CN103444046B - 电压监视模块和使用其的电压监视系统 - Google Patents

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Abstract

一种电压监视模块（100），其包括输入端子（V1）、电池元平衡输入端子（VB1）、开关（SWa_1）、以及控制电路（CON）。输入端子（V1）经由滤波电阻器（Rf）被耦合到电池单元（EC1）的高电势侧端子。电池元平衡输入端子（VB1）被耦合到电池单元（EC1）的高电势侧端子。开关（SWa_1）被耦合到输入端子（V1）。控制电路（CON）控制开关（SWa_1）的导通/关断状态。滤波电容器（C1）被连接在开关（SWa_1）和接地之间。通过接通开关（SWa_1），控制电路（CON）使高电势侧电压（VH）与低电势侧电压（VL）进行比较。

Description

电压监视模块和使用其的电压监视系统
技术领域
本发明涉及一种电压监视模块和电压监视系统，并且更加具体地，涉及一种防止电压的不正确测量的电压监视模块和电压监视系统。
背景技术
近年来，混合汽车和电动车辆已经变得流行，并且越来越多的车辆被加载有电池以便于获得电力。这样的车辆通常使用包括被串联地连接的大量电池单元的组合电池以便于获得高电压。组合电池的电池单元的电压根据车辆的使用条件波动，与汽油汽车中的汽油相类似。因此，用于监视电压的系统有必要监视电池单元的状态。
已经公开了监视电池单元的电压的电压监视模块的示例（非专利文献1）。图12是示出监视电池单元的电压的电压监视模块300的主要部分的配置示例的电路图。在下文中，描述电压监视模块300监视被串联地连接的电池单元EC31和EC32的电压的示例。电压监视模块300包括开关SW31至SW33、A/D转换器（ADC）31、寄存器32、通信电路33、控制电路34以及输入端子V31至V33。
滤波电路301和保护电路302被插入在电压监视模块300和电池单元EC31和EC32之间。滤波电路301包括滤波电阻器Rf31至Rf33和滤波电容器C31至C33。电池单元EC31的高电压侧端子通过滤波电阻器Rf31被耦合到输入端子V31。电池单元EC31的低电压侧端子和电池单元EC32的高电压侧端子通过滤波电阻器Rf32被耦合到输入端子V32。电池单元EC32的低电压侧端子通过滤波电阻器Rf32被耦合到输入端子V33。滤波电容器C31至C33分别被耦合在输入端子V31至V33和接地之间。因此，滤波电路301起到RC滤波器的作用，从而防止高频噪声流入电压监视模块300。
保护电路302包括保护二极管D31至D33。保护二极管D31至D33分别被耦合在输入端子V31至V33和接地之间。因此，当过电压被施加到输入端子V31至V33时，保护二极管D31至D33的击穿出现，使得防止过电压被施加到电压监视模块300。
开关SW31至SW33分别被耦合在输入端子V31至V33和ADC31之间。控制电路34控制开关SW31至SW33的导通/关断。当开关SW31至SW33被接通时，ADC31将输入端子V31至V33的电压值输出到寄存器32。通过控制电路34控制寄存器32并且将输入端子V31至V33的电压值输出到外部电路（在附图中未示出）。外部电路（在附图中未示出）从输入端子V31和输入端子V32之间的电压差计算电池单元EC31的电压。类似地，外部电路（在附图中未示出）从输入端子V32和输入端子V33之间的电压差计算电池单元EC32的电压。当电池单元EC31的高电压侧端子的电压是V+并且电池单元EC31的低电压侧端子的电压是V-时，通过下面的表达（1）能够表达电池单元EC31的电压V_EC31。
V_EC31=V+-V-···(1)
另外，具有诊断电池单元的端子电压的测量电路的故障的诊断功能的用于车辆的直流电源单元被提出（专利文献1）。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未经审查的专利申请公开No.2009-89488
非专利文献
非专利文献1：LinearTechnologyCorporation，“LTC6802-2MulticellAddressableBatteryStackMonitorDatasheet（LTC6802-2多单元可寻址电池堆栈监视器数据表）”
发明内容
技术问题
然而，本发明已经考虑到上述电压监视模块300，并且发现在电压监视模块300中可能发生电池单元的电压监视的故障。下面描述问题的机制。电压监视模块300被耦合到滤波电路301和保护电路302。当在组成这些电路的元件中发生泄漏时，电压监视模块300不能够精确地测量电池单元的电压。
在下文中，描述测量电池单元EC31的电压的情况。在这样的情况下，开关SW31和SW32被接通。在此状态下，由于滤波电容器31的故障，漏电流Ic可能流过滤波电容器C31。图13是示出当漏电流流过滤波电容器C31时电压监视模块300的电压测量的电路图。
如在图13中所示，当漏电流Ic流动时，在滤波电阻器Rf31处电压降发生。通过滤波电阻器Rf31产生的电压降是Rf31×Ic。因此，通过下面的表达式（2）能够表达输入端子V31的电压。
V31=V+-Rf31×Ic···(2)
因此，通过下面的表达式（3）能够表达在输入端子V31和输入端子V32之间的正常测量电压△V。
ΔV=V+-V--Rf31×Ic···(3)
因此，与不存在漏电流的情况相比较，输入端子V31和输入端子V32之间的电压变成低了Rf31×Ic。结果，比电压是最初电压的电压V_EC31低了Rf31×Ic的电压△V作为电池单元EC31的电压被不正确地测量。
类似地，漏电流Id可能由于保护二极管D31的故障而流过保护二极管D31。图14是示出当漏电流流过保护二极管D31时电压监视模块300的电压测量的电路图。
如在图14中所示，当漏电流Id流动时，在滤波电阻器Rf31处电压降发生。通过滤波电阻器Rf31产生的电压降VRF31是Rf31×Id。因此，通过下面的表达式（4）能够表达输入端子V31的电压。
V31=V+－Rf31×Id···（4）
因此，通过下面的表达式（5）能够表达输入端子V31和输入端子V32之间的电压△V。
ΔV=V+-V--Rf31×Id···(5)
因此，与当不存在漏电流时的电压相比较，在输入端子V31和输入端子V32之间的电压△V变成低了Rf31×Id。结果，比是最初电压的电压V_EC31低了Rf31×Id的电压△V作为电池单元EC31的电压被不正确地测量。
如上所述，当漏电流流过是电压监视模块300的外部电路的滤波电路或者保护电路的元件时，电压监视模块300不能够精确地测量电池单元的电压。结果，在不能够测量精确的电压的状态下对电池单元充电，使得过度充电可能发生。
问题的解决方案
