JP3201236B2 - 2次電池放電モニタ装置 - Google Patents

2次電池放電モニタ装置

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JP3201236B2 JP29093995A JP29093995A JP3201236B2 JP 3201236 B2 JP3201236 B2 JP 3201236B2 JP 29093995 A JP29093995 A JP 29093995A JP 29093995 A JP29093995 A JP 29093995A JP 3201236 B2 JP3201236 B2 JP 3201236B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星等に搭載
された2次電池の劣化特性のトレンド評価を実施する2
次電池放電モニタ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、人工衛星等に搭載された2次電池
の劣化特性を評価する手段として、2次電池の放電モー
ドにおける最低電圧のトレンドに基づいて劣化特性を評
価する2次電池放電モニタ装置が提案されている(例え
ば、実開平2−113178号公報等)。
【0003】図2は、従来の2次電池放電モニタ装置を
示すブロック図であり、同図において、1は人工衛星等
の電源系、2は最低電圧メモリ部である。電源系1は、
日照時に太陽光線の照射により電力を発生する太陽電池
6、充電器7、ダイオード8、太陽電池6の発生した電
力を貯える2次電池9、2次電池9の充放電モードを検
出して充電モード信号または放電モード信号を出力する
充放電モード検出回路10、衛星負荷11を備えてい
る。
【0004】最低電圧メモリ部2は、2次電池9の出力
電圧を所定周期クロック毎にサンプリングしてデジタル
電圧として出力するA/D変換器12、デジタル電圧と
メモリ電圧との比較を行うコンパレータ回路13、コン
パレータ回路13の出力するデジタル電圧をメモリ電圧
として記憶するメモリ回路14、充放電モード検出回路
10から受信している信号が放電モード信号から充電モ
ード信号に切替わるときにメモリ回路14に記憶されて
いるメモリ電圧Bをラッチするラッチ回路15を備えて
おり、これらで最低電圧メモリ手段を構成している。
【0005】次に、図2を参照して、従来例の動作を詳
細に説明する。電源系1において、日照時に太陽電池6
で発生した電力は、充電器7を経て2次電池9の充電に
使用されると同時に衛星負荷11へ供給される(充電モ
ード)。日陰時には2次電池9の放電電流がダイオード
8を経て衛星負荷11に供給される(放電モード)。こ
れらの充放電モードは、充放電モード検出回路10によ
って検出される。この充放電モード検出回路10は、充
電モードのときに充電モード信号を、放電モードのとき
に放電モード信号を出力する。
【0006】次に、最低電圧メモリ部2は、A/D変換
器12においてクロック毎に2次電池9の出力電圧をサ
ンプリングしてデジタル電圧Aとして出力する。このデ
ジタル電圧Aは、クロック毎に、コンパレータ回路13
においてメモリ回路14に予め記憶されているメモリ電
圧Bとの大小比較が行われる。
【0007】メモリ電圧Bの初期電圧には、放電モード
に切替わった際の最初のデジタル電圧Aを用いる。そし
て、クロック毎に順次比較を行い、A<BのときBの代
わりにAをメモリ回路14に更新記憶させ、A≧Bのと
き更新記憶は行わない。以上の結果、比較毎にメモリ電
圧Bは、サンプリングされた電圧値における最低電圧と
なり、放電モード終了時にメモリ電圧Bはその放電モー
ドにおける2次電池9の最低電圧(以下、放電モード最
低電圧とする。)となる。
【0008】2次電池9の放電モードが終了してラッチ
回路15の受信信号が放電モード信号から充電モード信
号に切替わるとき、ラッチ回路15は、メモリ回路14
に記憶されているメモリ電圧Bをラッチしてモニタ信号
として出力する。こうして放電モードが終了するごと
に、その放電モードにおける放電モード最低電圧がモニ
タ信号として地上に出力される。これらモニタ信号とし
て出力された放電モード最低電圧は、予め地上で行われ
た2次電池のシミュレーション試験結果とのトレンド評
価により、人工衛星等に搭載された2次電池の劣化特性
評価が行われる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の2次
