CN102903983A - 电池单元监视电路、电池单元模块、包含电池单元模块的汽车 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施方式，电池单元监视电路进行电池单元的单元平衡以及端子的异常检测。第一开关，一端连接于第一单元平衡端子，另一端连接于第二单元平衡端子，根据第一控制信号接通断开，进行单元平衡。电流源以及第二开关，与第一开关并联配置，在第一开关的一端和另一端之间串联连接，电流源使电流流动。第二开关根据第二控制信号接通断开。第一检测部，被输入第一单元电压测定端子电压和第一单元平衡端子电压，检测端子的开路。第二检测部，被输入第二单元电压测定端子电压和第二单元平衡端子电压，检测端子的开路。

Description

电池单元监视电路、电池单元模块、包含电池单元模块的汽车
(相关文献的引用)
本申请以2011年7月27日申请的在先日本国特许申请2011-164415号的优先权的权益为基础并且要求此权益，将其全体内容通过引用包含于此。
技术领域
在此说明的实施方式关于电池单元监视电路、电池单元模块、包含电池单元模块的汽车。
背景技术
电池单元模块适用于EV(electric vehicle：电动车)或者HV(hybridelectric vehicle：混合动力电动车)等汽车、能量收集器、智能电网等领域。电池单元模块，设置有例如层叠的多个电池单元。电池单元模块中，设置有监视电池单元的电池单元监视电路。电池单元监视电路，检测电池单元的端子间的电压，检测电池单元的过充电和/或过放电等。
电池单元模块中，为了高精度的监控电池单元，在电池单元的正极侧以及负极侧分别独立设置单元电压测定端子和单元平衡端子是有效的。在分别独立的设置单元电压测定端子和单元平衡端子时，在电池单元成为过充电的情况下，接通单元平衡开关而进行放电，在放电时，电压测定端子的电压不变动。并且，能够一边进行单元平衡一边执行单元电压测定。
但是，在所述的电池单元监视电路中，存在难以即时检测出单元平衡端子和/或单元平衡开关的异常等的问题。
发明内容
本发明提供能够即时检测出端子的异常的电池单元监视电路、电池单元模块、包含电池单元模块的汽车。
根据一个实施方式，电池单元监视电路，进行电池单元的单元平衡以及端子的异常检测。在电池单元监视电路中，设置第一单元电压测定端子、第一单元平衡端子、第二单元电压测定端子、第二单元平衡端子、第一开关、电流源、第二开关、第一检测部、以及第二检测部。第一单元电压测定端子，被连接于电池单元的正极侧。第一单元平衡端子，被连接于电池单元的正极侧，与第一单元电压测定端子并联配置。第二单元电压测定端子，被连接于电池单元的负极侧。第二单元平衡端子，被连接于电池单元的负极侧，与第二单元电压测定端子并联配置。第一开关，一端连接于第一单元平衡端子，另一端连接于第二单元平衡端子，根据第一控制信号接通断开，执行单元平衡。电流源以及第二开关，与第一开关并联配置，在第一开关的一端和另一端之间串联连接。电流源使电流流动。第二开关，根据第二控制信号接通断开。第一检测部，被输入第一单元电压测定端子电压和第一单元平衡端子电压，检测端子的开路。第二检测部，被输入第二单元电压测定端子电压和第二单元平衡端子电压，检测端子的开路。
根据其他的实施方式，在电池单元模块，设置了电池单元被层叠或者并联配置的电池单元部以及进行电池单元的单元平衡以及端子的异常检测的电池单元监视电路。电池单元监视电路，设置第一单元电压测定端子、第一单元平衡端子、第二单元电压测定端子、第二单元平衡端子、第一开关、电流源、第二开关、第一检测部、以及第二检测部。第一单元电压测定端子，被连接于电池单元的正极侧。第一单元平衡端子，被连接于电池单元的正极侧，与第一单元电压测定端子并联配置。第二单元电压测定端子，被连接于电池单元的负极侧。第二单元平衡端子，被连接于电池单元的负极侧，与第二单元电压测定端子并联配置。第一开关，一端连接于第一单元平衡端子，另一端连接于第二单元平衡端子，根据第一控制信号接通断开，执行单元平衡。电流源以及第二开关，与第一开关并联配置，在第一开关的一端和另一端之间串联连接。电流源使电流流动。第二开关根据第二控制信号接通断开。第一检测部，被输入第一单元电压测定端子电压和第一单元平衡端子电压，检测端子的开路。第二检测部，被输入第二单元电压测定端子电压和第二单元平衡端子电压，检测端子的开路。
本发明能够在电池单元监视电路、电池单元模块、包含电池单元模块的汽车中，即时的检测端子的异常。
附图说明
图1是表示包含第一实施方式的电池单元模块的汽车的概略结构的图。
图2是表示第一实施方式的电池单元监视电路、电池单元的概略结构的电路图。
图3是表示第一实施方式的电池单元监视电路的开路检测工作的流程图。
