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技術 宇宙移動体電力システム

出願人 スペースシステムズ/ローラルインコーポレイテッド
発明者 スタンレイキャンタージョンシー.ホール
出願日 1999年4月13日 (22年8ヶ月経過) 出願番号 1999-105459
公開日 1999年11月24日 (22年1ヶ月経過) 公開番号 1999-321798
状態 未査定
技術分野 飛行船・気球・飛行機 宇宙航行
主要キーワード 非通常状態 番目セル リコンディショニング 小バッテリ 追加電圧 所定レンジ 電力供給器 バス電力
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図面 (6)

課題・解決手段

本発明は、バス許容された所定最大電圧を超えるバッテリの全容量にまで充電される増加した数のバッテリセルを有する宇宙動体電力システムである。該バッテリは、充電期間においてバスから切断され得る。そして、再接続される前に、バッテリは部分的に放電され該バスに順応なさしめられる。このことにより、セル数増加により最小バッテリ電圧が増加せしめられる故に、バスに生じる電圧範囲が低減する。1つのタップが用意され、これによりバッテリがバスから切断された場合、及びバスに電力供給するソラーパネル故障した場合において、バスに電流を供給する。

概要

背景

概要

本発明は、バス許容された所定最大電圧を超えるバッテリの全容量にまで充電される増加した数のバッテリセルを有する宇宙動体電力システムである。該バッテリは、充電期間においてバスから切断され得る。そして、再接続される前に、バッテリは部分的に放電され該バスに順応なさしめられる。このことにより、セル数増加により最小バッテリ電圧が増加せしめられる故に、バスに生じる電圧範囲が低減する。1つのタップが用意され、これによりバッテリがバスから切断された場合、及びバスに電力供給するソラーパネル故障した場合において、バスに電流を供給する。

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請求項1

宇宙動体電力システムであって、電力バス電力を供給する1組のバッテリに接続された第1接続点と、択一的に前記電力バスに電力を供給するソーラアレイに接続された第2接続点とを有する電力バスと、前記1組のバッテリから、前記電力バスを切り離して前記電力バスが許容し得る最大電圧値を超えるフル充電電圧にまで前記1組のバッテリを充電するスイッチ手段と、前記電力源に前記1組のバッテリを再接続する前に、前記電力バスにより許容し得る電圧にまで前記フル充電された電圧を低減する手段と、を有することを特徴とする宇宙移動体電力システム。

請求項2

請求項1に記載の宇宙移動体電力システムあって、前記フル充電された電圧を低減する手段が、前記バッテリの両端にスイッチ可能に接続された抵抗を少なくとも1つ含むことを特徴とする宇宙移動体電力システム。

請求項3

請求項1に記載の宇宙移動体電力システムであって、前記スイッチ手段が、前記1組のバッテリと電力バスとの間に直列接続された少なくとも1つのリレーを含むことを特徴とする宇宙移動体電力システム。

請求項4

請求項3に記載の宇宙移動体電力システムであって、前記スイッチ手段が、前記リレーと直列接続された少なくとも1つのダイオードを更に含むことを特徴とする宇宙移動体電力システム。

請求項5

電力バスにより許容された所定最大電圧以上の電圧レベルに宇宙移動体電力システムを充電する方法であって、バッテリから電力バスを切断するための少なくとも1つの状態を判別するステップと、前記電力バスからバッテリを切断するステップと、前記電力バスの許容する所定最大電圧を超える電圧を有するフル容量にまでバッテリを充電するステップと、電力バスにより許容されたレベルバッテリ電圧を低減するようにバッテリを部分放電するステップと、バッテリを電力バスに再接続するための少なくとも1つの状態を判別するステップと、バッテリを電力バスに再接続するステップと、を含むことを特徴とする方法。