本发明的第一方面是电压监视模块，包括：第一输入端子，该第一输入端子通过外部电阻器被耦合到电池单元的高电压侧端子；第一端子，该第一端子被耦合到电池单元的高电压侧端子；第一开关，该第一开关被耦合到第一输入端子；以及控制电路，该控制电路控制第一开关的导通/关断，其中抑制通过第一输入端子被输入到第一开关的电压的波动的元件被耦合在第一开关和固定的电压之间，并且控制电路接通第一开关，使得通过第一开关从第一输入端子输出的第一电压与从第一端子输出的第二电压进行比较。
本发明的有益效果
根据本发明，可以提供一种电压监视模块，当漏电流流过通过外部电阻器被耦合到电池单元的元件时，该电压监视模块能够防止由于通过漏电流引起的电压降的影响而造成的电压的不精确的测量。
附图说明
图1是示出电压监视系统VMS的配置的框图，该电压监视系统VMS监视将电力供应给电动车辆等等的组合电池的输出电压；
图2是电压监视系统VMS的主要部分的框图并且示出在电压监视模块VMM1至VMMn与电池元监视单元CMU之间的连接关系；
图3是示出电压监视模块VMM1的配置的框图；
图4是示出根据第一实施例的电压监视模块100的主要部分的配置的电路图；
图5是示出电压监视模块100的操作的流程图；
图6是当漏电流流过滤波电容器C1时，电压监视模块100的电压测量的电路图；
图7是当漏电流流过保护二极管D1时，电压监视模块100的电压测量的电路图；
图8是示出根据第二实施例的电压监视模块200的主要部分的配置的电路图；
图9是示出电压监视模块200的操作的流程图；
图10是示出当漏电流流过滤波电容器C1时，电压监视模块200的电压测量的电路图；
图11是示出当漏电流流过保护二极管D1时，电压监视模块200的电压测量的电路图；
图12是示出监视电池单元的电压的电压监视模块300的主要部分的配置示例的电路图；
图13是示出当漏电流流过滤波电容器C31时，电压监视模块300的电压测量的电路图；以及
图14是示出当漏电流流过保护二极管D31时电压监视模块300的电压测量的电路图。
具体实施方式
在下文中，参考附图，将会描述本发明的实施例。通过附图，通过相同的附图标记表示相同的组件，并且将会适当地省略重叠的描述。
首先，作为理解本发明的实施例的前提，将会描述监视将电力供应给电动车辆等等的组合电池的输出电压的电压监视系统。首先参考图1，将会描述监视将电力供应给电动车辆等等的组合电池的输出电压的电压监视系统VMS的配置的概述。图1是示出监视将电力供应给电动车辆等等的组合电池的输出电压的电压监视系统VMS的配置的框图。电压监视系统VMS包括电压监视模块VMM1至VMMn（n是等于或者大于2的整数）、绝缘元件INS1和INS2、电池元监视单元CMU、以及电池管理单元BMU。例如，电池监视单元CMU和电池管理单元BMU中的每一个是由微处理器（在下文中，MCU：微计算单元）构成。
在电压监视系统VMS中，电压监视模块VMN1至VMNn监视组合电池组件的电压。组合电池组件包括被串联地连接的电池模块EM1至EMn。电池模块EM1至EMn中的每一个包括被串联地连接的m（m是等于或者大于2的整数）个电池单元。即，在组合电池组件中，（m×n）个电池单元被串联地连接。这允许组合电池组件获得高输出电压。
电池元监视单元CMU通过绝缘元件INS2被耦合到电压监视模块VMMn的通信输入端子，并且通过绝缘元件INS1也被耦合到电压监视模块VMM1的通信输出端子。绝缘元件INS1和INS2中的每一个是由例如光电耦合器构成，并且电气地隔离电压监视模块VMM1至VMMn与电池元监视单元CMU。例如，这防止电池元监视单元CMU由于在发生故障时从组合电池组件将高电压施加到电池管理单元CMU而被损坏。
电池元监视单元CMU进一步被连接到电池管理单元BMU。电池管理单元CMU根据电压监视模块VMM1至VMMn的电压监视结果计算电池单元的输出电压，并且通知电池管理单元BMU被计算的输出电压。此外，电池元监视单元CMU根据来自于电池管理单元BMU的指令控制电压监视模块VMM1至VMMn中的每一个的操作。电池管理单元BMU进一步被连接到引擎控制单元ECU。电池管理单元BMU根据从电池管理单元CMU通知的每个电池单元的输出电压、和来自于引擎控制单元ECU的指令，控制电压监视系统VMS的操作。例如，电池管理单元BMU通知引擎控制单元ECU关于电压监视系统VMS和组合电池组件的状态的信息。在与稍后描述的电压监视系统VMS的操作有关的描述中将会详细地描述电池元监视单元CMU和电池管理单元BMU中的每一个的操作。
接下来参考图2，将会描述在电压监视模块VMM1至VMMn与电池元监视单元CMU之间的连接关系。图2是电压监视系统VMS的主要部分的框图并且示出在电压监视模块VMM1至VMMn与电池元监视单元CMU之间的连接关系。电压监视模块VMM1至VMMn分别被连接到电池模块EM1至EMn，并且监视从电池模块EM1至EMn接收到的相应的电压。电压监视模块VMM1至VMMn被配置为菊花链。电压监视模块VMM2至VMMn的通信电路的输出分别被连接到电压监视模块VMM1至VMM（n-1）的通信电路的输入。
电池元监视单元CMU通过绝缘元件INS2将控制信号输出到电压监视模块VMMn。通过使用菊花链配置将用于电压监视模块VMM1至VMM（n-1）的控制信号发射到电压监视模块VMM1至VMM（n-1）。这允许电池元监视单元CMU控制电压监视模块VMM1至VMMn中的每一个的操作。电压监视模块VMM1至VMMn根据来自于电池元监视单元CMU的控制信号通过绝缘元件INS1将监视结果输出到电池元监视单元CMU。通过使用菊花链配置将来自于电压监视模块VMM2至VMMn的监视结果发射到电池管理单元CMU。
接下来，将会描述电压监视模块VMM1至VMMn中的每一个的配置。电压监视模块VMM1至VMMn具有相类似的配置。因此，将会参考图3描述作为典型的示例的电压监视模块VMM1的配置。图3是示出电压监视模块VMM1的配置的框图。电压监视模块VMM1包括电源电路VMM_S、通信电路VMM_C、电压测量电路VMC、电池元平衡电路CB1至CBm（m是等于或者大于2的整数）、电源端子VCC、输入端子V1至V（m+1）、电池元平衡输入端子VB1至VBm、通信输入端子Tin、以及通信输出端子Tout。
在电池模块EM1中，按照从高电压侧的顺序串联地连接电池单元EC1至ECm。电压监视模块VMM1的电源端子VCC被耦合到电池单元EC1的高电压侧。电池单元ECm的低电压侧被耦合到输入端子V（m+1）。输入端子的电压被抽头在电压监视模块VMM1中并且作为接地电压被供应给电压测量电路VMC和通信电路VMM_C中的每一个。因此，电池模块EM1的输出电压作为电源电压被施加给电压监视模块VMM1。电源电路VMM_S通过电源端子VCC从电池单元EC1接收电源。电源电路VMM_S将电力供应给通信电路VMM_C和电压测量电路VMC中的每一个。
