CN111357148B - 蓄电模块以及电源*** - Google Patents

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Abstract

电池模块(5)具备：电池(51)；双向DC‑DC转换器(52)，具有开关元件，开关元件配置在由该开关元件产生的热传递到电池(51)的位置，在对从电池(51)供给的直流电力进行变换并向输入输出部(te)供给的放电模式、和对从输入输出部(te)供给的直流电力进行变换并向电池(51)供给的充电模式下进行动作；以及模块控制部(53)，在需要使电池(51)的周围的温度上升的情况下，强制性地使双向DC‑DC转换器(52)在放电模式下进行动作，并且使开关元件的开关频率比通常驱动时上升。

Description

蓄电模块以及电源***
技术领域
本发明涉及蓄电模块以及电源***。
背景技术
已提出一种在容纳多个电池的容器内具备导入空气的风扇和对其空气进行加热的加热器的电池组的温度调节装置(例如参照专利文献1)。该电池组的温度调节装置具备：温度传感器，对多个电池各自的温度进行检测；以及温度控制部件，基于由温度传感器检测的温度来调节电池组的温度。而且，温度控制部件根据电池组的温度使加热器工作，由此将容纳电池组的容器内的温度维持固定。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-55019号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1记载的结构中，需要将加热器配置到容器内，因此包含电池组以及加热器的模块整体会大型化。
本发明是鉴于上述缘由而完成的，其目的在于，提供一种在防止蓄电池的过度的温度下降的同时谋求了小型化的蓄电模块以及电源***。
用于解决课题的技术方案
为了达到上述目的，本发明涉及的蓄电模块具备：
蓄电池；
双向DC-DC转换器，具有开关元件，所述开关元件配置在由该开关元件产生的热传递到所述蓄电池的位置，在对从所述蓄电池供给的直流电力进行变换并向输入输出部供给的放电模式、和对从所述输入输出部供给的直流电力进行变换并向所述蓄电池供给的充电模式下进行动作；以及
控制部，在需要使所述蓄电池的温度上升的情况下，强制性地使所述双向DC-DC转换器在所述放电模式下进行动作，并且使所述开关元件的开关频率比通常驱动时上升。
此外，本发明涉及的蓄电模块也可以是，
所述控制部在需要使所述蓄电池的温度上升的情况下，使所述开关元件的开关频率变为可动作范围内的最大频率，并使从所述双向DC-DC转换器向所述输入输出部供给的直流电力变为最大。
此外，本发明涉及的蓄电模块也可以是，
所述双向DC-DC转换器具有：
电感器，一端与所述蓄电池的高电位侧的输出端连接；
第1开关元件，连接在所述电感器的另一端与所述输入输出部之间；以及
第2开关元件，连接在所述电感器的另一端与所述蓄电池的低电位侧的输出端之间，
所述控制部在需要使所述蓄电池的温度上升的情况下，将所述第1开关元件维持在断开状态。
此外，本发明涉及的蓄电模块也可以是，
所述蓄电池具有锂离子电池。
从其它观点来看的本发明涉及的电源***具备：
功率调节器，具有直流总线、DC-DC转换器以及双向DC-AC逆变器，所述DC-DC转换器将从发电装置供给的直流电力变换为不同的电压值的直流电力并向所述直流总线供给，所述双向DC-AC逆变器将从电力***供给的交流电力变换为直流电力并供给到所述直流总线，并且将从所述直流总线供给的直流电力变换为交流电力并向与所述电力***连接的交流负载供给；以及
蓄电模块，具有蓄电池、双向DC-DC转换器以及控制部，所述双向DC-DC转换器具有开关元件，配置在由所述开关元件产生的热传递到所述蓄电池的位置，在对从所述蓄电池供给的直流电力进行变换并经由输入输出部向所述直流总线供给的放电模式、和对从所述直流总线经由所述输入输出部供给的直流电力进行变换并向所述蓄电池供给的充电模式下进行动作，所述控制部在需要使所述蓄电池的温度上升的情况下，强制性地使所述双向DC-DC转换器在所述放电模式下进行动作，并且使所述开关元件的开关频率上升。
此外，本发明涉及的电源***也可以是，
所述功率调节器具有：
功率测量部，测量所述交流负载中的消耗功率；以及
指令部，在需要使所述蓄电池的温度上升的情况下，根据由所述功率测量部测量的所述交流负载中的消耗功率，向所述控制部输出指令信息，所述指令信息指示将所述双向DC-DC转换器的输出变为不产生从所述直流总线向所述电力***的逆流的输出范围内的最大输出。
此外，本发明涉及的电源***也可以是，
所述功率调节器具有：指令部，在需要使所述蓄电池的温度上升的情况下，向所述控制部输出指令信息，所述指令信息指示将所述双向DC-DC转换器的输出变为所述双向DC-DC转换器的最大输出以下的预先设定的输出。
发明效果
根据本发明，控制部在需要使蓄电池的温度上升的情况下，强制性地使双向DC-DC转换器在放电模式下进行动作，并且使开关元件的开关频率上升。由此，通过使开关元件的发热量增加，并使从开关元件向蓄电池的周围传递的热量增加，从而能够使蓄电池的温度快速地上升。因此，无需为了使蓄电池的周围的温度快速地上升而在蓄电池的周围配置加热器，与之相应地，能够谋求蓄电模块整体的小型化。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的电源***的概要结构图。
