JP4543208B2

JP4543208B2 - Non-aqueous electrolyte battery device for artificial satellite

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Publication number: JP4543208B2
Application number: JP2000282460A
Authority: JP
Inventors: 吉田　　浩明; 剛文井上; 直澄宮永; 文隆今村
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2020-09-18
Also published as: JP2001155783A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工衛星用非水電解質電池装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
人工衛星には、通常は太陽電池と二次電池とが搭載されている。これら二種類の電池のうち太陽電池は、日照時（太陽光が太陽電池に照射されている時期）に人工衛星に電力を供給する。また、二次電池は、日照時には太陽電池によって充電されており、蝕時（例えば地球によって太陽光が遮られるために、太陽電池に太陽光が照射されない時期）には、人工衛星に電力を放電する。
【０００３】
ところで、人工衛星に搭載される二次電池は、１５年以上に渡って安定した充放電サイクルを維持することが要求されている。従来には、このような二次電池として、例えばニッケル水素電池が使用されており、日照期（太陽光が常に太陽電池に照射されている半年のうちの約１３８日間）には１００％充電状態またはフロート状態による高い充電状態が保持されていた。一方、日陰期（１日に１度太陽光が地球の陰に隠れて太陽電池に照射されない時間を有する、半年のうちの約４５日間）には、二次電池は人工衛星に電力を供給するために放電される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
さて最近になって、人工衛星に搭載する二次電池に、リチウム電池を使用することが試みられている。ところが、リチウム電池とニッケル水素電池との性質の相違から、従来のニッケル水素電池と同じようにリチウム電池を充電貯蔵した場合には、リチウム電池の放電容量が小さくなってしまい、安定した充放電特性を発揮しにくいという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、長期間に渡って安定した充放電特性を発揮できる人工衛星用非水電解質電池装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための、請求項１に記載の発明に係る人工衛星用非水電解質電池装置は、人工衛星に搭載された非水電解質電池と、前記非水電解質電池の温度を測定するための温度計測手段と、前記非水電解質電池を加熱または冷却するための加熱冷却手段と、前記温度計測手段で計測された温度をもとに前記加熱冷却手段を制御するための電池温度制御手段とを備えたものであって、人工衛星が日照期にあるときは前記非水電解質電池の管理温度を、日陰期の電池管理温度と同等あるいはそれ以下とし、したがって人工衛星が日陰期にあるときは前記非水電解質電池の管理温度を日照期の電池管理温度と同等あるいはそれ以上とするものである。日照期（約１３８日／半年）は日陰期（約４５日／半年）に比べてきわめて長いため、この発明によれば電池が高温に維持される時間をきわめて短くでき、電池の劣化を抑制することができる。
【０００７】
本発明の非水電解質電池装置では、人工衛星が日陰期にあるときは前記非水電解質電池の管理温度を１０℃〜３５℃とし、人工衛星が日照期にあるときは前記非水電解質電池の管理温度を−３０℃〜１０℃とする。
なお、これらの発明において、日陰期および日照期における電池の管理温度について述べると、できる限り速く電池がその管理温度になるように設定され、その管理温度範囲に電池温度が収まるように管理されるものではあるが、日陰期および日照期の入れ替わる時機には実際の電池温度の変化の遅れなどが発生することは当然起りうるものである。また、急速な放電などによって一時的に電池温度が前記管理温度の範囲を超えるなどの状況があっても、この発明の趣旨を逸脱しないことは言うまでもない。
【０００８】
本発明の非水電解質電池装置において、さらに前記非水電解質電池の充放電状態を検出するための充放電状態検出手段と、前記非水電解質電池を充放電するための充放電手段と、前記充放電状態検出手段で検出された前記非水電解質電池の充放電状態に基づいて前記充放電手段を制御するための充放電制御手段とを備え、人工衛星が日陰期開始のときには前記非水電解質電池の管理充電状態が５０％以上になるように制御し、人工衛星が日照期にあるときには前記非水電解質電池の管理充電状態が７５％以下となるように制御することが好ましい。この発明によって、蝕時における電池の電力供給能力を確保するとともに、日照期において電池が長期にわたって高い充電状態におかれて劣化を早めることを避けることができる。
【０００９】
本発明の非水電解質電池装置において、さらに人工衛星が日照期にあるときは前記非水電解質電池の管理充電状態を間欠充電により７５％以下とするように制御することが好ましい。
上に述べた電池の管理充電状態は、できる限り速やかにその状態になるように設定され、制御されるものではあるが、日陰期および日照期の入れ替わる時機には実際の電池充電状態の変化の遅れなどが発生することは当然起りうるものである。また、何らかの要因で一時的に電池の充電状態が前記管理充電状態を外れることがあっても、この発明の趣旨を逸脱しないことは言うまでもない。
【００１０】
【発明の作用、および発明の効果】
人工衛星に搭載された非水電解質電池では、蝕時には、人工衛星内の機器に電力を供給するように設定されているので、低温状態における内部抵抗の増大を回避すること、および高温状態における自己放電の増大を回避する必要がある。また、日照期には、高温における電池の劣化を回避するためになるべく低温に維持しておくとともに、非水電解質電池内部の凍結を回避することが必要である。このため、請求項１の発明では、日陰期には非水電解質電池の管理温度を、日照期と同等あるいはそれ以上とし、したがって人工衛星が日照期にあるときは前記非水電解質電池の管理温度を、日陰期と同等あるいはそれ以下とすることで、長期間の運用ができる。
【００１１】
