JPH11266552A - プログラム可能な電圧制御によるフライホイール・エネルギ蓄積装置を用いたソーラー・アレイ調整および宇宙船ポインティング・システム - Google Patents
プログラム可能な電圧制御によるフライホイール・エネルギ蓄積装置を用いたソーラー・アレイ調整および宇宙船ポインティング・システムInfo
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- JPH11266552A JPH11266552A JP10351317A JP35131798A JPH11266552A JP H11266552 A JPH11266552 A JP H11266552A JP 10351317 A JP10351317 A JP 10351317A JP 35131798 A JP35131798 A JP 35131798A JP H11266552 A JPH11266552 A JP H11266552A
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- B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
- B64G1/28—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using inertia or gyro effect
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02J3/30—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using dynamo-electric machines coupled to flywheels
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ソーラー・アレイが供給するエネルギを効率
的に使用する衛星電力調整及びポインティング・システ
ムを提供する。 【解決手段】 電力バス（１０４）、及び回転エネルギ
を蓄積可能な第１及び第２のフライホイール（１１４〜
１１６）を備え、各フライホイールはフライホイール・
モータ／ジェネレータ（２０２）を備えており、フライ
ホイールに電力を蓄積する場合、フライホイールの回転
エネルギを増大させ、フライホイールから電力を引き出
す場合、フライホイールの回転エネルギを減少させる。
電力バスと、フライホイール・モータ／ジェネレータと
に接続された個別のフライホイール・レギュレータ（１
０８〜１１２）は、電力制御回路（２０４）を含み、エ
ネルギ蓄積期間中、電力バスからフライホイール・モー
タ／ジェネレータに電力を流入させ、エネルギ引き出し
期間中、フライホイール・モータ／ジェネレータから電
力バスに電力を流出させる。
的に使用する衛星電力調整及びポインティング・システ
ムを提供する。 【解決手段】 電力バス（１０４）、及び回転エネルギ
を蓄積可能な第１及び第２のフライホイール（１１４〜
１１６）を備え、各フライホイールはフライホイール・
モータ／ジェネレータ（２０２）を備えており、フライ
ホイールに電力を蓄積する場合、フライホイールの回転
エネルギを増大させ、フライホイールから電力を引き出
す場合、フライホイールの回転エネルギを減少させる。
電力バスと、フライホイール・モータ／ジェネレータと
に接続された個別のフライホイール・レギュレータ（１
０８〜１１２）は、電力制御回路（２０４）を含み、エ
ネルギ蓄積期間中、電力バスからフライホイール・モー
タ／ジェネレータに電力を流入させ、エネルギ引き出し
期間中、フライホイール・モータ／ジェネレータから電
力バスに電力を流出させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、衛星用電力調整
（ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）およびポインティング（ｐｏ
ｉｎｔｉｎｇ）・システムに関するものである。
（ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）およびポインティング（ｐｏ
ｉｎｔｉｎｇ）・システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】衛星は、通常、衛星がその船内搭載（オ
ンボード）システムを作動させるために必要とする電力
を供給するソーラー・アレイ（ｓｏｌａｒ ａｒｒａ
ｙ）を保有している。しかしながら、食（ｅｃｌｉｐｓ
ｅ）期間中は、衛星はそのバッテリからエネルギを引き
出し、オンボード・システムに電力を供給する。食期間
の経過後、ソーラー・アレイが再度光に露出されると、
このソーラー・アレイによって供給されるエネルギを用
いて、バッテリを再充電する。このように、従来、衛星
はソーラー・アレイおよびバッテリの双方を保有し、オ
ンボード・システムにエネルギを供給しなければならな
かった。
ンボード）システムを作動させるために必要とする電力
を供給するソーラー・アレイ（ｓｏｌａｒ ａｒｒａ
ｙ）を保有している。しかしながら、食（ｅｃｌｉｐｓ
ｅ）期間中は、衛星はそのバッテリからエネルギを引き
出し、オンボード・システムに電力を供給する。食期間
の経過後、ソーラー・アレイが再度光に露出されると、
このソーラー・アレイによって供給されるエネルギを用
いて、バッテリを再充電する。このように、従来、衛星
はソーラー・アレイおよびバッテリの双方を保有し、オ
ンボード・システムにエネルギを供給しなければならな
かった。
【０００３】また、ソーラー・アレイおよびバッテリ
は、衛星のステアリング（ｓｔｅｅｒｉｎｇ）およびポ
インティングを行う機構にも電力を供給する。従来、３
本の垂直軸に対して厳密に位置合わせされた複数の反動
輪（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｗｈｅｅｌｓ）によって、ステ
アリングおよびポインティング機能を備えていた。回転
する反動輪は、部分的にこの反動輪の回転の速度および
方向に依存するトルクを与える。公知の制御法則を用い
て、例えば、ソーラー・アレイやバッテリによる給電を
受ける、例えばマイクロプロセッサの管理の下で、反動
輪の速度を調節している。
は、衛星のステアリング（ｓｔｅｅｒｉｎｇ）およびポ
インティングを行う機構にも電力を供給する。従来、３
本の垂直軸に対して厳密に位置合わせされた複数の反動
輪（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｗｈｅｅｌｓ）によって、ステ
アリングおよびポインティング機能を備えていた。回転
する反動輪は、部分的にこの反動輪の回転の速度および
方向に依存するトルクを与える。公知の制御法則を用い
て、例えば、ソーラー・アレイやバッテリによる給電を
受ける、例えばマイクロプロセッサの管理の下で、反動
輪の速度を調節している。
【０００４】また、バッテリは、バッテリの長寿命化の
ため、そしてそれによって衛星ミッション（任務）の要
件を満たすために、その充電特性（プロファイル：ｐｒ
ｏｆｉｌｅ）に対して正確な制御を必要とする。しかし
ながら、ソーラー・アレイが発生する電力は、ソーラー
・アレイの使用開始時（ＢＯＬ：ｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏ
ｆ ｌｉｆｅ）からソーラー・アレイの寿命終了時（Ｅ
ＯＬ：ｅｎｄ ｏｆｌｉｆｅ）までに大きく変動する。
バッテリは一定の充電特性で充電されるので、電力制御
回路を各衛星に収容させ、ソーラー・アレイが発生する
電力が充電電圧と適合することを保証しなければならな
い。例えば、ソーラー・アレイからの電力の流れを調整
し、適正な充電特性を得るために、通常シャント（分
路）レギュレータまたは直列レギュレータを必要とす
る。ソーラー・アレイからの電力の流れを調整する際、
シャント・レギュレータは、通常抵抗を通して接地に流
れる過剰電流を単に消費させるものである。したがっ
て、調整は達成されるものの、そうしなければ有用であ
るはずの電力が浪費される。一方、直列レギュレータ
は、その回路内の内部損失により、宇宙船負荷に使用可
能な電力を減少させてしまう。
ため、そしてそれによって衛星ミッション（任務）の要
件を満たすために、その充電特性（プロファイル：ｐｒ
ｏｆｉｌｅ）に対して正確な制御を必要とする。しかし
ながら、ソーラー・アレイが発生する電力は、ソーラー
・アレイの使用開始時（ＢＯＬ：ｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏ
ｆ ｌｉｆｅ）からソーラー・アレイの寿命終了時（Ｅ
ＯＬ：ｅｎｄ ｏｆｌｉｆｅ）までに大きく変動する。
バッテリは一定の充電特性で充電されるので、電力制御
回路を各衛星に収容させ、ソーラー・アレイが発生する
電力が充電電圧と適合することを保証しなければならな
い。例えば、ソーラー・アレイからの電力の流れを調整
し、適正な充電特性を得るために、通常シャント（分
路）レギュレータまたは直列レギュレータを必要とす
る。ソーラー・アレイからの電力の流れを調整する際、
シャント・レギュレータは、通常抵抗を通して接地に流
れる過剰電流を単に消費させるものである。したがっ
て、調整は達成されるものの、そうしなければ有用であ
るはずの電力が浪費される。一方、直列レギュレータ
は、その回路内の内部損失により、宇宙船負荷に使用可
能な電力を減少させてしまう。
【０００５】更に、反動輪、バッテリ、およびバッテリ
充電制御回路は、割り当てられた衛星の重量のかなりの
部分を占める。特に、衛星バッテリは極度に重い。その
結果、衛星は、バッテリがなければ搭載可能な、科学的
機器、通信機器、またはその他の機器を搭載することが
できない。更に、衛星の重量増大のために、発射コスト
も増大する。
充電制御回路は、割り当てられた衛星の重量のかなりの
部分を占める。特に、衛星バッテリは極度に重い。その
結果、衛星は、バッテリがなければ搭載可能な、科学的
機器、通信機器、またはその他の機器を搭載することが
できない。更に、衛星の重量増大のために、発射コスト
も増大する。
【０００６】したがって、前述のように、これまで経験
している欠点を克服することが可能な、改善されたソー
ラー・アレイ調整および衛星ポインティングが、依然と
して必要とされている。
している欠点を克服することが可能な、改善されたソー
ラー・アレイ調整および衛星ポインティングが、依然と
して必要とされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ソー
ラー・アレイ調整および衛星ポインティング・システム
を提供することである。
ラー・アレイ調整および衛星ポインティング・システム
を提供することである。
【０００８】本発明の他の目的は、ソーラー・アレイが
供給するエネルギを効率的に使用する、ソーラー・アレ
イ調整および衛星ポインティング・システムを提供する
ことである。
供給するエネルギを効率的に使用する、ソーラー・アレ
イ調整および衛星ポインティング・システムを提供する
ことである。
【０００９】本発明の更に他の目的は、フライホイール
を用いる衛星のための、エネルギ蓄積、ステアリング、
およびポインティング・システムを提供することであ
る。
を用いる衛星のための、エネルギ蓄積、ステアリング、
およびポインティング・システムを提供することであ
る。
【００１０】本発明のその他の目的は、衛星においてバ
ッテリを実質的に不要とすることである。
ッテリを実質的に不要とすることである。
【００１１】本発明の更に他の目的は、衛星のサイズ、
重量、およびコストを、それに関連する発射コストと共
に削減することである。
重量、およびコストを、それに関連する発射コストと共
に削減することである。
【００１２】本発明の他の目的は、衛星のエネルギ蓄積
およびポインティング・システムのサイズ、重量、およ
びコストを削減することである。
およびポインティング・システムのサイズ、重量、およ
びコストを削減することである。
【００１３】本発明のその他の目的は、衛星が搭載可能
な科学的機器、通信機器、およびその他の機器の量を増
加させることである。
な科学的機器、通信機器、およびその他の機器の量を増
加させることである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の衛星電力調整お
よびポインティング・システムは、電力バスに接続され
たソーラー・アレイ、少なくとも第１および第２のフラ
イホイール、ならびに第１および第２のフライホイール
に接続された個別のフライホイール・レギュレータを含
む。電力バスは、ソーラー・アレイが生成するアレイ電
圧を伝送する。第１および第２のフライホイールは、当
該フライホイールに蓄積される回転運動エネルギ量を増
大または減少させるために、種々の速度で回転させるこ
とができる。加えて、フライホイール・レギュレータ
は、電力をフライホイールに蓄積するときおよび電力を
フライホイールから引き出すときを判定する電力制御回
路も含む。各フライホイールに連動するフライホイール
・モータ／ジェネレータ（電動機／発電機）が、回転デ
ィスクの回転エネルギを増大させるプロセスによって、
回転ディスクに電力を蓄積し、回転ディスクの回転エネ
ルギを減少させるプロセスによって、回転ディスクから
電力を引き出す。
よびポインティング・システムは、電力バスに接続され
たソーラー・アレイ、少なくとも第１および第２のフラ
イホイール、ならびに第１および第２のフライホイール
に接続された個別のフライホイール・レギュレータを含
む。電力バスは、ソーラー・アレイが生成するアレイ電
圧を伝送する。第１および第２のフライホイールは、当
該フライホイールに蓄積される回転運動エネルギ量を増
大または減少させるために、種々の速度で回転させるこ
とができる。加えて、フライホイール・レギュレータ
は、電力をフライホイールに蓄積するときおよび電力を
フライホイールから引き出すときを判定する電力制御回
路も含む。各フライホイールに連動するフライホイール
・モータ／ジェネレータ（電動機／発電機）が、回転デ
ィスクの回転エネルギを増大させるプロセスによって、
回転ディスクに電力を蓄積し、回転ディスクの回転エネ
ルギを減少させるプロセスによって、回転ディスクから
電力を引き出す。
【００１５】フライホイール・レギュレータは、電力バ
スと、フライホイール・モータ／ジェネレータとに接続
されている。前述したように、フライホイール・レギュ
レータは、エネルギ蓄積期間中は通常電力バスからフラ
イホイール・モータ／ジェネレータに電力を流入させ、
エネルギ引き出し期間中は通常フライホイール・モータ
／ジェネレータから電力バスに電力を流出させる電力制
御回路を含む。更に、フライホイール・レギュレータ
は、電力制御回路と電力バスとに接続されたフィードバ
ック制御ループも含む。フィードバック制御ループは、
