつ長い配線を用いる必要はなく、電力供給における送電ロスは著しく低減される。よって、リチウムイオンバッテリー5a〜5fの電圧以上に電圧を上げて送電を行う必要は無いので昇圧装置は必要としない。したがって、リチウムイオンバッテリー5a〜5fの電圧3.7Vのまま各機器に送電することが可能になる。このため、電気仕様が約3.7Vの安価な民生品用電子機器、電子部品の使用が可能となる。
The devices 13a to 13f are electrically connected to the lithium ion batteries 5a to 5f respectively disposed in the unit cell space 4 closest to the devices 13a to 13f via the second skin 7b. Power is supplied to the lithium ion batteries 5a to 5f to 13a to 13f.
Therefore, the wiring 9 for supplying power from the lithium ion batteries 5a to 5f to the devices 13a to 13f does not need to use complicated and long wiring, and the power transmission loss in the power supply is remarkably reduced. Therefore, since there is no need to increase the voltage to be higher than the voltage of the lithium ion batteries 5a to 5f and perform power transmission, no booster is required. Therefore, it is possible to transmit power to each device while the voltage of the lithium ion batteries 5a to 5f is 3.7V. For this reason, it is possible to use inexpensive consumer electronic devices and electronic parts having an electrical specification of about 3.7V.

また、バッテリー収容体1の単位セル空間4の内部にリチウムイオンバッテリー5a〜5f、接続部としての電力送出用コネクタ11および電力供給用コネクタ16、端子部としての第1の端子12および第2の端子14、制御回路部18等を配設することができるので、バッテリー一体型基板20が小型化され、その設置スペースを低減することができる。   Further, inside the unit cell space 4 of the battery housing 1, the lithium ion batteries 5a to 5f, the power transmission connector 11 and the power supply connector 16 as the connection parts, the first terminal 12 and the second terminal as the terminal parts are provided. Since the terminal 14, the control circuit unit 18, and the like can be disposed, the battery-integrated substrate 20 can be downsized, and the installation space can be reduced.

さらにまた、バッテリー一体型基板20のバッテリー収容体1は軽量で剛性に優れたCFRPで構成されたグリッド構造に構成されているので高い剛性が得られる。特にバッテリー収容体1のグリッド構造の単位セル空間4の外形を正六角形としたことで、他の外形形状をもつグリッド構造より一段と高い剛性が得られる。   Furthermore, since the battery container 1 of the battery-integrated substrate 20 has a grid structure made of CFRP that is lightweight and has excellent rigidity, high rigidity can be obtained. In particular, since the outer shape of the unit cell space 4 of the grid structure of the battery housing 1 is a regular hexagon, higher rigidity can be obtained than the grid structure having other outer shapes.

なお、上記実施の形態では、バッテリー収容体1の構成材料であるCFPRのマトリクスはエポキシ樹脂としたが、特にエポキシ樹脂に限定されるものではなく、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などを使用してもよい。また、強化材は、PAN系のものとしたが、PAN系に限定されるものではなく、石油ピッチなどで作られるピッチ系炭素繊維を使用してもよい。
さらにバッテリー収容体1を構成する材料は、CFRPの他、C/C(炭素繊維強化炭素複合材)などの他の繊維強化複合材料を使用してもよい。
In the above embodiment, the CFPR matrix that is the constituent material of the battery housing 1 is an epoxy resin. However, the matrix is not particularly limited to an epoxy resin, and a polyester resin, a phenol resin, a polyimide resin, or the like is used. May be. The reinforcing material is PAN-based, but is not limited to PAN-based, and pitch-based carbon fiber made of petroleum pitch or the like may be used.
Furthermore, the material which comprises the battery container 1 may use other fiber reinforced composite materials, such as C / C (carbon fiber reinforced carbon composite material) other than CFRP.