图4是表示第一实施方式的电池单元监视电路的开路检测工作的时序图，图4(a)是单元平衡端子正常的情况，图4(b)是单元平衡端子开路的情况。
图5是表示第二实施方式的电池单元监视电路、电池单元的概略结构的电路图。
图6是表示第二实施方式的电池单元监视电路的开路检测工作的时序图，图6(a)是单元平衡端子正常的情况，图6(b)是单元平衡端子开路的情况。
图7是表示第二实施方式的电池单元监视电路的短路检测工作的时序图，图7(a)是单元平衡开关断开的情况，图7(b)是单元平衡开关短路故障的情况。
图8是表示第三实施方式的电池单元监视电路、电池单元的概略结构的电路图。
图9是表示第三实施方式的电池单元监视电路的电流检测工作的时序图，图9(a)是单元平衡端子正常的情况，图9(b)是单元平衡端子开路的情况。
具体实施方式
以下，关于进一步的实施例，参照附图进行说明。在附图中，同一符号表示同一或者类似部分。
关于第一实施方式的电池单元监视电路、电池单元模块、包含电池单元模块的汽车，参照附图进行说明。图1是表示包含电池单元模块的汽车的概略结构的图。图2是表示电池单元监视电路、电池单元的概略结构的电路图。在本实施方式中，为了即时进行单元平衡端子的开路检测，在电池单元监视电路设置检测电路。
如图1所示，在汽车90中，设置电池单元模块部1、ECU2、发动机3、变换器4以及轮胎5。汽车90是EV(electric vehicle：电动车)。
在ECU(electronic control unit：面向汽车的电子控制装置)2中，设置MCU(microcontroller unit：微控制器)21。MCU(microcontroller unit)21，进行电池单元模块部1、发动机3、变换器4等的电子控制。在汽车90中，通常在4个位置配置轮胎5。
在电池单元模块部1中，串联配置n个的电池单元模块20a、电池单元模块20b、电池单元模块20n。在电池单元模块20a，设置电池单元部11a和电池单元监视电路12a。在电池单元模块20b，设置电池单元部11b和电池单元监视电路12b。在电池单元模块20n，设置电池单元部11n和电池单元监视电路12n。
n个电池单元部11a、电池单元部11b、电池单元部11n，相互串联。电池单元部11a的正极侧被连接于变换器4的(+)侧，负极侧被连接于电池单元部11b的正极侧。电池单元部11b的负极侧被连接于未图示的电池单元部11c的正极侧。电池单元部11n的正极侧被连接于未图示的电池单元部11(n-1)的负极侧。电池单元部11a的正极侧和电池单元部11n的负极侧，连接于例如未图示的电池管理部。变换器4的(+)侧和(-)侧被连接于电池管理部。电池管理部管理电池单元部11a的正极侧和电池单元部11n的负极侧之间的电压。
电池单元监视电路12a监视电池单元部11a，电池单元监视电路12b监视电池单元部11b，电池单元监视电路12n监视电池单元部11n。n个的电池单元模块20a、电池单元模块20b、电池单元模块20n，能够分别独立的取出，成为能够和其他的电池单元模块更换的结构。n个的电池单元部11a、电池单元部11b、电池单元部11n，能够分别独立的取出，成为能够和其他的电池单元部更换的结构。
因为电池单元部11a、电池单元部11b、以及电池单元部11n具有同样的结构，电池单元监视电路12a、电池单元监视电路12b、以及电池单元监视电路12n具有同样的结构，以构成电池单元模块20的电池单元部11和电池单元监视电路12说明其内部结构。
如图2所示，在电池单元部11中，设置电池单元DC1至4，电阻R11至18，以及电容C11至16。在电池单元监视电路12中，设置单元电压测定端子Pcv11至14，单元平衡端子Pcb11至14，电流源30a至30c，开关SW11至13，开关SW21至23，检测电路31a至31d，差动放大器32，AD转换器33，时序电路34，接口部35，以及寄存器36。
此处，省略电池单元部DC4、电阻R18、电容C16之后的符号。省略单元电压测定端子Pcv14、单元平衡端子Pcb14、电流源30c、开关SW13、开关SW23之后的符号。
在电池单元11的正极侧以及负极侧，分别设置电压测定端子以及单元平衡端子，在电池单元变为过充电的情况，使得单元平衡开关(开关SW11至13)接通而放电，在放电时单元电压测定端子的电压不改变。并且，具有能够一边进行单元平衡一边执行单元电压测定的优点。
电池单元DC1，正极侧被连接于节点N1，负极侧被连接于节点N11以及电池单元DC2的正极侧。电池单元DC3，正极侧被连接于电池单元DC2的负极侧，负极侧被连接于电池单元DC4的正极侧。
电阻R11，一端被连接于节点N1以及电池单元DC1的正极侧，另一端被连接于节点N2以及单元电压测定端子Pcv11。电阻R12，一端被连接于节点N1以及电池单元DC1，另一端被连接于节点N3以及单元平衡端子Pcb11。