請求項6

宇宙移動体電力システムであって、電力バスに電力を供給する1組のバッテリに接続された第1接続点と、択一的に前記電力バスに電力を供給するソーラアレイに接続された第2接続点とを有する電力バスと、前記1組のバッテリを前記電力バスに接続又は切断するスイッチ手段と、緊急電力供給器と、を有するシステムであって、前記緊急電力供給器が、必要に際して、前記電力バスに電力を供給する前記1組のバッテリから導出された電力の部分を使用して所定レンジ内にその電圧が停まるように前記1組のバッテリに接続されたタップと、前記ソーラアレイの電力が前記バスによる要求より下回る場合に、前記タップを通して前記バスへの電流通過のみを可能とするダイオードと、を含むことを特徴とする宇宙移動体電力システム。

請求項7

請求項6に記載の宇宙移動体電力システムであって、前記1組のバッテリが、電力バスにより許容された所定最大電圧を超えた電圧に充電され得、所定最大電圧を超えないように前記タップが配置されることを特徴とする宇宙移動体電力システム。

請求項8

請求項7に記載の宇宙移動体電力システムであって、ソーラアレイが前記電力バスに電力を供給し得ない場合に、前記緊急電力供給器が電力を供給することを特徴とする宇宙移動体電力システム。

請求項9

宇宙移動体電力システムであって、所定最大電圧値Xを有する電力バスを含み、前記電力バスが、直列に接続されたセル所定数nで以て1つのバッテリに接続された第1接続点を有し、Y>Xである最大電圧値Y を有し、ソーラアレイに接続された第2接続点とを有し、前記電力システムが、n番セルとmセルとの間に置かれ、且つVn-m≦Xである電圧Vn-mを有するバッテリタップと、前記バスから前記タップを選択的に接続及び切断する少なくとも1つダイオードと、を含むことを特徴とする宇宙移動体電力システム。

請求項10

請求項9に記載の宇宙移動体電力システムであって、前記1組のバッテリが前記電力バスから切断された場合、及び前記ソーラアレイが前記電力バスに十分な電力を供給し得ない場合に、前記タップが前記電力バスに電力を供給することを特徴とする宇宙移動体電力システム。

請求項11

宇宙移動体電力システムであって、前記電力バスに電力を供給する1組のバッテリに接続された第1接続点を伴う電力バスと、前記電力バスに択一的にソーラアレイから電力を供給する第2接続点と、を含み、所定電力バス電圧Xが存在し、値Yが前記バスに電力を供給する前記1組のバッテリの所定最大電圧を表すとすると、Y>Xであり、変数VBが前記電力バスに電力を供給する前記1組のバッテリの電圧値を表すとすると、VB≦Yであり、前記電力システムが、前記1組のバッテリをY電圧まで充電されることを許容している前記電力バスから前記1組のバッテリを切断するスイッチ手段と、VB≦Xである場合に、前記1組のバッテリを前記電力バスへ再接続する手段と、前記スイッチ手段と前記VBを低減する手段との間を協調させる制御手段と、を含むことを特徴とする宇宙移動体電力システム。

請求項12

請求項11に記載の宇宙移動体電力システムであって、前記スイッチ手段が少なくとも1つのリレーからなることを特徴とする宇宙移動体電力システム。

請求項13

請求項12に記載の宇宙移動体電力システムであって、前記スイッチ手段が、前記リレーに直列に接続された少なくとも1つのダイオードからなることを特徴とする宇宙移動体電力システム。

請求項14

請求項11に記載の宇宙移動体電力システムであって、前記制御手段がオンボードコンピュータからなることを特徴とする宇宙移動体電力システム。

請求項15

請求項11に記載の宇宙移動体電力システムであって、前記VBを低減する手段が前記バッテリの両端に、前記制御手段により切り換え可能に接続された1つの抵抗器からなることを特徴とする宇宙移動体電力システム。

請求項16

電力バスに許容された所定最大電圧以上の電圧レベルに宇宙移動体電力システムを充電する方法であって、バッテリから電力バスを切断する少なくとも1つの状態判別に応じてバッテリを電力バスから切断するステップと、電力バスに許容された所定最大電圧を超える電圧を有するフル容量にバッテリを充電するステップと、電力バスが許容する電圧レベルにバッテリ電圧を低減するバッテリ部分放電ステップと、バッテリを電力バスに再接続する少なくとも1つの状態を決定するステップと、バッテリを電力バスに再接続するステップと、を含む方法。