图2是实施方式涉及的电池模块的电路图。
图3是实施方式涉及的电池模块的概要剖视图。
图4是示出实施方式涉及的模块控制部以及功率调节器控制部的动作的时序图。
图5A是示出实施方式涉及的开关元件的开启(turn on)时的电流波形和电压波形的图。
图5B是示出实施方式涉及的开关元件的关断(turn off)时的电流波形和电压波形的图。
图6A是示出实施方式涉及的通常的放电模式时的开关元件的接通断开控制、电流波形、电压波形以及开关损耗产生期间的关系的时间图。
图6B是示出关于实施方式与图6A的情况相比使开关频率上升的状态下的放电模式时的开关元件的接通断开控制、电流波形、电压波形以及开关损耗产生期间的关系的时间图。
图7是示出实施方式涉及的模块控制部所执行的电池模块控制处理的流程的一例的流程图。
图8A是示出实施方式涉及的交流负载中的消耗功率和从电池模块输出的直流电力(DC power)的随时间变化的图。
图8B是示出向实施方式涉及的双向DC-DC转换器供给的PWM信号的频率的随时间变化的图。
图9A是示出变形例涉及的交流负载中的消耗功率和从电池模块输出的直流电力的随时间变化的图。
图9B是示出变形例涉及的交流负载中的消耗功率和从电池模块输出的直流电力的随时间变化的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细进行说明。本实施方式涉及的电源***为分布式电源***，与电力***互连并从太阳能电池或者蓄电池向交流负载供给电力。本实施方式涉及的电源***具备功率调节器、以及与功率调节器连接的蓄电模块。功率调节器具有双向DC-AC逆变器，该双向DC-AC逆变器将从电力***供给的交流电力变换为直流电力并供给到直流总线，并且将从直流总线供给的直流电力变换为交流电力并向与电力***连接的交流负载供给。蓄电模块具有：蓄电池；双向DC-DC转换器，介于蓄电池和与直流总线连接的输入输出部之间；以及控制部，对双向DC-DC转换器进行控制。双向DC-DC转换器在对从蓄电池供给的直流电力进行变换并向输入输出部供给的放电模式、和对从直流总线经由输入输出部供给的直流电力进行变换并向蓄电池供给的充电模式下进行动作。而且，控制部在需要使蓄电池的温度上升的情况下，强制性地使双向DC-DC转换器在放电模式下进行动作，并且使开关元件的开关频率上升，来对蓄电池进行加热。
如图1所示，本实施方式涉及的电源***具备：作为发电装置的太阳能电池1、与太阳能电池1以及电力***2连接的功率调节器3、以及电池模块5。此外，在电力***2连接有通过被供给交流电力而进行动作的家用电器那样的交流负载4。
功率调节器3具有：HVDC母线(高压直流总线)33、和向HVDC母线33供给的PV转换器(DC-DC转换器)31。此外，功率调节器3具有双向DC-AC逆变器32，该双向DC-AC逆变器32将从电力***2供给的交流电力变换为直流电力并供给到HVDC母线33，并且将从HVDC母线33供给的直流电力变换为交流电力并向与电力***2连接的交流负载4供给。进而，功率调节器3具有：通信母线34、以及对功率调节器3整体的动作进行控制的功率调节器控制部35。而且，功率调节器控制部35经由通信母线34在与PV转换器31、双向DC-AC逆变器32之间收发控制信息，由此控制PV转换器31、双向DC-AC逆变器32。HVDC母线33的电压例如维持在360V。
PV转换器31将从太阳能电池1接收的直流电力变换为不同的电压值的直流电力并向HVDC母线33输出。PV转换器31具有通过进行MPPT(最大功率点跟踪)控制从而谋求太阳能电池1的输出功率的最大化的功能。
双向DC-AC逆变器32将从电力***2供给的交流电力变换为直流电力并供给到HVDC母线33，并且将从HVDC母线33供给的直流电力变换为交流电力并向交流负载4供给。双向DC-AC逆变器32例如也可以进行将供给到HVDC母线33的电流控制为固定值的恒流控制。
功率测量部36测量交流负载4的消耗功率，向通信母线34输出示出通过测量获得的消耗功率测量值的消耗功率测量值信息。
功率调节器控制部35具有MPU(Micro Processing Unit，微处理单元)和存储部。而且，MPU通过读入并执行存储部所存储的程序，从而作为消耗功率获取部351以及指令部352发挥功能。消耗功率获取部351从对交流负载4的消耗功率进行测量的功率测量部36经由通信母线34获取消耗功率测量值信息。
指令部352根据从太阳能电池1经由PV转换器31向HVDC母线33供给的直流电力、交流负载4中的消耗功率，生成对双向DC-DC转换器52的动作模式进行指示的动作指令信息。然后，指令部352将所生成的动作指令信息经由通信母线34向模块控制部53发送。指令部352例如在太阳能电池1中的发电量大的情况下，向模块控制部53发送指示使双向DC-DC转换器52在充电模式下进行动作的动作指令信息。另一方面，指令部352例如在太阳能电池1中的发电量小的情况下，向模块控制部53发送指示使双向DC-DC转换器52在放电模式下进行动作的动作指令信息。