电阻R13，一端被连接于节点N11、电池单元DC1的负极侧，以及电池单元DC2的正极侧，另一端被连接于节点N12以及单元电压测定端子Pcv12。电阻R14，一端被连接于节点N11、电池单元DC1的负极侧，以及电池单元DC2的正极侧，另一端被连接于节点N13以及单元平衡端子Pcv12。
电阻R15，一端被连接于节点N1a、电池单元DC2的负极侧以及电池单元DC3的正极侧，另一端被连接于节点N2a以及单元电压测定端子Pcv13。电阻R16，一端连接于节点N1a，电池单元DC2的负极侧以及电池单元DC3的正极侧，另一端被连接于节点N3a以及单元平衡端子Pcb13。
电阻R17，一端被连接于节点N11a、电池单元DC3的负极侧以及电池单元DC4的正极侧，另一端被连接于节点N12a以及单元电压测定端子Pcv14。电阻R18，一端被连接于节点N11a、电池单元DC3的负极侧以及电池单元DC4的正极侧，另一端被连接于节点N13a以及单元平衡端子Pcb14。此处，电阻R11至18，分别作为电池单元的放电电流设定用电阻行使功能。
电容C11，一端被连接于节点N2以及单元电压测定端子Pcv11，另一端被连接于节点N12以及单元电压测定端子Pcv12。电容C12，一端被连接于节点N3以及单元平衡端子Pcb11，另一端被连接于节点N13以及单元平衡端子Pcv12。电容C13，一端被连接于节点N12以及单元电压测定端子Pcv12，另一端被连接于节点N2a以及单元电压测定端子Pcv13。电容C14，一端被连接于节点N13以及单元平衡端子Pcb12，另一端被连接于节点N3a以及单元平衡端子Pcb13。电容C15，一端被连接于节点N2a以及单元电压测定端子Pcv13，另一端被连接于节点N12a以及单元电压测定端子Pcv14。电容C16，一端被连接于节点N3a以及单元平衡端子Pcb13，另一端被连接于节点N13a以及单元平衡端子Pcb14。此处，电容C11至16，和未图示的外装电阻构成滤波器(LPF)，抑制向单元电压测定端子或者单元平衡端子的噪声。
作为检测部的检测电路31a是比较器。检测电路31a，输入侧的+(plus)端口被连接于节点N4以及单元电压测定端子Pcv11，输入侧的-(minus)端口被连接于节点N5以及单元平衡端子Pcb11，比较节点N4和节点N5的电压，从输出侧的节点N6输出比较结果。
作为检测部的检测电路31b是比较器。检测电路31b，输入侧的+(plus)端口被连接于节点N14以及单元电压测定端子Pcv12，输入侧的-(minus)端口被连接于节点N15以及单元平衡端子Pcb12，比较节点N14和节点N15的电压，从输出侧的节点N16输出比较结果。
作为检测部的检测电路31c是比较器。检测电路31c，输入侧的+(plus)端口被连接于节点N4a以及单元电压测定端子Pcv13，输入侧的-(minus)端口被连接于节点N5a以及单元平衡端子Pcb13，比较单元电压测定端子Pcv13和单元平衡端子Pcb13的电压，从输出侧的节点N6a输出比较结果。
检测电路31d是比较器。检测电路31d，输入侧的+(plus)端口被连接于节点N14a以及单元电压测定端子Pcv14，输入侧的-(minus)端口被连接于节点N15a以及单元平衡端子Pcb14，比较单元电压测定端子Pcv14和单元平衡端子Pcb14的电压，从输出侧的节点N16a输出比较结果。
开关SW11，一端被连接于单元平衡端子Pcb11，另一端被连接于单元平衡端子Pcb12。开关SW11，基于控制信号SG1进行接通断开工作，作为单元平衡开关行使功能。由Nch MOS晶体管构成的开关SW11，漏极被连接于节点N5以及单元平衡端子Pcb11，向栅极输入控制信号SG1，源极被连接于节点N15以及单元平衡端子Pcb12。
开关SW12，一端被连接于单元平衡端子Pcb12，另一端被连接于单元平衡端子Pcb13。开关SW12，基于控制信号SG1进行接通断开工作，作为单元平衡开关行使功能。由Nch MOS晶体管构成的开关SW12，漏极被连接于节点N15以及单元平衡端子Pcb12，向栅极输入控制信号SG1，源极被连接于节点N5a以及单元平衡端子Pcb13。
开关SW13，一端被连接于单元平衡端子Pcb13，另一端被连接于单元平衡端子Pcb14。开关SW13，基于控制信号SG1进行接通断开工作，作为单元平衡开关行使功能。由Nch MOS晶体管构成的开关SW13，漏极被连接于节点N5a以及单元平衡端子Pcb13，向栅极输入控制信号SG1，源极被连接于节点N15a以及单元平衡端子Pcb14。
在单元平衡处理中，基于控制信号SG1，开关SW11至13分别独立接通断开，进行对充电量变得过多的电池单元的放电。如此，多个电池单元，能够分别独立的进行电阻放电。