电压测量电路VMC包括选择电路VMC_SEL、A/D转换器（模拟数字转换器:ADC）VMC_ADC、寄存器VMC_REG、以及控制电路VMC_CON。选择电路VMC_SEL包括开关SWa_1至SWa_m和SWb_1至SWb_m。根据来自于控制电路VMC_CON的控制信号，开关SWa_1至SWa_m和SWb_1至SWb_m被接通/切断。假定j表示从1至m范围的整数，在测量电池单元ECj的电压的情况下，开关SWa_j和SWb_j被同时接通。结果，来自于电池单元ECj的高电压侧端子的电压作为高电压侧电压VH通过输入端子Vj被供应给A/D转换器VMC_ADC。类似地，来自于电池单元ECj的低电压侧端子的电压作为低电压侧电压VL通过输入端子V（j+1）被供应给A/D转换器VMC_ADC。
A/D转换器VMC_ADC将高电压侧电压VH和低电压侧电压VL的值转换成是数字值的电压值。然后，A/D转换器VMC_ADC将是数字值的电压值输出到寄存器VMC_REG。寄存器VMC_REG存储从A/D转换器VMC_ADC输出的电压值。控制电路重复用于在每一个预定的时段（例如，10毫秒）依次导通开关SWa_1至SWa_m和SWb_1至SWb_m的操作。结果，每一个预定时段，寄存器VMC_REG与电压值被重写，其被供应给输入端子Vj和V（j+1）。
通信电路VMM_C从电池元监视单元CMU接收指令并且通过通信输入端子Tin从其它的电压监视模块VMM2至VMMn输出。通信电路VMM_C将来自于电池元监视单元CMU的指令传输到控制电路VMC_CON。通信电路VMM_C将来自于电压监视模块VMM2至VMMn的输出传输到电池元监视单元CMU。
在两者中间插入有电池元平衡输入端子VBj的电池元平衡电路CBj和外部电阻器Rj被耦合在输入端子Vj和输入端子V(j+1)之间。当电池元平衡电路CBj被接通时，在输入端子Vj和输入端子V（j+1）之间建立了导电。控制电路VMC_CON控制电池元平衡电路CB1至CBm的接通/切断，从而选择性地放电电池单元EC1至ECm。
接下来参考图1，将会描述电压监视系统VMS的操作。首先，将会描述每个电池单元的输出电压监视操作。电压监视系统VMS根据来自于电池元监视单元CMU的电压监视操作开始指令开始每个电池单元的输出电压监视操作。例如，引擎控制单元ECU检测电动车辆的通电，并且向电池管理单元BMU发布用于激活电压监视系统VMS的指令。电池管理单元BMU根据激活电压监视系统VMS的指令向电池元监视单元CMU发布用于激活电压监视模块VMM1至VMMn的指令。电池元监视单元CMU根据用于激活电压监视模块VMM1至VMMn的指令向电压监视模块VMM1至VMMn发布电压监视操作开始指令。
将会参考图3描述电压监视模块VMM1至VMMn的操作。已经接收到电压监视操作开始指令的电压监视模块VMM1至VMMn执行类似的操作。因此，在下面将会描述作为典型示例的电压监视模块的操作。电压监视模块VMM1根据来自于电池元监视单元CMU的电压监视操作开始指令开始电压监视操作。具体地，通信电路VMM_C将来自于电池元监视单元CMU的电压监视操作开始指令传输到电压测量电路VMC的控制电路VMC_CON。控制电路VMC_CON根据电压监视操作开始指令接通开关SWa_j和SWb_j。这允许输入端子Vj和V_(j+1)中的每一个被耦合到A/D转换器VMC_ADC。A/D转换器VMC_ADC将被供应到被耦合的输入端子Vj和V_(j+1)中的每一个的电压的量级转换成是数字值的电压值，并且将该电压值写入寄存器VMC_REG。
在该示例中，在预定的时段内控制电路VMC_CON依次地接通开关SWa_1至SWa_m和SWb_1至SWb_m。换言之，在预定的时段内切换操作被重复m次。例如，预定的时段是10毫秒。在这样的情况下，在每个预定的时段（10毫秒），电压监视模块VMM1测量分别被供应给输入端子Vj和V_(j+1)的电压的值。寄存器VMC_REG被依次地重写有值。电压监视模块VMM1继续地执行上述电压监视操作，除非电压监视模块VMM1从电池元监视单元CMU接收另一指令。
在参考要控制电动车辆的每个电池单元的输出电压的值的情况下，电池元监视单元CMU根据来自于电池管理单元BMU的指令向电压监视模块VMM1发布电压值输出指令。电压监视模块VMM1根据电压值输出指令将被指定的输入端子的电压值输出到电池元监视单元CMU。具体地，通信电路VMM_C将来自于电池元监视单元CMU的电压值输出指令传输到电压测量电路VMC的控制电路VMC_CON。控制电路VMC_CON根据电压值输出指令向寄存器VMC_REG发布输出指令。在这样的情况下，控制电路VMC_CON指定寄存器VMC_REG中的要输出输入端子的电压值中的哪一个。寄存器VMC_REG根据来自于控制电路VMC_CON的输出指令通过通信电路VMM_C将在输出指令的接收之后指定的输入端子的电压值输出到电池元监视单元CMU。
电池元监视单元CMU根据从电压监视模块VMM1接收到的输入端子Vj和V（j+1）的电压值计算电池单元ECj的输出电压。例如，电池元监视单元CMU能够根据输入端子V1的电压和输入端子V2的电压之间的差计算电池单元EC1的输出电压。之后，电池元监视单元CMU响应于来自于电池管理单元BMU的请求而通知电池管理单元BMU被计算的电池单元的输出电压。
当电动车辆被断电时，引擎控制单元ECU检测电动车辆的断电并且向电池管理单元BMU发布用于停止电压监视系统VMS的指令。电池管理单元BMU根据用于停止电压监视系统VMS的指令向电池元监视单元CMU发布用于停止电压监视模块VMM1至VMMn的指令。电池元监视单元CMU根据用于停止电压监视模块VMM1至VMMn的指令向电压监视模块VMM1至VMMn中的每一个发布电压监视操作停止指令。电压监视模块VMM1根据来自于电池元监视单元CMU的电压监视操作停止指令停止电压监视操作。具体地，通信电路VMM_C将来自于电池元监视单元CMU的电压监视操作停止指令传输到电压测量电路VMC的控制电路VMC_CON。控制电路VMC_CON根据电压监视操作停止指令切断所有的开关SWa_1至SWa_m和SWb_1至SWb_1。结果，电压监视操作被停止。
在上面已经描述了每个电池单元的电压监视操作。然而，例如，因为电压监视系统VMS被安装在电动车辆上，所以电压监视系统VMS需要根据电动车辆等等的使用的状态操作。因此，下面将会描述根据电动车辆的使用的状态的电压监视系统VMS的操作。
为了继续地使用电动车辆，组合电池组件需要在电站处充电。在对组合电池组件充电的情况下，引擎控制单元ECU检测诸如充电插头的连接的操作员的操纵，并且向电池管理单元BMU发布用于充电组合电池组件的充电指令。电池管理单元BMU根据来自于引擎控制单元ECU的充电指令断开继电器REL1和REL2。这允许组合电池组件和逆变器INV被电气地断线。在这样的状态下，例如，外部充电电压CHARGE通过充电插头被供应给组合电池组件，从而对组合电池组件充电。