所定の電圧基準を電力バス電圧と比較することによっ
て、エネルギ蓄積期間およびエネルギ引き出し期間を決
定する。エネルギ蓄積期間は、概略的に、ソーラー・ア
レイ露光期間に対応し、一方エネルギ引き出し期間は、
概略的に、ソーラー・アレイの食（遮断）状態期間に対
応する。
スと、フライホイール・モータ／ジェネレータとに接続
されている。前述したように、フライホイール・レギュ
レータは、エネルギ蓄積期間中は通常電力バスからフラ
イホイール・モータ／ジェネレータに電力を流入させ、
エネルギ引き出し期間中は通常フライホイール・モータ
／ジェネレータから電力バスに電力を流出させる電力制
御回路を含む。更に、フライホイール・レギュレータ
は、電力制御回路と電力バスとに接続されたフィードバ
ック制御ループも含む。フィードバック制御ループは、
所定の電圧基準を電力バス電圧と比較することによっ
て、エネルギ蓄積期間およびエネルギ引き出し期間を決
定する。エネルギ蓄積期間は、概略的に、ソーラー・ア
レイ露光期間に対応し、一方エネルギ引き出し期間は、
概略的に、ソーラー・アレイの食（遮断）状態期間に対
応する。
【００１６】フライホイール・レギュレータは、ソーラ
ー・アレイが生成する電圧に実質的に追従する、プログ
ラム可能な電圧基準を含むことも可能である。こうし
て、フライホイール・レギュレータおよび負荷は、シャ
ント・レギュレータまたは直列レギュレータによって大
量の電力を浪費することなく、ソーラー・アレイの使用
開始から寿命の終了まで、適切なソーラー・アレイ電圧
で動作することができる。
ー・アレイが生成する電圧に実質的に追従する、プログ
ラム可能な電圧基準を含むことも可能である。こうし
て、フライホイール・レギュレータおよび負荷は、シャ
ント・レギュレータまたは直列レギュレータによって大
量の電力を浪費することなく、ソーラー・アレイの使用
開始から寿命の終了まで、適切なソーラー・アレイ電圧
で動作することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】ここで図１を参照すると、フライ
ホイールを用いた衛星電力およびポインティング制御シ
ステムのアーキテクチャ例のブロック図を示す。このシ
ステムは、電力バス１０４に接続されたソーラー・アレ
イ１０２を含む。加えて、衛星負荷１０６、ならびに第
１のフライホイール・レギュレータ１０８および第２の
フライホイール・レギュレータ１１０ないしＮ番目のフ
ライホイール・レギュレータ１１２が、電力バス１０４
に接続され、これから電力を引き出す。第１のレギュレ
ータ１０８は、第１のフライホイール１１４に接続さ
れ、第２のレギュレータ１１０は第２のフライホイール
１１６に接続され、Ｎ番目のレギュレータ１１２はＮ番
目のフライホイール１１８に接続されている。
ホイールを用いた衛星電力およびポインティング制御シ
ステムのアーキテクチャ例のブロック図を示す。このシ
ステムは、電力バス１０４に接続されたソーラー・アレ
イ１０２を含む。加えて、衛星負荷１０６、ならびに第
１のフライホイール・レギュレータ１０８および第２の
フライホイール・レギュレータ１１０ないしＮ番目のフ
ライホイール・レギュレータ１１２が、電力バス１０４
に接続され、これから電力を引き出す。第１のレギュレ
ータ１０８は、第１のフライホイール１１４に接続さ
れ、第２のレギュレータ１１０は第２のフライホイール
１１６に接続され、Ｎ番目のレギュレータ１１２はＮ番
目のフライホイール１１８に接続されている。
【００１８】各フライホイール１１４〜１１８は、例え
ば、高強度、低密度、複合材円板で構成し、種々の速度
で回転し、フライホイール内に蓄積される回転運動エネ
ルギ量を増大または減少させることができる。更に、個
々のフライホイール１１４〜１１８は、通常対（ペア）
で動作するように構成される。
ば、高強度、低密度、複合材円板で構成し、種々の速度
で回転し、フライホイール内に蓄積される回転運動エネ
ルギ量を増大または減少させることができる。更に、個
々のフライホイール１１４〜１１８は、通常対（ペア）
で動作するように構成される。
【００１９】回転するフライホイールは、このフライホ
イールの回転の速度および方向に部分的に依存するトル
クを与える。所与の対における第１のフライホイール
は、第２のフライホイールとは逆方向に回転する。その
結果、１つの対をなすフライホイールは完全に連合さ
れ、同じ速度でスピンし、正味のトルクはゼロとなり、
生成される力はゼロとなる。しかしながら、反動輪が異
なる速度でスピンすると、正味のトルクが生成され、衛
星のステアリングおよびポインティングにこれを用いる
ことができる。
イールの回転の速度および方向に部分的に依存するトル
クを与える。所与の対における第１のフライホイール
は、第２のフライホイールとは逆方向に回転する。その
結果、１つの対をなすフライホイールは完全に連合さ
れ、同じ速度でスピンし、正味のトルクはゼロとなり、
生成される力はゼロとなる。しかしながら、反動輪が異
なる速度でスピンすると、正味のトルクが生成され、衛
星のステアリングおよびポインティングにこれを用いる
ことができる。
【００２０】例えば、第１のフライホイール１１４およ
び第２のフライホイール１１６は、Ｘ軸に沿って位置合
わせされた対を構成することができる。加えて、フライ
ホイールの対を、Ｙ軸およびＺ軸に沿って位置合わせさ
せることができ、 更に追加のフライホイール対を予備
のために備えることも可能である。予備のフライホイー
ル対は、他のいずれかのフライホイール対が故障した場
合に、これと交換できるように配置する。このように、
フライホイールのステアリングおよびポインティング構
造は、公知の反動輪のステアリングおよびポインティン
グ構造と同様に構成することができる。例えば、マイク
ロプロセッサの管理の下で、フライホイールの速度を調
節するために、公知の制御法則を用いる。フライホイー
ルおよび反動輪は双方とも衛星のステアリングおよびポ
インティングを行うために使用可能であるが、フライホ
イール１１４〜１１８では、反動輪に対して顕著な利点
が得られる。即ち、フライホイール１１４〜１１８は、
大量のエネルギの蓄積も可能であり、これによってバッ
テリに取って代わることも可能である。
び第２のフライホイール１１６は、Ｘ軸に沿って位置合
わせされた対を構成することができる。加えて、フライ
ホイールの対を、Ｙ軸およびＺ軸に沿って位置合わせさ
せることができ、 更に追加のフライホイール対を予備
のために備えることも可能である。予備のフライホイー
ル対は、他のいずれかのフライホイール対が故障した場
合に、これと交換できるように配置する。このように、
フライホイールのステアリングおよびポインティング構
造は、公知の反動輪のステアリングおよびポインティン
グ構造と同様に構成することができる。例えば、マイク
ロプロセッサの管理の下で、フライホイールの速度を調
節するために、公知の制御法則を用いる。フライホイー
ルおよび反動輪は双方とも衛星のステアリングおよびポ
インティングを行うために使用可能であるが、フライホ
イール１１４〜１１８では、反動輪に対して顕著な利点
が得られる。即ち、フライホイール１１４〜１１８は、
大量のエネルギの蓄積も可能であり、これによってバッ
テリに取って代わることも可能である。
【００２１】概略的に、フライホイール１１４〜１１８
の回転速度、したがってその運動エネルギを増大させる
ことによって、これらにエネルギを蓄積することができ