电流源30a以及开关SW21被串联连接。电流源30a，一端被连接于节点N5以及单元平衡端子Pcb11。开关SW21，一端连接于电流源30a的另一端，另一端连接于节点N15以及单元平衡端子Pcb12，基于控制信号SG2进行接通断开工作。
电流源30b以及开关SW22被串联连接。电流源30b，一端被连接于节点N15以及单元平衡端子Pcb12。开关SW22，一端连接于电流源30b的另一端，另一端被连接于节点N5a以及单元平衡端子Pcb13，基于控制信号SG2进行接通断开工作。
电流源30c以及开关SW23被串联连接。电流源30c，一端被连接于节点N5a以及单元平衡端子Pcb13。开关SW23，一端连接于电流源30c的另一端，另一端被连接于节点N15a以及单元平衡端子Pcb14，基于控制信号SG2进行接通断开工作。
差动放大器32，输入侧的+(plus)端口被连接于电池单元的正极侧，输入侧的-(minus)端口被连接于电池单元的负极侧，从输出侧的节点Nda输出差(电池单元电压)检测信号。此处，基于从时序电路34输出的信号，选择电池单元DC1的正极侧(节点N4中由(+)表示)和电池单元DC1的负极侧(节点N14中由(-)表示)，测定电池单元DC1的电压。
AD转换器33，被输入从差动放大器32输出的节点Nda的信号，将差(电池单元电压)值进行数字变换。在AD转换器33中，使用例如，12位Δ∑AD转换器。
寄存器36，存储电池单元监视电路12的电池单元的监视信息，向电池单元监视电路12传递从MCU21输出的各种控制信号(包含控制信号SG1以及SG2)。
时序电路34，经由寄存器36输入从MCU21输出的控制信号，基于此控制信号，控制选择电池单元的正极侧和负极侧的切换定时。由时序电路34的切换定时确定在差动放大器32测定的电池单元的电压。
接口部35，与MCU21在双方向上交换信息。例如，在MCU21生成的各种控制信号，经由接口部35输入到电池单元监视电路12内。电池单元监视电路12的电池单元监视信息，经由接口部35输出。
接着，关于电池单元监视电路进行的单元平衡端子的异常检测，参照图3以及图4进行说明。图3是表示电池单元监视电路的开路检测工作的流程图。
如图3所示，首先，MCU21向电池单元监视电路12发送端子开路检查命令。具体的，发送控制信号SG1以及控制信号SG2(步骤S1)。
接着，电池单元监视电路12，基于端子开路检查命令接通电流源。例如，向电池单元监视电路12的开关SW21输入启用状态的控制信号SG2，使开关SW21接通，在节点5和节点N15之间流过电流。
接着，进行端子的开路判定。图4是表示电池单元监视电路的开路检测工作的定时图，图4(a)是单元平衡端子正常的情况，图4(b)是单元平衡端子开路的情况。此处，以单元平衡端子Pcb11的开路判定为例进行说明。
如图4(a)所示，在单元平衡端子Pcb11以及单元平衡端子Pcb12正常的情况，控制信号SG1为禁用状态的低电平使开关SW11断开，控制信号SG2为启用状态的高电平使开关SW21接通时，在电流源30a使电流流动。此时，因为节点N5被电连接于电池单元DC1的正极侧，所以节点N4和节点N5成为同电位(节点N1的电压Vn1)。因此，在检测电路31不能检测到作为差分电压的检测信号。
如图4(b)所示，单元平衡端子Pcb12正常，单元平衡端子Pcb11开路的情况下，控制信号SG1为禁用状态的低电平使开关SW11断开，控制信号SG2为启用状态的高电平使开关SW21接通时，在电流源30a使电流流动。此时，因为节点N5没有被电连接于电池单元DC1的正极侧，所以节点N5成为电池单元DC1的负极侧的电压(节点N11的电压Vn11)。因此，在检测电路31a中作为差电压检测到高电平的检测信号(高电平的节点N6的信号)。也就是说，能够判定为单元平衡端子Pcb11为开路。并且，检测电路31a的检测结果，由电池单元监视电路12的未图示的判定部进行。
在其他的单元平衡端子也同样的进行端子的正常或者开路的判定，调查单元平衡端子的异常的有无(步骤S3)。
然后，将单元平衡端子的正常或者开路的判定结果，经由判定部存储到寄存器36(步骤S4)
接着，在将判定结果存储到寄存器36之后，MCU21向电池单元监视电路12发送读取命令(步骤S5)。
接着，MCU从电池单元监视电路12输入判定结果。MCU21，掌握哪些单元平衡端子为开路故障，进行产生了开路故障的电池单元模块和/或电池单元部的修补或者替换的判断。根据此判断执行电池单元模块和/或电池单元部的修补或者替换(步骤S6)。