此外，设指令部352从模块控制部53接收到后述的强制放电通知信息，该强制放电通知信息通知使双向DC-DC转换器52强制性地在放电模式下进行动作。在该情况下，指令部352生成根据由消耗功率获取部351获取的消耗功率测量值信息所示的交流负载4中的消耗功率而设定的示出双向DC-DC转换器52的输出指令值的指令信息，并向模块控制部53发送。该输出指令值是相当于不产生从HVDC母线33向电力***2的逆流(reverse power flow)的输出范围内的最大输出的值。
电池模块5具有：电池(蓄电池)51、双向DC-DC转换器52、模块控制部53、温度测量部54、电源电路55、以及收纳它们的壳体(未图示)。此外，电池模块5具有用于在与功率调节器3的HVDC母线33之间进行直流电力的输入输出的输入输出部te。双向DC-DC转换器52介于电池51与输入输出部te之间。电池模块5经由输入输出部te与功率调节器3的HVDC母线33电连接。
如图2所示，输入输出部te具有：高电位侧的输入输出端子te1、和低电位侧(接地电位侧)的输入输出端子te2。在双向DC-DC转换器52的输入输出部te侧的输入输出端间连接有电容器C1。
此外，电池模块5具有：继电器RL1，连接在电池51的高电位侧的输入输出端与双向DC-DC转换器52的电池51侧的高电位侧的输入输出端之间；以及突入电流防止电路56，与继电器RL1并联连接。继电器RL1例如为单刀单掷型的电磁继电器或者半导体继电器。突入电流防止电路56是用于防止在电容器C1未被充电的状态下使继电器RL1变为闭合状态时在后述的开关元件Q1流过过大的电流的电路。突入电流防止电路56具有二极管D1、开关元件Q3以及电阻R1。二极管D1的阳极与电池51的高电位侧的输入输出端连接。开关元件Q3例如为N沟道型的FET，与二极管D1的阴极连接。电阻R1连接在开关元件Q3与双向DC-DC转换器52的电池51侧的高电位侧的输入输出端之间。进而，电池模块5具有继电器RL2，该继电器RL2串联地***在输入输出端子tel与双向DC-DC转换器52的输入输出部te侧的高电位侧的输入输出端之间。继电器RL2例如为单刀单掷型的电磁继电器或者半导体继电器。
此外，电池模块5具有：电压计V1，对电池51的两端间的电压进行测量；电压计V2，对双向DC-DC转换器52的电池51侧的输入输出端间的电压进行测量；以及电压计V3，对电容器C1的两端间的电压进行测量。进而，电池模块5具有：电压计V4，对继电器RL2和输入输出端子te1的连接点、与双向DC-DC转换器52的输入输出部te侧的低电位侧的输入输出端之间的电压进行测量。电压计V1、V2、V3、V4分别向模块控制部53输出与测量的电压值的大小成比例的大小的电压信号。
此外，电池模块5具有：电流计A1，***在继电器RL1与双向DC-DC转换器52的电池51侧的高电位侧的输入输出端之间。进而，电池模块5具有：电流计A2，***在电容器C1的高电位侧的输出端与继电器RL2之间。电流计A1、A2分别向模块控制部53输出与测量的电流值的大小成比例的大小的电压信号。
电池51例如是由相互串联连接的多个电池单元构成的电池组。作为电池51的电池单元，例如为锂离子电池。电池51的输出电压例如设定为300V。
双向DC-DC转换器52在对从电池51供给的直流电力进行变换并向输入输出部te供给的放电模式、和对从功率调节器3的HVDC母线33经由输入输出部te供给的直流电力进行变换并向电池51供给的充电模式下进行动作。双向DC-DC转换器52具有电感器L1以及开关元件Q1、Q2。该双向DC-DC转换器52配置在由开关元件Q1、Q2产生的热传递到电池51的位置。例如，如图3所示，双向DC-DC转换器52在接近电池51的上方而配置的状态下与电池51一起收纳在一个大致密闭的壳体5a内。由此，由双向DC-DC转换器52的开关元件Q1、Q2产生的热通过存在于壳体5a内的空气的对流向电池51传递。另外，双向DC-DC转换器52例如也可以在电池51的下方接近电池51而配置。
返回到图2，电感器L1的一端经由继电器RL1与电池51的高电位侧的输入输出端连接。开关元件(第1开关元件)Q1例如为N沟道型的FET，连接在电感器L1的另一端与电容器C1的高电位侧的输入输出端之间。开关元件(第2开关元件)Q2例如为N沟道型的FET，连接在电感器L1的另一端与电池51的低电位侧的输入输出端之间。双向DC-DC转换器52在放电模式时通过使开关元件Q2进行接通断开动作，由此将从电池51供给的直流电力升压并向输入输出部te供给。此外，双向DC-DC转换器52在充电模式时通过使开关元件Q1进行接通断开动作，由此将从HVDC母线33经由输入输出部te供给的直流电力降压并向电池51供给。
温度测量部54对电池51的周围的温度进行测量，并向模块控制部53输出示出温度测量值的温度信息。电源电路55与输入输出部te电连接，将从输入输出部te供给的直流电力降压并向模块控制部53供给。电源电路55例如将从输入输出部te供给的360V的直流电力降压为5V并向模块控制部53供给。