また、電池管理温度を、日陰期には１０℃〜３５℃に、日照期には−３０℃〜１０℃とすることが好ましい。理由は次に述べるとおりである。温度が１０℃を下回り、例えば０℃になると電池のインピーダンスが大きくなるため、十分な電力供給が困難となる、また、電池の温度が３５℃を越えて例えば４５℃になると、電池の自己放電が大きくなったり、電池の劣化が高温により加速されるために電池の寿命が短くなる。一方、日照期の電池管理温度範囲を−３０℃〜１０℃としている理由は次に述べるとおりである。温度が−３０℃を下回り、例えば−４０℃になると電池の電解液が凝固するため、非常時の電力供給が困難となる、また、電池の温度が１０℃を越えて例えば２０℃になると、電池の劣化が加速されるために、１５年以上にわたる電池寿命の確保が困難となる。なお、日陰期の電池管理温度として例えば２０℃が許容される理由は、日照期に比べて日陰期が時間的にきわめて短いため、電池の劣化の不利よりも十分な電力供給の有利さが評価されるためである。この発明によれば、日陰期においては、非水電解質電池の自己放電や電池劣化（内部抵抗の増大や容量の低下等）を押さえ、日照期には、非水電解質電池の凍結を回避しつつ、長期間にわたって安定した充放電状態を維持することができる。
【００１２】
ところで、非水電解質電池は１００％充電状態（満充電状態）あるいはこれに近い高い充電状態に長時間保持しておくと、放電容量が低下してしまうという性質がある。このため、高い充電状態の時間をなるべく短くしておくことが、非水電解質電池の安定した特性を保持するために重要な課題となる。請求項３の発明によれば、非水電解質電池の管理充電状態は、日陰期のときには５０％以上とされ、日照期には７５％以下とされている。このため、非水電解質電池を満充電しておく時間を短くすることができ、非水電解質電池の寿命を長く確保することが可能となる。
【００１３】
なお、日陰期のときの非水電解質電池の実際の充電状態は、好ましくは、７５％〜１００％がよく、さらに好ましくは、９０％〜１００％がよい。また、日照期のときの非水電解質電池の充電状態は、好ましくは、１０％〜６０％がよく、さらに好ましくは３０％〜５０％がよい。
【００１４】
また、日照期には、従来の二次電池に使用されていたフロート状態で充電またはトリクル充電を止め、間欠充電によって充電し、管理充電状態に制御するようにすると、非水電解質電池の長寿命化にさらに寄与できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施形態について、図１〜図１１を参照しつつ、詳細に説明する。
図１には、本実施形態の人工衛星用リチウム電池装置（以下、「リチウム電池装置」と言う。）１を搭載した人工衛星２を示した。人工衛星２の本体部３からは、それぞれ対向する位置に一対の太陽電池４が設けられている。両太陽電池４は、人工衛星２の電力源として働くとともに、リチウム電池装置１の内部に備えられているリチウム電池５を充電するように接続されている（詳細については、後述する。）。また、人工衛星２には、地球Ｅ等との間でデータを送受信するためのアンテナ６が備えられている。
【００１６】
人工衛星２は、図２に示すように、地球Ｅの静止衛星軌道Ｏｒ上を周回している。地球Ｅが公転軌道上において、春分または秋分に近い時期にあるときには、人工衛星２は、所定の時間だけ地球Ｅの陰に隠れてしまい、図３に示すように、太陽電池４が太陽Ｓからの光を受けられない「蝕」の状態となる（なお、以後の記述において、太陽電池４に太陽光が照射されない時期を「蝕時」と言う。また、太陽電池４に太陽光が照射されている時期を「日照時」と言う）。
【００１７】
図４は、地球Ｅの一年の間に、人工衛星２に起こる蝕時の長さ（グラフにおいて「蝕時間」と記載した。）の変化を示したグラフである。地球Ｅが、春分または秋分に近くなると、蝕時が発生し、始めは数分の長さであったものが、だんだんと長くなり、春分・秋分の日には最大約７０分となる。また、春分・秋分を過ぎると、蝕時の時間は対称的に短くなる。
【００１８】
なお、以後の記述において、春分または秋分の時期において、人工衛星２に蝕時が発生する期間を「日陰期」と言う。人工衛星２が日陰期にあるときには、１日のうち、数分〜数十分の間は蝕時にあり、残りの２０数時間は日照時となる。
また、地球Ｅが公転軌道上において、日陰期以外の地点にあるときには、人工衛星２は、常に（月の陰に隠れる等の特別な事情を除いて）日照時にある。この日陰期以外の期間を「日照期」と言う。
【００１９】
次に、図５を参照しつつ、人工衛星２の電気的構成について説明する（なお図５は、電気的構成を模式的に示したものであり、必ずしも正確に表現されているわけではない。）。人工衛星２には、例えば軌道修正用のジェット噴射装置７やコンピュータ８等のように、電気によって駆動される電気駆動部材Ａが備えられている（なお、図５中、コンピュータ８も電気駆動部材Ａに含まれるが、図示の都合上、電気駆動部材Ａの構成中から外してある）。電気駆動部材Ａは、太陽電池４にスイッチ群Ｂを介して接続されており、日照時には太陽電池４から電気が供給されるようになっている。
【００２０】
ここで、本実施形態におけるリチウム電池装置１の構成について説明する。リチウム電池装置１には、リチウム電池５と、このリチウム電池５の温度を測定する温度センサ９と、リチウム電池５の充電状態を測定する充電状態測定センサ１０と、両センサ９，１０からの信号を入力するように接続されているコンピュータ８と、リチウム電池５の温度を制御する温調装置１１と、リチウム電池５を充電する充電用スイッチ１２と、リチウム電池５と電気駆動部材Ａとを接続する放電スイッチ１３とが備えられている。
【００２１】
リチウム電池５は、放電スイッチ１３を介して電気駆動部材Ａに接続されている。人工衛星２が日照時にあるときには、通常は放電スイッチ１３は切断されている。
温調装置１１は、リチウム電池５に熱を与えるヒータ（本発明における「加温装置」に該当する）１１Ａと、リチウム電池５から放熱させる放熱器１１Ｂとから構成されている。また、充電状態測定センサ１０は、リチウム電池５の電圧から充電状態を測定するように配設されている。
【００２２】
次に、上記のように構成されたリチウム電池装置１を作動させるフローチャートについて説明する。
＜リチウム電池の温度制御＞
図６および図７を参照しつつ、リチウム電池５の温度を調節するフローチャートについて説明する。本実施形態では、リチウム電池５の管理温度は、日照期においては、−３０℃〜１０℃の範囲に、日陰期においては、１０℃〜３５℃の範囲となるように制御されている。
【００２３】
まず、図６に示すように、コンピュータ８は、各フラグを初期条件に設定する（Ｓ１０）。ここでは、リチウム電池５の充電状態（以下では、「ＳＯＣ」と言うことがある。）を制御するためのフラグＦ１，Ｆ２，Ｆ３（詳細については、充電状態制御フローチャートにおいて説明する。）と、リチウム電池５の温度を制御するためのフラグＣ１，Ｃ２，Ｃ３とを初期値（全て「０」である）にする。
【００２４】
フラグＣ１〜Ｃ３のうち、フラグＣ１は、人工衛星２の状態を示すものであり、「０」のときには日照期にあり、「１」のときには日陰期にある。また、フラグＣ２は、ヒータ１１Ａの状態を示すものであり、「０」のときには停止状態にあり、「１」のときには運転状態にある。また、フラグＣ３は、放熱器１１Ｂの状態を示すものであり、「０」のときには停止状態にあり、「１」のときには運転状態にある。
【００２５】
次に、図７に示した温度制御処理ルーチンについて説明する。このルーチンは、コンピュータ８が実行するメインルーチン（図示せず）から、所定の時間間隔で呼び出されるものである。
