JPH07147740A - 人工衛星の電源装置 - Google Patents

人工衛星の電源装置

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JPH07147740A
JPH07147740A JP5317425A JP31742593A JPH07147740A JP H07147740 A JPH07147740 A JP H07147740A JP 5317425 A JP5317425 A JP 5317425A JP 31742593 A JP31742593 A JP 31742593A JP H07147740 A JPH07147740 A JP H07147740A
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JP
Japan
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shunt
shunt element
solar cells
power supply
sun
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Application number
JP5317425A
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English (en)
Inventor
Masakazu Kudo
正数 工藤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽からの距離に関係なくシャント素子の発
熱量を一定に保つことができ、動作シャント素子の数を
少なくすることができる人工衛星の電源装置を提供す
る。 【構成】 太陽電池11(21,24,31)に並列に
接続されたシャント素子10(20,30)が設けら
れ、かつバス4を介して接続された複数の電池ブロック
1,〜,3と、バス4の出力電圧の上限電圧を制御する
と共に、複数の電池ブロック1,〜,3のうちいずれか
の電池ブロック1(2,3)に設けられたシャント素子
10(20,30)を動作させる検出回路5,6とを備
える。そして、複数の電池ブロック1,〜,3におい
て、各々、上記シャント素子10(20,30)に並列
接続される太陽電池11(21,24,31)の数を異
ならせている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池に並列にシャ
ント素子を接続した構造の人工衛星の電源装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の人工衛星の電源装置とし
ては、例えば、図3に示すようなものがある。この人工
衛星の電源装置においては、直列に接続された太陽電池
101,102とレベルシフト用のダイオード103と
でなる回路がバス104を介して複数段並列に接続さ
れ、シャント素子100が、各段の回路の図の下側の太
陽電池101に並列に接続された構造になっている。そ
して、太陽電池101の余剰電力に応じて動作するシャ
ント素子100の動作点を、誤差電圧検出器105の出
力電圧に応じて、ドライバ106からのシャント制御信
号Cによって、シーケンシャルに切替えることにより、
バス電圧の上限を制御するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の人工衛星の電源装置では、シャント素子100に接続
された太陽電池101の数が各回路で同数であるので、
シャント素子100に流れ込む電流は全ての回路で同じ
である。このため、次のような問題が生じていた。
【0004】すなわち、地球を周回する人工衛星又は静
止衛星のように、太陽電池101,102の出力電力が
大きく変化することのない軌道を回る人工衛星では、シ
ャント素子100に流れ込む電流値が全ての回路で同じ
であっても、電流値が常に変化することなく一定値を保
つので問題はない。しかし、地球の周回軌道を外れて他
の惑星に行くような人工衛星の場合には、太陽からの距
離に反比例して太陽電池101からシャント素子100
に流れ込む電流が変化するので、シャント素子100の
発熱量が変化し、人工衛星の熱設計に大きな影響を与え
ることになる。
【0005】例えば、図2の(c)に示すように、人工
衛星が太陽から遠ざかり太陽電池101の発生電力が半
減すると、シャント素子100に流れ込む電流値が半減
するので、シャント素子100の発熱量も半減すること
となる。したがって、従来の人工衛星の電源装置では、
シャント素子100の発熱量が太陽からの距離によって
変化し、一定を保つことができない。
【0006】また、部品の使用ディレーティングを考慮
すると、シャント素子100の発熱量が減少すると、使
用部品の定格を下げることが可能となるが、従来の人工
衛星の電源装置では、設計上、最大電力のところで使用
定格を満足する必要が有るので、動作させるシャント素
子100の数を少なくすることができない。本発明は上
記問題点にかんがみてなされたもので、太陽からの距離
に関係なくシャント素子の発熱量を一定に保つことがで
き、動作シャント素子の数を少なくすることができる人
工衛星の電源装置の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、太陽電池に並列に接続されたシャント素