如上所述，在本实施方式的电池单元监视电路、电池单元模块、包含电池单元模块的汽车中，在汽车90，设置电池单元模块部1、ECU2、发动机3、变换器4以及轮胎5。电池单元模块1部中，串联配置n个的电池单元模块20a、电池单元模块20b、电池单元模块20n。电池单元模块20，由层叠了电池单元的电池单元部11和电池单元监视电路12构成。在电池单元监视电路12中，设置单元电压测定端子Pcv11至14，单元平衡端子Pcb11至14，电流源30a至30c，开关SW11至13，开关SW21至23，检测电路31a至31d，差动放大器32，AD转换器33，时序电路34，接口部35，以及寄存器36。电池单元监视电路12的检测电路，基于低电平的控制信号SG1、高电平的控制信号SG2，比较输入侧的+(plus)端口的电压和输入侧的-(minus)端口的电压。将比较结果发送到MCU21。
因此，能够即时的执行判定单元平衡端子是否是开路故障。MCU21，能够早期的掌握单元平衡端子的异常结果。如此，在电池单元模块中异常产生的情况下，能够即时的执行电池单元路和/或电池单元监视电路的修补或者替换，能够提高汽车90的安全性。
并且，在本实施方式中，虽然将电池单元监视电路12应用于EV，但是没有一定限定于此。也可以应用于HEV(hybrid electric vehicle：混合动力电动车)、燃料电池车、智能电网、能量收集器以及移动电话等。
并且，本实施方式中，使用Nch MOS晶体管作为开关SW11至13，但是也不一定限定于此。例如，也可以使用传输门作为替代。
关于第二实施方式的电池单元监视电路、电池单元模块、包含电池单元模块的汽车，参照附图进行说明。图5是表示第二实施方式的电池单元监视电路、电池单元的概略结构的电路图。在本实施方式中，将电池单元监视电路的检测电路替换为Pch MOS晶体管。
以下，对于第一实施方式相同结构的部分，给予相同符号，省略此部分的说明，仅仅说明不同的部分。
如图5所示，在电池单元模块210设置电池单元11和电池单元监视电路121。电池单元模块201，与第一实施方式同样的构成电池单元模块，电池单元模块被搭载到汽车。
在电池单元部11，设置电池单元DC1至4、电阻R11至18、以及电容C11至16。在电池单元监视电路121中，设置单元电压测定端子Pcv11至14，单元平衡端子Pcb11至14，电流源30a至30c，开关SW11至13，开关SW21至23，电阻R21至24，Pch MOS晶体管PT1至4，差动放大器32，AD转换器33，时序电路34，接口部35，以及寄存器36。
此处，省略电阻R24、Pch MOS晶体管PT4之后的符号。
电阻R21，一端被连接于节点N5以及单元平衡端子Pcb11。作为检测部的Pch MOS晶体管PT1，源极被连接于节点N4以及单元电压测定端子Pcv11，栅极被连接于电阻R21的另一端，漏极被连接于节点N7，从节点N7侧输出单元平衡端子Pcb11的开路判定结果信息。
电阻R22，一端被连接于节点N15以及单元平衡端子Pcb12。作为检测部的Pch MOS晶体管PT2，源极被连接于节点N14以及单元电压测定端子Pcv12，栅极被连接于电阻R22的另一端，漏极被连接于节点N17，从节点N17侧输出单元平衡端子Pcb12的开路判定结果信息。
电阻R23，一端被连接于节点N5a以及单元平衡端子Pcb13。作为检测部的Pch MOS晶体管PT3，源极被连接于节点N4a以及单元电压测定端子Pcv13，栅极被连接于电阻R23的另一端，漏极被连接于节点N7a，从节点N7a侧输出单元平衡端子Pcb13的开路判定结果信息。
电阻R24，一端被连接于节点N15a以及单元平衡端子Pcb14。作为检测部的Pch MOS晶体管PT4，源极被连接于节点N14a以及单元电压测定端子Pcv14，栅极被连接于电阻R24的另一端，漏极被连接于节点N17a，从节点N17a侧输出单元平衡端子Pcb14的开路判定结果信息。
然后，关于电池单元监视电路的单元平衡端子的异常检测，参照图6进行说明。图6是表示电池单元监视电路的开路检测工作的定时图，图6(a)是单元平衡端子正常的情况，图6(b)是单元平衡端子开路的情况。此处，以单元平衡端子Pcb11的开路判定为例进行说明。
如图6(a)所示，单元平衡端子Pcb11以及单元平衡端子Pcb12正常的情况下，控制信号SG1为禁用状态的低电平，开关SW11断开，控制信号SG2为启用状态的高电平，开关SW21接通时，在电流源30a使电流流动。此时，因为节点N5被电连接于电池单元DC1的正极侧，所以节点N4和节点N5成为同电位(节点N1的电压Vn1)。因此，因为Pch MOS晶体管PT1的源极和栅极为同电位，所示Pch MOS晶体管PT1为截止。