まず、人工衛星２が、日照期と日陰期とのいずれにあるかを示す状態フラグＣ１のチェックを行う（Ｓ２０）。なお、本実施形態では、太陽電池４による発電が行われている場合には、日照期にあると判断され、太陽電池４による発電が行われていない場合には、日陰期にあると判断されるようになっている。
【００２６】
＜日陰期における温度調節手順＞
ステップ２０において、フラグＣ１が１であったとき（日陰期）には、日照期が始まったか否かが判定され（Ｓ３０）、ＮＯの場合には、ステップ７０以下の日陰期における温度調節が行われる。なお、以下の手順は、ステップ２０においてフラグＣ１が０であり、ステップ５０において日陰期が開始されたと判断されて、ステップ６０でフラグＣ１が１に変更されたとき（日照期から日陰期への変更時期である。）にも実行される。
【００２７】
まず、ステップ７０では、温度センサ９から入力されるリチウム電池５の温度ｔが、１０℃以下であるか否かが判断される。温度ｔが１０℃以下であったときには、ステップ８０で、フラグＣ３の状態がチェックされる。ここでフラグＣ３が１の場合には、放熱器１１Ｂの運転を停止し（Ｓ９０）、フラグＣ３を０にした後（Ｓ１００）、ステップ１１０に進む。また、ステップ８０でフラグＣ３が０の場合には、そのままステップ１１０に進み、ヒータ１１Ａを運転状態として、フラグＣ２を１とした後（Ｓ１２０）、メインルーチンに戻る。こうして、温度ｔが１０℃以下の場合には、放熱器１１Ｂが停止状態となり、ヒータ１１Ａが運転状態となる。
【００２８】
一方、ステップ７０において、温度ｔが１０℃より大きい場合には、ステップ１３０において温度ｔが３５℃以上であるか否かが判断される。ここで、温度ｔが３５℃よりも低い場合には、そのままメインルーチンに戻る。また、温度ｔが３５℃以上であった場合には、ステップ１４０で、フラグＣ２が１であるか否かが判断される。フラグＣ２が１であったときには、ヒータ１１Ａの運転を停止し（Ｓ１５０）、フラグＣ２を０とした後（Ｓ１６０）にステップ１７０に進む。一方、ステップ１４０で、フラグＣ２が０であった場合には、放熱器１１Ｂの運転を開始し（Ｓ１７０）、フラグＣ３を１としてから（Ｓ１８０）メインルーチンに戻る。こうして、温度ｔが３５℃以上の場合には、ヒータ１１Ａが停止状態となり、放熱器１１Ｂが運転状態となる。
以上のようにして、日陰期においては、リチウム電池５の温度ｔは、１０℃〜３５℃の範囲に調節される。
【００２９】
＜日照期における温度調節手順＞
一方、ステップ２０で、状態フラグＣ１が０であった場合（日照期）には、ステップ５０において、日陰期が開始されていないことを条件として、ステップ１９０以下の日照期における温度調節が行われる。なお、以下の手順は、ステップ３０において日照期が開始されたと判断されて、ステップ４０でフラグＣ１が０に変更されたとき（日陰期から日照期への変更時期である。）にも実行される。
【００３０】
まず、ステップ１９０では、温度センサ９から入力されるリチウム電池５の温度ｔが、−３０℃以下であるか否かが判断される。温度ｔが−３０℃以下であったときには、ステップ８０で、フラグＣ３の状態がチェックされる。ここでフラグＣ３が１の場合には、放熱器１１Ｂの運転を停止し（Ｓ９０）、フラグＣ３を０にした後（Ｓ１００）、ステップ１１０に進む。また、ステップ８０でフラグＣ３が０の場合には、そのままステップ１１０に進み、ヒータ１１Ａを運転状態として、フラグＣ２を１とした後（Ｓ１２０）、メインルーチンに戻る。こうして、温度ｔが−３０℃以下の場合には、放熱器１１Ｂが停止状態となり、ヒータ１１Ａが運転状態となる。
【００３１】
一方、ステップ１９０において、温度ｔが−３０℃より大きい場合には、ステップ２００において温度ｔが１０℃以上であるか否かが判断される。ここで、温度ｔが１０℃よりも低い場合には、そのままメインルーチンに戻る。また、温度ｔが１０℃以上であった場合には、ステップ１４０で、フラグＣ２が１であるか否かが判断される。フラグＣ２が１であったときには、ヒータ１１Ａの運転を停止し（Ｓ１５０）、フラグＣ２を０とした後（Ｓ１６０）にステップ１７０に進む。一方、ステップ１４０で、フラグＣ２が０であった場合には、放熱器１１Ｂの運転を開始し（Ｓ１７０）、フラグＣ３を１としてから（Ｓ１８０）、メインルーチンに戻る。こうして、温度ｔが１０℃以上の場合には、ヒータ１１Ａが停止状態となり、放熱器１１Ｂが運転状態となる。
以上のようにして、日照期においては、リチウム電池５の温度ｔは、−３０℃〜１０℃の範囲に調節される。
【００３２】
＜リチウム電池の充電状態制御手順＞
次に、図８〜図１１を参照しつつ、リチウム電池５の充電状態（State Of Charge）を制御する手順について説明する。図８は、地球Ｅが公転周期上において、日照期の位置にある場合の充電状態の推移を示している。この位置では、原則として日照時のみが続いている。後述のように、リチウム電池５は、３０％〜５０％の充電状態を維持するように調節されている。なおこのときには、リチウム電池５は、従来の二次電池のようにフロート状態での充電またはトリクル充電ではなく、充電状態が３０％にまで低下したときに、間欠的に５０％となるまで充電する方式を採用している。
【００３３】
また、図９は、地球Ｅが日陰期にある場合のリチウム電池５の充電状態の推移を示している。このとき、日照時の一部においては、上記の日照期と同様にリチウム電池５は、３０％〜５０％の充電状態を維持するように間欠的な充電が行われている（以下、この時期を「間欠充電期」と言う）。蝕時になると、リチウム電池５の放電が開始され、人工衛星２の電力を供給する（以下、この時期を「放電期」と言う）。その後、日照時が始まると、５０％以上の充電状態となるまで充電された後、再び間欠充電期となる。
【００３４】
次に、図６、図１０および図１１を参照しつつ、リチウム電池５の充電状態制御フローチャートについて説明する。
まず、図６に示すように、コンピュータ８は、各フラグを初期条件に設定する（Ｓ１０）。ここでは、リチウム電池５の充電状態（以下では、「ＳＯＣ」と言うことがある）を制御するためのフラグＦ１，Ｆ２，Ｆ３（初期値は、全て「０」である）の内容について説明する。
フラグＦ１〜Ｆ３のうち、フラグＦ１は、リチウム電池５の状態を示すものである。フラグＦ１は、「０」、「１」または「２」のいずれかの数値をとり、「０」のときには間欠充電期に、「１」のときには充電期に、「２」のときには放電期にあることを示している。また、フラグＦ２は、充電用スイッチ１２の状態を示すものであり、「０」のときには充電停止状態にあり、「１」のときには充電状態にあることを示している。また、フラグＦ３は、放電スイッチ１３の状態を示すものであり、「０」のときには切り離された状態にあり、「１」のときには放電している状態にあることを示している。
【００３５】
次に、図１０および図１１に示した充電状態制御処理ルーチンについて説明する。このルーチンは、コンピュータ８が実行するメインルーチン（図示せず）から、所定の時間間隔で呼び出されるものである。
まず、リチウム電池５が、いずれの時期にあるかを示す状態フラグＦ１のチェックが行われる（Ｓ３００）。