請求項17

宇宙移動体電力バスに緊急電力を適用する方法であって、所定電圧レンジ内にその電圧が停まるように、1組のバッテリに接続されたタップを提供するステップと、前記電力バスから前記1組のバッテリが切断され且つ前記電力バスに供給している電流が所定のレベル以下である状態に応じて、前記タップを介して電力バスに緊急電力を供給するステップと、を含むことを特徴とする方法。

技術分野

0001

本発明は、バッテリ技術に関し、特に、効率的且つ低重量な衛星電力システムを目的としたニッケルカドミウム、ニッケル水素、又はリチウムイオンバッテリを使用したバッテリ相互接続及びバッテリ充電方式に関する。

背景技術

0002

通信衛星は地球を周回している故に、衛星は搭載バッテリ充電及び放電に関して、2つのフェーズを通過している。1つのフェーズは、蝕フェーズであり、他は非蝕フェーズである。蝕フェーズにおいては、ソーラアレイは、衛星システムに対して電力を供給することはできないので、バッテリは、衛星に必要な電力を供給することが要求される。蝕フェーズ期間において、バッテリにより衛星への十分な電力供給を維持することが1つの挑戦である。なんとなれば、バッテリの出力電圧は、バッテリ電力すなわち電荷が放電するにつれて減少するからである。

0003

宇宙動体において使用されているバッテリ、特に衛星に使用されているバッテリは、打ち上げコスト、及び/又はペイロードについての考慮の故に重量的に軽いことが必要とされ、かつ最効率で使用されることが必要であることが、この分野において知られている。異なる型のバッテリがこれらの要求に合致するように開発された。ニッケルカドミウム、ニッケル水素、又はリチウムイオンバッテリのようなバッテリが使用されてきた。典型的な衛星の電力システムは、全て共通バスに接続された1組のバッテリ、充電コンバータ、及びソーラアレイを含み、これにより電力がバッテリ又はソーラアレイのいずれかにより択一的に供給される。

0004

宇宙移動体の電力システムアーキテクチャは、ほとんど共通的に2つの型のシステムを含んでいる。その1つは、直接エネルギー搬送・完全レギュレータバスを使用するもの、他の1つは、不完全レギュレータ・直接エネルギー搬送バスを使用するものである。直接エネルギー搬送・完全レギュレータバスは、宇宙移動体の動作寿命のうちの一部の期間においてのみ使用される放電レギュレータを要求するという欠点を有する。更に、放電レギュレータは、高価でありかつ重量が大であり、打ち上げコストを押し上げ要因となり、更にもし一部の部品故障した場合に、全体のレギュレータが故障するように相互接続された部品群を含んでいる。更に、放電レギュレータは、バッテリエネルギーを変換していない間においても、宇宙移動体のある程度の電力を消費する。加えて、バッテリコンバータは、100%以下の効率で動作するはずであり、それによりバッテリエネルギーを浪費する。

0005

不完全レギュレーションされた直接エネルギー搬送バスは、放電レギュレータを使用せずに動作する。上述した放電レギュレータの欠点を回避しているものの、不完全レギュレーションされた直接エネルギー搬送バスは、ソーラアレイエネルギーの非最適化使用に関連した欠点を有する。この非最適化使用は、ソーラアレイ出力電圧がバッテリに固定せしめられるときに生ずる「ソーラアレイラッチアップ」として知られる望ましくない状態を除く又は避ける試みから引き起こされる。この状態は、バスがバッテリにより電力供給される状態からソーラアレイにより電力供給される状態に変更された時に、典型的に発生する。

0006

衛星が蝕期間から脱したならば、バッテリと同様にソーラアレイも、衛星の負荷分担し始める(両者はバッテリ電圧にて電流を供給する)。これは、バッテリ電流を減少させ、一方においてバッテリ電圧を上昇させる。例えば、負のインピーダンス定数の衛星電力負荷に対して、上昇するバッテリ電圧は電流要求を更に低下させる。もしソーラアレイが十分に大きいならば、バッテリ電流に完全に取って代わる。すなわちバッテリは放電を止める。過剰なソーラアレイ電流は、ここに至るとバッテリを充電する可能性があり、バスはバッテリから切り離されたとみなされる。