通常已知诸如电池单元的二次电池的过度充电或者过度放电导致电池单元的寿命的缩短。在其中如在组合电池组件中串联地连接多个电池单元的配置中，即使当使电池单元执行类似的充电和放电操作时，由于电池单元的制造变化而造成电压等等中的变化发生。如果当这样的变化发生时重复组合电池组件的充电和放电操作，则仅特定的电池单元的过度充电、或者过度放电出现。这导致整个组合电池组件的寿命的缩短和故障的发生。为此，在使用串联地连接的电池单元的情况下，有必要保持电池单元的电压的平衡（所谓的电池元平衡）。
下面将会描述在电站等等充电期间电压监视系统VMS的每个电池单元的操作。每个电池单元的输出电压监视操作和用于计算每个电池单元的输出电压的方法与上述描述的那些相似，因此根据需要将会省略其描述。
首先，电池管理单元BMU根据来自于引擎控制单元ECU的充电指令向电池元监视单元CMU发布输出电压测量指令。电池元监视单元CMU根据来自于电池管理单元BMU的输出电压测量指令计算组成组合电池组件的所有电池单元的输出电压，并且通知电池管理单元BMU被计算的输出电压。电池管理单元BMU指定组合电池组件中具有最低的输出电压的电池单元。为了简化解释，在此假定电池模块EM1的电池单元EC1是在组合电池组件中具有最低的输出电压的电池单元。
之后，电池管理单元BMU向电池元监视单元CMU发布电池元平衡操作指令。电池元监视单元CMU根据电池元平衡操作指令向电压监视模块VMM1至VMMn中的每一个发布放电指令。下面将会描述作为典型示例的电压监视模块VMM1的操作。在电压监视模块VMM1中，电压测量电路VMC的控制电路VMC_CON通过通信电路VMM_C接收放电指令。控制电路VMC_CON根据放电指令接通电池元平衡电路CB2至CBm。这允许电池单元EC2至ECm被放电。
电池元监视单元在放电期间依次地计算电池单元EC2至ECm的输出电压值。当每个电池单元的输出电压降落到电池单元EC1的输出电压时，电池元监视单元CMU发布用于停止相对应的电池单元的放电操作的放电停止指令。下面将会描述由于放电而造成电池单元EC2的输出电压降落到电池单元EC1的输出电压的情况。首先，电池元监视单元CMU检测到电池单元EC2的输出电压降落到电池单元EC1的输出电压。然后，电池元监视单元CMU向电压监视模块VMM1发布用于停止电池单元EC2的放电的指令。
通过通信电路VMM_C，电压监视模块VMM1的控制电路VMC_CON接收用于停止电池单元EC2的放电的指令。控制电路VMC_CON根据用于停止电池单元EC2的放电的指令切断电池元平衡电路CB2。结果，电池单元EC2的放电被停止并且电池单元EC2的输出电压变成等于电池单元EC1的输出电压。电池元监视单元CMU执行类似的操作从而允许电池模块EM1的电池单元EC3至ECm的输出电压和电池模块EM2至EMn的电池单元的输出电压等于电池单元EC1的输出电压。因此，电池模块EM2至EMn的电池单元的输出电压被均衡，并且电池元监视单元CMU终止电池元平衡操作。电池元监视单元CMU通知电池管理单元BMU电池元平衡操作的终止。
响应于电池元平衡操作的通知，电池管理单元BMU向被连接到充电插头的电力接收单元（未示出）发布充电开始指令。结果，外部充电电压CHARGE被供应到组合电池组件并且组合电池组件的充电被开始。
电池元监视单元CMU在充电期间监视每个电池单元的输出电压。当电池单元中的任何一个的输出电压达到充电上限电压时，电池元监视单元CMU通知电池管理单元BMU过度充电警告。电池管理单元BMU响应于过度充电警告的通知而向电力接收单元发布充电停止指令。结果，外部充电电压CHARGE的供应被中断并且充电被停止。为了可靠地防止每个电池单元的过度充电的发生，充电上限电压被令人满足地设置为在过度充电时小于阈值电压电平并且在过度充电时从电压电平具有充分的裕量的电压值。
电池模块EM1至EMn的每个电池单元的充电特性变化。因此，在充电之后每个电池单元的电压值中变化出现。因此，电池元监视单元CMU测量每个电池单元的输出电压以便识别每个电池单元的电压值中的变化。然后，电池元监视单元CMU确定每个电池单元的输出电压中的变化是否落入被指定的范围内，并且通知电池管理单元BMU该确定结果。
当每个电池单元的输出电压中的变化没有落入被指定的范围内时，电池管理单元BMU指令电池元监视单元CMU开始电池元平衡操作。在电池元平衡操作的完成之后，电池管理单元BMU指令电力接收单元开始充电。另一方面，当每个电池单元的输出电压中的变化落入被指定的范围时，电池管理单元BMU通知引擎控制单元ECU充电的完成。例如，引擎控制单元ECU在被设置在仪表板上的显示装置上显示组合电池组件的充电的完成。如上所述，电压监视系统VMS监视每个电池单元的输出电压，从而防止过度充电并且使得能够对组合电池组件充电直到完全充电的状态同时保持优异的电池元平衡。
接下来，将会描述使电动车辆加速的情况。在使电动车辆加速的情况下，引擎控制单元ECU检测诸如油门踏板的压下的操作员的操作，并且向逆变器INV和电池管理单元BMU中的每一个发布用于使电动车辆加速的加速指令。根据来自于引擎控制单元ECU的加速指令，逆变器INV的操作模式被切换到DC至AC转换模式。电池管理单元BMU根据来自于引擎控制单元ECU的加速指令闭合继电器REL1和REL2。结果，DC电压从组合电池组件被供应到逆变器INV。逆变器INV将DC电压转换成AC电压并且将AC电压供应到电动发电机MG。电动发电机MG接收AC电压从而产生驱动力。通过电动发电机MG产生的驱动力通过驱动轴等等被传输到驱动车轮，从而使电动车辆加速。
在使电动车辆加速的情况下，被存储在每个电池单元中的电力被消耗并且每个电池单元的输出电压减少。因此，有必要采取用于防止每个电池单元的过度放电的措施。因此，在行驶期间电压监视系统VMS经常监视每个电池单元的输出电压。例如，当任何电池单元的电压低于报警电平电压时，电池元监视单元CMU向电池管理单元BMU发布电压降报警。电池管理单元BMU根据电压降报警向引擎控制单元ECU发布组合电池组件的电荷剩余量的减少的报警。例如，引擎控制单元ECU在被设置在仪表板上的显示装置上显示组合电池组件的电荷剩余量的减少的报警，并且通知操作员存在在电池单元中发生过度放电的可能性。这允许电压监视系统VMS提示操作员采取诸如停止行驶的措施，以防止过度充电。
如果组合电池组件的电荷剩余量的减少的报警被忽视并且其后继续行驶，则每个电池单元的输出电压进一步减少。因此，为了防止每个电池单元的过度放电，有必要停止每个电池单元的放电。例如，当任何电池单元的电压低于紧急停止电平电压时，电池元监视单元CMU向电池管理单元BMU发布紧急停止报警。为了可靠地防止每个电池单元的放电的发生，紧急停止电平电压被令人满意地设置为在过度放电时大于阈值电压电平并且在过度放电时从电压电平具有充分的裕量的电压值。