フラグＦ１が０であったときには、図１１に示すように、ステップ３１０において、日照期に至ったかどうかが判断される。なお、本実施形態では、この日照期は、予めプログラムされているフローチャート（図示せず）に従って、判断されるようになっているが、この他にも、例えば地上から充電開始信号を送信してもよい。
【００３６】
＜間欠充電期における充電状態制御手順＞
まず、ステップ３２０では、フラグＦ２が１であるか否かが判断される。フラグＦ２が１であるとき（充電されているとき）には、ステップ３６０に進む。一方、フラグＦ２が０であるとき（充電されていないとき）には、ステップ３３０で、ＳＯＣが３０％以下であるか否かが判断される。ＳＯＣが３０％以下のときには、充電用スイッチ１２が接続され（Ｓ３４０）、フラグＦ２が１とされた後（Ｓ３５０）、ステップ３６０に進む。また、ステップ３３０で、ＳＯＣが３０％よりも大きいと判断されたときには、ステップ３６０で、ＳＯＣが５０％以上であるか否かが判断される。
ステップ３６０において、ＳＯＣが５０％よりも小さいと判断されたときには、そのままメインルーチンに戻る。一方、ＳＯＣが５０％以上になっているときには、充電用スイッチ１２を切断し（Ｓ３７０）、フラグＦ２を０とした後（Ｓ３８０）にメインルーチンに戻る。
こうして、間欠充電期においては、リチウム電池５は、間欠充電によってＳＯＣが３０％〜５０％となるように制御されている。
【００３７】
＜日陰期の充電期における充電状態制御手順＞
図１０のフローチャートを実行したときには、ステップ４２０でフラグＦ１が１と判断された後、放電期（蝕時）が開始していないことを条件として（Ｓ４３０）、ステップ４４０からステップ５００までの日陰期の充電期の処理が行われる。
ステップ４４０では、ＳＯＣが９０％以上であるかどうかが判断され、ＹＥＳのときにはそのままメインルーチンに戻る。一方、ＳＯＣが９０％よりも小さいときには、ステップ４５０でフラグＦ２が１（充電状態）か否かが判断され、ＹＥＳのときにはステップ４８０に進む。また、ステップ４５０でフラグＦ２が０のときには、充電用スイッチ１２が接続され（Ｓ４６０）、フラグＦ２を１とした後に（Ｓ４７０）、ステップ４８０に進む。
【００３８】
ステップ４８０では、ＳＯＣが１００％以上であるか否かが判断されて、ＮＯのときには充電状態を維持したままでメインルーチンに戻る。一方、ＳＯＣが１００％に達しているときには、充電用スイッチ１２を切断し（Ｓ４９０）、フラグＦ２を０として（Ｓ５００）メインルーチンに戻る。
こうして、日陰期には、リチウム電池５は、充電状態が、９０％〜１００％のＳＯＣとなるように制御されている。
【００３９】
＜放電期における充電状態制御手順＞
次に、ステップ４３０において、放電期（蝕時）が開始されたと判断されたときの制御手順について説明する。このときには、フラグＦ１を２として（Ｓ５１０）、フラグＦ２の状態を判断する（Ｓ５２０）。フラグＦ２が０であったときには、ステップ５５０に進む。また、フラグＦ２が１のとき（充電状態）には、充電用スイッチ１２を切断し（Ｓ５３０）、フラグＦ２を０とした後（Ｓ５４０）、ステップ５５０に進む。
ステップ５５０では、放電スイッチ１３を接続して、フラグＦ３を１とした後（Ｓ５６０）にメインルーチンに戻る。
【００４０】
放電期（Ｆ１＝２）の間に、図１０のルーチンが開始されたときには、ステップ３００とステップ４２０からステップ５７０に進み、日照時（間欠充電期）が開始するまで放電期を維持する。一方、ステップ５７０で日照期が開始されたと判断されたときには、フラグＦ１を０として（Ｓ５８０）、放電スイッチ１３を切断し（Ｓ５９０）、フラグＦ３を０とした後（Ｓ６００）にメインルーチンに戻る。
こうして、放電期には、日照期が開始するまでリチウム電池５からの放電が続けられる。
【００４１】
このように本実施形態によれば、リチウム電池５の温度は、日陰期には１０℃〜３５℃に、日照期には−３０℃〜１０℃に保持されるようにしてある。このため、日陰期においては、リチウム電池５の自己放電や電池劣化を押さえ、日照期には、リチウム電池５の凍結を回避しつつ自己放電の増大を押さえることができるので、長期間にわたって安定した充放電状態を維持することができる。
【００４２】
また、リチウム電池５のＳＯＣは、蝕時（放電期）開始のときには、９０％〜１００％となり得るようにされ、日照期（間欠充電期）には、３０％〜５０％に維持されている。このため、リチウム電池５を満充電しておく時間を短くすることができ、リチウム電池５の寿命を長く確保することが可能となる。
さらに、日照期には、従来の二次電池に使用されていたフロート状態で充電またはトリクル充電を止め、間欠充電によって充電するようにしたので、リチウム電池５の長寿命化にさらに寄与できる。
【００４３】
なお、上記の実施形態において、「１００％充電状態」とは、例えば０．２ＣＡの充電電流とリチウム電池の最大許容充電電圧において、８時間の定電圧／定電流充電を行ったときの充電状態を言う。また、「０％充電状態」とは、１００％充電状態から、リチウム電池の公称容量に相当する電気量を放電した状態、若しくは最低許容電圧まで放電したときの状態を言う。
【００４４】
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
（１）本実施形態では、放熱器１１Ｂについて、停止または運転状態の制御を行っているが、本発明によれば、加熱冷却手段として加熱手段と冷却手段とに別々に設けた場合には、冷却手段を常に非水電解質電池に連結しておき、加熱手段のみの停止・運転状態の制御を行ってもよい。
（２）本実施形態において人工衛星２は静止衛星軌道上を周回しているが、本発明によれば、人工衛星は静止衛星軌道以外の軌道を周回していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における人工衛星の斜視図
【図２】人工衛星が地球軌道上を周回している様子を示す模式図
【図３】人工衛星が地球の陰に入っているとき（蝕）の様子を示す模式図
【図４】蝕時間の変化を示すグラフ
【図５】人工衛星における電気的構成を模式的に示すブロック図
【図６】リチウム電池の温度および充電状態の制御を行う初期条件設定ルーチン
【図７】リチウム電池の温度制御処理手順を示すフローチャート
【図８】日照期におけるリチウム電池の充電状態を示すグラフ
【図９】日陰期におけるリチウム電池の充電状態を示すグラフ
【図１０】リチウム電池の充電状態制御処理手順を示すフローチャート（１）
【図１１】リチウム電池の充電状態制御処理手順を示すフローチャート（２）
【符号の説明】
１…人工衛星用リチウム電池装置（人工衛星用非水電解質電池装置）
２…人工衛星
４…太陽電池（充放電手段）
５…リチウム電池（非水電解質電池）
８…コンピュータ（電池温度制御手段、充放電制御手段）
９…温度センサ（温度計測手段）
１０…充電状態測定センサ（充放電状態検出手段）
１１…温調装置（加熱冷却手段）
１１Ａ…ヒータ
１１Ｂ…放熱器
１２…充電用スイッチ（充放電手段）
１３…放電スイッチ（充放電手段）
Ａ…電気駆動部材（充放電手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery device for artificial satellites.