模块控制部53在需要使电池51的温度上升的情况下，强制性地使双向DC-DC转换器52在放电模式下进行动作，并且使开关元件Q2的开关频率比通常驱动时上升。在此，模块控制部53在从温度测量部54输入的温度信息所示的温度测量值为预先设定的基准温度以下的情况下，判定为需要使电池51的温度上升。例如，在电池51的电池单元为锂离子电池的情况下，若其周围温度例如低于0℃，则在电池51的充电时起因于由金属锂的析出造成的分离器的破损而产生***的可能性高。因此，在电池51的电池单元为锂离子电池的情况下，基准温度例如设定为0℃。此外，模块控制部53在判定为需要使电池51的温度上升的情况下，将通知强制性地使双向DC-DC转换器52在放电模式下进行动作的强制放电通知信息经由通信母线34向功率调节器控制部35发送。而且，模块控制部53基于在强制放电通知信息发送后从功率调节器控制部35接收的指令信息，使开关元件Q2的开关频率上升。
模块控制部53具有：MPU、存储部、对开关元件Q1、Q2、Q3进行驱动的开关元件驱动电路、以及对继电器RL1、RL2进行驱动的继电器驱动电路。此外，模块控制部53具有与开关元件Q1、Q2、Q3各自的栅极Q1_g、Q2_g、Q3_g连接的输出端子Q1_t、Q2_t、Q3_t。此外，模块控制部53具有与继电器RL1、RL2各自的控制信号端子(未图示)连接的输出端子RL1_t、RL2_t。
开关元件驱动电路基于从MPU输入的控制信号，经由输出端子Q1_t、Q2_t、Q3_t向开关元件Q1、Q2、Q3各自的栅极Q1_g、Q2_g、Q3_g输出控制信号。开关元件驱动电路能够向开关元件Q1、Q2各自的栅极Q1_g、Q2_g输出PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)信号作为控制信号。继电器驱动电路基于从MPU输入的控制信号，经由输出端子RL1_t、RL2_t向继电器RL1、RL2各自的控制信号端子输出控制信号。
进而，模块控制部53具有与电压计V1、V2、V3、V4以及电流计A1、A2分别连接的输入端子V1_t、V2_t、V3_t、V4_t、A1_t、A2_t。而且，在模块控制部53，从电压计V1、V2、V3、V4以及电流计A1、A2分别经由输入端子V1_t、V2_t、V3_t、V4_t、A1_t、A2_t被输入电压信号。此外，模块控制部53具有与温度测量部54连接并从温度测量部54输入温度信息的端子TH_t。进而，模块控制部53能够经由功率调节器3的通信母线34与功率调节器控制部35通信。而且，模块控制部53基于从功率调节器控制部35经由通信母线34输入的动作指令信息来控制双向DC-DC转换器52。
此外，模块控制部53具有与输入输出部te连接的电源端子Vcc_t。而且，模块控制部53在双向DC-DC转换器52在充电模式下进行动作的期间，从功率调节器3的HVDC母线33经由电源端子Vcc_t接受驱动电力的供给。另一方面，模块控制部53在双向DC-DC转换器52在放电模式下进行动作的期间，从电池51经由电源端子Vcc_t接受驱动电力的供给。
其次，参照图4对本实施方式涉及的模块控制部53以及功率调节器控制部35的动作进行说明。另外，图4示出功率调节器3以及电池模块5启动之后的运转中的状态。首先，设模块控制部53使双向DC-DC转换器52在放电模式下进行动作(步骤S1)。此时，设指示使双向DC-DC转换器52在放电模式下进行动作的动作指令信息从功率调节器控制部35经由通信母线34向模块控制部53发送(步骤S2)。在该情况下，模块控制部53基于接收的动作指令信息，使双向DC-DC转换器52在充电模式下进行动作(步骤S3)。
其次，设模块控制部53判定为从温度测量部54输入的温度信息所示的温度Th成为预先设定的温度Thth以下(步骤S4)。在该情况下，通知使双向DC-DC转换器52强制性地在放电模式下进行动作的强制放电通知信息从模块控制部53经由通信母线34向功率调节器控制部35发送(步骤S5)。
另一方面，在功率调节器控制部35中，若接收到强制放电通知信息，则消耗功率获取部351从功率测量部36获取示出交流负载4中的消耗功率的消耗功率测量值信息(步骤S6)。接下来，指令部352基于消耗功率测量值信息所示的消耗功率来计算向双向DC-DC转换器52的输出指令值(步骤S7)。然后，包含该输出指令值的输出指令信息从功率调节器控制部35经由通信母线34向模块控制部53发送(步骤S8)。
另一方面，模块控制部53若接收到输出指令信息，则使双向DC-DC转换器52的开关元件Q1变为断开状态(步骤S9)。如此一来，模块控制部53使双向DC-DC转换器52强制性地在放电模式下开始动作。
其次，模块控制部53使向双向DC-DC转换器52的开关元件Q2供给的PWM信号的频率增加(步骤S10)。由此，产生开关元件Q2中的开关损耗的期间的比例变大，与之相应地，开关元件Q2中的发热量增加。由该开关元件Q2产生的热向电池51的周围传递，从而电池51的周围的温度上升，电池51被加热。
