JPH08172209A - Solar cell power source and power supplying method using the power source - Google Patents

Solar cell power source and power supplying method using the power source

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JPH08172209A
JPH08172209A JP6334411A JP33441194A JPH08172209A JP H08172209 A JPH08172209 A JP H08172209A JP 6334411 A JP6334411 A JP 6334411A JP 33441194 A JP33441194 A JP 33441194A JP H08172209 A JPH08172209 A JP H08172209A
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solar cell
power
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load
constant
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

PURPOSE: To efficiently supply power by suitably altering the supply source of the power by a changeover switch in response to high or low temperature time and the object to be supplied of the power. CONSTITUTION: A first solar cell circuit 10 has the numbers of series and parallel solar cells in which the upper limit set voltage 94 at the time of a high temperature becomes substantially at the maximum power point A. A second solar cell circuit 20 has the numbers of series and parallel solar cells in which the upper limit set voltage 94 at the time of a low temperature becomes substantially at the maximum power point B. That is, the circuit 20 for obtaining sufficient power at the time of the low temperature has smaller number of the series cells than that of the circuit 10. At the time of the high temperature, a changeover switch 60 is switched to connect to circuit 10 to a constant power load 30 and the circuit 20 to a constant resistance load 50. On the other hand, at the time of the low temperature, the switch 60 is switched to connect the circuit 10 to the load 50 and the circuit 20 to the load 30.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、人工衛星等の宇宙航行
体に電力を供給する太陽電池電源装置及びこの太陽電池
電源装置を用いた電力供給方法に関し、特に、太陽電池
セルの温度が大きく変化するような宇宙環境で電力の供
給を効率よく行なうことができる太陽電池電源装置及び
この太陽電池電源装置を用いた電力供給方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar battery power supply device for supplying electric power to a spacecraft such as an artificial satellite and a power supply method using this solar battery power supply device, and more particularly to a solar battery cell having a large temperature. The present invention relates to a solar cell power supply device capable of efficiently supplying electric power in a changing space environment and a power supply method using the solar cell power supply device.

【0002】[0002]

【従来の技術】人工衛星等の宇宙航行体には、火星等の
深宇宙探査を目的とするものがあり、このような宇宙航
行体の電源として、複数の太陽電池セルを備えた太陽電
池電源装置が用いられていた。以下、深宇宙探査を目的
とする宇宙航行体に搭載された従来の太陽電池電源装置
について、図4を参照しつつ説明する。図4は従来の太
陽電池電源装置を示す回路図である。
2. Description of the Related Art Some space vehicles such as artificial satellites are intended for deep space exploration of Mars or the like. As a power source for such a space vehicle, a solar cell power supply having a plurality of solar cells is used. The device was used. Hereinafter, a conventional solar cell power supply device mounted on a spacecraft for deep space exploration will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional solar cell power supply device.

【0003】同図において、101は太陽電池回路であ
り、複数枚の太陽電池セルを互いに直列に接続した太陽
電池セル郡(図示ぜず)を、さらに複数並列に接続した
構成としてあった。
In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a solar cell circuit, which has a configuration in which a plurality of solar cell groups (not shown) in which a plurality of solar cells are connected in series with each other are further connected in parallel.

【0004】ここで、一枚の太陽電池セルの電力最大点
(最大の電力が得られるときの電圧の値)は、太陽光強
度を一定とするならば、太陽電池セルの温度に依存す
る。すなわち、セル温度が高温のときは電力最大点の値
が小さくなり、また、セル温度が低温のときは電力最大
点の値が大きくなる。
Here, the maximum point of the power of one solar cell (the voltage value at which the maximum power is obtained) depends on the temperature of the solar cell if the sunlight intensity is constant. That is, when the cell temperature is high, the value of the maximum power point becomes small, and when the cell temperature is low, the value of the maximum power point becomes large.

【0005】太陽電池電源装置では、電力供給の対象と
なる機器保護のため、上限電圧(図5参照)を制限して
おり、前記太陽電池セルの直列数は、この上限設定電圧
が全太陽電池セルの電力最大点以下となる枚数としてあ
った。したがって、前記太陽電池セルの温度特性から、
セル温度が高温となるところではセル直列数を多くしな
ければならず、逆に、セル温度が低温となるところでは
セル直列数を少なくすることができた。
In the solar battery power supply device, the upper limit voltage (see FIG. 5) is limited in order to protect the equipment to which power is supplied, and the number of solar cells connected in series is such that this upper limit set voltage is for all solar cells. The number of cells was below the maximum power point of the cell. Therefore, from the temperature characteristics of the solar cell,
Where the cell temperature was high, the number of cell series had to be increased, and conversely, where the cell temperature was low, the number of cell series could be reduced.

【0006】そして、従来の太陽電池回路101は、セ
ル直列数を地球近傍の高温環境で設定してあった。
In the conventional solar cell circuit 101, the number of series cells is set in a high temperature environment near the earth.