[0002]
[Prior art]
An artificial satellite usually has a solar battery and a secondary battery. Of these two types of batteries, the solar battery supplies power to the artificial satellite during sunshine (time when sunlight is applied to the solar battery). In addition, the secondary battery is charged by the solar cell during sunshine, and when it is corroded (for example, when the solar cell is not irradiated with sunlight because it is blocked by the earth), power is discharged to the artificial satellite. To do.
[0003]
By the way, a secondary battery mounted on an artificial satellite is required to maintain a stable charge / discharge cycle for over 15 years. Conventionally, for example, a nickel metal hydride battery is used as such a secondary battery, and is 100% charged in the sunshine period (about 138 days of the half year in which sunlight is always radiated to the solar battery). Or the high charge state by the float state was hold | maintained. On the other hand, the secondary battery supplies power to the artificial satellite in the shade period (about 45 days of half a year, where sunlight is hidden behind the earth and is not irradiated to the solar cell once a day). Because of the discharge.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Recently, it has been attempted to use a lithium battery as a secondary battery mounted on an artificial satellite. However, due to the difference in properties between the lithium battery and the nickel metal hydride battery, when the lithium battery is charged and stored in the same way as a conventional nickel metal hydride battery, the discharge capacity of the lithium battery becomes small, and stable charge / discharge characteristics are obtained. There was a problem that it was difficult to demonstrate.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte battery device for an artificial satellite that can exhibit stable charge / discharge characteristics over a long period of time.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a non-aqueous electrolyte battery device for an artificial satellite according to the invention described in claim 1 measures the temperature of the non-aqueous electrolyte battery mounted on the artificial satellite and the non-aqueous electrolyte battery. Temperature measuring means, heating / cooling means for heating or cooling the non-aqueous electrolyte battery, and battery temperature control means for controlling the heating / cooling means based on the temperature measured by the temperature measuring means When the artificial satellite is in the sunshine period, the management temperature of the non-aqueous electrolyte battery is set to be equal to or lower than the battery management temperature in the shade period, and therefore when the artificial satellite is in the shade period. The control temperature of the non-aqueous electrolyte battery is set to be equal to or higher than the battery management temperature in the sunshine period. Since the sunshine period (about 138 days / half year) is much longer than the shade period (about 45 days / half year), according to the present invention, the time during which the battery is maintained at a high temperature can be extremely shortened, and the deterioration of the battery is suppressed. be able to.
[0007]
 In the nonaqueous electrolyte battery device of the present invention,When the artificial satellite is in the shade period, the management temperature of the non-aqueous electrolyte battery is 10 ° C. to 35 ° C. When the artificial satellite is in the sunshine period, the management temperature of the non-aqueous electrolyte battery is −30 ° C. to 10 ° C. TossThe
 In these inventions, the management temperature of the battery in the shade period and the sunshine period is described as follows. The battery is set to the management temperature as quickly as possible, and is managed so that the battery temperature falls within the management temperature range. However, it is a matter of course that a delay in the actual change in battery temperature may occur when the shade period and the sunshine period change. Needless to say, even if the battery temperature temporarily exceeds the control temperature range due to rapid discharge or the like, it does not depart from the spirit of the present invention.
[0008]
 BookNonaqueous electrolyte battery device of the inventionIn addition,Charge / discharge state detection means for detecting the charge / discharge state of the non-aqueous electrolyte battery, charge / discharge means for charging / discharging the non-aqueous electrolyte battery, and the non-water detected by the charge / discharge state detection means Charge / discharge control means for controlling the charge / discharge means based on the charge / discharge state of the electrolyte battery, and when the artificial satellite starts the shade period, the management charge state of the non-aqueous electrolyte battery is 50% or more. And when the artificial satellite is in the sunshine period, the control charge state of the non-aqueous electrolyte battery is controlled to be 75% or less.Is preferred. According to the present invention, it is possible to secure the power supply capability of the battery at the time of corrosion, and to prevent the battery from being charged in a high charged state for a long period of time in the sunshine period and accelerating deterioration.
[0009]
 BookNonaqueous electrolyte battery device of the inventionIn addition,When the artificial satellite is in the sunshine period, the management charge state of the non-aqueous electrolyte battery is controlled to 75% or less by intermittent charging.Is preferred.
 The above-mentioned battery management charge state is set and controlled to reach that state as soon as possible, but the actual battery charge state changes at the time when the shade period and the sunshine period change. Of course, a delay or the like may occur. Needless to say, even if the state of charge of the battery temporarily deviates from the management charge state for some reason, it does not depart from the spirit of the present invention.
[0010]
Operation of the invention and effect of the invention
The non-aqueous electrolyte battery mounted on the satellite is set to supply power to the equipment in the satellite at the time of corrosion, so avoiding an increase in internal resistance in a low temperature state and self- It is necessary to avoid an increase in discharge. Further, during the sunshine period, it is necessary to keep the temperature as low as possible in order to avoid deterioration of the battery at high temperature, and to avoid freezing inside the nonaqueous electrolyte battery. For this reason, in the invention of claim 1, the management temperature of the nonaqueous electrolyte battery is set to be equal to or higher than that of the sunshine period in the shade period. Therefore, when the artificial satellite is in the sunshine period, the management temperature of the nonaqueous electrolyte battery is set. Can be operated for a long period of time by making it equal to or less than the shade period.
[0011]
 Also,Battery management temperature from 10 ° C to 35 ° C during the shade period and -30 ° C to 10 ° C during the sunshine periodPreferably. The reason is as follows. When the temperature falls below 10 ° C., for example, 0 ° C., the impedance of the battery increases, so that sufficient power supply becomes difficult. When the temperature of the battery exceeds 35 ° C., for example, 45 ° C., the battery self-discharges. Or the deterioration of the battery is accelerated by the high temperature, so that the battery life is shortened. On the other hand, the reason why the battery management temperature range in the sunshine period is set to −30 ° C. to 10 ° C. is as follows. When the temperature is lower than −30 ° C., for example, −40 ° C., the electrolyte of the battery is solidified, making it difficult to supply power in an emergency, and when the temperature of the battery exceeds 10 ° C., for example, 20 ° C. Since the deterioration of the battery is accelerated, it is difficult to ensure the battery life over 15 years. The reason why the battery management temperature in the shaded period is allowed to be 20 ° C., for example, is that the shaded period is extremely short in time compared to the sunshine period, and thus the advantage of sufficient power supply is evaluated rather than the disadvantage of battery deterioration. It is to be done. According to the present invention, the self-discharge and battery deterioration (increase in internal resistance, decrease in capacity, etc.) of the nonaqueous electrolyte battery are suppressed in the shade period, and freezing of the nonaqueous electrolyte battery is avoided in the sunshine period. Thus, a stable charge / discharge state can be maintained over a long period of time.