0007

もし、不十分なアレイ電流しか得られない場合には、バッテリは、完全に復帰して回路開放することはない。このソーラアレイ電流は、バッテリが放電されるにつれて連続的に減少するバッテリ電圧により固定せしめられ、ラッチアップ状態が発生する。調停動作がない場合、ラッチアップ状態は全衛星電力の消失をもたらす可能性がある。

0008

従来技術においては、ラッチアップ状態はソーラアレイによる非レギュレーション化されたバスを過大サイズとすることにより避けて来た。この過大サイズは放電の最大深度(蝕の最後に起こる)における開放回路衛星電圧とアレイ電流との積を、蝕最終期バス電力要求仕様よりも大きくすることによっている。しかし、このアプローチは、バッテリ電圧により支配される蝕最終期の電力に対するソーラアレイのサイズ調整を要求する。このバッテリ電圧は通常平衡バス電圧の65%である。従って、アレイは、その他の動作要求仕様に関して35%も過大なアレイになるかもしれない。

0009

典型的には、静止衛星電力システムにおいて、すくなくとも2つの電力システムがある。図3を参照してみるに、ソーラアレイは、放射エネルギーを衛星使用の目的で電気エネルギーに変換し、バッテリ2は、ソーラアレイ3が衛星の要求仕様を満足するに足る十分な電力を生成しない場合に電力供給する。従来技術は、バッテリ2が完全に充電された場合にその電圧が電力バス1(図3を参照)に許容された最大電圧を超えないような丁度十分なバッテリセルを便宜的に使用していた。バッテリ2が直接バス1に接続され、バッテリ2からの過度高電圧が望ましくないならば、バッテリの数の選択は、電力バス1に許容された最大電圧に制限される。

0010

例えば、ニッケル水素(NiH)セルバッテリが宇宙移動体電力供給システムに使用された場合には、使用されるNi-H2セル最大数は、名目100Vの電圧レベルに対して、約60セルになる。ニッケル水素バッテリは1セル当たり1.65Vの最大電圧(バッテリ充電の最終において)かつ(最悪の放電の最後における)1セル当たり1Vの最小電圧にて動作する。従って、最大電圧は60×1.65V/cell=99voltであり、最小電圧は、60ボルトになる。典型的な非レギュレーション高電圧バスシステムにおいては、これが39ボルト(99-60ボルト)のバス変動(すなわち範囲)の原因となる。この広い動作範囲は、蝕期間の最終時におけるソーラアレイラッチアップの原因となり、これはまた、バッテリ動作の期間において電力コンバータの効率を下げる傾向がある。

0011

本発明の第1の目的と利点は、バッテリ放電レギュレータを使用しない宇宙移動体電力システムを提供することである。本発明の第2の目的と利点は、バッテリ放電レギュレータを使用しない宇宙移動体電力システムであって、ソーラアレイの過剰設計を要求せずに、ソーラアレイラッチアップの可能性を除くシステムを提供することである。

0012

本発明の第3の目的と利点は、従来技術の電力システムより10から15%高い電圧値に充電し得るバッテリシステムを含む宇宙移動体電力システムを提供することである。本発明の第4の目的と利点は、バッテリが接続されていない時間において、ソーラアレイが十分な電力を提供し得ない場合に、宇宙移動体電力システムに緊急電力を供給することである。

0013

本発明の第5の目的と利点は、電力コンバータがバッテリにより駆動されている場合の該電力コンバータの効率を改善することである。

発明の概要

0014

前述した問題及び他の問題は克服され、本発明の目的は、本発明の実施例に従った方法及び装置により実施され得る。ここにおいて、バッテリセルの数は10から15%の間に増加され、その増加により生じた追加電圧はバッテリの電圧を低減する手段により、許容し得る程度にまで低減される。