【0007】また、前記太陽電池セルの並列数は、接続
される負荷及び必要な電力量との関係によって決定して
いた。
[0007] The number of the solar cells in parallel has been determined by the relationship between the connected load and the required amount of power.

【0008】このような太陽電池回路101には、電力
供給の対象となるDC/DCコンバータ等の定電力負荷
102とヒータ等の定抵抗負荷103が接続されてお
り、これら定電力負荷102と定抵抗負荷103は、太
陽電池回路101から供給される電力によって作動して
いた。
To such a solar cell circuit 101, a constant power load 102 such as a DC / DC converter and a constant resistance load 103 such as a heater, which are the objects of power supply, are connected. The resistive load 103 was operated by the electric power supplied from the solar cell circuit 101.

【0009】また、104は上限電圧制限回路であり、
図示しないトランジスタ及び抵抗からなる電力消費部
と、この電力消費部のトランジスタを駆動させる制御部
とで構成してあった。
Reference numeral 104 is an upper limit voltage limiting circuit,
The power consuming unit includes a transistor and a resistor (not shown) and a control unit that drives the transistor of the power consuming unit.

【0010】この上限電圧制限回路104は、太陽電池
回路101からの出力電圧を、前記上限設定電圧に制限
し、定電力負荷102及び定抵抗負荷103に過大な電
圧ストレスが加わるのを防止していた。
The upper limit voltage limiting circuit 104 limits the output voltage from the solar cell circuit 101 to the upper limit set voltage, and prevents excessive voltage stress from being applied to the constant power load 102 and the constant resistance load 103. It was

【0011】すなわち、太陽電池セルは、セル温度が高
くなると、出力電圧が低く出力電流が大きくなり、ま
た、セル温度が低くなると、出力電圧が高く出力電流が
小さくなるという特性を有する。太陽光強度の変化等に
よって、太陽電池回路101の出力電圧が前記上限設定
電圧より上昇したときは、前記制御部がこれを検知し、
前記トランジスタを駆動させて前記電力消費部に所定の
電流を消費させ、前記出力電圧を上限設定電圧に制限し
ていた。
That is, the solar cell has characteristics that the output voltage is low and the output current is large when the cell temperature is high, and the output voltage is high and the output current is small when the cell temperature is low. When the output voltage of the solar cell circuit 101 rises above the upper limit set voltage due to a change in sunlight intensity or the like, the control unit detects this,
By driving the transistor to cause the power consuming unit to consume a predetermined current, the output voltage is limited to an upper limit set voltage.

【0012】なお、105はブロッキングダイオードで
あり、このブロッキングダイオード105により電流の
逆流を防止していた。
Reference numeral 105 is a blocking diode, and the blocking diode 105 prevents the reverse flow of current.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の太陽電池電源装置では、地球近傍の高温環境で太陽
電池セルの直列数及び上限設定電圧を決定していたの
で、以下詳述するように、ヒータ等の定抵抗負荷103
の消費電力が増大する低温の深宇宙において、十分な電
力を供給することができないという問題があった。
However, in the above-described conventional solar battery power supply device, the number of series solar battery cells and the upper limit set voltage are determined in a high temperature environment near the earth. , Constant resistance load 103 such as heater
However, there is a problem that sufficient power cannot be supplied in a low-temperature deep space where the power consumption increases.

【0014】地球近傍では、太陽に近いことから太陽光
強度が強く、太陽電池回路101の出力特性は図5にお
ける曲線201のようになる。そして、従来の太陽電池
電源装置は、この曲線201の出力特性の電力最大点C
1が上限設定電圧203以下となるようなセル直列数と
してあったので、地球近傍では、定電力負荷102及び
定抵抗負荷103を動作させるための十分な電力(図5
の曲線201と上限設定電圧203の交点)を供給する
ことができた。
Near the earth, the intensity of sunlight is high because it is close to the sun, and the output characteristics of the solar cell circuit 101 are as shown by a curve 201 in FIG. And the conventional solar cell power supply device has the maximum power point C of the output characteristic of the curve 201.
Since 1 was set to be equal to or less than the upper limit set voltage 203, the number of cells in series is sufficient power near the earth to operate the constant power load 102 and the constant resistance load 103 (FIG. 5).
(The intersection of the curve 201 and the upper limit setting voltage 203).

【0015】しかし、火星等の深宇宙では、太陽光強度
が弱いため、太陽電池回路101の出力特性は図5にお
ける曲線202のように変化し、高温時の出力特性にも
とづいて設定した上限設定電圧203と電力最大点C2
が一致しなくなり、定電力負荷102及び定抵抗負荷1
03動作させるための十分な電力を供給することができ
なかった。
However, in deep space such as Mars, the sunlight intensity is low, so that the output characteristic of the solar cell circuit 101 changes as shown by a curve 202 in FIG. 5, and the upper limit set based on the output characteristic at high temperature Voltage 203 and maximum power point C2
Does not match, and constant power load 102 and constant resistance load 1
03 It was not possible to supply sufficient power for operating.

