JP2016222189A - 人工衛星用パネル、人工衛星及び人工衛星へのバッテリ搭載方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池セルを固定する一対のパネルと二次電池セルとの間に空間が生じることがなく、二次電池セルの熱制御性を向上させた人工衛星用パネルの提供。【解決手段】衛星構体の一部を構成する第１のパネル２１と、第１のパネル２１の一面上に配置された二次電池セル２３と、第１のパネル２１に二次電池セル２３を押し付けるように第１のパネル２１に固定された第２のパネル２２−１，２２−２と、を有する、人工衛星用パネル。【選択図】図２

Description

本発明は、人工衛星用パネル、人工衛星及び人工衛星へのバッテリ搭載方法に関する。

特許文献１は、人工衛星に用いられるバッテリー一体型基板を開示している。

このバッテリー一体型基板は、単位セル空間が規則的に配列されたバッテリー収容体と、その上下面の開口をそれぞれ塞ぐ第１の表皮および第２の表皮と、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。

特開２００７−８０７７９号公報

特許文献１に記載されたバッテリー一体型基板では、第１表皮及び第２表皮の各々とリチウムイオンバッテリーとの間に空間が存在する可能性がある。このため、リチウムイオンバッテリーの熱制御が困難であるという問題点がある。

本発明の目的は上記問題点を解決した人工衛星及び人工衛星用パネルを提供することにある。

本発明の一態様に係る人工衛星用パネルは、衛星構体の一部を構成する第１のパネルと、前記第１のパネルの一面上に配置された二次電池セルと、前記二次電池セルを前記第１のパネルに押し付けるように前記第１のパネルに固定された第２のパネルと、を有する。

また、本発明の他の態様に係る人工衛星へのバッテリ搭載方法は、衛星構体の一部を構成する第１のパネルの一面上に二次電池セルを配置し、前記二次電池セルを前記第１のパネルに押し付けるように第２のパネルを前記第１のパネルに固定する。

本発明によれば、熱制御性を向上させた人工衛星及び人工衛星用パネルが得られる。

本発明の第１の実施の形態に係る人工衛星に用いられる衛星構体の分解斜視図である。 図１の衛星構体に含まれるバッテリパネルの斜視図である。 図２のバッテリパネルの部分拡大図である。 最小構成の実施の形態に係る衛星構体の分解斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る人工衛星に用いられる衛星構体１０の概略構成を示す分解斜視図である。人工衛星は、図示の衛星構体１０に様々な機器（バス機器、ミッション機器）を搭載して構成される。しかしながら、これらの機器は、本発明に直接関係がないので、その図示と説明を省略する。

図示の衛星構体１０は、センターマスト１１と、その周囲に取り付けられる複数のパネル１２〜１７とを有している。これらパネル１２〜１７は、人工衛星の最外層を構成する。一対の主パネル１２，１３と一対の副パネル１４，１５は、各々センターマスト１１に直接取り付けられる。一方、一対のバッテリパネル１６，１７は、取付部材１８，１９を用いて一対の主パネル１２，１３にそれぞれ取り付けられる。各パネル１２〜１７の固定には、ビスやボルト等のねじを用いることができる。

センターマスト１１及びパネル１２〜１７を構成する主要部材として、サンドイッチ板を用いることができる。サンドイッチ板は、例えば、ハニカム構造のアルミコア材の上下を薄いアルミ合金板又は炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）板で挟み込んだ板状部材である。

なお、衛星構体１０の構成は、図１に示すものに限られず、使用されるパネルの形状、大きさ及び数は、任意に設計することが可能である。たとえば、バッテリパネル１６，１７は、必ずしも主パネル１２，１３に取り付けられる必要はなく、センターマスト１１やその他のパネルに取り付けられてもよい。また、必ずしもセンターマスト１１を用いる構造を採用する必要もなく、センターマスト１１を用いない構造を採用してもよい。いずれにしても、本発明は、人工衛星用のバッテリパネル及びそれを有する人工衛星に適用可能である。

次に、図２及び図３を参照してバッテリパネル１６，１７について詳細に説明する。バッテリパネル１６，１７は、同一の構成を有しているので、以下では、バッテリパネル１６について説明する。

図２はバッテリパネル１６の斜視図であり、図３はその部分拡大図である。図２及び図３に示すように、バッテリパネル１６は、１枚の第１のパネル２１と、２枚の第２のパネル２２−１，２２−２と、第１のパネル２１と第２のパネル２２−１，２２−２との間に挟まれた１１個のバッテリセル（二次電池セル）２３を有している。