[0012]
By the way, a non-aqueous electrolyte battery has a property that if it is kept for a long time in a 100% charged state (fully charged state) or a high charged state close to this, the discharge capacity is lowered. For this reason, it is an important subject to keep the high charge state time as short as possible in order to maintain the stable characteristics of the nonaqueous electrolyte battery. According to the invention of claim 3, the management charge state of the nonaqueous electrolyte battery is set to 50% or more in the shade period and 75% or less in the sunshine period. For this reason, it is possible to shorten the time for which the nonaqueous electrolyte battery is fully charged, and to ensure a long lifetime of the nonaqueous electrolyte battery.
[0013]
Note that the actual state of charge of the nonaqueous electrolyte battery during the shade period is preferably 75% to 100%, and more preferably 90% to 100%. In addition, the state of charge of the nonaqueous electrolyte battery during the sunshine period is preferably 10% to 60%, more preferably 30% to 50%.
[0014]
 Also,DayDuring the lighting period, stop charging or trickle charging in the float state used for conventional secondary batteries, charge by intermittent charging, and control to the management charging stateThenThis can further contribute to the extension of the life of the nonaqueous electrolyte battery.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 shows an artificial satellite 2 equipped with a lithium battery device for an artificial satellite (hereinafter referred to as “lithium battery device”) 1 of the present embodiment. From the main body 3 of the artificial satellite 2, a pair of solar cells 4 are provided at positions facing each other. Both solar cells 4 serve as a power source for the satellite 2 and are connected so as to charge a lithium battery 5 provided in the lithium battery device 1 (details will be described later). The artificial satellite 2 is provided with an antenna 6 for transmitting / receiving data to / from the earth E or the like.
[0016]
As shown in FIG. 2, the artificial satellite 2 orbits the earth E on the geostationary satellite orbit Or. When the earth E is on a revolving orbit and is close to the equinox or autumn, the artificial satellite 2 is hidden behind the earth E for a predetermined time, and the solar cell 4 is removed from the sun S as shown in FIG. (In the following description, the time when the solar cell 4 is not irradiated with sunlight is referred to as “eating”. In addition, the solar cell 4 is irradiated with sunlight.) Is called “daylight”).
[0017]
FIG. 4 is a graph showing a change in the length of time of eclipse occurring in the artificial satellite 2 during the year of the earth E (denoted as “eating time” in the graph). When Earth E approaches spring equinox or autumn equinox, the time of eclipse occurs and what was initially a few minutes long becomes longer, and it reaches a maximum of approximately 70 minutes on the equinox / autumn day. In addition, after the equinox and autumn equinox, the time of eclipse becomes symmetrically shorter.
[0018]
In the following description, the period in which the satellite 2 is bitten during the spring or autumn period is referred to as the “shade period”. When the artificial satellite 2 is in the shade period, a minute to several tens of minutes of the day is in the time of eating, and the remaining 20 hours are in the sunshine.
Further, when the earth E is in a point other than the shade period on the revolution orbit, the artificial satellite 2 is always in sunshine (except for special circumstances such as being hidden behind the moon). The period other than the shade period is called “sunshine period”.
[0019]
Next, the electrical configuration of the artificial satellite 2 will be described with reference to FIG. 5 (Note that FIG. 5 schematically shows the electrical configuration and is not necessarily expressed accurately. ). The artificial satellite 2 is provided with an electric drive member A that is driven by electricity, such as a jet injection device 7 for correcting orbits and a computer 8 (in FIG. 5, the computer 8 is also an electric drive member). Although included in A, for convenience of illustration, it is removed from the configuration of the electric drive member A). The electric drive member A is connected to the solar cell 4 via the switch group B, and electricity is supplied from the solar cell 4 during sunshine.
[0020]
Here, the configuration of the lithium battery device 1 in the present embodiment will be described. The lithium battery device 1 includes a lithium battery 5, a temperature sensor 9 that measures the temperature of the lithium battery 5, a charge state measurement sensor 10 that measures the state of charge of the lithium battery 5, and signals from both sensors 9 and 10. The computer 8 connected to input the temperature, the temperature control device 11 for controlling the temperature of the lithium battery 5, the charging switch 12 for charging the lithium battery 5, and the lithium battery 5 and the electric drive member A are connected. A discharge switch 13 is provided.
[0021]
The lithium battery 5 is connected to the electric drive member A via the discharge switch 13. When the artificial satellite 2 is in sunshine, the discharge switch 13 is normally disconnected.
The temperature control device 11 includes a heater (corresponding to the “heating device” in the present invention) 11 A that gives heat to the lithium battery 5 and a radiator 11 B that radiates heat from the lithium battery 5. The charging state measurement sensor 10 is arranged to measure the charging state from the voltage of the lithium battery 5.
[0022]
Next, a flowchart for operating the lithium battery device 1 configured as described above will be described.
<Temperature control of lithium battery>
A flowchart for adjusting the temperature of the lithium battery 5 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. In this embodiment, the management temperature of the lithium battery 5 is controlled to be in the range of −30 ° C. to 10 ° C. in the sunshine period and in the range of 10 ° C. to 35 ° C. in the shade period.
[0023]
First, as shown in FIG. 6, the computer 8 sets each flag as an initial condition (S10). Here, flags F1, F2, and F3 (details will be described in the charge state control flowchart) for controlling the state of charge of the lithium battery 5 (hereinafter sometimes referred to as “SOC”); Flags C1, C2, and C3 for controlling the temperature of the lithium battery 5 are set to initial values (all are “0”).
[0024]
Among the flags C1 to C3, the flag C1 indicates the state of the artificial satellite 2, and when it is “0”, it is in the sunshine period, and when it is “1”, it is in the shade period. The flag C2 indicates the state of the heater 11A. When the flag C2 is “0”, the flag C2 is in the stopped state, and when the flag C2 is “1”, the flag is in the operating state. The flag C3 indicates the state of the radiator 11B. When the flag C3 is “0”, the flag C3 is in a stopped state, and when the flag C3 is “1”, the flag is in an operating state.
[0025]
Next, the temperature control processing routine shown in FIG. 7 will be described. This routine is called from a main routine (not shown) executed by the computer 8 at predetermined time intervals.
First, the state flag C1 indicating whether the artificial satellite 2 is in the sunshine period or the shade period is checked (S20). In the present embodiment, it is determined that the solar cell 4 is in the sunshine period when power generation is performed, and the solar cell 4 is determined to be in the shade period when power generation is not performed. It has become so.