【0016】すなわち、低温の深宇宙では、曲線202
に示すように、太陽電池セルが低温となり電力最大点の
値がC1からC2へ大きく変化する。ここで、太陽電池
セルの温度が低くなると出力電圧も高くなるので、低温
時における太陽電池回路101の出力電圧と電力最大点
C2が一致すれば、曲線202における最大電力を供給
することも可能である。
That is, in the low temperature deep space, the curve 202
As shown in (2), the temperature of the solar battery cell becomes low, and the value of the maximum power point greatly changes from C1 to C2. Here, since the output voltage increases as the temperature of the solar battery cell decreases, if the output voltage of the solar battery circuit 101 at low temperature and the maximum power point C2 match, the maximum power in the curve 202 can be supplied. is there.

【0017】ところが、従来の太陽電池電源装置では、
太陽電池セルの直列数を地球近傍の高温環境を重視した
枚数とし、高温環境に応じた上限設定電圧203を設定
していたので、低温によって高くなるはずの出力電圧
も、この上限設定電圧203に制限されてしまい(図5
における曲線202と上限設定電圧203の交点)、十
分な電力を得ることができなかった。
However, in the conventional solar cell power supply device,
The number of solar cells connected in series is set to the number that places importance on the high-temperature environment near the earth, and the upper limit setting voltage 203 according to the high-temperature environment has been set. Is restricted (Fig. 5
At the intersection of the curve 202 and the upper limit setting voltage 203), sufficient power could not be obtained.

【0018】このような問題を解決するため、上述した
従来の太陽電池電源装置では、直列接続した太陽電池セ
ル郡の並列数を増加させて、深宇宙において十分な電力
を得ていた。しかし、太陽電池セル群の並列数を増加さ
せると、太陽電池回路101が大型化するとともに、ヒ
ータ等の定抵抗負荷103の消費電力量が減少する地球
近傍において余剰電力が過大となってしまうという問題
があった。
In order to solve such a problem, in the above-described conventional solar cell power supply, sufficient power is obtained in deep space by increasing the number of parallel-connected solar cell groups. However, when the number of solar cell groups arranged in parallel is increased, the solar cell circuit 101 becomes larger and the surplus power becomes excessive near the earth where the power consumption of the constant resistance load 103 such as a heater decreases. There was a problem.

【0019】また、地球近傍における余剰電力が過大と
なると、上限電圧制限回路105の電力処理容量を大き
くする必要があり、このため電力消費部を形成するトラ
ンジスタや抵抗を大容量化しなければならず、これによ
って上限電圧制限回路103が大型化してしまうという
問題もあった。
When the surplus power near the earth becomes excessive, it is necessary to increase the power processing capacity of the upper limit voltage limiting circuit 105, and therefore, the transistors and resistors forming the power consuming portion must be increased in capacity. This also causes a problem that the upper limit voltage limiting circuit 103 becomes large.

【0020】このように、上述した従来の太陽電池電源
装置では、ヒータ等の消費電力量が減少する地球近傍に
おいて過大な余剰電力を発生する反面、ヒータ等の消費
電力量が増大する火星等の深宇宙において十分な電力を
供給することができず、効率のよい電力供給を行なうこ
とができないという問題があった。
As described above, in the above-described conventional solar cell power supply, excessive power is generated in the vicinity of the earth where the power consumption of the heater and the like is reduced, while the power consumption of the heater and the like on Mars is increased. There has been a problem that sufficient power cannot be supplied in deep space, and efficient power supply cannot be performed.

【0021】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たものであり、温度の高い地球周辺と、温度の低い深宇
宙における効率のよい電力供給を可能とし、また、装置
の小型軽量化を図ることができる太陽電池電源装置及び
この太陽電池電源装置を用いた電力供給方法の提供を目
的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and enables efficient power supply in the vicinity of the earth where the temperature is high and in deep space where the temperature is low, and the size and weight of the device can be reduced. An object of the present invention is to provide a solar cell power supply device that can be used and a power supply method using the solar cell power supply device.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の太陽電池電源装置は、多数の太陽電池セル
からなる太陽電池回路を有し、定電力負荷及び定抵抗負
荷に電力を供給する太陽電池電源装置において、第一太
陽電池回路と、この第一太陽電池回路より、太陽電池セ
ルの直列接続分の数が少ない第二太陽電池回路と、高温
時における前記第一太陽電池回路の出力特性の電力最大
点以下であって、かつ、低温時における前記第二太陽電
池回路の出力特性の電力最大点以下である上限設定電圧
が設定され、高温時及び低温時において前記定電力負荷
の上限電圧を、前記上限設定電圧に制限する上限電圧制
御回路と、前記第一太陽電池回路と定電力負荷、定抵抗
負荷の接続、及び、第二太陽電池回路と定電力負荷、定
抵抗負荷の接続を切り替える切替スイッチとを備えた構
成としてある。
In order to achieve the above object, the solar battery power supply device of the present invention has a solar battery circuit composed of a large number of solar battery cells, and supplies power to a constant power load and a constant resistance load. In the solar battery power supply device for supplying, a first solar battery circuit, a second solar battery circuit having a smaller number of solar battery cells connected in series than the first solar battery circuit, and the first solar battery circuit at high temperature The maximum power setting point of the output characteristics of, and the upper limit set voltage that is less than the maximum power point of the output characteristics of the second solar cell circuit at low temperature is set, the constant power load at high temperature and low temperature The upper limit voltage control circuit for limiting the upper limit voltage to the upper limit set voltage, connection of the first solar cell circuit and constant power load, constant resistance load, and the second solar cell circuit and constant power load, constant resistance load Connection of Ri changing a configuration equipped with a selector switch.