子が設けられかつバスを介して接続された複数の電池ブ
ロックと、上記バスの出力電圧の上限電圧を制御すると
共に上記複数の電池ブロックのうちいずれかの電池ブロ
ックに設けられた上記シャント素子を動作させる検出回
路とを備える人工衛星の電源装置であって、上記複数の
電池ブロックにおいて上記シャント素子に並列接続され
る上記太陽電池の数は、各電池ブロックごとに異なるも
のである構成とした。
【0008】また、請求項2に記載の人工衛星の電源装
置は、上記各電池ブロックに設けられた太陽電池の数を
全ての電池ブロックにおいて同数とし、かつ、各電池ブ
ロックにおいて、各シャント素子に並列接続される太陽
電池数を同数に構成してある。
【0009】
【作用】上記人工衛星の電源装置によれば、人工衛星が
太陽に近い場合には、各太陽電池からの出力電流が大き
いので、検出回路によって、少ない数の太陽電池に並列
接続されたシャント素子を動作させ、人工衛星が太陽か
ら離れ、各太陽電池からの出力電流がやや小さくなった
ときには、別の電池ブロックであって、やや大めの太陽
電池に並列接続されたシャント素子を動作させる。すな
わち、人工衛星が太陽から離れると、各太陽電池から出
力される電流量が小さくなるので、複数の太陽電池から
出力される電流量の総和をシャント素子に入力させる。
このように、太陽からの距離に応じて、シャント素子を
切替え動作させることにより、シャント素子に流入させ
る電流量を一定に保つことができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は、本発明の一実施例に係る人工衛星
の電源装置を示すブロック図である。本実施例の人工衛
星の電源装置は、図1に示すように、3つの電池ブロッ
ク1〜3がバス4を介して並列に接続され、各電池ブロ
ック1,〜,3がバス誤差電圧検出器5,ドライバ6に
よって動作制御されるようになっている。
【0011】電池ブロック1は、直列に接続された太陽
電池11,12及びダイオード13と、1つの太陽電池
11に並列に接続されたシャント素子10とで構成され
た回路が4段並列に接続された構造なっている。すなわ
ち、電池ブロック1は、4つのシャント素子10を有
し、図2の(a)における太陽からの距離範囲R1で動
作させるための電池ブロックである。
【0012】電池ブロック2は、直列に接続された太陽
電池21,22及びダイオード23と、直列に接続され
た太陽電池24,25及びダイオード26とが並列に接
続され、1つのシャント素子20が2つの太陽電池2
1,24に並列に接続された構成の回路が2段並列に接
続された構造なっている。すなわち、電池ブロック2
は、2つのシャント素子20を有し、図2の(a)にお
ける太陽からの距離範囲R2で動作させるための電池ブ
ロックである。
【0013】電池ブロック3は、直列に接続された太陽
電池31,32及びダイオード33が4組並列に接続さ
れ、1つのシャント素子30が4つの太陽電池31に並
列に接続された構造となっている。すなわち、電池ブロ
ック3は、1つのシャント素子30を有し、図2の
(a)における太陽からの距離範囲R3で動作させるた
めの電池ブロックである。
【0014】バス誤差電圧検出器5とドライバ6は検出
回路であり、バス誤差電圧検出器5は、バス4の出力電
圧を検出し、基準電圧からの誤差を検出して、その検出
信号Dをドライバ6に出力する機能を有し、一方、ドラ
イバ6は、検出信号Dに基づいて、各電池ブロック1,
〜,3を切替え、切替えられた電池ブロック1,〜,3
のシャント素子10,〜,30を動作させると共に、バ
ス4の出力電圧の上限電圧を制御するシャント制御信号
Cを出力する機能を有している。
【0015】次に、本実施例の動作について説明する。
図2は、シャント発熱と太陽からの距離の関係を示す線
図であり、図2の(a)はシャント素子の発生電力と太
陽からの距離との関係を示す線図であり、図2の(b)
は本実施例によるシャント発熱と太陽からの距離の関係
を示す線図であり、図2の(c)は従来例の人工衛星の
電源装置によるシャント発熱と太陽からの距離の関係を
示す線図である。
【0016】バス誤差電圧検出器5によってバス4の出
力電圧が検出され、人工衛星が太陽に近い距離範囲R1
に有る場合には、バス誤差電圧検出器5からの検出信号
Dに基づいて、ドライバ6により、電池ブロック1が動
作状態にされ、シャント素子10が動作させられる。こ
れにより、図2の(a)に示すように、距離範囲R1で
は、太陽電池11から電力Wが発生し、この発生電力W
に対応した電流I(A)が太陽電池11からシャント素
子10に流入される。この結果、シャント素子10にお
いて、電流I(A)に対応した熱量Qが発生する。
【0017】そして、人工衛星が距離範囲R1を超えて
距離範囲R2に至ると、太陽電池11,12の発生電流
が(1/2)I(A)になり、バス誤差電圧検出器5に
よってバス4の出力電圧が検出されて、電池ブロック2
に切替えられる。そして、バス誤差電圧検出器5からの
検出信号Dに基づいて、ドライバ6により、電池ブロッ
ク2のシャント素子10が動作させられる。これによ
り、図2の(a)に示すように、距離範囲R2では、太
陽電池21,24から電力(1/2)Wが発生し、この
発生電力(1/2)Wに対応した電流(1/2)I
(A)が太陽電池21,24からシャント素子20に流