如图6(b)所示，单元平衡端子Pcb12正常，单元平衡端子Pcb11开路的情况下，控制信号SG1为禁用状态的低电平使开关SW11断开，控制信号SG2为启用状态的高电平使开关SW21接通时，在电流源30a使电流流动。此时，因为节点N5没有被电连接于电池单元DC1的正极侧，所以节点N5成为电池单元DC1的负极侧的电压(节点N11的电压Vn11)。因此，Pch MOS晶体管PT1的栅极的电位比源极的电位低，Pch MOS晶体管PT1导通，从漏极侧输出高电平的信号。也就是说，能够判定为单元平衡端子Pcb11为开路。并且，在Pch MOS晶体管PT1中的检测结果，由电池单元监视电路121的未图示的判定部进行。
接着，关于电池单元监视电路进行的开关的异常检测，参照图7进行说明。图7是表示电池单元监视电路的短路检测工作的定时图，图7(a)是单元平衡开关断开的情况，图7(b)是单元平衡开关短路故障的情况。此处，以开关SW11的故障判定为例进行说明。
如图7(a)所示，单元平衡端子Pcb11以及平衡端子Pcb12正常的情况下，控制信号SG2为禁用状态的低电平，开关SW21断开，节点N4和节点N5为同电位(节点N1的电压Vn1)的时候，Pch MOS晶体管截止。此时，能够判断为开关SW11没有产生短路故障。
如图7(b)所示，单元平衡端子Pcb11以及平衡端子Pcb12正常的情况下，控制信号SG2为禁用状态的低电平，开关SW21断开，节点N5的电位比节点N4的电位低时，Pch MOS晶体管导通。此时，能够判断为开关SW11产生短路故障。
如上所述，在本实施方式的电池单元监视电路、电池单元模块、包含电池单元模块的汽车中，电池单元模块201，由层叠了电池单元的电池单元部11和电池单元监视电路121构成。在电池单元监视电路121中，设置单元电压测定端子Pcv11至14，单元平衡端子Pcb11至14，电流源30a至30c，开关SW11至13，开关SW21至23，电阻R21至24，Pch MOS晶体管PT1至4，检测电路31a至31d，差动放大器32，AD转换器33，时序电路34，接口部35，以及寄存器36。电池单元监视电路121的检测部的Pch MOS晶体管，基于低电平的控制信号SG1、高电平的控制信号SG2，对应于源极的电位和栅极的电位进行导通截止工作，从漏极侧输出检测信号。在Pch MOS晶体管的检测结果，发送到MCU。
因此，能够即时的执行单元平衡端子是否为开路故障的判定。MCU，能够早期的掌握单元平衡端子的异常结果。如此，在电池单元模块中异常产生的情况下，能够即时的进行电池单元路和/或电池单元监视电路的修补或者替换，能够提高汽车的安全性。
关于第三实施方式的电池单元监视电路、电池单元模块、包含电池单元模块的汽车，参照附图进行说明。图8是表示电池单元监视电路、电池单元的概略结构的电路图。在本实施方式中，变更电池单元监视电路的结构。
以下，对与第一实施方式相同结构的部分，给予相同符号，省略此部分的说明，仅仅说明不同的部分。
如图8所示，在电池单元模块202中，设置电池单元11和电池单元监视电路221。电池单元模块202，与第一实施方式同样的构成电池单元模块，电池单元模块被搭载到汽车。
电池单元部11，设置电池单元DC1至4、电阻R11至18、以及电容C11至16。在电池单元监视电路221中，设置单元电压测定端子Pcv11至14，单元平衡端子Pcb11至14，电阻R31至33，开关SW11至13，检测电路41a至41c，差动放大器32，AD转换器33，时序电路34，接口部35，以及寄存器36。
此处，省略电阻R33、开关13、检测电路41c之后的符号。
开关SW11，基于控制信号SG1进行接通断开工作，作为单元平衡开关行使功能。由Nch MOS晶体管构成的开关SW11，漏极被连接于节点N5以及单元平衡端子Pcb11，向栅极输入控制信号SG1，源极被连接于节点N21。电阻R31，一端被连接于节点N21，另一端被连接于节点N15以及单元平衡端子Pcb12。
开关SW12，基于控制信号SG1进行接通断开工作，作为单元平衡开关行使功能。由Nch MOS晶体管构成的开关SW12，漏极被连接于节点N15以及单元平衡端子Pcb12，向栅极输入控制信号SG1，源极被连接于节点N23。电阻R32，一端被连接于节点N23，另一端被连接于节点N5a以及单元平衡端子Pcb13。
开关SW13，基于控制信号SG1进行接通断开工作，作为单元平衡开关行使功能。由Nch MOS晶体管构成的开关SW13，漏极被连接于节点N5a以及单元平衡端子Pcb13，向栅极输入控制信号SG1，源极被连接于节点N21a。电阻R33，一端被连接于节点N21a，另一端被连接于单元平衡端子Pcb14。
作为检测部的检测电路41a，是电流检测电路。检测电路41a，输入侧的+(plus)端口被连接于节点N21(电阻R31的一端)，输入侧的-(minus)端口被连接于节点N15(电阻R31的另一端)，检测在电阻R31的两端间流过的电流，从输出侧的节点N22输出检测结果。