なお、バッテリセル２３及び第２のパネル２２−１，２２−２は、平面視で第１のパネル２１の外縁からはみ出さないようにそのサイズと配置が設定されてよい。これは、バッテリパネル１６を主パネル１２に取り付ける際、その取り付けを容易にするためである。バッテリパネル１６が主パネル１２に取り付けられた状態で、第１のパネル２１は人工衛星の最外層を構成し、バッテリセル２３は第２のパネル２２−１，２２−２ともに人工衛星の内部に収容される。

また、第１のパネル２１上に配置されるバッテリセル２３の数と配置は、これに限らず任意に設定可能である。たとえば、複数のバッテリセル２３を２列以上に配列してもよい。いずれにしても、１以上のバッテリセル２３が第１のパネル２１上に二次元に配置されていればよい。

さらに、第２のパネル２２の数も、複数のバッテリセル２３の数及び配置に応じて１枚以上あればよい。第２のパネル２２の１枚当たりのサイズを小さくすることで、取り扱いが容易となり、バッテリセル２３の取付工程を容易にすることができる。

第１のパネル２１は、一対の主面を有する。第１のパネル２１の主面は、所定数のバッテリセル２３を二次元（ここでは１列×１１個）に配置できる大きさを有する。第２のパネル２２−１，２２−２の各々もまた、一対の主面を有する。第２のパネル２２−１−２２−２の各々の主面は、一つ以上（ここでは５又は６個）のバッテリセル２３を覆う大きさの主面を有する。なお、第１のパネル２１及び第２のパネル２２−１，２２−２として、上述したサンドイッチ板を用いることができる。サンドイッチ板を用いることで、軽量化と高強度化を両立させることができる。

複数のバッテリセル２３の各々は、その上面（図の手前側の面）に、一対の電源端子２４を有している。また、各バッテリセル２３は、一対の平らな側面を有する扁平形状を有している。一対の平らな側面の面積は、残りの側面の面積よりも大きい。図では、各バッテリセル２３は、一対の平らな側面（図の上下方向に位置する面）とそれらを繋ぐ湾曲面（図の左右方向に位置する面）とを有する扁平円筒形状である。そして、一対の平らな側面の各々の面積は、湾曲面の各々の面積よりも大きい。なお、バッテリセル２３の形状は扁平円筒形状のみならず、他の扁平形状、例えば、直方体形状であってもよい。

複数のバッテリセル２３は、第１のパネル２１の一対の主面の一方の上に、互いに間隔を開けて一列に配置される。このとき、各バッテリセル２３は、一対の平らな側面の一方を第１のパネル２１に向けて配置される。その結果、各バッテリセル２３の平らな側面の一方は、直接又は接着剤や緩衝材等の介在物を介して間接的に第１のパネル２１の主面の一方に面接触する。なお、介在物には、熱伝導性の良い材料を用いる。各バッテリセル２３の平らな側面が第１のパネル２１に面接触することで、バッテリセル２３の熱制御を第１のパネル２１を介して容易に行うことができる。

なお、本実施の形態では、特許文献１に記載されているようなバッテリー収容体を用いない。そのため、本実施の形態では、複数のバッテリセル２３の間隔を必要最小限にすることができる。たとえば、熱制御や取り付け状態への影響を考慮した上で、一部または全部のバッテリセル２３の各々をその隣に位置するバッテリセル２３と接触させるように配置してもよい。このようにバッテリセル２３の配置間隔を縮小することで、バッテリセルの搭載に必要とされる体積を縮小し、人工衛星の小型化を実現することができる。

第２のパネル２２−１，２２−２の各々は、第１のパネル２１上に配置された５個または６個のバッテリセル２３を第１のパネル２１に押し付けるように、第１のパネル２１に固定される。各バッテリセル２３の一対の平らな側面の他方は直接または接着剤や緩衝材等の介在物を介して間接的に第２のパネル２２−１，２２−２の主面の一方に面接触する。なお、介在物には、熱伝導性の良い材料を用いる。各バッテリセル２３の平らな側面が第２のパネル２２−１又は２２−２に面接触することで、バッテリセル２３の熱制御を第２のパネル２２−１又は２２−２を介して容易に行うことができる。

上記のように、第２のパネル２２−１，２２−２の各々は、第１のパネル２１及び第２のパネル２２−１，２２−２からバッテリセル２３に外力が加わるように第１のパネル２１に固定される。この固定には、例えばビスやボルト等のねじ２５を用いることができる。ねじ２５を用いることで、その締め付け力を調整し、第１のパネル２１及び第２のパネル２２−１，２２−２からバッテリセル２３に加わる外力を適切に調整することができる。各バッテリセル２３に加わる外力が均等になるように、各バッテリセル２３の両側の少なくとも一方に沿って複数（ここでは４個）のねじ２５が設けられている。第１のパネル２１及び第２のパネル２２−１，２２−２からバッテリセル２３に外力を加えることで、バッテリセル２３の熱膨張等の変形を抑制することができる。なお、ねじ２５の数や配置は、図示の例に限らず各バッテリセル２３に加わる外力を考慮して、任意に設定可能である。