【0023】また、本発明の電力供給方法は、上記太陽
電池電源装置を用いた電力供給方法であって、高温時に
おいて、前記切替スイッチにより、前記第一太陽電池回
路と定電力負荷を接続するとともに、前記第二太陽電池
回路と定抵抗負荷を接続して、前記定電力負荷と定抵抗
負荷に電力を供給し、また、低温時において、前記切替
スイッチにより、前記第一太陽電池回路と定抵抗負荷を
接続するとともに、前記第二太陽電池回路と定電力負荷
を接続して、前記定電力負荷と定抵抗負荷に電力を供給
する方法としてある。
Further, the power supply method of the present invention is a power supply method using the above-mentioned solar cell power supply device, wherein the changeover switch connects the first solar cell circuit and a constant power load at a high temperature. Together with the second solar cell circuit and the constant resistance load, to supply power to the constant power load and the constant resistance load, also, at low temperature, by the changeover switch, the first solar cell circuit and constant In this method, a resistance load is connected and a constant power load is connected to the second solar cell circuit to supply power to the constant power load and the constant resistance load.

【0024】[0024]

【作用】上述した本発明の太陽電池電源装置及びこの太
陽電池電源装置を用いた電力供給方法の作用について説
明する。
The operation of the above-described solar cell power supply device of the present invention and the power supply method using this solar cell power supply device will be described.

【0025】まず、地球近傍などの高温時(高温環境)
における作用について説明する。高温時に、第一太陽電
池回路と定電力負荷を接続することにより、前記第一太
陽電池回路からの出力電圧が上限電圧制限回路によって
上限設定電圧に制限され、前記第一太陽電池回路から定
電力負荷に十分かつ余剰電力とならない程度の電力最大
点における電力が供給される。
First, when the temperature is high near the earth (high temperature environment)
The operation in is described. At a high temperature, by connecting the first solar cell circuit and a constant power load, the output voltage from the first solar cell circuit is limited to an upper limit set voltage by an upper limit voltage limiting circuit, and the constant power from the first solar cell circuit is set. Power is supplied to the load at a power maximum point that is sufficient and does not become surplus power.

【0026】また、高温時に、第二太陽電池回路と定抵
抗負荷を接続することにより、前記第二太陽電池回路か
らの出力電圧が、前記上限電圧制限回路により上限設定
電圧に制限されなくなる。これにより、前記第二太陽電
池回路の電力最大点での電力供給はなく、前記第二太陽
電池回路から定抵抗負荷に、高温時におけるヒータ等の
動作に十分な程度の電力が供給される。
By connecting the second solar cell circuit and the constant resistance load at a high temperature, the output voltage from the second solar cell circuit is not limited to the upper limit set voltage by the upper limit voltage limiting circuit. As a result, there is no power supply at the maximum power point of the second solar cell circuit, and sufficient power is supplied from the second solar cell circuit to the constant resistance load for the operation of the heater and the like at high temperatures.

【0027】次に、火星等の深宇宙における低温時(低
温環境)における作用について説明する。低温時に、前
記第一太陽電池回路と定抵抗負荷を接続することによ
り、前記第一太陽電池回路からの出力電圧が上限電圧制
限回路によって上限設定電圧に制限されなくなる。これ
によって、低温時における太陽電池セルの温度低下で、
前記第一太陽電池回路の電力最大点が大きくなっても、
第一太陽電池回路の出力電圧も高くなるので、前記定抵
抗負荷に大きな電力を供給することができる。
Next, the operation at a low temperature (low temperature environment) in deep space such as Mars will be described. By connecting the first solar cell circuit and the constant resistance load at a low temperature, the output voltage from the first solar cell circuit is not limited to the upper limit set voltage by the upper limit voltage limiting circuit. This reduces the temperature of the solar cells at low temperatures,
Even if the maximum power point of the first solar cell circuit increases,
Since the output voltage of the first solar cell circuit also becomes high, a large amount of power can be supplied to the constant resistance load.