電池放電モニタ装置においては、各放電モードにおける
最低電圧のトレンドを監視して2次電池の劣化特性評価
を行っていた。しかし、一般的に放電モードにおける2
次電池の放電容量値は一定ではなく、そのため放電容量
値の変化とともに出力電圧も変化し、単に放電モード最
低電圧を監視するだけでは2次電池の精密な劣化特性評
価を行うことは困難であるという問題点があった。さら
に、人工衛星においては、衛星の運用状態や日陰率等に
よって衛星負荷モードが大きく変化することがあり、一
定負荷モードで実施される地上シミュレーション試験に
よる試験結果との比較が困難であるという問題点もあ
る。本発明は、このような課題を解決するためのもので
あり、2次電池の放電容量値および人工衛星等の負荷モ
ードを考慮した2次電池放電モニタ装置を提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項1に係る本発明の2次電池放電モニタ
装置は、充電モードと放電モードとが交互に変化する2
次電池の放電モード時における最低電圧をメモリ回路に
記憶し、放電モード終了時にその放電モードにおける最
低電圧を第1のモニタ信号として出力する最低電圧メモ
リ手段を備えた2次電池放電モニタ装置において、2次
電池の充電電流と放電電流とを時間積分した積算容量値
を記憶して、2次電池の放電モード終了時にこの積算容
量値を第2のモニタ信号として出力するととともに、積
算容量値と所定容量値との比較を行って積算容量値が所
定容量値以下になったときに前記メモリ回路に記憶され
ている最低電圧をラッチして第3のモニタ信号として出
力する電圧メモリ手段を備える。また、請求項2に係る
本発明の2次電池放電モニタ回路は、請求項1におい
て、最低電圧メモリ手段は、所定周期のクロック毎に2
次電池の電圧をサンプリングして前回の電圧より小さい
ときにメモリ回路の内容を更新して最低電圧として記憶
し、放電モード終了時にメモリ回路に記憶されている最
低電圧を第1のモニタ信号として出力する。また、請求
項3に係る本発明の2次電池放電モニタ回路は、請求項
1または2において、電圧メモリ手段は、放電容量積算
手段と電圧ラッチ手段とによって構成され、放電容量積
算手段は、2次電池の充電電流と放電電流とを検出して
出力する充放電電流検出回路と、充電電流と放電電流と
をサンプリングしてデジタル電流として出力するA/D
変換器と、デジタル電流を時間積分して積算容量値を求
める充放電容量積算回路と、2次電池の放電モード終了
時に充放電容量積算回路から積算容量値をラッチして第
2のモニタ信号として出力するラッチ回路とによって構
成され、電圧ラッチ手段は、積算容量値と所定容量値と
を比較するコンパレータと、この比較において積算容量
値が所定容量値以下になったときにメモリ回路に記憶さ
れている最低電圧をラッチして第3のモニタ信号として
出力するラッチ回路とによって構成されている。このよ
うな構成をとることにより、請求項1〜3に係る本発明
は、2次電池の放電モード最低電圧だけでなく積算容量
値をも検出でき、放電モード最低電圧および放電容量値
の両者についての長期トレンド評価が可能となる。さら
に、電圧ラッチ手段を備えることにより、積算容量値が
所定値以下になったときのその放電モードにおける最低
電圧を検出することができ、一定負荷モード下で実施さ
れる地上シミュレーション試験による試験結果との比較
を容易にする。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の詳細について図面
を用いて説明する。図1は本発明の一つの実施の形態を
示したブロック図であり、同図において、3は電圧メモ
リ部、4は放電容量積算部、5は電圧ラッチ部、22は
抵抗である。なお、図2と同符号のものは同一部品を示
す。
【0012】放電容量積算部4は、2次電池9の充電電
流と放電電流とを検出する充放電電流検出回路16、検
出された充電電流と放電電流とをクロック毎にデジタル
電流に変換するA/D変換器17、このデジタル電流を
時間積分して積算容量値を求める充放電容量積算回路1
8、充放電モード検出回路10からの受信信号が放電モ
ード信号から充電モード信号に切替わるときに充放電容
量積算回路18から積算容量値をラッチしモニタ信号と
して出力するラッチ回路19を備えており、これらで放
電容量積算手段を構成している。
【0013】電圧ラッチ部5は、コンパレータ回路20
とラッチ回路21とを備えて電圧ラッチ手段を構成して
いる。コンパレータ回路20は、充放電容量積算回路1