る。同様に、フライホイール１１４〜１１８の回転速度
したがってその運動エネルギを減少させることによっ
て、これらからエネルギを引き出すことができる。更
に、レギュレータ１０８〜１１２および衛星負荷１０６
を調節して、広範囲の電圧および電流レベルで動作する
ことが可能となる。言い換えると、レギュレータ１０８
〜１１２および衛星負荷１０６は、プログラム可能な設
定点を有することができる。以下で更に詳しく説明する
が、プログラム可能な設定点により、レギュレータ１０
８〜１１２および衛星負荷１０６の動作が、ミッション
の期間中、ソーラー・アレイ１０２の出力電圧に追従す
ることが可能となる。これによって、電力を浪費するシ
ャントおよび直流レギュレータの必要性を排除するか、
あるいは大幅に減少させることになる。
の回転速度、したがってその運動エネルギを増大させる
ことによって、これらにエネルギを蓄積することができ
る。同様に、フライホイール１１４〜１１８の回転速度
したがってその運動エネルギを減少させることによっ
て、これらからエネルギを引き出すことができる。更
に、レギュレータ１０８〜１１２および衛星負荷１０６
を調節して、広範囲の電圧および電流レベルで動作する
ことが可能となる。言い換えると、レギュレータ１０８
〜１１２および衛星負荷１０６は、プログラム可能な設
定点を有することができる。以下で更に詳しく説明する
が、プログラム可能な設定点により、レギュレータ１０
８〜１１２および衛星負荷１０６の動作が、ミッション
の期間中、ソーラー・アレイ１０２の出力電圧に追従す
ることが可能となる。これによって、電力を浪費するシ
ャントおよび直流レギュレータの必要性を排除するか、
あるいは大幅に減少させることになる。
【００２２】次に図２を参照すると、フライホイール・
モータ／ジェネレータ（電動機／発電機）２０２に接続
したフライホイール・レギュレータ２００の回路図を示
す。説明の目的のために、フライホイール・モータ／ジ
ェネレータ２０２は、第１のフライホイール１１４に接
続されていると仮定する。以下の説明では単一のフライ
ホイール・レギュレータ・モータ／ジェネレータおよび
フライホイールを取り上げるが、この説明は、衛星内に
あるレギュレータ１０８〜１１２、モータ／ジェネレー
タおよびフライホイール１１４〜１１８の各々にも等し
く適用されることを注記しておく。
モータ／ジェネレータ（電動機／発電機）２０２に接続
したフライホイール・レギュレータ２００の回路図を示
す。説明の目的のために、フライホイール・モータ／ジ
ェネレータ２０２は、第１のフライホイール１１４に接
続されていると仮定する。以下の説明では単一のフライ
ホイール・レギュレータ・モータ／ジェネレータおよび
フライホイールを取り上げるが、この説明は、衛星内に
あるレギュレータ１０８〜１１２、モータ／ジェネレー
タおよびフライホイール１１４〜１１８の各々にも等し
く適用されることを注記しておく。
【００２３】フライホイール・レギュレータ２００は、
電力バス１０４に接続された電力制御回路２０４、およ
び全体的に２０６で示すフィードバック制御ループを含
む。フィードバック制御ループ２０６は、抵抗Ｒ１，Ｒ
２で形成された分圧ネットワークを含む。分圧ネットワ
ーク２０７の出力（電力バス電圧ＶｂのＫ倍に等しく、
Ｋ＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）である）は、比較器（コンパ
レータ）２０８に接続されている。比較器２０８は、基
準電圧Ｖｒｅｆにも接続されている。一方、比較器２０
８の出力は、増幅器２１０を介して、電力制御回路２０
４に接続されている。
電力バス１０４に接続された電力制御回路２０４、およ
び全体的に２０６で示すフィードバック制御ループを含
む。フィードバック制御ループ２０６は、抵抗Ｒ１，Ｒ
２で形成された分圧ネットワークを含む。分圧ネットワ
ーク２０７の出力（電力バス電圧ＶｂのＫ倍に等しく、
Ｋ＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）である）は、比較器（コンパ
レータ）２０８に接続されている。比較器２０８は、基
準電圧Ｖｒｅｆにも接続されている。一方、比較器２０
８の出力は、増幅器２１０を介して、電力制御回路２０
４に接続されている。
【００２４】電力制御回路２０４は、増幅器２１０の出
力に応答し、フライホイール１１４〜１１８のエネルギ
蓄積期間の時間および長さ、ならびにフライホイール１
１４〜１１８のエネルギ引き出し期間の時間および長さ
を与える。エネルギ蓄積期間では、電力制御回路２０４
は、ソーラー・アレイ１０２によって生成され電力バス
１０４によって伝送される電力を、電力制御回路２０４
を介してフライホイールモータ／ジェネレータ２０２に
流入させる。フライホイールモータ／ジェネレータ２０
２はこの電力を使用して、連動するフライホイール１１
４の速度を上昇させ、これによってフライホイール１１
４に蓄積されるエネルギを増大させる。
力に応答し、フライホイール１１４〜１１８のエネルギ
蓄積期間の時間および長さ、ならびにフライホイール１
１４〜１１８のエネルギ引き出し期間の時間および長さ
を与える。エネルギ蓄積期間では、電力制御回路２０４
は、ソーラー・アレイ１０２によって生成され電力バス
１０４によって伝送される電力を、電力制御回路２０４
を介してフライホイールモータ／ジェネレータ２０２に
流入させる。フライホイールモータ／ジェネレータ２０
２はこの電力を使用して、連動するフライホイール１１
４の速度を上昇させ、これによってフライホイール１１
４に蓄積されるエネルギを増大させる。
【００２５】一方、エネルギ引き出し期間では、電力制
御回路２０４は、フライホイール１１４が生成した電力
を電力制御回路２０４を介して電力バス１０４に流出さ
せる。フライホイール・モータ／ジェネレータ２０２は
この電力を供給し、衛星負荷１０６を作動させる。フラ
イホイール１１４から電力を供給することによって、フ
ライホイール１１４の速度が対応して低下し、これによ
ってフライホイール１１４に蓄積されているエネルギが
減少する。
御回路２０４は、フライホイール１１４が生成した電力
を電力制御回路２０４を介して電力バス１０４に流出さ
せる。フライホイール・モータ／ジェネレータ２０２は
この電力を供給し、衛星負荷１０６を作動させる。フラ
イホイール１１４から電力を供給することによって、フ
ライホイール１１４の速度が対応して低下し、これによ
ってフライホイール１１４に蓄積されているエネルギが
減少する。
【００２６】電力がフライホイール１１４に向かって流
れるべきか、またはフライホイール１１４から流れるべ
きかを決定するために、電力制御回路２０４は、フィー
ドバック制御ループ２０６の出力を検査する。先に注記
したように、抵抗Ｒ１，Ｒ２は抵抗分圧ネットワークを
形成し、これが分圧出力２０７を生成し、電力バス１０
４の電圧の比率となる。衛星が、光が遮られる空間領域
に入ると、ソーラー・アレイ１０２が供給する電力バス
電圧が低下し始める。その結果、分圧出力２０７も低下
し始める。
れるべきか、またはフライホイール１１４から流れるべ
きかを決定するために、電力制御回路２０４は、フィー
ドバック制御ループ２０６の出力を検査する。先に注記
したように、抵抗Ｒ１，Ｒ２は抵抗分圧ネットワークを
形成し、これが分圧出力２０７を生成し、電力バス１０
４の電圧の比率となる。衛星が、光が遮られる空間領域
に入ると、ソーラー・アレイ１０２が供給する電力バス
電圧が低下し始める。その結果、分圧出力２０７も低下