电压管理单元BMU根据来自于电池元监视单元CMU的紧急停止报警来激活紧急停止操作。具体地，电池管理单元BMU断开继电器REL1和REL2以中断从组合电池组件到逆变器INV的电力供应。这导致每个电池单元的输出电压的下降。电池管理单元BMU通知引擎控制单元ECU紧急停止操作的执行。例如，引擎控制单元ECU在被设置在仪表板上的显示装置上显示紧急停止操作的激活。这可靠地防止了每个电池单元的过度放电的发生。
接下来，将会描述使电动车辆减速的情况。在使电动车辆减速的情况下，引擎控制单元ECU检测诸如刹车踏板的压下的操作员的操纵，并且向逆变器INV和电池管理单元BMU中的每一个发布用于使电动车辆减速的减速指令。根据来自于引擎控制单元ECU的减速指令，逆变器INV的操作模式被切换到AC至DC转换模式。电池管理单元BMU根据来自于引擎控制单元ECU的减速指令来闭合继电器REL1和REL2。电动发电机MG利用通过驱动轴等等传输的轮胎的扭矩产生动力。通过动力产生而产生的旋转阻力作为制动力通过驱动轴等等被传输到驱动轴。这导致电动车辆减速。此刹车方法通常被称为可再生的刹车操作。通过可再生的刹车操作产生的AC电压被供应到逆变器INV。逆变器INV将来自于电动发电机MG的AC电压转换成DC电压并且将该DC电压供应给组合电池组件。这允许组合电池组件被充电有通过可再生的刹车操作恢复的电压。
在可再生的刹车操作期间对组合电池组件充电，使得每个电池单元的输出电压上升。因此，有必要采取用于防止每个电池单元的过度充电的对策。因此，在行驶期间电压监视系统VMS经常监视每个电池单元的输出电压。电池元监视单元CMU确定在开始可再生的刹车操作时的每个电池单元的输出电压是否等于或者小于充电上限电压。当存在具有高于充电上限电压的输出电压的电池单元时，电池元监视单元CMU向电池管理单元BMU发布过度充电报警。电池管理单元BMU根据过度充电报警断开继电器REL和REL2以防止组合电池组件被充电。
而且，在通过可再生的刹车操作充电期间，电池元监视单元CMU继续地监视每个电池单元的输出电压。当具有已经达到充电上限电压的输出电压的电池单元被找到时，电池元监视单元CMU向电池管理单元BMU发布过度充电报警。电池管理单元BMU根据过度充电报警断开继电器REL1和REL2以防止组合电池组件被放电。这使其能够防止组合电池组件被过度充电。
在能够正常地检测每个电池单元的电压的前提下在上面已经描述了电压监视系统的操作。然而，实际上，在一些情况下不能够正常地检测到每个电池单元的输出电压。例如，如果电压监视模块VMM1至VMMn和组合电池组件之间的线被断线时，在被断线的部分处的电压异常地降落或者异常地上升。这对于电池元监视单元CMU来说使其不能够执行正常的电压操作。这样的断线的发生使其不能够监视每个电池单元的输出电压，这是电压监视系统VMS的目的。因此，需要检测断线故障。
因此，电池元监视单元CMU初步地存储适当范围的输出电压值。当被计算的每个电池单元的输出电压超出适当的范围时，电池元监视单元CMU确定断线故障已经发生。然后，电池元监视单元CMU通知电池管理单元BMU断线故障的发生。响应于断线故障的发生的通知，电池管理单元BMU断开继电器REL1和REL2并且使逆变器INV和组合电池组件之间的连接断线。这防止在系统中发生进一步故障。此外，电池管理单元BMU通知引擎控制单元ECU断线故障的发生。例如，引擎控制单元ECU在被设置在仪表板上的显示装置上显示断线故障的发生，并且通知操作员故障的发生。如上所述，电压监视系统VMS也能够检测断线故障的发生。
注意仅通过示例图示电压监视系统VMS的配置和操作。因此，例如，电池元监视单元CMU和电池管理单元BMU能够被整合在一个电路块中。此外，通过电池元监视单元CMU和电池管理单元BMU共享的的功能的一部分或者全部能够被相互替换。此外，电池元监视单元CMU、电池管理单元BMU、以及引擎控制单元ECU能够被整合在一个电路块中。引擎控制单元ECU使得能够替换电池元监视单元CMU和电池管理单元BMU的功能的一部分或者全部。
第一实施例
下面将会描述根据第一实施例的电压监视模块100。电压监视模块100对应于在图1至图3中示出的电压监视模块VMM1至VMMn中的每一个。图4是示出根据第一实施例的电压监视模块100的主要部分的配置的电路图。为了简化解释，图4图示对于理解电压监视模块100的配置和操作所必需的组件。具体地，在图4中电源电路VMM_S被省略，并且图4仅图示与输入端子V1至V3、电池元平衡输入端子VB1和VB2相关联的电路元件和电路块。
与在图3中示出的电压监视模块VMM1相比较，电压监视模块100具有其中选择电路SEL2被添加的配置。滤波电路101和保护电路102被插入在电压监视模块100和电池模块EM1之间。
滤波电路101包括滤波电阻器Rf1至Rfm和滤波电容器C1至Cm。为了简化解释，图4仅图示滤波电阻器Rf1至Rf3和滤波电容器C1至C3。电池单元EC1的高压侧端子通过滤波电阻器Rf1被耦合到输入端子V1。电池单元EC1的低压侧端子和电池单元EC2的高压侧端子通过滤波电阻器Rf2被耦合到输入端子V2。电池单元EC2的低压侧端子通过滤波电阻器Rf3被耦合到输入端子V3。滤波电容器C1至C3分别被耦合在输入端子V1至V3和接地之间。因此，滤波电路100起到RC滤波器的作用，从而防止高频噪声流入电压监视模块100。
保护电路102包括保护二极管D1至Dm。为了简化解释，图4仅图示保护二极管D1至D3。保护二极管D1至D3分别被耦合在输入端子V1至V3和接地之间。因此，当过电压被施加到输入端子V1至V3时，保护二极管D1至D3的击穿（breakdowns）发生，从而防止过电压被施加到电压监视模块100。
电池元平衡电路CB包括N沟道晶体管NM1至NMm。N沟道晶体管NM1至NMm分别对应于图3中的电池元平衡电路CB1至CBm。N沟道晶体管NM1至NMm的漏极分别被耦合到电池元平衡输入端子VB1至VBm。N沟道晶体管NM1至NMm的源极分别被耦合到输入端子V2至V（m+1）。N沟道晶体管NM1至NMm的栅极被耦合到控制电路CON。根据来自于控制电路CON的控制信号SIG_CB来接通/切断N沟道晶体管NM1至NMm。
选择电路SEL1对应于图3中的选择电路VMC_SEL。根据来自于控制电路CON的控制信号SIG_S1来接通/切断开关SWa_1至SWa_m和SWb_1至SWb_m。选择电路SEL1执行与选择电路VMC_SEL相同的操作并且测量电池单元的正常测量电压。选择电路SEL1的其它组件与选择电路VMC_SEL的相类似，因此省略其解释。