【0028】また、低温時に、前記第二太陽電池回路と
定電力負荷を接続することにより、前記第二太陽電池回
路からの出力電圧が前記上限電圧制限回路によって上限
設定電圧に制限され、前記第二太陽電池回路から定電力
負荷に十分かつ余剰電力とならない程度の電力最大点に
おける電力が供給される。
Further, at a low temperature, by connecting the second solar cell circuit to a constant power load, the output voltage from the second solar cell circuit is limited to an upper limit set voltage by the upper limit voltage limiting circuit. The electric power at the maximum electric power point is supplied from the two solar cell circuits to the constant electric power load, which is sufficient and does not become surplus electric power.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明の太陽電池電源装置及びこの太
陽電池電源装置を用いた電力供給方法の一実施例につい
て、図面を参照しつつ説明する。図1は本実施例に係る
太陽電池電源装置を示す回路図である。図2は上記太陽
電池電源装置に用いられる第一及び第二太陽電池回路の
高温時における出力特性を示すグラフであり、また、図
3は上記第一及び第二太陽電池回路の低温時における出
力特性を示すグラフである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the solar cell power supply device of the present invention and a power supply method using this solar cell power supply device will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a solar cell power supply device according to this embodiment. FIG. 2 is a graph showing the output characteristics of the first and second solar cell circuits used in the solar cell power supply device at high temperatures, and FIG. 3 is the output of the first and second solar cell circuits at low temperatures. It is a graph which shows a characteristic.

【0030】まず、本発明の太陽電池電源装置の実施例
について説明する。図1において、10,20は第一及
び第二太陽電池回路であり、ともに複数枚の太陽電池セ
ルを互いに直列に接続した太陽電池セル郡(図示ぜず)
を、さらに複数並列に接続した構成としてある。
First, an embodiment of the solar cell power supply device of the present invention will be described. In FIG. 1, 10 and 20 are the first and second solar cell circuits, both of which are solar cell groups in which a plurality of solar cells are connected in series (not shown).
Are further connected in parallel.

【0031】ただし、第一太陽電池回路10は、図2に
おける曲線91に示すように、高温時に十分な電力を発
生するような構成としてあり、高温時における上限設定
電圧94が、ほぼ電力最大点Aとなるような太陽電池セ
ル直列数、並列数としてある。
However, as shown by a curve 91 in FIG. 2, the first solar cell circuit 10 is configured to generate sufficient power at high temperatures, and the upper limit set voltage 94 at high temperatures is substantially equal to the maximum power point. A is the number of solar cells connected in series and the number of parallel solar cells.

【0032】また、第二太陽電池回路20は、図3にお
ける曲線92に示すように、低温時に十分な電力を発生
するような構成としてあり、低温時における上限設定電
圧94が、ほぼ電力最大点Bとなるような太陽電池セル
直列数、並列数としてある。すなわち、低温時に十分な
電力を得ようとする第二太陽電池回路20は、第一太陽
電池回路10より少ない太陽電池セル直列数となってい
る。
The second solar cell circuit 20 is constructed so as to generate sufficient electric power at a low temperature as shown by a curve 92 in FIG. 3, and the upper limit set voltage 94 at the low temperature is almost the maximum electric power point. The number of solar battery cells connected in series and the number of parallel solar cells are set to B. That is, the second solar battery circuit 20 that tries to obtain sufficient power at a low temperature has a smaller number of solar battery cells in series than the first solar battery circuit 10.

【0033】図1において、30はDC/DCコンバー
タ等の定電力負荷であり、第一及び第二太陽電池回路1
0,20から供給される電力を電圧変換して動作してい
る。このような定電力負荷30は、太陽電池セルの温度
変化によって生じる電圧の上昇により、ストレスを受け
てしまうため、定電力負荷30には、上限電圧制限回路
40が接続してある。
In FIG. 1, reference numeral 30 denotes a constant power load such as a DC / DC converter or the like.
It operates by converting the electric power supplied from 0, 20 into a voltage. Such a constant power load 30 receives stress due to a rise in voltage caused by a change in the temperature of the photovoltaic cells. Therefore, the upper limit voltage limiting circuit 40 is connected to the constant power load 30.

【0034】上限電圧回路40は、図示しないトランジ
スタ及び抵抗からなる電力消費部と、この電力消費部の
トランジスタを駆動させる制御部とで構成してある。そ
して、前記制御部には、高温時における第一太陽電池回
路10の出力特性(図2における曲線91)のほぼ電力
最大点A1であって、かつ、低温時における第二太陽電
池回路20の出力特性(図3における曲線92)のほぼ
電力最大点B2である上限設定電圧94が設定してあ
る。
The upper limit voltage circuit 40 is composed of a power consuming unit including a transistor and a resistor (not shown) and a control unit for driving the transistor of the power consuming unit. The control unit supplies the output characteristic of the first solar cell circuit 10 at the time of high temperature (curve 91 in FIG. 2) to the power maximum point A1 and the output of the second solar cell circuit 20 at the time of low temperature. An upper limit set voltage 94 which is almost the maximum power point B2 of the characteristic (curve 92 in FIG. 3) is set.

【0035】このような上限電圧回路40は、高温時及
び低温時において、第一又は第二太陽電池回路10,2
0から定電力負荷30に加わる電圧を上限設定電圧94
に制限し、定電力負荷30に過大な電圧ストレスが加わ
るのを防止する。
The upper-limit voltage circuit 40 operates at first and second solar cell circuits 10, 2 at high and low temperatures.
The voltage applied to the constant power load 30 from 0 is the upper limit setting voltage 94
To prevent excessive voltage stress from being applied to the constant power load 30.

