JPH0584149U - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蓄電池の充電量がその内圧に比例する特性を
有する蓄電池において、上記蓄電池内に設けた内圧セン
サの出力信号により蓄電池の充電完了状態を自動的に判
定する充電完了判定装置を具備し、充電電流を制御する
機能を有することを目的とする。 【構成】 本電源装置は、太陽電池、シャント装置、逆
流防止ダイオード、電力制御器、充電器、充放電電流モ
ニタ、蓄電池、放電用ダイオード、内圧センサ、充電完
了判定装置、負荷より構成する。 【効果】 この考案によれば、ニッケル水素蓄電池で代
表される蓄電池の内圧特性が充電量に比例することを応
用した充電完了判定装置を付加したことにより、上記蓄
電池の充電完了を直接的に判定することができ、また精
度の高い自動化した電源装置が得られる効果がある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、例えば日照時に太陽電池からシャント装置によって負荷に電力を 供給し、日陰時に蓄電池の放電により負荷に電力を供給する人工衛星等の電源装 置において、蓄電池の充電完了を自動的に判定する充電完了判定装置に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

図２は従来の電源装置の構成図であり、１は太陽電池、２は蓄電池、３は電源 バスから上記１の太陽電池への電流の逆流を防止する逆流防止ダイオード、４は 上記１の太陽電池の発生電力が得られなとき上記２の蓄電池から電源バスへ直接 電力を供給するための放電用ダイオード、５は上記太陽電池１で発生した余剰電 力を消費するシャント装置、６は日照時に上記蓄電池２を充電するための充電器 、７は日照時上記５のシャント装置と共に電源バスの電圧を一定に制御するため の電力制御器、８は上記電源バスとリターンライン間に接続された負荷、９上記 ６の充電器及び４の放電用ダイオードと上記２の蓄電池間に接続され、上記蓄電 池２の充放電電流レベルを検出し、テレメトリ信号等として送出する充放電電流 モニタである。

【０００３】 以下従来の電源装置の動作について述べる。 日照時、上記太陽電池１で発生した電力は、上記３のダイオード及び上記７の電 力制御器を介して上記負荷８に供給されると共に、上記６の充電器を介して上記 ２の蓄電池へ供給される。残りは上記シャント装置５で消費される。このとき上 記蓄電池２の充電制御は、上記６の充電器により以下の方法で実施される。 図４に従来の充電制御の一例を示す。図４（ａ）は、温度補償された蓄電池制 御電圧を示す。図４（ｂ）は、上記図４（ａ）の蓄電池制御電圧による充電制御 の電流パターンを示す。すなわち、日陰時の放電に対し日照時の充電は、上記図 ４（ａ）の点○Ａまでは一定電流で充電し、以後は上記充電器６内の制御により 定電流充電から定電圧充電へ移行する。したがって、充電電流パターンは上記図 ４（ｂ）に示すように指数関数的に低下する。 図５も上記２の蓄電池の充電制御の一例を示す。図５（ａ）は、上記蓄電池２ の充放電時の蓄電池電圧を示す。図５（ｂ）は、上記図５（ａ）の点○Ａで充電 制御、すなわち地上からのコマンドにより一定充電電流のレベルを制御された充 放電電流パターンを示す。 図４、図５ともに充電制御により充電電流のレベルを制御する目的は、従来の 上記蓄電圧２は、完全密閉型ニッケル・カドミウム蓄電池であり過度の過充電を 防止し、蓄電池の長寿命化を目的としている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

従来の電源装置は以上のように構成されているので、上記蓄電池２の充電制御 において図５の方法は地上からコマンドにより制御するため静止衛星にしか適用 できず、また図４の方法は、上記２の蓄電池の劣化特性に合わせて上記図４（ａ ）に一例を示す蓄電池制御電圧のレベルを変更することが必要であるなどの問題 点があった。

【０００５】 この考案は上記のような課題を解決するためになされたもので、上記蓄電池２ として実用化されているニッケル水素蓄電池の充放電容量が図３に示すようにニ ッケル水素蓄電池の内圧に比例するという特徴を利用することにより、直接的に この内圧特性を利用しニッケル水素蓄電池の充電制御を行う電源装置を得ること を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案の第１の実施例に係る電源装置は、上記蓄電池内に設けた内圧センサ の出力特性よりリニア領域から平衡領域への変化を検出し、蓄電池の充電完了を 判定する充電完了判定装置を設けたものである。

【０００７】 またこの考案の第２の実施例に係る電源装置は、上記充電完了判定装置の出力 信号を充電器へ送出し、充電電流のレベルを図３に示すように放電量を回復する ための定電流ハイレート充電から充電完了後の充電を維持するための定電流ロー レート充電への自動切換え機能を設けたものである。