0015

緊急タップが設けられ、これにより、もしバッテリが電力バスから切断された状態において不測の事態が発生した場合にも電力バスに電力を供給する。この事態は、バッテリの電力バスに許容された最大電圧以上のレベルに充電せしめられて、リレーが開となったときに生ずる。関連して、本発明はタップを介して緊急電力を供給する方法を教示している。該タップは、電力バスの最大許容電圧を超えない電圧で以て、バッテリに接続される。従って、該タップは、ソーラアレイが充電のため該バスから切断されて電力を電力バスに供給し得ない場合、該タップは、1組のバッテリを電力バスに接続することにより緊急電力を該バスに供給する機能を提供している。

0016

加えて、本発明は、バス電圧範囲を低減する方法を教示している。該バス電圧範囲はバスの最大電圧と最小電圧との差である。10から15%のバッテリ数の増加により、最小電圧が対応して増加している。バスの最大電圧が一定に停まっているという事実によって、結果的にバス電圧範囲が低減されている。

発明を実施するための最良の形態

0017

バッテリ相互接続及びバッテリ充電方法論を示している図1図2図4、及び図5を参照する。これらの図は、本発明を実施するに適したものである宇宙移動体電力システムや衛星電力システムであるがこれらに限定されるものではない。

0018

図1は、本発明による宇宙移動体電力システムの実施例を示しているブロック図である。電力バス11における電力は、ソーラアレイ17、又はバッテリ16のいずれかにより、所定最小電圧リミットから所定最大電圧リミットの電圧範囲で以て供給される。特別な状況において、該バス11は、緊急電力ユニット15から電力供給を受ける。緊急電力ユニットは、電力バス11へ適当な電圧を供給するバッテリ16に接続されたタップ(図2を参照)を含んでいる。この適当な電圧は、バス11の所定電圧を超えないことが好ましいし、バス11のこの所定最大電圧以下であってそれに近いことが好ましい。これは、バッテリ16は電力バス11の最大許容電圧制限以上に電圧を充電され、そして電力バス11はソーラアレイ17により電力供給されるように図られるバッテリ充電フェーズの間にリレーK13が電力バス11からバッテリ16を切断する際に発生する。もし、何らかの理由で、ソーラアレイ17の電力に中断が発生した場合、緊急電力ユニット15のタップが自動的に電力を電力バス11に電力を供給する。充電コンバータ12が、電力バス11とバッテリ16の一端に接続されている。オンボードコンピュータ14がリレーK13、充電コンバータ12、及び緊急電力ユニットの動作を制御する。

0019

図2は、61番目のセルにタップが設けられたニッケル水素バッテリを使用した図1の実施例のブロック図である。この緊急電力ユニット15の一端は、電力バス11に接続され、他端はバッテリ16のタップに接続されている。該タップは、その最大電圧が、バス11の電圧以下であるように位置決めされている。バッテリ16の第2番目の接続点はリレーK13に接続され、リレーK13は電力バス11に接続されている。バッテリ16の第3番目の接続点は接地されている。

0020

例えば、Ni-H2バッテリは1.65ボルト/セルの最大のフル充電電圧、及び放電最終電圧1.0ボルト/セルの最小電圧を有し得る。この電力バス11の所定最大電圧制限は101ボルトであり得る。バッテリ16が完全に充電された場合には、各Ni-Hバッテリは1.65ボルト/セルの最大充電電圧を有する。従って、61個の直列接続されたNi-Hセル群は、100.65ボルト( 61×1.65ボルト/セル = 100.65ボルト)の組み合わせ最大電圧を有する。もし、101ボルトが電力バス11の最大電圧であるならば、61番目と62番目のセルの間の点が、電力バス11に接続されるべきタップのための妥当な接続点である。