选择电路SEL2包括开关SWc_1至SWc_m和SWd_1至SWd_m。开关SWc_1至SWc_m的一端分别被耦合到电池元平衡输入端子VB1至VBm。开关SWc_1至SWc_m的另一端被耦合到A/D转换器ADC并且将高电压侧电压VH输出到A/D转换器ADC。开关SWd_1至SWd_（m-1）的一端分别被耦合到电池元平衡输入端子VB2至VBm。开关SWd_m的一端被耦合到输入端子V（m+1）。换言之，开关SWd_m使用输入端子V（m+1）作为电池元平衡输入端子。开关SWd_1至SWd_m的其它端被耦合到A/D转换器ADC并且将低电压侧电压VL输出到A/D转换器ADC。
假定j是从1至m范围的整数，在测量电池单元ECj的正常测量电压的情况下，开关SWc_j和SWd_j被同时接通。因此，来自于电池单元ECj的高电压侧端子的电压作为高电压侧电压VH被供应到A/D转换器ADC。类似地，来自于电池单元ECj的低电压侧端子的电压作为低电压侧电压VL被供应到A/D转换器ADC。A/D转换器ADC对应于图3中的A/D转换器VMC_ADC。
控制电路CON对应于图3中的控制电路VMC_CON。控制电路CON通过控制信号SIG_CB、SIG_S1以及SIG_S2分别控制N沟道晶体管NM1至NMm、选择电路SEL1和SEL2中的每一个的操作。
寄存器VMC_REG和通信电路VMM_C与图3中的那些相类似，因此省略其描述。电压监视模块100的其它组件与电压监视模块VMM1的那些相类似，因此省略其描述。
接下来，描述电压监视模块100的操作。在下文中，在测量电池单元EC1的电压的情况下的操作被描述为典型示例。图5是示出电压监视模块100的操作的流程图。
首先，控制电路CON通过控制信号SIG_S1接通开关SWa_1和SWb_1（步骤S101）。在此状态下，输入端子V1和输入端子V2之间的电压被测量（步骤S102）。
具体地，A/D转换器ADC参考输入端子V1和输入端子V2的电压值，并且分别将被参考的电压转换成是数字值的电压值V1_d和V2_d。A/D转换器ADC将电压值V1_d和V2_d写入到寄存器VMC_REG。根据来自于控制电路CON的控制信号SIG_R，寄存器VMC_REG将电压值V1_d和V2_d输出到图1中示出的电池元监视单元CMU。电池元监视单元CMU通过从电压值V1_d减去电压值V2_d计算电池单元EC1的正常测量电压ΔV。
考虑由于滤波电容器C1的故障而造成漏电流Ic流过滤波电容器C1的情况。图6是示出当漏电流流过滤波电容器C1时电压监视模块100的电压测量的电路图。当漏电流Ic流动时，在滤波电阻器Rf1处电压降发生。通过滤波电阻器产生的电压降VRF1是RF1×Ic。当电池单元EC1的高压侧端子的电压是V+，并且电池单元EC1的低电压侧端子是V-时，通过下面的表达（6）能够表达输入端子V1的电压。
V1=V+-Rf1×Ic···(6)
因此，通过下面的表达（7）能够表达正常的测量电压ΔV。
ΔV=V+-V--Rf1×Ic···(7)
同时，能够通过下面的表达（8）表示电池单元EC1的电压V_EC1。
V_EC1=V+-V-···(8)
因此，正常测量电压ΔV变得比当不存在漏电流时的电压低了Rf1×Ic。结果，电池元监视单元CMU计算比是电池单元EC1的最初电压的电压V_EC1低了Rf1×Ic的正常测量电压ΔV。
类似地，考虑由于保护二极管D1的故障而造成漏电流Id流过保护二极管D1的情况。图7是示出当漏电流流过保护二极管D1时电压监视模块100的电压的电路图。如在图7中所示，当漏电流Id流动时，在滤波电阻器Rf1处电压降出现。通过滤波电阻器Rf1产生的电压降VRf1是VRf1×Id。因此，通过下面的表达（9）能够表达输入端子V1的电压。
V1=V+-Rf1×Id···（9）
因此，通过下面的表达（10）能够表达正常测量电压ΔV。
ΔV=V+-V--Rf1×Id···(10)
因此，正常测量电压ΔV变成比不存在漏电流时的电压低了VRf1×Id。结果，电池元监视单元CMU计算比是电池单元EC1的最初电压的电压V_EC1低了VRf1×Id的正常测量电压ΔV。
总之，当漏电流流过被耦合到输入端子的外部电路的元件时，电池元监视单元CMU计算比电池单元的最初电压低的正常测量电压。
随后，控制电路CON通过控制信号SIG_S1切断开关SWa_1和SWb_1（步骤S103）。之后，控制电路CON通过控制信号SIG_S2接通开关SWc_1和SWd_1（步骤S104）。在此状态下，电池元平衡输入端子VB1和电池元平衡输入端子VB2之间的电压被测量（步骤S105）。
具体地，A/D转换器ADC参考来自于电池元平衡输入端子VB1的高电压侧电压VH和来自于电池元平衡输入端子VB2的低电压侧电压VL，并且将被参考的电压分别转换成是数字值的电压值VB1_d和VB2_d。A/D转换器ADC将电压值VB1_d和VB2_d写入到寄存器VMC_REG。根据来自于控制电路CON的控制信号SIG_R，电阻器VMC_REG将电压值VB1_d和VB2_d输出到在图1中示出的电池元平衡单元CMU。电池元监视单元CMU通过从电压值VB1_d减去电压值VB2_d来计算电池单元EC1的多余的测量电压ΔVB。然后，开关SWc_1和SWd_1被切断（步骤S106）。
随后，电池元监视单元CMU判断漏电流是否发生。电池元监视单元CMU将正常测量电压ΔV与多余的测量电压ΔVB进行比较，并且判断电池单元EC1的正常测量电压ΔV和多余的测量电压ΔV之间的差是否等于或者大于预定值（步骤S107）。如上所述，当漏电流发生时正常测量电压ΔV变成较低。因此，当正常测量电压ΔV不同于多余的测量电压ΔVB时，能够检测到漏电流。
当电池单元EC1的正常测量电压ΔV和多余的测量电压ΔVB之间的差等于或者大于预定值时，漏检测信号被输出到电池管理单元BMU（步骤S108）。电池管理单元BMU基于漏检测信号向引擎控制单元ECU发布电压监视故障报警。引擎控制单元ECU通过在被设置在仪表板上的显示装置等等上照明电压监视故障的发生来通知操作员电池单元的电压监视故障的发生。因此，操作员能够采取停止运行或者检修的措施。
此外，引擎控制单元ECU能够根据电池单元的电压监视故障的发生采取防止电池单元被损坏的措施。具体地，当在充电期间检测到故障时，不能够精确地测量电池单元的电压。因此，在被直接地充电的情况下，不能够精确地测量其电压的电池单元可能被过度充电。在这样的情况下，引擎控制单元ECU能够通过中断外部充电电压CHARGE的供应来防止过度充电的发生。
同时，当电池单元EC1的正常测量电压ΔV和多余的测量电压ΔVB之间的差低于预定值时，电池单元EC1的电压测量被完成。之后，在与上述步骤S101至S107相同的程序中开始电池单元EC2的电压测量。之后，电池单元EC3至ECm的电压被依序地测量。