入される。この結果、太陽電池21,24に並列接続さ
れたシャント素子10において、(1/2)I+(1/
2)I=I(A)の電流が流入し、図2の(b)に示す
ように、この電流I(A)に対応した熱量Qがシャント
素子20で発生する。
【0018】そして、人工衛星が距離範囲R2を超えて
距離範囲R3に至ると、太陽電池21,22,24,2
5の発生電流が(1/4)I(A)になり、バス誤差電
圧検出器5によってバス4の出力電圧が検出されて、電
池ブロック3に切替えられる。そして、バス誤差電圧検
出器5からの検出信号Dに基づいて、ドライバ6によ
り、電池ブロック3のシャント素子30が動作させられ
る。これにより、図2の(a)に示すように、距離範囲
R3では、4つの太陽電池31から電力(1/4)Wが
発生し、この発生電力(1/4)Wに対応した電流(1
/4)I(A)が各太陽電池31からシャント素子30
に流入される。この結果、4つの太陽電池31に並列接
続されたシャント素子30において、(1/4)I×4
=I(A)の電流が流入し、この電流I(A)に対応し
た熱量Qがシャント素子30で発生する。
【0019】このように、距離範囲R1,R2,R3に
応じて、各太陽電池で発生する電力がW,(1/2)
W,(1/4)Wのように変化するので、従来の人工衛
星の電源装置では、図2の(c)に示すように、シャン
ト素子100の発熱がQ,(1/2)Q,(1/4)Q
となって、シャント素子100の発熱量が太陽からの距
離によって異なってしまう。しかし、本実施例の人工衛
星の電源装置では、距離範囲R1,R2,R3における
シャント素子の発熱量が全て、同値(Q)になる。ま
た、距離範囲R1における電池ブロック1の動作シャン
ト素子10は4つであり、距離範囲R2における電池ブ
ロック2の動作シャント素子20は2つであり、距離範
囲R3における電池ブロック3の動作シャント素子30
は1つであるので、太陽から離れる程、動作させるシャ
ント素子の数を低減させることができる。
【0020】なお、本実施例では、図2の(a)に示す
ように、太陽電池の発生電力が半減する3つの距離範囲
R1,R2,R3を想定し、図2の(b)に示すよう
に、各距離範囲でシャント素子の発熱が常にQになるよ
うに、3つの電池ブロック1〜3を設けたが、これに限
るものではない。すなわち、太陽からの距離範囲を多分
割し、その分割数と同数の電池ブロックを設け、かつ、
各電池ブロックにおいて、各距離範囲における太陽電池
の発生電力減衰量に対応した数の太陽電池をシャント素
子に並列接続させるようにしてもよいことは明らかであ
る。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明の人工衛星の電源装
置によれば、太陽からの距離に応じて、シャント素子を
切替え動作させることにより、シャント素子に流入させ
る電流量を一定に保つことができるので、太陽からの距
離に関係なくシャント素子の発熱量を一定に保つことが
できる。また、太陽電池の発生電力が多くなっても、シ
ャント素子に流入する電流が殆ど変化しないので、シャ
ント素子に使用する部品の定格を下げることができ、こ
の結果、動作シャント素子の数を少なくすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る人工衛星の電源装置を
示すブロック図である。
【図2】シャント発熱と太陽からの距離の関係を示す線
図であり、図2の(a)はシャント素子の発生電力と太
陽からの距離との関係を示す線図であり、図2の(b)
は本実施例によるシャント発熱と太陽からの距離の関係
を示す線図であり、図2の(c)は従来例の人工衛星の
電源装置によるシャント発熱と太陽からの距離の関係を
示す線図である。
【図3】従来例に係る人工衛星の電源装置を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1,〜,3 電池ブロック 4 バス 5 バス誤差電圧検出器 6 ドライバ 10,〜,30 シャント素子 11,21,31 太陽電池 C シャント制御信号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽電池に並列に接続されたシャント素
    子が設けられ、かつバスを介して接続された複数の電池
    ブロックと、上記バスの出力電圧の上限電圧を制御する
    と共に、上記複数の電池ブロックのうちいずれかの電池
    ブロックに設けられた上記シャント素子を動作させる検
    出回路とを備える人工衛星の電源装置であって、 上記複数の電池ブロックにおいて上記シャント素子に並
    列接続される上記太陽電池の数は、各電池ブロックごと
    に異なるものであることを特徴とする人工衛星の電源装
    置。
  2. 【請求項2】 上記各電池ブロックに設けられた太陽電
    池の数は全ての電池ブロックにおいて同数であり、 かつ、各電池ブロックにおいて、各シャント素子に並列
    接続される太陽電池数は同数である請求項1記載の人工
    衛星の電源装置。
JP5317425A 1993-11-24 1993-11-24 人工衛星の電源装置 Pending JPH07147740A (ja)

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