[0026]
<Temperature control procedure in the shade period>
In step 20, when the flag C1 is 1 (shade period), it is determined whether or not the sunshine period has started (S30). If NO, the temperature adjustment in the shade period after step 70 is performed. Is called. In the following procedure, when flag C1 is 0 in step 20, it is determined that the shade period has started in step 50, and flag C1 is changed to 1 in step 60 (from the sunshine period to the shade period). (It is time to change).
[0027]
First, in step 70, it is determined whether or not the temperature t of the lithium battery 5 input from the temperature sensor 9 is 10 ° C. or less. When the temperature t is 10 ° C. or lower, the state of the flag C3 is checked at step 80. If the flag C3 is 1, the operation of the radiator 11B is stopped (S90), the flag C3 is set to 0 (S100), and the process proceeds to step 110. On the other hand, if the flag C3 is 0 in step 80, the process directly proceeds to step 110, the heater 11A is set in the operating state, the flag C2 is set to 1 (S120), and the process returns to the main routine. Thus, when the temperature t is 10 ° C. or lower, the radiator 11B is stopped and the heater 11A is in an operating state.
[0028]
On the other hand, if the temperature t is higher than 10 ° C. in step 70, it is determined in step 130 whether the temperature t is 35 ° C. or higher. If the temperature t is lower than 35 ° C., the process returns to the main routine as it is. If the temperature t is 35 ° C. or higher, it is determined in step 140 whether or not the flag C2 is 1. When the flag C2 is 1, the operation of the heater 11A is stopped (S150), and after the flag C2 is set to 0 (S160), the process proceeds to step 170. On the other hand, if the flag C2 is 0 in step 140, the operation of the radiator 11B is started (S170), the flag C3 is set to 1 (S180), and the process returns to the main routine. Thus, when the temperature t is 35 ° C. or higher, the heater 11A is stopped and the radiator 11B is in the operating state.
As described above, in the shade period, the temperature t of the lithium battery 5 is adjusted to a range of 10 ° C to 35 ° C.
[0029]
<Temperature control procedure in sunshine period>
On the other hand, when the state flag C1 is 0 (sunshine period) in step 20, temperature adjustment in the sunshine period after step 190 is performed in step 50 on the condition that the shade period has not started. . The following procedure is also executed when it is determined that the sunshine period has started in Step 30 and the flag C1 is changed to 0 in Step 40 (the time for changing from the shade period to the sunshine period). The
[0030]
First, in step 190, it is determined whether or not the temperature t of the lithium battery 5 input from the temperature sensor 9 is −30 ° C. or lower. When the temperature t is −30 ° C. or lower, in step 80, the state of the flag C3 is checked. If the flag C3 is 1, the operation of the radiator 11B is stopped (S90), the flag C3 is set to 0 (S100), and the process proceeds to step 110. On the other hand, if the flag C3 is 0 in step 80, the process directly proceeds to step 110, the heater 11A is set in the operating state, the flag C2 is set to 1 (S120), and the process returns to the main routine. Thus, when the temperature t is −30 ° C. or lower, the radiator 11B is stopped and the heater 11A is in an operating state.
[0031]
On the other hand, if the temperature t is higher than −30 ° C. in step 190, it is determined in step 200 whether the temperature t is 10 ° C. or higher. Here, when the temperature t is lower than 10 ° C., the process directly returns to the main routine. If the temperature t is 10 ° C. or higher, it is determined in step 140 whether or not the flag C2 is 1. When the flag C2 is 1, the operation of the heater 11A is stopped (S150), and after the flag C2 is set to 0 (S160), the process proceeds to step 170. On the other hand, if the flag C2 is 0 in step 140, the operation of the radiator 11B is started (S170), the flag C3 is set to 1 (S180), and the process returns to the main routine. Thus, when the temperature t is 10 ° C. or higher, the heater 11A is stopped and the radiator 11B is in an operating state.
As described above, in the sunshine period, the temperature t of the lithium battery 5 is adjusted to a range of −30 ° C. to 10 ° C.
[0032]
<Lithium battery charge state control procedure>
Next, a procedure for controlling the state of charge of the lithium battery 5 will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows the transition of the state of charge when the earth E is in the position of the sunshine period on the revolution cycle. In this position, only sunshine continues in principle. As will be described later, the lithium battery 5 is adjusted to maintain a charged state of 30% to 50%. At this time, the lithium battery 5 is not charged in the float state or trickle charge as in the conventional secondary battery, but is charged until it reaches 50% intermittently when the state of charge drops to 30%. The method is adopted.
[0033]
FIG. 9 shows the transition of the state of charge of the lithium battery 5 when the earth E is in the shade period. At this time, in part of the sunshine period, the lithium battery 5 is intermittently charged so as to maintain a charged state of 30% to 50% (hereinafter, this time period). Is called “intermittent charging period”). At the time of pitting, discharge of the lithium battery 5 is started, and electric power of the artificial satellite 2 is supplied (hereinafter, this period is referred to as “discharge period”). After that, when the sunshine starts, the battery is charged until it reaches a state of charge of 50% or more, and then the intermittent charging period is entered again.
[0034]
Next, a charging state control flowchart of the lithium battery 5 will be described with reference to FIGS. 6, 10, and 11.
First, as shown in FIG. 6, the computer 8 sets each flag as an initial condition (S10). Here, the contents of flags F1, F2, and F3 (initial values are all “0”) for controlling the state of charge of lithium battery 5 (hereinafter sometimes referred to as “SOC”) will be described. .
Of the flags F 1 to F 3, the flag F 1 indicates the state of the lithium battery 5. The flag F1 takes a numerical value of “0”, “1”, or “2”. When it is “0”, it is in the intermittent charging period, when it is “1”, it is in the charging period, and when it is “2”, it is in the discharging period. It shows that there is. The flag F2 indicates the state of the charging switch 12. When the flag F2 is “0”, the charging is stopped. When the flag F2 is “1”, the charging is in the charging state. The flag F3 indicates the state of the discharge switch 13. When the flag F3 is “0”, it is in a disconnected state, and when it is “1”, it indicates that it is in a discharging state.
[0035]
Next, the charge state control process routine shown in FIGS. 10 and 11 will be described. This routine is called at predetermined time intervals from a main routine (not shown) executed by the computer 8.
First, the status flag F1 indicating when the lithium battery 5 is in is checked (S300).
When the flag F1 is 0, as shown in FIG. 11, it is determined in step 310 whether the sunshine period has been reached. In this embodiment, the sunshine period is determined according to a pre-programmed flowchart (not shown). In addition, for example, a charging start signal is transmitted from the ground. Also good.
[0036]
<Charge state control procedure in intermittent charge period>
First, in step 320, it is determined whether or not the flag F2 is 1. When the flag F2 is 1 (when charging), the routine proceeds to step 360. On the other hand, when the flag F2 is 0 (when the battery is not charged), it is determined at step 330 whether or not the SOC is 30% or less. When the SOC is 30% or less, the charging switch 12 is connected (S340), the flag F2 is set to 1 (S350), and the process proceeds to step 360. If it is determined in step 330 that the SOC is greater than 30%, it is determined in step 360 whether or not the SOC is 50% or more.