第２のパネル２２−１，２２−２の一対の主面の他方の上には、切り替えスイッチ２６や電圧制御回路２７等の電気・電子部品、及びコネクタブラケット２８等の機械部品が搭載されている。電気・電子部品は、バッテリセル２３の電源端子２４に図示しない配線等を介して電気的に接続される。コネクタブラケット２８は、バッテリセル２３や電気・電子部品と図示しないバス機器やミッション機器との間を電気的に接続する配線やその配線に接続されたコネクタを保持する。バッテリセル２３に電気的に接続されるべき電気・電子部品を第２のパネル２２−１，２２−２上に配置することで、配線長を短縮し、それによって省スペース化と軽量化を実現することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、各バッテリセル２３の側面に第１のパネル２１及び第２のパネル２２−１又は２２−２が面接触するので、これらのパネルを介して容易に熱制御を行うことができる。

また、本実施の形態によれば、各バッテリセル２３を２枚のパネル２１，２２で挟む単純な構成なので、軽量化と製造工程の簡略化をも実現することができる。

さらに、本実施の形態によれば、特許文献１に記載されるようなバッテリー収容体を用いないので、バッテリセル２３に適切な外力を与えることができる。また、バッテリセル２３間隔を縮小することができるので、人工衛星の小型化も実現できる。

なお、これらの効果を実現するには、最小構成として、第１のパネル２１と、第１のパネル２１上に配置されたバッテリセル２３と、バッテリセル２３を第１のパネル２１に押し付けるように第１のパネル２１に固定された第２のパネル２２とがあればよい。図４に最小構成の人工衛星用パネルを備えた衛星構体４０の一例を示す。

バッテリセル２３が第１のパネル２１と第２のパネル２２とに挟まれて外力を受ける。バッテリセル２３の側面が第１のパネル２１と第２のパネル２２とに接触するので、バッテリセル２３の熱制御を第１のパネル２１及び第２のパネル２２を介して容易に行うことができる。この場合、バッテリセル２３は、第１のパネル２１及び第２のパネル２２にそれぞれ面接触することが好ましい。

以上、本発明についていくつかの実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々の変更・変形が可能である。たとえば、上記実施の形態では、第１のパネル及び第２のパネルがサンドイッチ板の場合について説明したが、その一方又は両方が金属版や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）板であってもよい。

１０，４０ 衛星構体
１１ センターマスト
１２，１３ 主パネル
１４，１５ 副パネル
１６，１７ バッテリパネル
１８，１９ 取付部材
２１ 第１のパネル
２２，２２−１，２２−２ 第２のパネル
２３ バッテリセル
２４ 電源端子
２５ ねじ
２６ 切り替えスイッチ
２７ 電圧制御回路
２８ コネクタブラケット

Claims (10)

1. 衛星構体の一部を構成する第１のパネルと、
   前記第１のパネルの一面上に配置された二次電池セルと、
   前記二次電池セルを前記第１のパネルに押し付けるように前記第１のパネルに固定された第２のパネルと、
   を有することを特徴とする人工衛星用パネル。
2. 前記二次電池セルは一対の平らな側面を有し、前記一対の平らな側面の一方は前記第１のパネルの前記一面に、他方は前記第２のパネルの一面に、それぞれ面接触していることを特徴とする請求項１に記載の人工衛星用パネル。
3. 前記第１のパネルへの前記第２のパネルの固定にねじを用いたことを特徴とする請求項１又は２に記載の人工衛星用パネル。
4. 前記第１のパネル及び前記第２のパネルがハニカム構造パネルであることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の人工衛星用パネル。
5. 前記第１のパネルが前記人工衛星の最外層を構成していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の人工衛星用パネル。
6. 前記二次電池セルに電気的に接続される電気部品が前記第２のパネルの前記一面の反対側の面上に搭載されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の人工衛星用パネル。
7. 前記第１のパネルの前記一面上に前記二次電池セルが複数、二次元に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の人工衛星用パネル。
8. 前記第２のパネルを複数有し、それぞれが一つ以上の前記二次電池セルを前記第１のパネルに押し付けるように前記第１のパネルに固定されていることを特徴とする請求項７に記載の人工衛星用パネル。
9. 請求項１乃至８に記載のいずれか一つに記載の人工衛星用パネルを備えたことを特徴とする人工衛星。
10. 衛星構体の一部を構成する第１のパネルの一面上に二次電池セルを配置し、
    前記二次電池セルを前記第１のパネルに押し付けるように第２のパネルを前記第１のパネルに固定する、
    ことを特徴とする人工衛星へのバッテリ搭載方法。

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