【0036】また、50はヒータ等の定抵抗負荷であ
り、電圧ストレスを受けない性質のため、上限電圧回路
40による上限電圧の制限はしていない。
Reference numeral 50 denotes a constant resistance load such as a heater, which does not receive a voltage stress. Therefore, the upper limit voltage circuit 40 does not limit the upper limit voltage.

【0037】60は切替スイッチであり、第一太陽電池
回路10と定電力負荷30、定抵抗負荷50の接続、及
び、第二太陽電池回路20と定電力負荷30、定抵抗負
荷50の接続を切り替える。
Reference numeral 60 denotes a changeover switch for connecting the first solar cell circuit 10 to the constant power load 30 and the constant resistance load 50, and connecting the second solar cell circuit 20 to the constant power load 30 and the constant resistance load 50. Switch.

【0038】この切替スイッチ60の切り替え制御は、
太陽電池セルの温度、太陽光強度、宇宙航行体各部の温
度(ヒータの使用量)、その他の負荷の使用状況などの
情報を総合的に判断して行なう。すなわち、これら情報
は、宇宙航行体からのテレメトリ信号により地上局に常
に送信されているので、これら情報にもとづいて地上局
で判断し、地上局からのコマンドによって切替スイッチ
60を切り替える。
The changeover control of the changeover switch 60 is as follows.
Information such as the temperature of the photovoltaic cells, the sunlight intensity, the temperature of each part of the spacecraft (the amount of use of the heater), and the use status of other loads is comprehensively determined. That is, since these pieces of information are constantly transmitted to the ground station by the telemetry signal from the spacecraft, the ground station makes a judgment based on these pieces of information, and the changeover switch 60 is switched by a command from the ground station.

【0039】70及び80はブロッキングダイオードで
あり、このブロッキングダイオード70,80により電
流が第一及び第二太陽電池回路10,20側に逆流する
のを防止していた。
Blocking diodes 70 and 80 prevent the current from flowing back to the first and second solar cell circuits 10 and 20 by the blocking diodes 70 and 80.

【0040】次に、上記太陽電池電源装置を用いた電力
供給方法の実施例について、図1〜図3を参照しつつ説
明する。
Next, an embodiment of a power supply method using the above-described solar cell power supply device will be described with reference to FIGS.

【0041】地球近傍などの高温時にあっては、図1に
示すように、切替スイッチ60を切り替えて、第一太陽
電池回路10と定電力負荷30を接続するとともに、第
二太陽電池回路20と定抵抗負荷50を接続する。
When the temperature is high near the earth or the like, as shown in FIG. 1, the changeover switch 60 is switched to connect the first solar cell circuit 10 to the constant power load 30 and to connect the second solar cell circuit 20 A constant resistance load 50 is connected.

【0042】高温時に、第一太陽電池回路10と定電力
負荷30を接続することにより、図2の曲線91に示す
ように、第一太陽電池回路10からの出力電圧が上限電
圧制限回路40によって上限設定電圧94に制限され、
第一太陽電池回路10から定電力負荷30に、ほぼ電力
最大点A1における十分かつ余剰電力とならない電力
(図2の曲線91と上限設定電圧94の交点)が供給さ
れる。
When the first solar cell circuit 10 and the constant power load 30 are connected at a high temperature, the output voltage from the first solar cell circuit 10 is increased by the upper limit voltage limiting circuit 40 as shown by a curve 91 in FIG. Limited to the upper limit setting voltage 94,
The first solar cell circuit 10 supplies the constant power load 30 with electric power (intersection point between the curve 91 and the upper limit set voltage 94 in FIG. 2) that is not sufficient and surplus power at the maximum power point A1.

【0043】また、高温時に、第二太陽電池回路20と
定抵抗負荷50を接続することにより、図2の曲線92
に示すように、第二太陽電池回路20からの出力電圧
が、上限電圧制限回路40により上限設定電圧94に制
限されなくなる。これにより、第二太陽電池回路20の
電力最大点B1における電力供給はなく、第二太陽電池
回路20から定抵抗負荷50に、高温時におけるヒータ
等の動作に十分な程度の電力(図2の曲線92と曲線9
3の交点)が供給される。
By connecting the second solar cell circuit 20 and the constant resistance load 50 at high temperature, the curve 92 of FIG.
As shown in (2), the output voltage from the second solar cell circuit 20 is no longer limited by the upper limit voltage limit circuit 40 to the upper limit set voltage 94. As a result, there is no power supply at the maximum power point B1 of the second solar cell circuit 20, and the second solar cell circuit 20 supplies the constant resistance load 50 with electric power sufficient for operation of a heater or the like at high temperatures (see FIG. 2). Curves 92 and 9
3 intersections) are supplied.