If it is determined in step 360 that the SOC is less than 50%, the process directly returns to the main routine. On the other hand, when the SOC is 50% or more, the charging switch 12 is disconnected (S370), the flag F2 is set to 0 (S380), and the process returns to the main routine.
Thus, in the intermittent charging period, the lithium battery 5 is controlled so that the SOC becomes 30% to 50% by intermittent charging.
[0037]
<Charge state control procedure in the charging period in the shade>
When the flowchart of FIG. 10 is executed, after the flag F1 is determined to be 1 in step 420, the shade period from step 440 to step 500 is performed on the condition that the discharge period (at the time of eating) has not started (S430). The charge period is processed.
In step 440, it is determined whether the SOC is 90% or more. If YES, the process directly returns to the main routine. On the other hand, when the SOC is smaller than 90%, it is determined at step 450 whether or not the flag F2 is 1 (charged state), and when YES, the routine proceeds to step 480. When the flag F2 is 0 in step 450, the charging switch 12 is connected (S460), the flag F2 is set to 1 (S470), and the process proceeds to step 480.
[0038]
In step 480, it is determined whether or not the SOC is 100% or more. If NO, the process returns to the main routine while maintaining the charged state. On the other hand, when the SOC reaches 100%, the charging switch 12 is disconnected (S490), the flag F2 is set to 0 (S500), and the process returns to the main routine.
Thus, during the shade period, the lithium battery 5 is controlled such that the state of charge is SOC of 90% to 100%.
[0039]
<Charge state control procedure in discharge period>
Next, the control procedure when it is determined in step 430 that the discharge period (at the time of pitting) has started will be described. At this time, the flag F1 is set to 2 (S510), and the state of the flag F2 is determined (S520). When the flag F2 is 0, the process proceeds to step 550. When the flag F2 is 1 (charged state), the charging switch 12 is disconnected (S530), the flag F2 is set to 0 (S540), and the process proceeds to step 550.
In step 550, the discharge switch 13 is connected and the flag F3 is set to 1 (S560), and then the process returns to the main routine.
[0040]
When the routine of FIG. 10 is started during the discharge period (F1 = 2), the process proceeds from step 300 and step 420 to step 570, and the discharge period is maintained until the sunshine time (intermittent charging period) starts. On the other hand, when it is determined in step 570 that the sunshine period has started, the flag F1 is set to 0 (S580), the discharge switch 13 is disconnected (S590), the flag F3 is set to 0 (S600), and the process returns to the main routine. .
Thus, in the discharge period, the discharge from the lithium battery 5 is continued until the sunshine period starts.
[0041]
Thus, according to the present embodiment, the temperature of the lithium battery 5 is maintained at 10 ° C. to 35 ° C. during the shade period and −30 ° C. to 10 ° C. during the sunshine period. For this reason, it is possible to suppress self-discharge and battery deterioration of the lithium battery 5 in the shade period, and to suppress increase in self-discharge while avoiding freezing of the lithium battery 5 in the sunshine period. The charge / discharge state can be maintained.
[0042]
Further, the SOC of the lithium battery 5 can be 90% to 100% at the start of the corrosion (discharge period), and is maintained at 30% to 50% during the sunshine period (intermittent charging period). . For this reason, the time for fully charging the lithium battery 5 can be shortened, and the life of the lithium battery 5 can be ensured long.
Further, during the sunshine period, charging or trickle charging is stopped in the float state used for the conventional secondary battery, and charging is performed by intermittent charging, which can further contribute to the extension of the life of the lithium battery 5.
[0043]
In the above embodiment, the “100% charge state” means, for example, a charge state when a constant voltage / constant current charge is performed for 8 hours at a charge current of 0.2 CA and a maximum allowable charge voltage of a lithium battery. Say. Further, “0% charge state” refers to a state in which the amount of electricity corresponding to the nominal capacity of the lithium battery is discharged from the 100% charge state, or the state is discharged to the lowest allowable voltage.
[0044]
The technical scope of the present invention is not limited by the above-described embodiments, and, for example, those described below are also included in the technical scope of the present invention. In addition, the technical scope of the present invention extends to an equivalent range.
(1) In the present embodiment, the radiator 11B is controlled to stop or operate, but according to the present invention, when the heating means and the cooling means are separately provided as the heating and cooling means, The cooling means may always be connected to the non-aqueous electrolyte battery, and only the heating means may be stopped and the operating state may be controlled.
(2) In this embodiment, the artificial satellite 2 orbits on the geostationary satellite orbit, but according to the present invention, the artificial satellite may orbit other than the geostationary satellite orbit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an artificial satellite in the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram showing how an artificial satellite is orbiting the earth orbit.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which an artificial satellite is in the shade of the earth (erosion).
FIG. 4 is a graph showing changes in eclipse time.
FIG. 5 is a block diagram schematically showing the electrical configuration of an artificial satellite
FIG. 6 is an initial condition setting routine for controlling the temperature and charge state of a lithium battery.
FIG. 7 is a flowchart showing a temperature control processing procedure of the lithium battery.
FIG. 8 is a graph showing the state of charge of a lithium battery in the sunshine period
FIG. 9 is a graph showing the state of charge of a lithium battery in the shade period
FIG. 10 is a flowchart (1) showing the procedure for controlling the state of charge of a lithium battery.
FIG. 11 is a flowchart (2) showing the procedure for controlling the state of charge of the lithium battery.
[Explanation of symbols]
1. Lithium battery device for artificial satellite (non-aqueous electrolyte battery device for artificial satellite)
2. Artificial satellite
4 ... Solar cell (charging / discharging means)
5 ... Lithium battery (non-aqueous electrolyte battery)
8. Computer (battery temperature control means, charge / discharge control means)
9. Temperature sensor (temperature measurement means)
10: Charging state measuring sensor (charging / discharging state detecting means)
11 ... Temperature control device (heating and cooling means)
11A ... Heater
11B ... radiator
12 ... Charge switch (charging / discharging means)
13 ... Discharge switch (charging / discharging means)
A ... Electric drive member (charging / discharging means)

Claims

A nonaqueous electrolyte battery mounted on an artificial satellite, a temperature measuring means for measuring the temperature of the nonaqueous electrolyte battery, a heating / cooling means for heating or cooling the nonaqueous electrolyte battery, and the temperature measuring means A non-aqueous electrolyte battery device for an artificial satellite comprising battery temperature control means for controlling the heating and cooling means based on the temperature measured in
When the artificial satellite is in the shade period, the management temperature of the nonaqueous electrolyte battery is 10 ° C. to 35 ° C., and when the artificial satellite is in the sunshine period, the management temperature of the nonaqueous electrolyte battery is −30 ° C. to 10 ° C. A nonaqueous electrolyte battery device for an artificial satellite.