在此，对在开关元件Q2产生开关损耗的期间和PWM信号的频率的关系进行说明。如图5A所示，开关元件Q2在从断开状态转变到接通状态的中途的开启期间△Ton，施加于源极-栅极间的电压VTr以及流过源极-栅极间的电流ITr均不为0。此外，如图5B所示，开关元件Q2在从接通状态转变到断开状态的中途的关断期间△Toff，施加于源极-栅极间的电压VTr以及流过源极-栅极间的电流Itr均不为0。因此，在这些开启期间△Ton以及关断期间△Toff，在开关元件Q2产生电力损耗(开关损耗)，该开关损耗量被变换为热。即，该开启期间△Ton、关断期间△Toff相当于产生开关损耗的期间。
例如，像图6A所示，双向DC-DC转换器52在通常的放电模式下进行动作的情况下，在相当于开关元件Q2的接通断开动作的两个周期的期间T1，产生开关损耗的期间到来四次(参照图6A的交叉影线部分)。在此，使图6A所示的接通断开动作的频率增加为2倍，如图6B所示，设使接通断开动作的周期缩短到1/2。在该情况下，在期间T1，产生开关损耗的期间到来八次。在此，设开启期间、关断期间的长度不依赖于开关元件Q2的接通断开动作的周期而是固定的。在该情况下，图6B的情况下的产生开关损耗的期间的比例增加到图6A的情况下的产生开关损耗的期间的比例的2倍。而且，若产生开关损耗的期间的比例增加，则与之相应地，开关元件Q2的发热量增大。
其次，参照图7对本实施方式涉及的模块控制部53所执行的电池模块控制处理进行说明。电池模块控制处理例如以电池模块5与功率调节器3连接且从功率调节器3的HVDC母线33经由电源电路55向模块控制部53供给了驱动电力作为契机而开始。此时，模块控制部53在继电器RL1为断开的状态下，使突入电流防止电路56的开关元件Q3变为接通状态，然后，根据从电流计A1、A2以及电压计V3、V4输入的电压信号的大小来接通继电器RL1。由此，防止了在开关元件Q1、Q2中流动过电流。此外，模块控制部53在使双向DC-DC转换器52进行动作之前使继电器RL2变为闭合状态。
首先，模块控制部53将双向DC-DC转换器52的动作模式设定为预先设定的动作模式(步骤S101)。例如设预先设定为在向模块控制部53供给了驱动电力之后立即使双向DC-DC转换器52在放电模式下进行动作。在该情况下，模块控制部53将双向DC-DC转换器52的动作模式设定为放电模式。其次，模块控制部53在设定的动作模式下，使双向DC-DC转换器52在放电模式或者充电模式下进行动作(步骤S102)。
接下来，模块控制部53判定从温度测量部54输入的温度信息所示的电池51的周围的温度Th是否为预先设定的基准温度Thth以下(步骤S103)。
模块控制部53若判定为电池51的周围的温度Th高于基准温度Thth(步骤S103：否)，则判定是否从功率调节器控制部35接收到动作指令信息(步骤S104)。模块控制部53若判定为未从功率调节器控制部35接收到动作指令信息(步骤S104：否)，则直接执行步骤S102的处理。
另一方面，模块控制部53若判定为从功率调节器控制部35接收到动作指令信息(步骤S104：是)，则按照动作指令信息所示的动作模式来设定双向DC-DC转换器52的动作模式(步骤S101)。然后，模块控制部53再次执行步骤S102的处理。
此外，设模块控制部53在步骤S103的处理中判定为从温度测量部54输入的温度信息所示的电池51的周围的温度Th为基准温度Thth以下(步骤S103：是)。在该情况下，模块控制部53经由通信母线34向功率调节器控制部35发送强制放电通知信息(步骤S105)。
其次，模块控制部53若从功率调节器控制部35经由通信母线34接收到输出指令信息(步骤S106)，则将双向DC-DC转换器52的开关元件Q1断开(步骤S107)。由此，双向DC-DC转换器52的动作模式被强制性地设定为充电模式。
接下来，模块控制部53基于指令信息所示的双向DC-DC转换器52的输出指令值，使向开关元件Q2输出的PWM信号的频率增加(步骤S108)。然后，模块控制部53再次执行步骤S103的处理。
在此，如图8A所示，功率调节器控制部35的指令部352使双向DC-DC转换器52的输出指令值PB以跟踪交流负载4中的消耗功率PL的方式变化。另外，交流负载4中的消耗功率PL相当于从HVDC母线33向交流负载4经由双向DC-AC逆变器32供给的电力。而且，如图8B所示，模块控制部53根据输出指令值PB的变化而使向开关元件Q2输出的PWM信号的频率变化。在此，输出指令值PB变得越大，则模块控制部53越提高PWM信号的频率。
如以上说明的那样，根据本实施方式涉及的电池模块5，模块控制部53在需要使电池51的周围的温度上升的情况下，强制性地使双向DC-DC转换器52在放电模式下进行动作，并且使开关元件Q2的开关频率上升。由此，通过使开关元件Q2的发热量增加，并使从开关元件Q2向电池51的周围传递的热量增加，从而能够使电池51的周围的温度快速地上升。因此，无需为了使电池51的周围的温度快速地上升而在电池51的周围配置加热器，与之相应地，能够谋求电池模块5整体的小型化。
此外，本实施方式涉及的指令部352根据由功率测量部36测量的交流负载4中的消耗功率，向模块控制部53输出指令信息，该指令信息进行指示使得从双向DC-DC转换器52输出的直流电力成为不产生从HVDC母线33向电力***2的逆流的最大功率。由此，能够在将蓄积于电池51的电力的无用消耗抑制为最小限度的同时高效地对电池51进行加热。