【0044】一方、火星など深宇宙の低温時にあって
は、図1に示すように、切替スイッチ60を切り替え
て、第一太陽電池回路10と定抵抗負荷50を接続する
とともに、第二太陽電池回路20と定電力負荷30を接
続する。
On the other hand, when the temperature is low in deep space such as Mars, as shown in FIG. 1, the changeover switch 60 is switched to connect the first solar cell circuit 10 to the constant resistance load 50 and to connect the second solar cell The circuit 20 and the constant power load 30 are connected.

【0045】低温時に、第一太陽電池回路10と定抵抗
負荷50を接続することにより、図3の曲線91に示す
ように、第一太陽電池回路10からの出力電圧が上限電
圧制限回路40によって上限設定電圧94に制限されな
くなる。これによって、低温時における太陽電池セルの
温度低下で、第一太陽電池回路の電力最大点Aが大きく
なっても、第一太陽電池回路10の出力電圧も高くなる
ので、ほぼ電力最大点A2における十分な電力(図3の
曲線91と曲線93の交点)を定抵抗負荷40に供給す
ることができる。
At a low temperature, by connecting the first solar cell circuit 10 and the constant resistance load 50, the output voltage from the first solar cell circuit 10 is controlled by the upper limit voltage limiting circuit 40 as shown by a curve 91 in FIG. It is no longer limited to the upper limit set voltage 94. As a result, even if the maximum power point A of the first solar cell circuit increases due to the temperature drop of the solar cell at low temperature, the output voltage of the first solar cell circuit 10 also increases, so that the maximum power point A2 is almost reached. Sufficient electric power (the intersection of the curve 91 and the curve 93 in FIG. 3) can be supplied to the constant resistance load 40.

【0046】また、低温時に、第二太陽電池回路20と
定電力負荷30を接続することにより、図3の曲線92
に示すように、第二太陽電池回路20からの出力電圧が
上限電圧制限回路40によって上限設定電圧94に制限
され、ほぼ電力最大点B2における十分かつ余剰電力と
ならない電力(図3の曲線92と上限設定電圧94の交
点)を定電力負荷30に供給することができる。
Further, by connecting the second solar cell circuit 20 and the constant power load 30 at a low temperature, a curve 92 in FIG.
As shown in (2), the output voltage from the second solar cell circuit 20 is limited to the upper limit set voltage 94 by the upper limit voltage limiting circuit 40, and the power that does not become sufficient and surplus power at the power maximum point B2 (the curve 92 in FIG. (Intersection of the upper limit set voltage 94) can be supplied to the constant power load 30.

【0047】上述した本実施例の太陽電池電源装置及び
この太陽電池電源装置を用いた電力供給方法によれば、
電力供給源である太陽電池回路を、高温用の第一太陽電
池回路10と、太陽電池セルの直列数が少ない低温用の
第二太陽電池回路20とで形成する構成とし、高温時と
低温時及び電力の供給対象(定電力負荷30及び定抵抗
負荷50)に応じて、電力の供給源(第一及び第二太陽
電池回路10,20)を適宜変更する方法としたことよ
り、温度の高い地球周辺と、温度の低い深宇宙において
効率よく電力の供給を行なうことができる。
According to the above-mentioned solar cell power supply device of this embodiment and the power supply method using this solar cell power supply device,
A solar cell circuit that is a power supply source is formed by a first solar cell circuit 10 for high temperature and a second solar cell circuit 20 for low temperature in which the number of series of solar cells is small, and at the time of high temperature and low temperature The temperature is high because the power supply source (first and second solar cell circuits 10 and 20) is appropriately changed according to the power supply target (constant power load 30 and constant resistance load 50). Electric power can be efficiently supplied around the earth and in deep space where the temperature is low.

【0048】また、第二太陽電池回路20を低温時にあ
わせた太陽電池セル直列数としたことにより、太陽電池
セルの枚数を減少させることができ、太陽電池回路全体
の小型軽量化を図ることができる。さらに、本実施例の
太陽電池電源装置及びその電力供給方法によれば、高温
時と低温時ともに余剰電力が生じないので、上限電圧制
限回路40の電力処理容量を縮減することができ、これ
によって、上限電圧制限回路40の小型軽量化を図るこ
とができる。
In addition, the number of solar cells can be reduced by providing the second solar cell circuit 20 with the number of solar cells connected in series at the time of low temperature, and the size and weight of the entire solar cell circuit can be reduced. it can. Further, according to the solar cell power supply device and its power supply method of the present embodiment, surplus power is not generated at high temperature and low temperature, so that the power processing capacity of the upper limit voltage limiting circuit 40 can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the size and weight of the upper limit voltage limiting circuit 40.

【0049】なお、本発明の太陽電池電源装置及びこの
太陽電池電源装置を用いた電力供給方法は、上記実施例
に限定されるものではない。
The solar cell power supply device of the present invention and the power supply method using this solar cell power supply device are not limited to the above embodiments.