如上所述，根据配置，能够提供一种电池元监视模块，该电压监视模块能够检测由于与电池单元的电压监视相关联的漏电流的发生而造成的电池单元的电压监视故障。此外，在仅通过改变内部电路的配置没有增加端子的数目的情况下，能够检测到电池单元的电压监视故障。
此外，在电压监视模块100中，使用输入端子V1至V(m+1)和电池元平衡输入端子VB1至VBm执行电池单元的电压测量，使得能够同时执行端子中的每一个的开路/短路检查。此外，通过切换选择电路SEL1和SEL2的开关执行电池单元的电压测量，使得能够检测到选择电路SEL1和SEL2的故障。
在本实施例中，正常测量电压ΔV和多余的测量电压ΔVB的测量的每一个被执行一次，测量方法不受限于本示例。例如，正常测量电压ΔV和多余的测量电压ΔVB的测量的每一个被执行多次，并且电池元监视单元CMU可以计算移动平均数。在这样的情况下，正常测量电压ΔV执行多次，并且电池元监视单元CMU计算平均正常测量电压ΔV_ave。多余的测量电压ΔVB的测量被执行多次，并且电池元监视单元CMU计算平均多余的测量电压ΔVB_ave。然后，正如步骤S107，通过将平均正常测量电压ΔV_ave与平均多余的测量电压ΔVB_ave进行比较能够检测到漏电流。在这样的情况下，当由于噪声干扰而造成正常测量电压ΔV或者多余的测量电压ΔVB的值波动时，能够防止漏电流的错误检测。
第二实施例
接下来，下面将会描述根据第二实施例的电压监视模块200。电压监视模块200是电压监视模块100的修改示例。图8是示出根据第二实施例的电压监视模块200的主要部分的配置的电路图。为了简化解释，图8图示对于理解电压监视模块200的配置和操作所必需的组件。具体地，在图8中电源电路VMM_S被省略，并且图8仅图示与输入端子V1至V3、电池元平衡输入端子VB1和VB2相关联的电路元件和电路块。
电压监视模块200具有其中电压监视模块100的选择电路SEL2被检测电路DET替换的配置。检测电路DET包括偏移电压比较器COMP_1至COMP_m、电平移位器LS1至LSm以及OR电路OR。
偏移电压比较器COMP_1至COMP_m将输入端子V1至Vm的电压与电池元平衡输入端子VB1至VBm的电压分别进行比较。偏移电压被设置给偏移电压比较器COMP_1至COMP_m中的每一个。在下文中，偏移电压比较器COMP_1被描述为典型示例。当电池元平衡输入端子VB1的电压等于或者大于偏移电压Vo时，偏移电压比较器COMP_1输出高电平。当输入端子V1和电压与电池元平衡输入端子VB1的电压小于偏移电压Vo时，偏移电压比较器COMP_1输出低电平。偏移电压比较器COMP_2至COMP_m的操作与偏移电压比较器COMP_1的相同。
电平移位器LS1至LSm分别被耦合在偏移电压比较器COMP_1至COMP_m的输出和OR电路OR的输入之间。电平移位器LS1至LSm分别从偏移电压比较器COMP_1至COMP_m的输出升高输出信号的电压电平。
OR电路OR从偏移电压比较器COMP_1至COMP_m接收输出信号。OR电路OR的输出被耦合到电池元监视单元CMU。OR电路OR根据来自于偏移电压比较器COMP_1至COMP_m的输出信号将漏检测信号ALM输出到电池元监视单元CMU。具体地，当来自于偏移电压比较器COMP_1至COMP_m的任何输出信号是高电平时，高电平信号作为漏检测信号ALM被输出。
电压监视模块200的其它组件与电压监视模块100的那些相类似，因此其描述被省略。
接下来，描述电压监视模块200的操作。在下文中，在测量电池单元EC1的电压的情况下的操作被描述为典型示例。图9是示出电压监视模块200的操作的流程图。
步骤S201至S203与图5的步骤S101至S103相类似，因此其描述被省略。之后，在与步骤S201至S203相同的程序中测量电池单元EC2至ECm的电压（步骤S204）。
随后，电池监视单元CMU将漏检测指令输出到控制电路CON（步骤S205）。控制电路CON通过控制信号SIG_C接通偏移电压比较器COMP_1至COMP_m（步骤S206）。因此，判断来自于偏移电压比较器COMP_1至COMP_m的任何输出电压是否是高电平，或者OR电路OR的输出为高（步骤S207）。
考虑由于滤波电容器C1的故障而造成漏电流Ic流过滤波电容器C1的情况。图10是示出当漏电流流过滤波电容器C1时电压监视模块200的电压测量的电路图。当漏电流Ic流过时，在滤波电阻器Rf1处电压降发生。通过滤波电阻器Rf1生成的电压降VRf1是Rf1×Ic。因此，通过下面的表达（11）能够表达输入端子V1的电压。
V1=V+-Rf1×Ic···(11)
同时，通过下面的表达式（12）能够表达电池元平衡输入端子VB1的电压。
VB1=V+···(12)
因此，偏移电压比较器COMP_1将输入端子V1的电压将电池元平衡输入端子VB1的电压进行比较，从而检测流过滤波电容器C1的漏电流。这与滤波电容器C2至Cm中的相同。
具体地，考虑由于保护二极管D1的故障而造成漏电流Id流过保护二极管D1的情况。图11是示出当漏电流流过保护二极管D1时电压监视模块200的电压测量的电路图。如在图11中所示，当漏电流Id流动时，在滤波电阻器Rf1处电压降出现。通过滤波电阻器Rf1产生的电压降VRf1是Rf1×Id。因此，能够通过下述表达式（13）表达输入端子V1的电压。
V1=V+-Rf1×Id···(13)
因此，通过下面的表达式（14）能够表达电池元平衡输入端子VB1的电压。
VB1=V+···(14)
因此，偏移电压比较器COMP_1将输入端子V1的电压与电池元平衡输入端子VB1的电压进行比较，从而检测流过保护二极管D1的漏电流。这与保护二极管D2至Dm中的相同。
总之，当漏电流流过被耦合到输入端子的外部电路的元件时，检测电路DET检测漏电流的发生，并且通知电池元监视单元CMU漏电流的发生。
当来自于偏移电压比较器COMP_1至COMP_m的任何输出信号是高电平时，高电平信号作为来自于OR电路OR的漏检测信号ALM被输出到电池元监视单元CMU。因此，电池元监视单元CMU能够检测漏电流的发生。在这样的情况下，电池元监视单元CMU将漏检测信号输出到电池管理单元BMU（步骤S208）。电池管理单元BMU基于漏检测信号将电压监视故障报警输出到引擎控制单元ECU。引擎控制单元ECU通过在被设置在仪表板上的显示装置等等照明电压监视故障的发生通知操作员电池单元EC1的电压监视故障的发生。因此，操作员能够采取停止运行或者检修的措施。
此外，引擎控制单元ECU能够根据电池单元的电压监视故障的发生采取防止电池单元被损坏的措施。具体地，当在充电期间检测到故障时，不能够精确地测量电池单元的电压。因此，在被直接地充电的情况下不能够精确地测量其电压的电池单元可能被过度充电。在这样的情况下，引擎控制单元ECU能够通过中断外部充电电压CHARGE的供应防止过度充电的发生。