进而，本实施方式涉及的模块控制部53在需要使电池51的温度上升的情况下，将开关元件Q1维持在断开状态。由此，由开关元件Q1的体二极管中的通电损耗产生的热向电池51的周围传递，向电池51的周围传递的热量增加。因此，与向电池51的周围传递的热量增加的量相应地，能够使电池51的周围的温度迅速地上升。
此外，在本实施方式中，在电池51的电池单元为锂离子电池的情况下，能够将基准温度Thth设定为在电池单元内不会在电极析出金属锂的温度(例如0℃)。由此，电池51的温度被维持在不会在该电池单元的电极析出金属锂的温度，因此能够防止起因于金属锂的析出的电池51的***。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于前述的实施方式的结构。例如，也可以是，模块控制部53在需要使电池51的温度上升的情况下，使开关元件Q2的开关频率变为可动作范围内的最大频率，使从双向DC-DC转换器52经由输入输出部te向HVDC母线33供给的直流电力变为最大。在此，开关元件Q2的开关频率的最大频率由开关可动作范围内的开关元件Q2的开关特性、从内置于模块控制部53的振荡器输出的时钟的频率等来决定。在该情况下，双向DC-DC转换器52与太阳能电池1的发电状况或电力***2的状态无关地使其输出变为最大。因而，例如，像图9A所示，双向DC-DC转换器52的输出指令值PB超过交流负载4中的消耗功率PL，可能产生从HVDC母线33向电力***2的逆流。另外，在图9A以及图9B中，交流负载4中的消耗功率PL相当于从HVDC母线33向交流负载4经由双向DC-AC逆变器32供给的功率。
在此，模块控制部53也可以控制使双向DC-DC转换器52在最大输出下进行动作的期间，使得电池51不成为过放电状态。例如，设电池模块5具备对电池51的SOC(State OfCharge，充电状态)进行监视的BMU(Battery Management Unit，电池管理单元)。在该情况下，也可以是，若BMU探测到电池51的SOC成为预先设定的基准值以下，则模块控制部53使双向DC-DC转换器52的输出下降。
根据本结构，能够将在开关元件Q2中产生开关损耗的期间的比例设为最大，因此能够将开关元件Q2的发热量设为最大，与之相应地，能够使电池51迅速地升温。此外，通过流过电感器L1的电流增加，从而电感器L1的发热量也增加。由此，从电感器L1向电池51的周围传递的热量也增加，因此与之相应地，能够使电池51迅速地升温。
在实施方式中，对指令部352向模块控制部53发送示出不产生从HVDC母线33向电力***2的逆流的范围内的双向DC-DC转换器52的最大输出所相当的输出指令值的指令信息的例子进行了说明。但是，不限于此，例如，指令部352也可以向模块控制部53输出示出从双向DC-DC转换器52输出的直流电力为双向DC-DC转换器52的最大输出以下的预先设定的输出指令值的指令信息。在该情况下，例如，像图9B所示，双向DC-DC转换器52的输出指令值PB超过交流负载4中的消耗功率PL而可能产生从HVDC母线33向电力***2的逆流的期间、和双向DC-DC转换器52的输出指令值PB成为交流负载4中的消耗功率PL以下而不产生从HVDC母线33向电力***2的逆流的期间混合存在。在不产生从HVDC母线33向电力***2的逆流的期间，例如，也可以从太阳能电池1经由PV转换器31向HVDC母线33供给直流电力。
根据本结构，也能够使在开关元件Q2中产生开关损耗的期间的比例增大，因此能够使开关元件Q2的发热量增加，与之相应地，能够使电池51迅速地升温。
在实施方式中，对电池模块5具备温度测量部54，模块控制部53在由温度测量部54测量的温度成为基准温度以下的情况下强制性地使双向DC-DC转换器52在放电模式下进行动作的例子进行了说明。不过，并不限于此，例如，功率调节器3也可以具备对设置电池模块5的场所的气温进行测量的气温测量部(未图示)。而且，也可以是，若由气温测量部测量的温度成为预先设定的基准温度以下，则指令部352向模块控制部53发送指令信息，该指令信息指示使双向DC-DC转换器52强制性地在放电模式下进行动作，并且使PWM信号的频率上升。
根据本结构，无需在电池模块5内配置温度测量部54，因此与之相应地，能够谋求电池模块5的小型化。
在实施方式中，对模块控制部53使双向DC-DC转换器52强制性地在放电模式下进行动作的情况下将开关元件Q1维持在断开状态的例子进行了说明。但是，不限于此，模块控制部53也可以进行控制使得将开关元件Q1适当变为接通状态。
在实施方式中，对发电装置为太阳能电池1的例子进行了说明，但只要为利用了自然能量的发电装置即可，不限定于太阳能电池，例如也可以为风力发电机。
以上，对本发明的实施方式以及变形例(包含注释的记载。以下同样。)进行了说明，但本发明并不限定于这些。本发明包含适当组合了实施方式以及变形例的发明、对此适当施加了变更的发明。
本申请基于2017年11月16日申请的日本专利申请特愿2017-220643号。在本说明书中将日本专利申请特愿2017-220643号的说明书、权利要求书以及附图整体作为参照而引入。
产业上的可利用性
本发明适合作为与进行***互连的功率调节器连接的电池模块。
附图标记说明