し始める。
【００２７】分圧出力２０７がＶｒｅｆ未満に低下した
場合、増幅器２１０が出力を生成し、電力制御回路２０
４に、電力バス１０４上に電力が必要とされていること
を指示する。電力バス１０４上の電圧が低下し続ける場
合、これは、衛星が食領域に入っていることを示してい
る可能性がある。その結果、電力制御回路２０４は、電
力がフライホイール１１４から電力バス１０４に流れる
ように、それ自体を構成することができる。
場合、増幅器２１０が出力を生成し、電力制御回路２０
４に、電力バス１０４上に電力が必要とされていること
を指示する。電力バス１０４上の電圧が低下し続ける場
合、これは、衛星が食領域に入っていることを示してい
る可能性がある。その結果、電力制御回路２０４は、電
力がフライホイール１１４から電力バス１０４に流れる
ように、それ自体を構成することができる。
【００２８】加えて、比較器２０８および増幅器２１０
は、通常、電力バス１０４の電圧を検出し調整するフィ
ードバック制御ループとして機能し続ける。比較器２０
８は、Ｖｒｅｆと分圧出力２０７との差を供給する。こ
の差を増幅器２１０によって増幅する。こうして、電力
制御回路２０４は、例えば、追加電流を電力バス１０４
に流出させ、フライホイール・モータ／ジェネレータに
フライホイール１１４の電力出力を増大させるように指
令することによって、電力バス１０４の電圧の低下（増
幅器の出力における増大に対応する）に応答することが
できる。
は、通常、電力バス１０４の電圧を検出し調整するフィ
ードバック制御ループとして機能し続ける。比較器２０
８は、Ｖｒｅｆと分圧出力２０７との差を供給する。こ
の差を増幅器２１０によって増幅する。こうして、電力
制御回路２０４は、例えば、追加電流を電力バス１０４
に流出させ、フライホイール・モータ／ジェネレータに
フライホイール１１４の電力出力を増大させるように指
令することによって、電力バス１０４の電圧の低下（増
幅器の出力における増大に対応する）に応答することが
できる。
【００２９】衛星が明るい領域に入ると、ソーラー・ア
レイ１０２は再び電力バス１０４への電力出力を確立す
る。その結果、分圧出力２０７は上昇し始める。分圧出
力２０７がＶｒｅｆを超過した場合、増幅器２１０の出
力が減少し、極性が変わり、衛星が明領域に入ったこと
を示す。これに応答して、電力制御回路２０４は、フラ
イホイール１１４から電力を引き出す必要はもはやない
ことを検出することができる。こうして、電力制御回路
２０４は、衛星が明領域に入ったこと、およびそれ自体
を再構成し、電力を電力バス１０４からフライホイール
１１４に流入させなければならないことを検出すること
ができる。
レイ１０２は再び電力バス１０４への電力出力を確立す
る。その結果、分圧出力２０７は上昇し始める。分圧出
力２０７がＶｒｅｆを超過した場合、増幅器２１０の出
力が減少し、極性が変わり、衛星が明領域に入ったこと
を示す。これに応答して、電力制御回路２０４は、フラ
イホイール１１４から電力を引き出す必要はもはやない
ことを検出することができる。こうして、電力制御回路
２０４は、衛星が明領域に入ったこと、およびそれ自体
を再構成し、電力を電力バス１０４からフライホイール
１１４に流入させなければならないことを検出すること
ができる。
【００３０】次に図３を参照すると、典型的なフライホ
イール・レギュレータの電圧−電流特性（プロファイ
ル）３００のグラフを示す。このグラフは、線形正区域
３０２、線形負区域３０４および電流制限区域３０６，
３０８を有する。設定点３１０Ｖｂｒ（ほぼＶｒｅｆ／
Ｋに等しい）を、電力バス１０４の電圧（Ｖｂ）軸上に
設定する。Ｖｂｒは、宇宙船の負荷１０６に丁度十分な
エネルギが得られる、電力バス１０４の電圧を表す。言
い換えると、電力バス１０４の電圧がＶｂｒにある場
合、フライホイール１１４から電力を引き出す必要はな
く、フライホイール１１４に送られる電力もない。
イール・レギュレータの電圧−電流特性（プロファイ
ル）３００のグラフを示す。このグラフは、線形正区域
３０２、線形負区域３０４および電流制限区域３０６，
３０８を有する。設定点３１０Ｖｂｒ（ほぼＶｒｅｆ／
Ｋに等しい）を、電力バス１０４の電圧（Ｖｂ）軸上に
設定する。Ｖｂｒは、宇宙船の負荷１０６に丁度十分な
エネルギが得られる、電力バス１０４の電圧を表す。言
い換えると、電力バス１０４の電圧がＶｂｒにある場
合、フライホイール１１４から電力を引き出す必要はな
く、フライホイール１１４に送られる電力もない。
【００３１】しかしながら、電力バス１０４の電圧がＶ
ｒｂ未満に低下すると、フライホイール・レギュレータ
２００は線形負区域３０４上で動作する。その結果、電
力制御回路２０４は、フライホイール１１４から電力バ
ス１０４に電力を流出させるように、それ自体を構成す
る。線形負区域３０４は、フライホイール・モータ／ジ
ェネレータ２０２が電流を発生しており、これがフライ
ホイール１１４から電力バス１０４に流れ、負荷１０６
に電力を供給していることを示す（これに対応して、フ
ライホイール１１４の速度は減少している）。線形負区
域３０４上の動作は、食期間における動作の典型であ
る。
ｒｂ未満に低下すると、フライホイール・レギュレータ
２００は線形負区域３０４上で動作する。その結果、電
力制御回路２０４は、フライホイール１１４から電力バ
ス１０４に電力を流出させるように、それ自体を構成す
る。線形負区域３０４は、フライホイール・モータ／ジ
ェネレータ２０２が電流を発生しており、これがフライ
ホイール１１４から電力バス１０４に流れ、負荷１０６
に電力を供給していることを示す（これに対応して、フ
ライホイール１１４の速度は減少している）。線形負区
域３０４上の動作は、食期間における動作の典型であ
る。
【００３２】一方、電力バス１０４の電圧がＶｂｒを超
えて上昇した場合、フライホイール・レギュレータ２０
０は線形正区域３０２上で動作する。電力制御回路２０
４は、フライホイール１１４から電力バス１０４に電力
を流出させるように、それ自体を構成する。線形正区域
３０２は、フライホイール・モータ／ジェネレータ２０
２が、電力バス１０４から流入する電流を使用し、フラ
イホイール１１４の回転速度を上昇させている（これに
対応して、フライホイール１１４にエネルギが蓄積され
速度が増大する）ことを示す。線形正区域３０２上の動
作は、明領域における動作の典型であり、ソーラー・ア
レイ１０２は電力バス１０４上に電力を供給している。
えて上昇した場合、フライホイール・レギュレータ２０
０は線形正区域３０２上で動作する。電力制御回路２０
４は、フライホイール１１４から電力バス１０４に電力
を流出させるように、それ自体を構成する。線形正区域
３０２は、フライホイール・モータ／ジェネレータ２０
２が、電力バス１０４から流入する電流を使用し、フラ
イホイール１１４の回転速度を上昇させている（これに
対応して、フライホイール１１４にエネルギが蓄積され
速度が増大する）ことを示す。線形正区域３０２上の動
作は、明領域における動作の典型であり、ソーラー・ア
レイ１０２は電力バス１０４上に電力を供給している。
【００３３】Ｖｂｒ＝Ｖｒｅｆ／Ｋであるので、設定点
３１０は、衛星のミッション期間中ＶｒｅｆまたはＫを
調節することにより、図３におけるＶｂ軸を上下に調節
することができる。フライホイール・レギュレータ２０
０内のローカル・フィードバック回路が、フライホイー
ル・レギュレータ２００に広い範囲の設定点にわたって
動作し、図３に示す線形正区域３０２および線形負区域