また、バッテリー収容体1における単位セル空間4の外形は、正六角形としたが、正六角形に限定されるものではなく、バッテリー収容体1が用いられる環境において、剛性に耐えうるものであれば三角形や八角形など、他の形状でもよい。
また、第1の表皮7aおよび第2の表皮7bの構成材料には、ピッチ系の炭素繊維を用いたCFRPを用いたが、ピッチ系の炭素繊維に限定されるものではなく、軽量で熱伝導性に優れた金属材料や、他の複合材料を用いてもよい。
In addition, the outer shape of the unit cell space 4 in the battery container 1 is a regular hexagon, but is not limited to a regular hexagon, and is triangular as long as it can withstand rigidity in an environment where the battery container 1 is used. Other shapes such as a square or an octagon may be used.
The constituent material of the first skin 7a and the second skin 7b is CFRP using pitch-based carbon fibers, but is not limited to pitch-based carbon fibers, and is lightweight and thermally conductive. A metal material having excellent properties and other composite materials may be used.

また、リチウムイオンバッテリー5a〜5fの形状は直方体としたが、直方体に限定されるものではなく、三角柱や他の形状でもよい。
また、リチウムイオンバッテリー5a〜5fを6つ配設するものとしたが、配設数は6つに限定されるものではなく、仕様に合わせて適宜設定すればよい。また、リチウムイオンバッテリー5a〜5fと接続される太陽電池セルユニット8a〜8fも6ユニットとしたが、リチウムイオンバッテリーの配設数に合わせて適宜設定すればよい。
Moreover, although the shape of the lithium ion batteries 5a-5f was a rectangular parallelepiped, it is not limited to a rectangular parallelepiped, and may be a triangular prism or other shapes.
Although six lithium ion batteries 5a to 5f are arranged, the number of arranged lithium ion batteries is not limited to six, and may be set as appropriate according to the specification. Moreover, although the solar cell units 8a to 8f connected to the lithium ion batteries 5a to 5f are also 6 units, they may be appropriately set according to the number of lithium ion batteries.

また、リチウムイオンバッテリー5a〜5fの出力電圧は、3.5V〜3.8Vとしたが、出力電圧は3.5V〜3.8Vに限定されるものではなく、仕様に応じて他の出力電圧のリチウムイオンバッテリーを用いてもよい。
また、太陽電池セルユニット8a〜8fは8つの太陽電池セル6を直列に接続して構成されるものとしたが、直列に接続する太陽電池セル6の数は8つに限定されるものではなく、リチウムイオンバッテリーの出力電圧に応じて適宜設定すればよい。
Moreover, although the output voltage of the lithium ion batteries 5a to 5f is 3.5V to 3.8V, the output voltage is not limited to 3.5V to 3.8V, and other output voltages may be used depending on the specifications. Alternatively, a lithium ion battery may be used.
Moreover, although the photovoltaic cell units 8a-8f shall be comprised by connecting eight photovoltaic cells 6 in series, the number of the photovoltaic cells 6 connected in series is not limited to eight. What is necessary is just to set suitably according to the output voltage of a lithium ion battery.

この発明の実施の形態に係る衛星構体における電力供給システムに適用されるバッテリー一体型基板のバッテリー収容体の構造を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the structure of the battery container of the battery integrated board | substrate applied to the power supply system in the satellite structure which concerns on embodiment of this invention. 図1におけるバッテリー収容体の構成を説明するための部分的な分解図である。It is a partial exploded view for demonstrating the structure of the battery container in FIG. この発明の実施の形態に係るバッテリー一体型基板を上方から見た平面図である。It is the top view which looked at the battery integrated substrate which concerns on embodiment of this invention from upper direction. 図3において第1の表皮及び太陽電池セルユニットを考慮しない透視図である。It is a perspective view which does not consider a 1st skin and a photovoltaic cell unit in FIG. 図3のIV−IV矢視断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along arrow IV-IV in FIG. 3.

符号の説明Explanation of symbols

1 バッテリー収容体、7a 第1の表皮、7b 第2の表皮、4 単位セル空間、5a〜5f リチウムイオンバッテリー、6 太陽電池セル、8a〜8f 太陽電池セルユニット、10 筒状体空間、13a〜13f 機器、11 電力送出用コネクタ(接続部)、16 電力供給用コネクタ(接続部)、12 第1の端子(端子部)、14 第2の端子(端子部)、18 制御回路部、20 バッテリー一体型基板。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery container, 7a 1st skin, 7b 2nd skin, 4 unit cell space, 5a-5f Lithium ion battery, 6 solar cell, 8a-8f solar cell unit, 10 cylindrical body space, 13a- 13f Equipment, 11 Power transmission connector (connection portion), 16 Power supply connector (connection portion), 12 First terminal (terminal portion), 14 Second terminal (terminal portion), 18 Control circuit portion, 20 Battery Integrated substrate.