8から積算容量値QDISを入力して所定容量値Qsetとの
比較を行う。比較結果が、QDIS≦Qsetであればラッチ
回路21に対してラッチ信号を出力し、QDIS>Qset
きはラッチ信号は出力しない。
【0014】ラッチ回路21は、コンパレータ20から
ラッチ信号を受信するとメモリ回路14からメモリ電圧
Bをラッチしてモニタ信号として出力する。以上の構成
による本発明の2次電池放電モニタ装置の動作について
詳細に説明する。
【0015】衛星負荷11の変動が少ない場合(例え
ば、衛星の運用による負荷変動が小さい、低軌道の周回
衛星等であり日陰率の変化が小さい場合等)この場合、
2次電池の劣化特性評価は、放電容量の変化が周回毎に
大きく変化しないことから、2次電池の放電モード最低
電圧および放電モード終了時の積算容量値のトレンド評
価を行えば十分である。具体的な操作は以下の通りであ
る。
【0016】2次電池9の放電モードにおいて、クロッ
ク毎に2次電池9の電圧を最低電圧メモリ部2に供給
し、図2で説明したように放電モード最低電圧を求めモ
ニタ信号として出力する。同時に、上記と同じクロック
毎に2次電池9の充電電流および放電電流を抵抗22を
介して充放電電流検出回路16で検出する。これら充電
電流と放電電流とは互いに流れる向きが逆であるため、
充電電流を正値とすれば放電電流は負値と決めることが
できる。
【0017】検出された充電電流および放電電流はA/
D変換器17に供給されてデジタル電流に変換される。
そして、デジタル電流は、充放電容量積算回路18にお
いて、時間積分されて充放電容量積算回路内18内のア
ップダウンカウンタ(図示せず)に記憶される。充電モ
ードにおいては正値、放電モードにおいては負値として
積算記憶される。すなわち、積算容量値は充電モードに
おいては充電容量値分増加していき、2次電池9の定格
容量値に等しくなると充電は完了することになる。
【0018】その後、ラッチ回路19において、充放電
モード検出回路10からの受信信号が放電モード信号か
ら充電モード信号に切り替わるとき(すなわち放電モー
ド終了時)に、充放電容量積算回路18から積算容量値
をラッチしてモニタ信号として出力する。同時に、メモ
リ回路14に記憶されている電圧Bが、最低電圧として
ラッチ回路15にラッチされる。こうして、ラッチ回路
15から出力される放電モード最低電圧およびラッチ回
路19から出力される積算容量値の長期トレンド評価を
行って2次電池9の劣化特性評価を実施することが可能
となる。すなわち、一定負荷モードで実施される地上シ
ミュレーション試験による試験結果との比較を行えばよ
い。
【0019】衛星負荷11の変動が大きい場合(例え
ば、衛星の運用による負荷変動が大きい、人工衛星が静
止衛星であり季節毎に日陰率が大きく変化する場合等)
この場合、衛星負荷の変動あるいは日陰率の変動によっ
て、2次電池の放電容量が大きく変化してしまい、一般
的に一定負荷モードで実施される地上シミュレーション
試験の結果との比較評価が困難となり寿命特性の予測も
困難になる。そこで、所定の放電容量値になったときの
放電モード最低電圧のトレンド評価をすることによって
地上シミュレーション試験の結果との比較を行う。な
お、この放電容量値は、2次電池9が放電した電流容量
のことであり、予め既知である2次電池9の定格容量値
と積算容量値との差をとることによって求まる。そのた
め、所定積算容量値になったときの放電モード最低電圧
のトレンド評価を行っても同じ結果となる。よって、
定積算容量値になったときに、メモリ回路14に記憶さ
れている最低電圧をラッチ回路21によってラッチし
て、モニタ信号として出力する。
【0020】まず、と同様の手順で、クロック毎に最
低電圧メモリ部2と放電容量積算部3の動作を実施する
とともに、充放電容量積算回路18の積算容量値QDIS
をコンパレータ回路20に供給する。そして、積算容量
値QDISと予め設定しておいた所定容量値Qsetとの比較
を行う。
【0021】QDIS≦Qsetのときコンパレータ回
路20はラッチ信号を出力し、ラッチ回路21はラッチ
信号を受信するとメモリ回路14に記憶されているメモ
リ電圧Bをラッチし、モニタ信号として出力する。Q
DIS>Qsetのときラッチは行わない。以上のよう
に、所定積算容量値 set になったとき(所定放電容
量になったときと同等)に、メモリ回路14に記憶され
ている最低電圧をラッチ回路21によってラッチして、
モニタ信号として出力することにより、長期トレンド評