1：太阳能电池，2：电力***，3：功率调节器，4：交流负载，5：电池模块，31：PV转换器，32：双向DC-AC逆变器，33：HVDC母线，34：通信母线，35：功率调节器控制部，36：功率测量部，51：电池，52：双向DC-DC转换器，53：模块控制部，54：温度测量部，55：电源电路，56：突入电流防止电路，351：消耗功率获取部，352：指令部，A1、A2：电流计，A1_t、A2_t、V1_t、V2_t、V3_t、V4_t：输入端子，C1：电容器，D1：二极管，L1：电感器，Q1、Q2、Q3：开关元件，Q1_t、Q2_t、Q3_t、RL1_t、RL2_t：输出端子，R1、R2：电阻，RL1、RL2：继电器，te：输入输出部，te1、te2：输入输出端子，V1、V2、V3、V4：电压计。

Claims (6)

1.一种蓄电模块，具备：
蓄电池；
双向DC-DC转换器，具有开关元件，所述开关元件配置在由该开关元件产生的热传递到所述蓄电池的位置，在对从所述蓄电池供给的直流电力进行变换并向输入输出部供给的放电模式、和对从所述输入输出部供给的直流电力进行变换并向所述蓄电池供给的充电模式下进行动作；以及
控制部，在需要使所述蓄电池的温度上升的情况下，强制性地使所述双向DC-DC转换器在所述放电模式下进行动作，并且使所述开关元件的开关频率比通常驱动时上升，
所述蓄电模块具有：指令部，在需要使所述蓄电池的温度上升的情况下，向所述控制部输出指令信息，所述指令信息指示将所述双向DC-DC转换器的输出变为所述双向DC-DC转换器的最大输出以下的预先设定的输出。
2.根据权利要求1所述的蓄电模块，其中，
所述控制部在需要使所述蓄电池的温度上升的情况下，使所述开关元件的开关频率变为可动作范围内的最大频率，并使从所述双向DC-DC转换器向所述输入输出部供给的直流电力变为最大。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电模块，其中，
所述双向DC-DC转换器具有：
电感器，一端与所述蓄电池的高电位侧的输出端连接；
第1开关元件，连接在所述电感器的另一端与所述输入输出部之间；以及
第2开关元件，连接在所述电感器的另一端与所述蓄电池的低电位侧的输出端之间，
所述控制部在需要使所述蓄电池的温度上升的情况下，将所述第1开关元件维持在断开状态。
4.根据权利要求1或2所述的蓄电模块，其中，
所述蓄电池具有锂离子电池。
5.一种电源***，具备：
功率调节器，具有直流总线、DC-DC转换器以及双向DC-AC逆变器，所述DC-DC转换器将从发电装置供给的直流电力变换为不同的电压值的直流电力并向所述直流总线供给，所述双向DC-AC逆变器将从电力***供给的交流电力变换为直流电力并供给到所述直流总线，并且将从所述直流总线供给的直流电力变换为交流电力并向与所述电力***连接的交流负载供给；以及
蓄电模块，具有蓄电池、双向DC-DC转换器以及控制部，所述双向DC-DC转换器具有开关元件，配置在由所述开关元件产生的热传递到所述蓄电池的位置，在对从所述蓄电池供给的直流电力进行变换并经由输入输出部向所述直流总线供给的放电模式、和对从所述直流总线经由所述输入输出部供给的直流电力进行变换并向所述蓄电池供给的充电模式下进行动作，所述控制部在需要使所述蓄电池的温度上升的情况下，强制性地使所述双向DC-DC转换器在所述放电模式下进行动作，并且使所述开关元件的开关频率上升，
所述功率调节器具有：
功率测量部，测量所述交流负载中的消耗功率；以及
指令部，在需要使所述蓄电池的温度上升的情况下，根据由所述功率测量部测量的所述交流负载中的消耗功率，向所述控制部输出指令信息，所述指令信息指示将所述双向DC-DC转换器的输出变为不产生从所述直流总线向所述电力***的逆流的输出范围内的最大输出。
6.根据权利要求5所述的电源***，其中，
所述功率调节器具有：指令部，在需要使所述蓄电池的温度上升的情况下，向所述控制部输出指令信息，所述指令信息指示将所述双向DC-DC转换器的输出变为所述双向DC-DC转换器的最大输出以下的预先设定的输出。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111149275B (zh) * 2017-09-22 2023-09-12 株式会社村田制作所 蓄电装置
JP7123165B2 (ja) * 2018-11-29 2022-08-22 三菱電機株式会社 回転電機の駆動装置
US11011908B2 (en) * 2019-08-06 2021-05-18 Hamilton Sunstrand Corporation System and method for adding a high voltage DC source to a power bus
JP7075385B2 (ja) * 2019-10-30 2022-05-25 株式会社Soken 電力変換装置
JP7054393B2 (ja) * 2019-10-30 2022-04-13 株式会社Soken 電力変換装置
CN114851918B (zh) * 2021-01-20 2024-01-23 宁德时代新能源科技股份有限公司 充电加热装置、充电加热装置的控制方法及装置