【０００８】 さらにこの考案の第３の実施例に係る電源装置は上記充電完了判定装置の出力 信号を充電器へ送出し、充電電流のレベルを図４に示すように放電量を回復する ための定電流ハイレート充電から充電完了後の充電を維持するための定電圧テー パ充電への自動切換え機能を設けたものである。

【０００９】

【作用】

この考案の第１の実施例は、図１に示す電源装置において、蓄電池内に設けた 内圧センサの出力特性より、リニア領域から平衡領域への変化を検出し蓄電池の 充電完了を判定する。 この考案の第２の実施例は、上記蓄電池が充電完了状態にあるとき充電器に対 し充電完了信号を出力し、充電電流を定電流ハイレート充電から定電流ローレー ト充電へ切換える。 この考案の第３の実施例は、上記蓄電池が充電完了状態にあるとき充電器に対 し充電完了信号を出力し、充電電流を定電流ハイレート充電から定電圧テーパ充 電へ切換える。

【００１０】

【実施例】

実施例１． 以下、この考案の一実施例を図について説明する。図１において、１〜９は従 来の構成品と全く同一のものである。１０は上記２のニッケル水素蓄電池セルの 内圧をモニタするための内圧センサ、１１は充電完了判定装置、１２は１０の内 圧センサの出力を増幅するための増幅器、１３は微分器、１４は９の充放電電流 モニタ出力を増幅するための増幅器、１５は１４の増幅器出力と１３の微分器出 力を比較するための比較器である。

【００１１】 以下、充電完了判定装置について詳細に述べる。 内圧センサ１０は歪ゲージ等のブリッジで構成し、図３に示すようにニッケル 水素蓄電池セルの充放電量に比例した出力を１２の増幅器へ送る。すなわち、充 電開始から充電が完了する点○Ａまではリニアに増加し、以後はほぼ一定値を示 す。１２の増幅器の出力は１３の微分器へ送られる。１２の増幅器の出力が単調 増加のとき、すなわち２の蓄電池の充電中は１３の微分器出力は一定値（ｄｐ／ ｄｔ＝α）を示す。更に上記図３の点○Ａ以降は充電完了領域であり、１３の微 分器出力はほぼ零（ｄｐ／ｄｔ≒０）を示す。したがって、このｄｐ／ｄｔ≒０ を１５の比較器で検出することにより上記ニッケル水素蓄電池２の充電完了を判 定することができる。１４の増幅器出力は、９の充放電電流のモニタ出力を増幅 した信号であり、正負の信号を１５の比較器へ送ることにより充電中（正）か放 電中（負）かの判別に利用する。すなわち、１４の増幅器出力が、正（充電中） で、かつ１３微分器出力が零（ｄｐ／ｄｔ≒０）のとき充電完了と判定し、１５ の比較器より６の充電器へ充電完了信号を送出する。６の充電器は、１５の比較 器よりこの充電完了信号を受けると、この考案の第２の考案に係る電源装置にお いては、図３に示す如く、ハイレート定電流充電からローレート定電流充電への 充電制御を行う。また、この考案の第３の考案に係る電源装置においては、図４ に示す如くハイレート定電流充電から定電圧テーパ電流充電への充電制御を行う 。

【００１２】

【考案の効果】

以上のように、この考案によればニッケル水素蓄電池の内圧特性が充電量に比 例することを応用した充電完了判定装置を付加したことにより、上記電池の充電 完了を直接的に判定することができ、また精度の高い自動化した装置が得られる 効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例による電源装置を示す構成
図である。

【図２】従来の電源装置を示す構成図である。

【図３】ニッケル水素電池の充放電における内圧特性を
示す図である。

【図４】温度補償された蓄電池制御電圧による蓄電池充
電制御の例を示す図である。

【図５】蓄電池電圧の充電特性による蓄電池充電制御の
例を示す図である。

【符号の説明】

１ 太陽電池 ２ 蓄電池 ３ 逆流防止ダイオード ４ 放電用ダイオード ５ シャント装置 ６ 充電器 ７ 電力制御器 ８ 負荷 ９ 充放電電流モニタ １０ 内圧センサ １１ 充電完了判定装置 １２ 第１の増幅器 １３ 微分器 １４ 第２の増幅器 １５ 比較器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池と、この太陽電池の出力端子と
   リターンライン間に並列に接続されたシャント装置と、
   上記太陽電池の出力端子にアノードが接続された逆流防
   止ダイオードと、このダイオードのカソードに直列に接
   続され出力端が電源バスを構成する電力制御路と、上記
   電源バスとリターンライン間に直列接続された充電器
   と、充放電電流モニタ、及び蓄電池と、上記電源バスに
   カソードが接続され上記充電器と並列に接続された放電
   用ダイオードと、上記電源バスとリターンライン間に直
   列接続された負荷とを備えた電源装置において、上記蓄
   電池内に設けた内圧センサの出力信号により蓄電池の充
   電完了状態を自動的に判定する充電完了判定装置を具備
   したことを特徴とする電源装置。