３０４を維持することを可能とする。更に、ローカル・
フィードバック回路を調節し、線形正区域３０２および
線形負区域３０４の傾斜を、広い範囲にわたって設定す
ることも可能である。ミッション期間中にＶｂｒを調節
することによって、フライホイール・レギュレータ２０
０は、ソーラー・アレイ１０２の電力を大量に浪費する
必要なく、時間の経過と共に変化しつつあるソーラー・
アレイ１０２の電力出力特性に適合することができる。
これについては、以下で説明する。
３１０は、衛星のミッション期間中ＶｒｅｆまたはＫを
調節することにより、図３におけるＶｂ軸を上下に調節
することができる。フライホイール・レギュレータ２０
０内のローカル・フィードバック回路が、フライホイー
ル・レギュレータ２００に広い範囲の設定点にわたって
動作し、図３に示す線形正区域３０２および線形負区域
３０４を維持することを可能とする。更に、ローカル・
フィードバック回路を調節し、線形正区域３０２および
線形負区域３０４の傾斜を、広い範囲にわたって設定す
ることも可能である。ミッション期間中にＶｂｒを調節
することによって、フライホイール・レギュレータ２０
０は、ソーラー・アレイ１０２の電力を大量に浪費する
必要なく、時間の経過と共に変化しつつあるソーラー・
アレイ１０２の電力出力特性に適合することができる。
これについては、以下で説明する。
【００３４】更に、各フライホイール１１４〜１１８毎
に個別のフライホイール・レギュレータ１０８〜１１８
を用いているので、各レギュレータ毎に設定点を独立し
て調節することができる。このように、制御法則が衛星
内のステアリングまたはポインティング点の変更を必要
とする場合、制御法則は各フライホイール１１４〜１１
８の速度を個別に変化させ、所望の結果を得ることがで
きる。各フライホイール１１４〜１１８の速度を個別に
変化させることは、各フライホイール・レギュレータ１
０８〜１１２毎に設定点を操作することによって行うこ
とができる。
に個別のフライホイール・レギュレータ１０８〜１１８
を用いているので、各レギュレータ毎に設定点を独立し
て調節することができる。このように、制御法則が衛星
内のステアリングまたはポインティング点の変更を必要
とする場合、制御法則は各フライホイール１１４〜１１
８の速度を個別に変化させ、所望の結果を得ることがで
きる。各フライホイール１１４〜１１８の速度を個別に
変化させることは、各フライホイール・レギュレータ１
０８〜１１２毎に設定点を操作することによって行うこ
とができる。
【００３５】例えば、第１のフライホイール１１４の速
度をその他のフライホイール１１６〜１１８に対して低
下させるためには、フライホイール・レギュレータ１０
８はその対応するＶｂｒを上昇させればよい。これによ
って、グラフ（図３）上の連動する設定点が右にシフト
し、他のフライホイール１１６〜１１８と比較して、よ
り速いレートでフライホイール１１４からエネルギが引
き出され、その結果第１のフライホイール１１４におい
て相対的に速度が減少する。Ｖｂｒの変化は、ミッショ
ン期間全体にわたるソーラー・アレイ１０２の電力出力
に追従することも可能である。
度をその他のフライホイール１１６〜１１８に対して低
下させるためには、フライホイール・レギュレータ１０
８はその対応するＶｂｒを上昇させればよい。これによ
って、グラフ（図３）上の連動する設定点が右にシフト
し、他のフライホイール１１６〜１１８と比較して、よ
り速いレートでフライホイール１１４からエネルギが引
き出され、その結果第１のフライホイール１１４におい
て相対的に速度が減少する。Ｖｂｒの変化は、ミッショ
ン期間全体にわたるソーラー・アレイ１０２の電力出力
に追従することも可能である。
【００３６】次に図４を参照すると、典型的なソーラー
・アレイの使用開始時（ＢＯＬ）および寿命終了時（Ｅ
ＯＬ）における電力出力のグラフを示す。ほぼ一定電力
の衛星負荷１０６要求曲線４０２が、点Ｄ，Ａ，Ｃを通
って引かれて示されている。例示の目的のために、図４
に示す電力出力グラフは、ソーラー・エネルギ１０２の
電力出力を示すと仮定する。電力出力は、外部空間の放
射環境にソーラー・アレイ１０２を露出させるために、
ＢＯＬからＥＯＬに向かって全体的に減少していく。
・アレイの使用開始時（ＢＯＬ）および寿命終了時（Ｅ
ＯＬ）における電力出力のグラフを示す。ほぼ一定電力
の衛星負荷１０６要求曲線４０２が、点Ｄ，Ａ，Ｃを通
って引かれて示されている。例示の目的のために、図４
に示す電力出力グラフは、ソーラー・エネルギ１０２の
電力出力を示すと仮定する。電力出力は、外部空間の放
射環境にソーラー・アレイ１０２を露出させるために、
ＢＯＬからＥＯＬに向かって全体的に減少していく。
【００３７】従来の衛星の設計における設計段階におい
て、ソーラー・アレイ１０２のサイズは、ＥＯＦ電力が
負荷要件を満たしかつバッテリを充電することができる
ように決定される。ＥＯＦ電力は、図４では点Ａで示さ
れている。点Ａは、ＥＯＬにおいてソーラー・アレイ１
０２から最大電力を抽出可能な電圧も表す。先に注記し
たように、バッテリは、通常ソーラー・アレイ１０２上
の点Ａに対応するように選択される、固定の所定電圧で
動作するように制限されている。
て、ソーラー・アレイ１０２のサイズは、ＥＯＦ電力が
負荷要件を満たしかつバッテリを充電することができる
ように決定される。ＥＯＦ電力は、図４では点Ａで示さ
れている。点Ａは、ＥＯＬにおいてソーラー・アレイ１
０２から最大電力を抽出可能な電圧も表す。先に注記し
たように、バッテリは、通常ソーラー・アレイ１０２上
の点Ａに対応するように選択される、固定の所定電圧で
動作するように制限されている。
【００３８】結果的に、固定のバッテリ電圧が、ＢＯＬ
において点Ｂで動作するように電力システムを強制する
ことになる（即ち、ＢＯＬおよびＥＯＬ双方において同
じ電圧で）。その結果、点Ｂにおいて過剰なソーラー・
アレイ１０２の電力を消費させなければならず、通常、
例えばシャント・レギュレータによって浪費させてい
る。何故なら、バッテリ電圧は飛行中は調節することが
できないからである。固定電圧バッテリの電圧要件を満
たすために、数千ワットもの電力が浪費される場合もあ
る。
において点Ｂで動作するように電力システムを強制する
ことになる（即ち、ＢＯＬおよびＥＯＬ双方において同
じ電圧で）。その結果、点Ｂにおいて過剰なソーラー・
アレイ１０２の電力を消費させなければならず、通常、
例えばシャント・レギュレータによって浪費させてい
る。何故なら、バッテリ電圧は飛行中は調節することが
できないからである。固定電圧バッテリの電圧要件を満
たすために、数千ワットもの電力が浪費される場合もあ
る。
【００３９】一方、上述のフライホイール・システム
は、Ｖｂｒを調節することによって、ＢＯＬからＥＯＬ
まで所定の電圧範囲で動作するようにプログラムするこ
とができる。Ｖｂｒを調節することによって設定点３１
０を調節し、したがって、フライホイール・レギュレー
タ２００の動作点を調節する。一例として、フライホイ
ール・レギュレータ２００の設定点３１０は、ＢＯＬに
おいては点Ｄに設定することができる。これは、衛星の
負荷１０６要件を満たし、かつフライホイールを充電す
るために丁度十分な電力を供給する点である。ミッショ
ン期間中ソーラー・アレイ１０２の電力が減少するに従
って、フライホイール・レギュレータ２００の設定点３
１０を上昇させ、衛星負荷１０６およびフライホイール
１１４〜１１８に所望の電力を供給することができる。