0021

ここで、該妥当な接続点は、バッテリセル16の電圧範囲及び電力バス11により許容された最大電圧に依存することが、注意されるべきである。第61番目のセルタップは、リレースイッチK13が開の場合、すなわちバッテリ16が電気的に電力バスに接続されていない場合に使用される。この場合というのは、電力バスがソーラアレイ17により電力供給され、バッテリ16が充電コンバータ12を介して再充電するために電力バスから切断された期間である。ここで、蝕期間の全時間において、該リレースイッチは閉位置を維持されていることは注意されるべきである。そして、バッテリセル16は、バス11の所定最大値内のレベルにまでに単に充電される。このことは、オンボードコンピュータ14により制御可能である。更に、総バッテリセル数が従来技術に比べて、本発明では例えば10-15%も多いことから、第61番目のセルタップは、必要に際して、妥当な電圧レベルでバスに電力を供給するように使用される。より少ない数のセルが最適な量のエネルギーを供給するにもかかわらず、より大きい数のセルが電力バス11を過充電することができる。従って、緊急電力ユニット15の電圧であるタップ電圧がバスに対して許容された所定最大電圧よりも低くなるように、該タップの電圧はバッテリ16から引き出される。バッテリ16はバス11から切断されていることから、バッテリ16は、電力バス11により許容された最大電圧を超える最大容量にまで充電され得る。その充電の特徴、又は方法については以下の図4及び図5に示される。

0022

図4は、本発明によるスイッチング機構の実施例を表している。リレースイッチK13の一部分であるリレーK1は、リレー接点(K1)と直列に接地されたダイオードD1を有している。リレーK1は、ダイオードD1が、電力バス11の電圧がバッテリ16の電圧を超えた時である逆方向バイアスの間においてのみ動作する。従って、触期間においては、電力バス11は順方向バイアスのダイオードD1を介してバッテリ16により電力供給される。これは、ソーラアレイ17が十分な電力を生成して、バス11の電圧をバッテリ電圧16の電圧以上に上昇させ、これによりダイオートD1のバイアス逆転するまでなされる。これは、通常、太陽により照射されたソーラアレイ17が電力バスに電流を供給している場合に発生する。

0023

ここで、リレースイッチK13は、1つのダイオードD1及びリレーK1、又は冗長性動作を提供する目的の複数のダイオート及びリレーを含んでよいことは注意されるべきである。更に、リレー群は、バッテリ16をそのフル容量に充電する必要性がある期間においてのみ使用される(すなわち開放される)ようになされ得ることは注意されるべきである。この事態は一般的に、年間の2つの分離した期間(地球公転における分点の時期)の約44日の間において発生する。年間の他の期間においては、リレーK13は閉じられ、バッテリ16は、電力バス11にダイオード接続される。

0024

図5は、過剰バッテリ電圧を熱放出してリコンディショニングする負荷の実施例を表している。抵抗RがバッテリBにスイッチ可能な状態で接続されている。その接続及び切断はスイッチK'により達成される。これは、オンボードコンピュータ14により制御される。本発明により可能とされたバッテリ16の数は、従来技術よりも10から15%増加するはずであるあるから、フル充電されたバッテリ16の電圧は、電力バス11に許容された最大電圧を超えるかもしれない。よって、リコンディショニング負荷Rを使用した熱放出のプロセスは、電力バス11へバッテリ16を接続する以前に、バッテリ16の電圧を適当な電圧に低減する。

0025

本発明による方法は、バス11の電圧がバッテリ16の電圧よりも高いか否かについて判別する行程を含む。もし、バッテリ16の電圧が電力バス11の電圧よりも高い場合には,オンボートコンピュータ14は電力バス16のバッテリ11からの切断を指示する。これは、該バスと該バッテリとの間に冗長的に接続された1組のリレーK1-K4を介して達成される。バッテリ16が電力バス11から切断されれば、バッテリ16は電力バス11により耐えられる最大電圧より高いレベルにまで充電され得る。

0026

本発明による別の方法は、電力バス11がソーラアレイ17により電力供給されるべき場合に、電力バス11に緊急電力を供給する行程を含んでいる。バッテリ16の電力の一部分を使用する目的のためのタップが電気的に電力バス11に接続されている。該タップは、ダイオードを介して電力バス11に接続されている。該ダイオードは、タップ電圧がバス11の電圧よりも大きい場合に、該タップから該バス11への電流を許容している。これは、(a)リレースイッチK13が開状態にある(バッテリ16の充電期間において)場合と、(b)ソーラアレイ17の電力が、バス11の要求仕様以下に下降した場合においてのみ発生する。従って、該タップは、緊急で且つ非通常状態である動作状態の期間においてのみ電力を提供するが、緊急電力自体は常に利用可能な状態にある。該タップの最大電圧は、セル当たりの最大充電電圧及び電力バス11の所定最大電圧等のファクタにより制限される。