Claims (6)

繊維強化複合材料で形成されて、上下面が開口した筒状の単位セル空間が規則的に配列されたグリッド構造で構成されるバッテリー収容体と、
上記バッテリー収容体の上下に積層されて上記バッテリー収容体に一体に取り付けられ、上記単位セル空間の上下面の開口をそれぞれ塞口する第1の表皮および第2の表皮と、
上記単位セル空間内に配設されるリチウムイオンバッテリーと、
を備えていることを特徴とするバッテリー一体型基板。
A battery container made of a fiber reinforced composite material and having a grid structure in which cylindrical unit cell spaces whose upper and lower surfaces are open are regularly arranged;
A first skin layer and a second skin layer, which are laminated above and below the battery housing body and are integrally attached to the battery housing body, respectively closing the openings on the upper and lower surfaces of the unit cell space;
A lithium ion battery disposed in the unit cell space;
A battery-integrated substrate comprising:
上記第1の表皮の表面に一体に取り付けられた複数の太陽電池セルを備え、
所定数の上記太陽電池セルを直列に接続して構成された太陽電池セルユニットが、上記第1の表皮を介して、上記太陽電池セルユニットの直近の上記単位セル空間内に配設されている上記リチウムイオンバッテリーに電気的に接続されて、上記太陽電池セルユニットの電力が上記リチウムリチウムイオンバッテリーに蓄電されるようになっていることを特徴とする請求項1記載のバッテリー一体型基板。
A plurality of solar cells integrally attached to the surface of the first skin,
A solar cell unit configured by connecting a predetermined number of the solar cells in series is disposed in the unit cell space immediately adjacent to the solar cell unit via the first skin. 2. The battery-integrated substrate according to claim 1, wherein the battery-integrated substrate is electrically connected to the lithium ion battery so that electric power of the solar cell unit is stored in the lithium lithium ion battery.
上記第2の表皮を挟んで上記バッテリー収容体と相対するように上記第2の表皮に一体に取り付けられた機器ユニット筐体および上記機器ユニット筐体の内部に配設された機器を備え、
上記機器は上記第2の表皮を介して上記機器の直近の上記単位セル空間内に配設されている上記リチウムイオンバッテリーに電気的に接続されて、上記機器には上記リチウムイオンバッテリーから電力が供給されるようになっていることを特徴とする請求項2記載のバッテリー一体型基板。
A device unit housing integrally attached to the second skin so as to face the battery housing with the second skin interposed therebetween, and a device disposed inside the device unit housing,
The device is electrically connected to the lithium ion battery disposed in the unit cell space nearest to the device via the second skin, and the device is powered by the lithium ion battery. The battery-integrated substrate according to claim 2, wherein the battery-integrated substrate is supplied.
上記リチウムイオンバッテリーの出力電圧が3.5ボルト〜3.8ボルトであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のバッテリー一体型基板。   The battery-integrated substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein an output voltage of the lithium ion battery is 3.5 to 3.8 volts. 上記単位セル空間の外形が正六角形であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のバッテリー一体型基板。   5. The battery-integrated substrate according to claim 1, wherein an outer shape of the unit cell space is a regular hexagon. 6. 上記太陽電池セルユニットおよび上記機器とリチウムイオンバッテリーとの間を電気的に接続するための接続部および端子部と、上記リチウムイオンバッテリーの制御回路部が、上記リチウムイオンバッテリーが配設された後に上記単位セル空間内に生じる筒状体空間に配設されることを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載のバッテリー一体型基板。   After the lithium ion battery is disposed, the solar cell unit and the connection portion and terminal portion for electrically connecting the device and the lithium ion battery, and the control circuit portion of the lithium ion battery are disposed. 6. The battery-integrated substrate according to claim 3, wherein the battery-integrated substrate is disposed in a cylindrical body space generated in the unit cell space.
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