言い換えると、フライホイール・レギュレータ２００の
動作電圧は、ＥＯＬにおいて最大電力が送出される点Ａ
を通過する電力曲線４０２に追従するように調節するこ
とができる。
は、Ｖｂｒを調節することによって、ＢＯＬからＥＯＬ
まで所定の電圧範囲で動作するようにプログラムするこ
とができる。Ｖｂｒを調節することによって設定点３１
０を調節し、したがって、フライホイール・レギュレー
タ２００の動作点を調節する。一例として、フライホイ
ール・レギュレータ２００の設定点３１０は、ＢＯＬに
おいては点Ｄに設定することができる。これは、衛星の
負荷１０６要件を満たし、かつフライホイールを充電す
るために丁度十分な電力を供給する点である。ミッショ
ン期間中ソーラー・アレイ１０２の電力が減少するに従
って、フライホイール・レギュレータ２００の設定点３
１０を上昇させ、衛星負荷１０６およびフライホイール
１１４〜１１８に所望の電力を供給することができる。
言い換えると、フライホイール・レギュレータ２００の
動作電圧は、ＥＯＬにおいて最大電力が送出される点Ａ
を通過する電力曲線４０２に追従するように調節するこ
とができる。
【００４０】先に注記したように、フライホイール・レ
ギュレータ１０８〜１１２の各々は同様に動作すること
ができる。したがって、フライホイール１１４〜１１８
の各々は、プログラム可能な電圧によって、エネルギ蓄
積装置として動作することができる。電圧をプログラム
可能とし、ソーラー・アレイ１０２の電力出力特性を追
従させ、バッテリおよびシャントまたは直流レギュレー
タ、ならびにそれに伴うサイズ、重量およびコストに対
する必要性を実質的に排除する。更に、上述のフライホ
イール・システムは、一般的なニッケル−水素（ｎｉｃ
ｋｅｌ−ｈｙｄｒｏｇｅｎ）バッテリよりも、３対１も
の重量上の利点を得ることができる。
ギュレータ１０８〜１１２の各々は同様に動作すること
ができる。したがって、フライホイール１１４〜１１８
の各々は、プログラム可能な電圧によって、エネルギ蓄
積装置として動作することができる。電圧をプログラム
可能とし、ソーラー・アレイ１０２の電力出力特性を追
従させ、バッテリおよびシャントまたは直流レギュレー
タ、ならびにそれに伴うサイズ、重量およびコストに対
する必要性を実質的に排除する。更に、上述のフライホ
イール・システムは、一般的なニッケル−水素（ｎｉｃ
ｋｅｌ−ｈｙｄｒｏｇｅｎ）バッテリよりも、３対１も
の重量上の利点を得ることができる。
【００４１】ここで、数値例をあげると、フライホイー
ル・レギュレータの動作を理解するのに役立つであろ
う。図４における点Ｂが１００Ｖに対応し、Ｖｒｅｆ＝
６５Ｖ、および全てのレギュレータに対してＫ＝０．７
５と仮定すると、全てのレギュレータに対して（約）Ｖ
ｂｒ＝８６Ｖとなる。明領域では、ソーラー・アレイ１
０２は電力バス１０４上に１００Ｖを生成する。電圧−
電流特性３００によれば、電力バス１０４の電流（Ｉ
ｂ）は正となる。言い換えると、フライホイール・レギ
ュレータ１０８−１１０−１１２は、線形正区域３０２
上で動作しており、回転数増大により、エネルギはフラ
イホイール１１４−１１６−１１８内に蓄積されてい
る。衛星のポインティングおよびステアリングを調整す
る制御法則が、フライホイール１１４が他のフライホイ
ール１１６〜１１８よりもゆっくりと回転することを要
求する場合、フライホイール１１４に対するＶｂｒを上
昇されればよい。
ル・レギュレータの動作を理解するのに役立つであろ
う。図４における点Ｂが１００Ｖに対応し、Ｖｒｅｆ＝
６５Ｖ、および全てのレギュレータに対してＫ＝０．７
５と仮定すると、全てのレギュレータに対して（約）Ｖ
ｂｒ＝８６Ｖとなる。明領域では、ソーラー・アレイ１
０２は電力バス１０４上に１００Ｖを生成する。電圧−
電流特性３００によれば、電力バス１０４の電流（Ｉ
ｂ）は正となる。言い換えると、フライホイール・レギ
ュレータ１０８−１１０−１１２は、線形正区域３０２
上で動作しており、回転数増大により、エネルギはフラ
イホイール１１４−１１６−１１８内に蓄積されてい
る。衛星のポインティングおよびステアリングを調整す
る制御法則が、フライホイール１１４が他のフライホイ
ール１１６〜１１８よりもゆっくりと回転することを要
求する場合、フライホイール１１４に対するＶｂｒを上
昇されればよい。
【００４２】例えば、Ｖｒｅｆを７０Ｖに上昇させる
と、Ｖｂｒは９３Ｖに調節される。その結果、電流−電
圧特性３００は右にずれ、レギュレータ１０８に流れ込
むＩｂの部分が減少する。Ｉｂの減少により、フライホ
イール１１４に蓄積されるエネルギ量が減少する。した
がって、フライホイール１１４の速度は上昇するが、他
のフライホイール１１６〜１１８よりも遅い速度であ
る。一方、衛星のポインティングおよびステアリングを
調整する制御法則が、フライホイール１１４が他のフラ
イホイール１１６〜１１８よりも速く回転することを要
求する場合、フライホイール１１４に対するＶｂｒを低
下させればよい。Ｖｂｒの低下により、電流−電圧特性
３００は左にずれ、レギュレータ１０８を通過するＩｂ
の部分が増大することにより、フライホイール１１４に
蓄積されるエネルギの量が、他のフライホイール１１６
〜１１８に対して増大する。
と、Ｖｂｒは９３Ｖに調節される。その結果、電流−電
圧特性３００は右にずれ、レギュレータ１０８に流れ込
むＩｂの部分が減少する。Ｉｂの減少により、フライホ
イール１１４に蓄積されるエネルギ量が減少する。した
がって、フライホイール１１４の速度は上昇するが、他
のフライホイール１１６〜１１８よりも遅い速度であ
る。一方、衛星のポインティングおよびステアリングを
調整する制御法則が、フライホイール１１４が他のフラ
イホイール１１６〜１１８よりも速く回転することを要
求する場合、フライホイール１１４に対するＶｂｒを低
下させればよい。Ｖｂｒの低下により、電流−電圧特性
３００は左にずれ、レギュレータ１０８を通過するＩｂ
の部分が増大することにより、フライホイール１１４に
蓄積されるエネルギの量が、他のフライホイール１１６
〜１１８に対して増大する。
【００４３】あるいは、制御法則は、個々のフライホイ
ールのいずれかを他の態様で異なる速度で回転させるこ
とができる。例えば、制御法則からのフィードバックを
用いて、線形正区域３０２および線形負区域３０４の傾
斜を調節することができる。その結果、設定点は変化し
ないが、他のフライホイールと比較して、より少ない電
流またはより多くの電流をフライホイールモータ／ジェ
ネレータに流入させ、これによりフライホイールの速度
差を生ずることができる。
ールのいずれかを他の態様で異なる速度で回転させるこ
とができる。例えば、制御法則からのフィードバックを
用いて、線形正区域３０２および線形負区域３０４の傾
斜を調節することができる。その結果、設定点は変化し
ないが、他のフライホイールと比較して、より少ない電
流またはより多くの電流をフライホイールモータ／ジェ
ネレータに流入させ、これによりフライホイールの速度
差を生ずることができる。
【００４４】以上、本発明の特定の要素、実施形態およ
び用途について示しかつ説明したが、当業者は、特に前
述の教示に基づいて、変更を行うことができるので、本
発明はそれに限定される訳ではないことは理解されよ
う。したがって、特許請求の範囲は、本発明の精神およ
び範囲に該当する構造を組み込んだような変更を包含す
るものと考える。
び用途について示しかつ説明したが、当業者は、特に前