【0050】上記実施例では、火星等の深宇宙を探査す
る宇宙航行体に本発明を実施した場合について説明した
が、これは特に限定されるものではなく、太陽電池セル
の温度が大きく変化するような宇宙環境で作業を行なう
宇宙航行体に実施すれば、上記実施例と同様の効果が得
られる。例えば、本発明は、日照時と地球の影になった
ときの温度差が大きい地球周回衛星などにも応用するこ
とができる。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a spacecraft for exploring deep space such as Mars has been described. However, the present invention is not particularly limited, and the temperature of the solar battery cell greatly changes. If it is applied to a spacecraft that operates in such a space environment, the same effect as that of the above embodiment can be obtained. For example, the present invention can be applied to an earth orbiting satellite having a large temperature difference between the sunshine and the shadow of the earth.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の太陽電
池電源装置によれば、温度の高い地球周辺と、温度の低
い深宇宙における効率のよい電力供給を可能とし、ま
た、太陽電池回路の太陽電池セル枚数の減少、上限電圧
制限回路の電力処理容量の縮減によって、装置の小型軽
量化を図ることができる。
As described above, according to the solar cell power supply device of the present invention, it is possible to efficiently supply electric power in the surroundings of the earth where the temperature is high and in deep space where the temperature is low. The reduction in the number of solar cells and the reduction in the power processing capacity of the upper limit voltage limiting circuit can reduce the size and weight of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る太陽電池電源装置を示
す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a solar cell power supply device according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記太陽電池電源装置に用いられる第一及び第
二太陽電池回路の高温時における出力特性を示すグラフ
である。
FIG. 2 is a graph showing output characteristics at a high temperature of first and second solar cell circuits used in the solar cell power supply device.

【図3】上記第一及び第二太陽電池回路の低温時の出力
特性を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing output characteristics at a low temperature of the first and second solar cell circuits.

【図4】従来の太陽電池電源装置を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional solar cell power supply device.

【図5】従来の太陽電池電源装置に用いられる太陽電池
回路の高温時及び低温時における出力特性を示すグラフ
である。
FIG. 5 is a graph showing output characteristics at high and low temperatures of a solar cell circuit used in a conventional solar cell power supply device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 第一太陽電池回路 20 第二太陽電池回路 30 定電力負荷 40 上限電圧制限回路 50 定抵抗負荷 60 切替スイッチ 70,80 ブロッキングダイオード 94 上限設定電圧 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 First solar cell circuit 20 Second solar cell circuit 30 Constant power load 40 Upper limit voltage limiting circuit 50 Constant resistance load 60 Changeover switch 70, 80 Blocking diode 94 Upper limit set voltage

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多数の太陽電池セルからなる太陽電池回
路を有し、定電力負荷及び定抵抗負荷に電力を供給する
太陽電池電源装置において、 第一太陽電池回路と、 この第一太陽電池回路より、太陽電池セルの直列接続分
の数が少ない第二太陽電池回路と、 高温時における前記第一太陽電池回路の出力特性の電力
最大点以下であって、かつ、低温時における前記第二太
陽電池回路の出力特性の電力最大点以下である上限設定
電圧が設定され、高温時及び低温時において前記定電力
負荷の上限電圧を、前記上限設定電圧に制限する上限電
圧制御回路と、 前記第一太陽電池回路と定電力負荷、定抵抗負荷の接
続、及び、第二太陽電池回路と定電力負荷、定抵抗負荷
の接続を切り替える切替スイッチとを備えたことを特徴
とする太陽電池電源装置。
1. A solar cell power supply device having a solar cell circuit composed of a large number of solar cells and supplying electric power to a constant power load and a constant resistance load, a first solar cell circuit and the first solar cell circuit. And a second solar cell circuit having a small number of solar cells connected in series, and the second solar cell at a temperature lower than or equal to the power maximum point of the output characteristics of the first solar cell circuit at high temperature. An upper limit set voltage that is equal to or lower than the maximum power point of the output characteristics of the battery circuit is set, and an upper limit voltage control circuit that limits the upper limit voltage of the constant power load at high temperature and low temperature to the upper limit set voltage, A solar cell power supply device comprising: a connection between a solar cell circuit and a constant power load and a constant resistance load; and a changeover switch for switching between the second solar cell circuit and a constant power load and a constant resistance load.
【請求項2】 高温時において、前記切替スイッチによ
り、前記第一太陽電池回路と定電力負荷を接続するとと
もに、前記第二太陽電池回路と定抵抗負荷を接続して、
前記定電力負荷と定抵抗負荷に電力を供給し、 また、低温時において、前記切替スイッチにより、前記
第一太陽電池回路と定抵抗負荷を接続するとともに、前
記第二太陽電池回路と定電力負荷を接続して、前記定電
力負荷と定抵抗負荷に電力を供給する請求項1記載の太
陽電池電源装置を用いた電力供給方法。
2. At high temperature, the changeover switch connects the first solar cell circuit and a constant power load, and connects the second solar cell circuit and a constant resistance load,
Power is supplied to the constant power load and the constant resistance load, and at the time of low temperature, the changeover switch connects the first solar cell circuit and the constant resistance load, and the second solar cell circuit and the constant power load. The power supply method using the solar cell power supply device according to claim 1, wherein the solar cell power supply device is connected to supply power to the constant power load and the constant resistance load.
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