CN113110666B (zh) * 2021-03-05 2022-12-13 上海空间电源研究所 一种基于空间热离子发电装置的电源***及控制方法
WO2023004712A1 (zh) * 2021-07-29 2023-02-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 充放电装置、电池充电的方法和充放电***
CN114552062A (zh) * 2022-02-24 2022-05-27 深圳威迈斯新能源股份有限公司 一种换电站余热利用***及其控制方法
CN116054337B (zh) * 2023-01-13 2024-01-30 铁塔能源有限公司 电源供电装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012212628A (ja) * 2011-03-31 2012-11-01 Panasonic Corp 蓄電池ユニット
JP2012218535A (ja) * 2011-04-07 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp 車両用駆動電源装置
JP2016146252A (ja) * 2015-02-06 2016-08-12 富士重工業株式会社 車載電池温調システム
JP2016184476A (ja) * 2015-03-25 2016-10-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄電システム及び管理装置
JP2017175888A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換システム、電力変換装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5029331B2 (ja) * 2007-12-06 2012-09-19 パナソニック株式会社 車両用電源装置
JP4957538B2 (ja) * 2007-12-27 2012-06-20 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 コンバータ装置，回転電機制御装置および駆動装置
JP5267180B2 (ja) 2009-02-04 2013-08-21 トヨタ自動車株式会社 昇温システム
KR101166020B1 (ko) * 2010-05-31 2012-07-19 삼성에스디아이 주식회사 비접촉 충전 시스템 및 이를 포함한 에너지 저장 시스템
JP2012161189A (ja) * 2011-02-01 2012-08-23 Tabuchi Electric Co Ltd 蓄電池への太陽電池電力の充放電制御方法
JP5673452B2 (ja) 2011-09-06 2015-02-18 三菱自動車工業株式会社 組電池の温度調節装置
JP5799912B2 (ja) * 2012-07-26 2015-10-28 株式会社デンソー 電源温度調整装置
KR101698771B1 (ko) * 2013-01-16 2017-01-23 삼성에스디아이 주식회사 배터리 온도 제어 시스템 및 그 제어 방법
KR20140115501A (ko) * 2013-03-20 2014-10-01 삼성에스디아이 주식회사 배터리 가온 기능을 갖는 전원 변환 장치
JP6160355B2 (ja) 2013-08-12 2017-07-12 住友電気工業株式会社 蓄電池の自己発熱装置、蓄電池の自己発熱方法及び電源システム
CN103532379A (zh) * 2013-09-09 2014-01-22 深圳市佳华利道新技术开发有限公司 双向dc-dc变换器及混合动力机动车

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012212628A (ja) * 2011-03-31 2012-11-01 Panasonic Corp 蓄電池ユニット
JP2012218535A (ja) * 2011-04-07 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp 車両用駆動電源装置
JP2016146252A (ja) * 2015-02-06 2016-08-12 富士重工業株式会社 車載電池温調システム
JP2016184476A (ja) * 2015-03-25 2016-10-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄電システム及び管理装置
JP2017175888A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換システム、電力変換装置

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