作为检测部的检测电路41b，是电流检测电路。检测电路41b，输入侧的+(plus)端口被连接于节点N23(电阻R32的一端)，输入侧的-(minus)端口被连接于节点N5a(电阻R32的另一端)，检测在电阻R32的两端间流过的电流，从输出侧的节点N24输出检测结果。
作为检测部的检测电路41c，是电流检测电路。检测电路41c，输入侧的+(plus)端口被连接于节点N21a(电阻R33的一端)，输入侧的-(minus)端口被连接于节点N15a(电阻R33的另一端)，检测在电阻R33的两端间流过的电流，从输出侧的节点N22a输出检测结果。
接着，关于电池单元监视电路进行的单元平衡端子的异常检测，参照图9进行说明。图9是表示电池单元监视电路的电流检测工作的定时图，图9(a)是单元平衡端子正常的情况，图9(b)是单元平衡端子开路的情况。此处，以单元平衡端子Pcb11、单元平衡端子Pcb2的开路判定为例进行说明。
如图9(a)所示，单元平衡端子Pcb11以及单元平衡端子Pcb12都正常的情况下，控制信号SG1为启用状态的高电平，开关SW11接通，电流流过电阻R31时，检测电路41a检测到电阻R31中产生的电压，从节点N22输出检测结果。
如图9(b)所示，单元平衡端子Pcb11以及单元平衡端子Pcb12至少任一个为开路的情况下，即使控制信号SG1为启用状态的高电平，开关SW11接通，电流也不流过电阻R31，检测电路41a什么都检测不到。也就是说，能够判定为单元平衡端子Pcb11以及单元平衡端子Pcb12至少任一个为开路。并且，在检测电路41a至41c的检测结果，由电池单元监视电路12的未图示的判定部进行。
如上所述，在本实施方式的电池单元监视电路、电池单元模块、包含电池单元模块的汽车中，在电池单元监视电路202中，设置电池单元11和电池单元监视电路221。在电池单元监视电路221，设置单元电压测定端子Pcv11至14，单元平衡端子Pcb11至14，电阻R31至33，开关SW11至13，检测电路41a至41c，差动放大器32，AD转换器33，时序电路34，接口部35，以及寄存器36。电池单元监视电路221的检测电路，基于高电平的控制信号SG1，比较输入侧的+(plus)端口的电压和输入侧的-(minus)端口的电压。比较结果，被发送到MCU。
如此，能够即时的执行单元平衡端子是否为开路故障的判定。MCU，能够早期的掌握单元平衡端子的异常结果。如此，在电池单元模块中异常产生的情况下，能够即时的进行电池单元路和/或电池单元监视电路的修补或者替换，能够提高汽车的安全性。
并且，在第一实施方式中，虽然是将多个电池单元模块20串联，但是不是必须限定为此。并联多个电池单元模块20也可以，串联以及并联多个电池单元模块20也可以。
在第一至第三的实施方式中，虽然是层叠(串联)形成多个电池单元，但是不是必须限定为此。并联配置多个电池模块也可以。此情况下，即使一个或者多个电池单元故障，至少一个以上的电池单元正常的情况下，能够维持电池单元模块为能够工作的状态。
虽然说明了本发明的几个实施方式，但是，这些实施方式，是作为例子进行提出，没有限定发明范围的意图。这些新颖的实施方式，能够以其他种种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行种种的省略、置换、变更。这些实施方式或者变形，都包含在发明的范围或者主旨中，并且，包含在权利要求的范围中记载发明和其均等的范围中。

Claims (16)

1.一种电池单元监视电路，进行电池单元的单元平衡以及端子的异常检测，其特征在于：包含：
连接于所述电池单元的正极侧的第一单元电压测定端子，
连接于所述电池单元的正极侧，与所述第一单元电压测定端子并联配置的第一单元平衡端子，
连接于所述电池单元的负极侧的第二单元电压测定端子，
连接于所述电池单元的负极侧，与所述第二单元电压测定端子并联配置的第二单元平衡端子，
一端连接于所述第一单元平衡端子，另一端连接于所述第二单元平衡端子，根据第一控制信号进行接通断开，执行单元平衡的第一开关，
与所述第一开关并联配置，在所述第一开关的一端和另一端之间串联连接的流过电流的电流源以及根据第二控制信号接通断开的第二开关，
被输入第一单元电压测定端子电压和第一单元平衡端子电压，检测端子的开路的第一检测部，以及
被输入第二单元电压测定端子电压和第二单元平衡端子电压，检测端子的开路的第二检测部。
2.如权利要求1所述的电池单元监视电路，其特征在于：
所述第一检测部，是向第一输入侧输入所述第一单元电压测定端子电压，向第二输入侧输入所述第一单元平衡端子电压，比较所述第一单元电压测定端子电压和所述第一单元平衡端子电压的第一比较器，
所述第二检测部，是向第一输入侧输入所述第二单元电压测定端子电压，向第二输入侧输入所述第二单元平衡端子电压，比较所述第二单元电压测定端子电压和所述第二单元平衡端子电压的第二比较器。
3.如权利要求1所述的电池单元监视电路，其特征在于：