述の教示に基づいて、変更を行うことができるので、本
発明はそれに限定される訳ではないことは理解されよ
う。したがって、特許請求の範囲は、本発明の精神およ
び範囲に該当する構造を組み込んだような変更を包含す
るものと考える。
【図１】フライホイールを用いた衛星電力およびポイン
ティング制御アーキテクチャのブロック図である。
ティング制御アーキテクチャのブロック図である。
【図２】フライホイール・レギュレータおよびフライホ
イール・モータ／ジェネレータの回路図である。
イール・モータ／ジェネレータの回路図である。
【図３】典型的なフライホイール・モータ／ジェネレー
タの電流電圧特性を示す図である。
タの電流電圧特性を示す図である。
【図４】ソーラー・アレイの使用開始から寿命終了まで
の、ソーラー・アレイ電圧ー電流特性における典型的な
変化を示す図である。
の、ソーラー・アレイ電圧ー電流特性における典型的な
変化を示す図である。
１０２ ソーラー・アレイ １０４ 電力バス １０６ 衛星負荷 １０８、１１０、１１２、２００ フライホイール・
レギュレータ １１４、１１６、１１８ フライホイール ２０２ フライホイール・モータ／ジェネレータ ２０４ 電力制御回路 ２０６ フィードバック制御ループ
レギュレータ １１４、１１６、１１８ フライホイール ２０２ フライホイール・モータ／ジェネレータ ２０４ 電力制御回路 ２０６ フィードバック制御ループ
Claims (7)
- 【請求項１】 衛星電力調整およびポインティング・シ
ステムであって、 電力バスと、 回転エネルギを蓄積可能な第１のフライホイールであっ
て、該第１のフライホイールに電力を蓄積する場合前記
回転エネルギを増大させ、前記第１のフライホイールか
ら電力を引き出す場合前記回転エネルギを減少させる第
１のフライホイール・モータ／ジェネレータを備える第
１のフライホイールと、 回転エネルギを蓄積可能な第２のフライホイールであっ
て、該第２のフライホイールに電力を蓄積する場合前記
回転エネルギを増大させ、前記第２のフライホイールか
ら電力を引き出す場合前記回転エネルギを減少させる第
２のフライホイール・モータ／ジェネレータを備える第
２のフライホイールと、 前記電力バスと前記第１のフライホイール・モータ／ジ
ェネレータとに接続された第１のフライホイール・レギ
ュレータであって、 エネルギ蓄積期間中、前記電力バスから前記第１のフラ
イホイール・コントローラに電力を流入させ、エネルギ
引き出し期間中、前記第１のフライホイール・モータ／
ジェネレータから前記電力バスに電力を流出させる第１
の電力制御回路と、 前記第１の電力制御回路と前記電力バスとに接続された
第１のフィードバック制御ループであって、第１の所定
電圧基準と第１の電力バス電圧基準に基づいて、前記エ
ネルギ蓄積期間および前記エネルギ引き出し期間を示す
出力を与える第１のフィードバック制御ループと、を備
える第１のフライホイール・レギュレータと、 前記電力バスと前記第２のフライホイール・コントロー
ラに接続された第２のフライホイール・レギュレータで
あって、 エネルギ蓄積期間中、前記電力バスから前記第２のフラ
イホイールモータ／ジェネレータに電力を流入させ、エ
ネルギ引き出し期間中、前記第２のフライホイールモー
タ／ジェネレータから前記電力バスに電力を流出させる
第２の電力制御回路と、 前記第２の電力制御回路と前記電力バスとに接続された
第２のフィードバック制御ループであって、第２の所定
電圧基準と第２の電力バス電圧基準に基づいて、前記エ
ネルギ蓄積期間および前記エネルギ引き出し期間を示す
出力を与える第２のフィードバック制御ループと、を備
える第２のフライホイール・レギュレータと、 を含む衛星電力調整およびポインティング・システム。 - 【請求項２】 請求項１記載のシステムであって、更
に、前記電力バスに接続されたソーラー・アレイを備
え、該ソーラー・アレイがアレイ電圧を生成する、シス
テム。 - 【請求項３】 請求項２記載のシステムにおいて、前記
第１のフライホイール・レギュレータが、前記アレイ電
圧に実質的に追従する、プログラム可能な設定点を有す
る、システム。 - 【請求項４】 請求項３記載のシステムにおいて、前記
第１のフライホイール・モータ／ジェネレータおよび前
記第２のフライホイール・モータ／ジェネレータが、発
電機および電動機を備える、システム。 - 【請求項５】 請求項４記載のシステムにおいて、前記
第１および第２の電力バス電圧基準が、第１および第２
の抵抗分圧器を備える、システム。 - 【請求項６】 請求項５記載のシステムにおいて、前記
第１のフィードバック制御ループが、前記第１の抵抗分
圧器と、前記抵抗分圧器と前記第１の所定電圧基準とに
接続された第１の比較器と、前記第１の比較器に接続さ
れた第１の増幅器とを備える、システム。 - 【請求項７】 請求項５記載のシステムにおいて、前記
第２のフィードバック制御ループが、第２の抵抗分圧器
と、前記抵抗分圧器と前記第２の所定電圧基準とに接続
された第２の比較器と、前記第２の比較器に接続された
第２の増幅器とを備える、システム。
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|---|---|---|---|
| US988055 | 1997-12-10 | ||
| US08/988,055 US6234427B1 (en) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | Solar array regulation and spacecraft pointing using flywheel energy storage with programmable voltage control |
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|---|---|
| JPH11266552A true JPH11266552A (ja) | 1999-09-28 |
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| AU2001233095A1 (en) * | 2000-01-27 | 2001-08-07 | Primarion, Inc. | Apparatus for providing regulated power to an integrated circuit |
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-
1997
- 1997-12-10 US US08/988,055 patent/US6234427B1/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-12-03 EP EP98122584A patent/EP0922636B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-03 DE DE69819114T patent/DE69819114T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-12-10 JP JP35131798A patent/JP3408171B2/ja not_active Expired - Fee Related
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