同时，当来自于偏移电压比较器COMP_1至COMP_m的所有的输出信号是低电平时，低电平信号作为来自于OR电路OR的漏检测信号ALM被输出到电池元监视单元CMU。在这样的情况下，完成电压监视操作，因为不存在电压监视故障。
如上所述，根据配置，能够提供一种电压监视模块，该电压监视模块能够检测由于与电池单元和电压监视模块100的电压监视相关联的漏电流的发生的电池单元的电压监视故障。
此外，电压监视模块200能够在没有A/D转换器ADC、寄存器VMC_REG以及通信电路VMM_C的插入的情况下通知电池元监视单元CMU来自于检测电路DET的漏的发生。因此，电压监视模块200能够在没有A/D转换器ADC、电阻器VMC_REG以及通信电路VMM_C等等的故障的影响下检测漏电流的发生。总之，根据配置，能够实现电池单元的电压监视故障的更多多余的检测。
此外，在电压监视模块200中，没有必要使用选择电路SEL2测量电池单元EC1至ECm。结果，与电压监视模块100相比更加快速地检测漏的发生，并且能够减少功率消耗。
本发明不限于上述实施例，并且在没有脱离本发明的范围下能够适当地修改本发明。例如，根据上述实施例的保护二极管被外部地耦合到输入端子，但是保护二极管可以被外部地耦合到电池元平衡输入端子。
此外，保护二极管可以被放置在电压传感器模块中。在这样的情况下，保护二极管可以被耦合到输入端子和电池元平衡输入端子中的一个或者两者。
本申请基于并且要求2011年3月31日提交的日本专利申请No.2011-79864的优选权，其全部内容在此通过引用整体合并在此。
附图标记列表
31，ADCA/D转换器
32，VMC_REG寄存器
33，VMM_C通信电路
34，CON，VMC_CON控制电路
100，200，300电压监视模块
101，301滤波电路
10，302保护电路
ALM漏检测信号
assy组合电池
BMU电池管理单元
C31～C33滤波电阻器
CHARGE外部充电电压
CMU电池元监视单元
COMP_l～COMP_m偏移电压比较器
CON控制电路
Dl～DM保护二极管
D31～D33保护二极管
DET检测电路
ECl～ECM，EC31，EC32电池单元
ECU引擎控制单元
EM1～EMn电池模块
Ic，Id漏电流
INS1，INS2绝缘元件
INV逆变器
LS1～LSm电平移位器
MG电动发电机
NM1～NMmN沟道晶体管
OROR电路
REL1，REL2继电器
Rf1～Rf3滤波电阻器
Rf1～Rfm，Rf31～Rf33滤波电阻器
CB1～CBm电池元平衡电路
SEL1，SEL2选择电路
SIG_C，SIG_R，SIG_S1，SIG_S2，SIG_CB控制信号
SW31-SW33，SWa_1～SWa_m，SWb_1～SWb_m，SWc_1～SWc_m开关
Tin通信输入端子
Tout通信输出端子
V1～Vm，V31-V33输入端子
VB1～VBm电池元平衡输入端子
VCC电源端子
VH高电压侧电压
VL低电压侧电压
VMC电压测量电路
VMC_ADCA/D转换器
VMC_SEL选择电路
VMM_S电源电路
VMM1～VMMn电压监视模块
VMS电压监视系统
△V正常测量电压
△VB多余的测量电压

Claims (11)

1.一种电压监视模块，包括：
第一输入端子，所述第一输入端子通过外部电阻器被耦合到电池单元的高电压侧端子；
第一端子，所述第一端子被耦合到所述电池单元的所述高电压侧端子；
第一开关，所述第一开关被耦合到所述第一输入端子；
控制电路，所述控制电路控制所述第一开关的导通/关断；
第二开关，所述第二开关被耦合到所述第一开关，通过所述控制电路来控制所述第二开关的导通/关断；
第二输入端子和第二端子，所述第二输入端子和所述第二端子被耦合到所述电池单元的低电压侧端子；
第三开关，所述第三开关被耦合到所述第二输入端子，通过所述控制电路来控制所述第三开关的导通/关断；以及
第四开关，所述第四开关被耦合到所述第二端子，通过所述控制电路来控制所述第四开关的导通/关断，
其中，
用于对通过所述第一输入端子被输入到所述第一开关的电压的波动进行抑制的元件被耦合在所述第一开关和固定电压之间，并且
所述控制电路接通和切断所述第一开关和所述第三开关这两者，并且接通和切断所述第二开关和所述第四开关这两者，以使得将第三电压与第四电压进行比较，所述第三电压是在通过所述第一开关从所述第一输入端子输出的第一电压与通过所述第三开关从所述第二输入端子输出的电压之间的差，所述第四电压是在从所述第一端子输出的第二电压与通过所述第四开关从所述第二端子输出的电压之间的差。
2.根据权利要求1所述的电压监视模块，其中，
所述固定电压比所述电池单元的所述高电压侧端子的电压低。
3.根据权利要求1所述的电压监视模块，其中，
用于对被输入到所述第一开关的电压的波动进行抑制的所述元件是电容器，该电容器被耦合在所述第一输入端子和所述外部电阻器之间的节点与所述固定电压之间。
4.根据权利要求2所述的电压监视模块，其中，
用于对被输入到所述第一开关的电压的波动进行抑制的所述元件是二极管，该二极管的阴极被耦合到所述第一输入端子和所述外部电阻器之间的节点，并且该二极管的阳极被耦合到所述固定电压。
5.根据权利要求2所述的电压监视模块，其中，
用于对被输入到所述第一开关的电压的波动进行抑制的所述元件是二极管，该二极管的阴极被耦合到所述第一输入端子和所述第一开关之间的节点，并且该二极管的阳极被耦合到所述固定电压。
6.根据权利要求1所述的电压监视模块，进一步包括比较器，该比较器用于将所述第一电压与所述第二电压进行比较，
其中，
根据所述比较器的输出，来将检测信号输出到外部。
7.根据权利要求6所述的电压监视模块，其中，
当在所述第一电压和所述第二电压之间的差等于或者大于预定值时，输出所述检测信号。
8.根据权利要求6所述的电压监视模块，包括：
多个所述第一输入端子、所述第一端子、所述第一开关以及所述第二开关；以及
多个比较器，该多个比较器用于分别将从所述多个第一开关输出的所述第一电压与从所述多个第二开关输出的所述第二电压进行比较，
其中，
当所述多个比较器的输出中的任何一个为高时，输出所述检测信号。
9.根据权利要求8所述的电压监视模块，进一步包括：
OR电路，所述OR电路的输入被耦合到所述多个比较器的输出，并且所述OR电路的输出输出所述检测信号。
10.一种电压监视系统，包括：
根据权利要求1所述的电压监视模块；和
电池元监视单元，所述电池元监视单元监视所述电池单元的电压，
其中，当所述第三电压不同于所述第四电压时，所述电池元监视单元输出检测信号。
11.根据权利要求10所述的电压监视系统，其中，
当所述第三电压与所述第四电压之间的差等于或者大于预定值时，所述电池元监视单元输出所述检测信号。
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