所述第一检测部，是向第一端子施加所述第一单元电压测定端子电压，向控制端子施加所述第一单元平衡端子电压，从第二端子输出检测端子的开路的第一检测信号的第一Pch MOS晶体管，
所述第二检测部，是向第一端子施加所述第二单元电压测定端子电压，向控制端子施加所述第二单元平衡端子电压，从第二端子输出检测端子的开路的第二检测信号的第二Pch MOS晶体管。
4.如权利要求3所述的电池单元监视电路，其特征在于：在所述第一开关以及所述第二开关断开，输出了高电平的所述第一检测信号时，判定为所述第一开关短路故障。
5.如权利要求1所述的电池单元监视电路，其特征在于：
所述第一开关是Nch MOS晶体管。
6.如权利要求1所述的电池单元监视电路，其特征在于：
分别经由滤波器向所述第一单元电压测定端子以及所述第一单元平衡端子，施加所述电池单元的正极电压，
分别经由滤波器向所述第二单元电压测定端子以及所述第二单元平衡端子，施加所述电池单元的负极电压。
7.如权利要求1所述的电池单元监视电路，其特征在于，还包含：
在所述电池单元的正极侧和所述第一单元电压测定端子之间设置，设定放电电流的第一电阻、
在所述电池单元的正极侧和所述第一单元平衡端子之间设置，设定放电电流的第二电阻、
在所述电池单元的负极侧和所述第二单元电压测定端子之间设置，设定放电电流的第三电阻、以及
在所述电池单元的负极侧和所述第二单元平衡端子之间设置，设定放电电流的第四电阻。
8.如权利要求1所述的电池单元监视电路，其特征在于：
所述电池单元监视电路，被应用于EV、HEV、燃料电池车辆、智能电网、能量收集器以及移动电话。
9.一种电池单元监视电路，进行电池单元的单元平衡以及端子的异常检测，其特征在于：包含：
连接于所述电池单元的正极侧的第一单元电压测定端子，
连接于所述电池单元的正极侧，与所述第一单元电压测定端子并联配置的第一单元平衡端子，
连接于所述电池单元的负极侧的第二单元电压测定端子，
连接于所述电池单元的负极侧，与所述第二单元电压测定端子并联配置的第二单元平衡端子，
一端连接于所述第一单元平衡端子，根据第一控制信号接通断开，执行单元平衡的第一开关，
一端连接于第一开关的另一端，另一端连接于所述第二单元平衡端子的第一电阻，以及
第一输入侧连接于所述第一电阻的一端，第二输入侧连接于所述第一电阻的另一端，检测在所述第一电阻流过的电流的检测电路。
10.如权利要求9所述的电池单元监视电路，其特征在于：
所述检测电路是比较器。
11.如权利要求9所述的电池单元监视电路，其特征在于：
所述第一开关是Nch MOS晶体管。
12.如权利要求9所述的电池单元监视电路，其特征在于：
分别经由滤波器向所述第一单元电压测定端子以及所述第一单元平衡端子，施加所述电池单元的正极电压，
分别经由滤波器向所述第二单元电压测定端子以及所述第二单元平衡端子，施加所述电池单元的负极电压。
13.如权利要求9所述的电池单元监视电路，其特征在于：还包含：
在所述电池单元的正极侧和所述第一单元电压测定端子之间设置，设定放电电流的第二电阻、
在所述电池单元的正极侧和所述第一单元平衡端子之间设置，设定放电电流的第三电阻、
在所述电池单元的负极侧和所述第二单元电压测定端子之间设置，设定放电电流的第四电阻、以及
在所述电池单元的负极侧和所述第二单元平衡端子之间设置，设定放电电流的第五电阻。
14.如权利要求9所述的电池单元监视电路，其特征在于：
所述电池单元监视电路，被应用于EV、HEV、燃料电池车辆、智能电网、能量收集器以及移动电话。
15.一种电池单元模块，设置有电池单元被层叠或者并联配置的电池单元部以及进行所述电池单元的单元平衡以及端子的异常检测的电池单元监视电路，其特征在于：
所述电池单元监视电路，包含：
连接于所述电池单元的正极侧的第一单元电压测定端子，
连接于所述电池单元的正极侧，与所述第一单元电压测定端子并联配置的第一单元平衡端子，
连接于所述电池单元的负极侧的第二单元电压测定端子，
连接于所述电池单元的负极侧，与所述第二单元电压测定端子并联配置的第二单元平衡端子，
一端连接于所述第一单元平衡端子，另一端连接于所述第二单元平衡端子，根据第一控制信号接通断开，执行单元平衡的第一开关，
与所述第一开关并联配置，在所述第一开关的一端和另一端之间串联连接的流过电流的电流源以及根据第二控制信号接通断开的第二开关，
被输入第一单元电压测定端子电压和第一单元平衡端子电压，检测端子的开路的第一检测部，以及
被输入第二单元电压测定端子电压和第二单元平衡端子电压，检测端子的开路的第二检测部。
16.如权利要求15所述的电池单元模块，其特征在于：所述电池单元模块被应用于EV、HEV以及燃料电池车辆。
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