0027

本発明によれば、追加セル(例えば60から72セル)を加えることによって、従来技術の電力システムを悩ましていた上述した問題は克服される。従って、最小バス電圧は、最小1ボルト/セルを仮定すれは、60ボルトから72ボルトに増加する。しかし、フル充電した場合には、最大電圧は118ボルトになる。例示的実施例において100ボルトが電力バスに許容された最大電圧であることから、該バテッリ16は、最初に電力バス11から切断され、そしてフルに充電され、過剰なバッテリ充電は、該バスにバッテリ16を再接続する以前に、118ボルトから100ボルトに低減される。これは、過剰電力(図5参照)の熱放出プロセスによりなされる。好ましい実施例において、過剰電力は、バッテリ両端に抵抗器Rを設置し、オンボードコンピュータ14内にある自律充電管理プログラムにより制御することにより、取り除かれる。この熱放出プロセスは、電圧を100ボルトに低減しつつ、総蓄積エネルギーの約0.5〜1.0%除去するだけである。この結果としては、有利な狭い電圧範囲の電圧変動、即ち28ボルト(72-100ボルト)であり、蝕期間の最終におけるソーラアレイのラッチアップの可能性を低減し、また軌道の全期間を通して電力コンバータの効率を増加させる。

0028

大まかに言って、電力システムは、所定(設計上)最大電力バス電圧値Xと、直列接続されたセルの1組の最大電圧値Y(X<Y)と、妥当な所定値mとがあって、ソーラアレイ17がバス11に電力を供給できない場合でスイッチK13が開状態であるというような環境下において、タップがn番目セルm番目セルとの接続点から発してバス11に電力を供給する。n番目セルとm番目セルとの接続点の電圧値はYn-mであり、数値mの選択により、X の値より小であるか又は等しい。加えて、電力システムは、バッテリ16の全体セットの電圧値を表す変数VBを有する。VBの変動範囲は、セルの直列接続されたバッテリの累算値であって、放電時の最悪のケースである最小電圧とYの値との間にある。VB>Xである時にバテッリ16を電力バス11に接続することが好ましくないことから、VB≦XようなレベルにVBが低減される。これは、好ましい実施例において、再充電後でバッテリ16をバス11に接続する前までの間にバッテリ16の両端に抵抗Rを配置することによりなし得る。

0029

オンボードコンピュータ14は、最終の触期間において生ぜしめられるバッテリ16の放電状態に基づいて妥当な充電特性を決定する。妥当な充電特性を提供することは、リレーK13の動作及びリコンディショニング負荷(R)の制御を含む。本発明の好ましい実施例において、リレーK13はダイオードと直列に接続されたリレーK1-K4からなり、そして、ダイオードが逆バイアスされた場合のみにおいて閉とされる。図1に示されるリレーの数は、4つのリレーK1-K4のみに制限されない。4つのリレーは図1に示されているが、いずれかのリレーが短絡又は開放故障したいずれの事象においても冗長性を提供する。リレーは、好ましくは個々独立に動作する。更に、本発明は、完全レギュレーションされた非分離型システムに適用し得る。本発明の利点は、従来技術に比較して、用いられ得るセル数の増加にある。従って、システムの電力範囲拡張している。加えて、レギュレーションされたシステムで以て、本発明は、バッテリ16の電圧範囲を低減する。これによりコンバータ効率を向上させている。

0030

本発明の好ましい実施例を参照しつつ本発明について説明したが、本発明の範囲と精神から逸脱することなく、形状或いは詳細についての改変がなし得ることは当業者であれば理解できる。

図面の簡単な説明

0031

図1本発明による宇宙移動体電力システムの実施例のブロック図である。
図2ニッケル水素バッテリを用いた図1の実施例の全体図である。
図3宇宙移動体電力システムの従来技術の全体図である。
図4本発明によるスイッチングシステムの実施例を示す図である。
図5過剰バッテリ電圧を熱放出する回路の実施例を示す図である。

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0032

11電力バス
16バッテリ
K13リレースイッチ

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