価を行い劣化特性評価を実施することが可能となる
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は最低電圧
メモリ部と放電容量積算部とを具備し、2次電池の放電
モード最低電圧および放電容量値をモニタ信号として出
力することができる。そのため、衛星負荷が一定の場合
は放電モード最低電圧と積算容量値についてそれぞれト
レンド評価を行うことにより、放電モード最低電圧のみ
のトレンド評価よりも精密な2次電池の劣化特性評価を
実施することができる。さらに、上記の構成に電圧ラッ
チ部を設けることにより、所定積算容量値(所定放電容
量値)になったときの2次電池の出力電圧を検出するこ
とができる。その結果、人工衛星等の負荷モードが大き
く変動して2次電池の放電容量値が一定でない場合で
も、所定積算容量値(所定放電容量値)における放電モ
ード最低電圧のトレンド評価を行って、一定負荷モード
で実施された地上シミュレーション試験の結果との比較
が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一つの実施の形態を示すブロック図
である。
【図2】 従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1…人工衛星等の電源系、2…最低電圧メモリ部、3…
電圧メモリ部、4…放電容量積算部、5…電圧ラッチ
部、6…太陽電池、7…充電器、8…ダイオード、9…
2次電池、10…充放電モード検出回路、11…衛星負
荷、12、17…A/D変換器、13、20…コンパレ
ータ回路、14…メモリ回路、15、19、21…ラッ
チ回路、16…充放電電流検出回路、18…充放電容量
積算回路、A…デジタル電圧、B…メモリ電圧、QDIS
…放電容量値、Qset…所定容量値。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充電モードと放電モードとが交互に変化
    する2次電池の放電モード時における最低電圧をメモリ
    回路に記憶し、放電モード終了時にその放電モードにお
    ける最低電圧を第1のモニタ信号として出力する最低電
    圧メモリ手段を備えた2次電池放電モニタ装置におい
    て、 2次電池の充電電流と放電電流とを時間積分した積算容
    量値を記憶して、2次電池の放電モード終了時にこの積
    算容量値を第2のモニタ信号として出力するとととも
    に、積算容量値と所定容量値との比較を行って積算容量
    値が所定容量値以下になったときに前記メモリ回路に記
    憶されている最低電圧をラッチして第3のモニタ信号と
    して出力する電圧メモリ手段を備えたことを特徴とする
    2次電池放電モニタ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記 最低電圧メモリ手段は、所定周期のクロック毎に2
    次電池の電圧をサンプリングして前回の電圧より小さい
    ときにメモリ回路の内容を更新して最低電圧として記憶
    し、放電モード終了時にメモリ回路に記憶されている最
    低電圧を第1のモニタ信号として出力する手段であるこ
    とを特徴とする2次電池放電モニタ装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、前記 電圧メモリ手段は、放電容量積算手段と電圧ラッチ
    手段とによって構成され、前記 放電容量積算手段は、2次電池の充電電流と放電電
    流とを検出して出力する充放電電流検出回路と、充電電
    流と放電電流とをサンプリングしてデジタル電流として
    出力するA/D変換器と、デジタル電流を時間積分して
    積算容量値を求める充放電容量積算回路と、2次電池の
    放電モード終了時に充放電容量積算回路から積算容量値
    をラッチして第2のモニタ信号として出力するラッチ回
    路とによって構成され、前記 電圧ラッチ手段は、積算容量値と所定容量値とを比
    較するコンパレータと、この比較において積算容量値が
    所定容量値以下になったときに前記メモリ回路に記憶さ
    れている最低電圧をラッチして第3のモニタ信号として
    出力するラッチ回路とによって構成されていることを特
    徴とする2次電池放電モニタ装置。
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