CN103825252B - 一种电池连接断线的保护装置及保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电池连接断线的保护装置，其装置包括以下：恒流源模块，恒流源模块包括至少一个第一恒流源；电压采集模块，电压采集模块包括多个电压采集子模块；断线判断模块，用于当多个电压采集子模块中的一个电压采集子模块采集的电压达到预设值时，产生第一断线信号；保护控制模块，用于根据第一断线信号控制电池组关闭。根据本发明实施例的装置，电池在与其保护装置连接异常或断开连接时，电池电压能够被及时准确的检测到，使得在电池的充电放电状态下保护装置可以正确地对电池进行保护，减少和避免了对电池不利的情况发生。

Description

一种电池连接断线的保护装置及保护系统

技术领域

本发明涉及电池制造技术领域，特别涉及一种电池连接断线的保护装置及保护系统。

背景技术

在多节电池保护装置中，需要实时监控各节电池的电压来确定电池的工作状态，如果电池与其保护装置连接异常或断开连接，电池电压不能被及时准确的检测到，那么在电池的充电放电状态下保护装置可能无法正确地对电池进行保护，这样会对电池造成损坏甚至发生危险。现有技术存在的缺点是，目前的电池连接断线保护装置的精度不够，导致电池造成损坏。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种电池连接断线的保护装置。该装置使得电池在与其保护装置连接异常或断开连接时，能够被及时且准确地检测到，从而使得在电池的充电放电状态下保护装置可以正确地对电池进行保护，减少和避免了对电池不利的情况发生。

本发明的另一个目的在于提出一种电池连接断线的保护系统。该系统使得电池在与其保护系统连接异常或断开连接时，能够被及时且准确地检测到，从而使得在电池的充电放电状态下保护系统可以正确地对电池进行保护，减少和避免了对电池不利的情况发生。

为了实现上述目的，根据本发明的实施例的用于电池连接断线的保护装置包括以下模块：恒流源模块，所述恒流源模块包括至少一个第一恒流源，所述至少一个第一恒流源与电池组中的至少一个单体电池并联，并根据所述单体电池的电压产生具有预设电流值的输出电流；电压采集模块，所述电压采集模块包括多个电压采集子模块，每个所述电压采集子模块与所述电池组中的一个单体电池并联，所述电压采集子模块用于采集单体电池的电压，且所述多个电压采集子模块中至少一个电压采集子模块与所述第一恒流源并联；断线判断模块，所述断线判断模块与所述电压采集模块相连，用于当所述多个电压采集子模块中的一个电压采集子模块采集的电压达到预设值时，产生第一断线信号；以及保护控制模块，所述保护控制模块与所述断线判断模块相连，用于根据所述第一断线信号控制所述电池组关闭。

根据本发明实施例的装置，电池在与其保护装置连接异常或断开连接时，能够被及时准确的检测到，使得在电池的充电放电状态下保护装置可以正确地对电池进行保护，减少和避免了对电池不利的情况发生。

本发明还提出了一种电池连接断线的保护系统，包括：电池组，所述电池组包括多个单体电池；多个滤波稳压模块，所述多个滤波稳压模块分别与所述多个单体电池相连；如上所述的电池连接断线的保护装置；以及开关模块，所述开关模块与所述电池组串联，所述开关模块受所述保护装置的控制，在所述保护装置判断连接线断线时关闭所述开关模块。

根据本发明实施例的系统，电池在与其保护系统连接异常或断开连接时，能够被及时且准确地检测到，从而使得在电池的充电放电状态下保护系统可以正确地对电池进行保护，减少和避免了对电池不利的情况发生。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的一种电池连接断线的保护装置的结构框图；

图2是以五节串联电池应用为例的断线保护装置示意图；

图3是保护装置连接充电器后的示意图；

图4是保护装置连接负载电阻后的示意图；

图5是各节电池断线保护时各信号变化状态示意图；

图6是保护控制模块的器件示意图；

图7是根据本发明另一个实施例的一种电池连接断线的保护装置的结构框图；

图8是根据本发明另一个实施例的以五节串联电池应用为例的断线保护装置示意图；

图9是根据本发明另一个实施例的保护装置连接充电器后的示意图；

图10是根据本发明另一个实施例的保护装置连接负载电阻后的示意图；

图11是根据本发明另一个实施例的电平移位模块和保护控制模块的器件示意图；以及

图12是根据本发明一个实施例的一种电池连接断线的保护系统的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

如图1所示，本发明一个实施例的一种电池连接断线的保护装置的结构框图。如图2所示，是以五节串联的单体电池应用为例的断线保护装置示意图。需要说明的是，图2中以五节串联单体电池为例进行说明仅是示意性的，本发明中对电池组中单体电池的数量并无限制，以五节串联单体电池为例仅是为了清楚起见。

如图1所示的用于电池连接断线的保护装置包括恒流源模块100、电压采集模块200、断线判断模块300和保护控制模块400。恒流源模块100包括至少一个第一恒流源，至少一个第一恒流源与电池组中的至少一个单体电池并联，并根据单体电池的电压产生具有预设电流值的输出电流即第一恒流源与单体电池并联时第一恒流源产生恒定电流，当单体电池与第一恒流源的连接线断线时所述第一恒流源的输出电流减小。电压采集模块200包括多个电压采集子模块，每个电压采集子模块与电池组中的一个单体电池并联，电压采集子模块用于采集单体电池的电压，且多个电压采集子模块中至少一个电压采集子模块与所述第一恒流源并联。断线判断模块300与电压采集模块200相连，断线判断模块300用于当多个电压采集子模块中的一个电压采集子模块采集的电压达到预设值时，产生第一断线信号。保护控制模块400与断线判断模块300相连，保护控制模块400用于根据第一断线信号控制电池组关闭。

参阅图2所示，电池连接断线的保护装置通过连接线A1、A2、A3、A4、A5端口采集各单体电池V1、V2、V3、V4、V5的电压。在图2中，R1、R2、R3、R4、R5分别为各个单体电池低通滤波电阻，C1、C2、C3、C4、C5分别为各个单体电池低通滤波电容。L0、L1、L2、L3、L4、L5为各单体电池电压采集线。

在本发明实施例中，保护装置设定好各个单体电池断线保护的预设电压，通过连接线A1、A2、A3、A4、A5端口采集各单体电池V1、V2、V3、V4、V5的电压，并将采集到的电压通过低通滤波电阻R1、R2、R3、R4、R5分压进行衰减。当电压采集模块200的某个电压采集子模块检测到的电压值达到预设电压时，则认为断线，实施保护；当没有达到预设电压时，保护装置不发生动作。

具体地，结合图2所示，电池组中采用五节单体电池。恒流源模块100包括第一恒流源110、120和130。第一恒流源110、120和130分别与电池组中的奇数的单体电池V1、V3和V5一一对应并联即第一恒流源110与单体电池V1并联，第一恒流源120与单体电池V3并联，第一恒流源130与单体电池V5并联。第一恒流源110、120和130根据单体电池的电压产生预设电流值的输出电流。当单体电池的连接线断线时第一恒流源110、120或130的输出电流减小。例如当单体电池V1和V2之间的连接线断线时，第一恒流源110的输出电流减小。再次参考图2，电压采集模块200包括五个电压采集子模块210、220、230、240和250，每个电压采集子模块分别与电池组中的单体电池V1、V2、V3、V4和V5一一对应并联即电压采集子模块210与单体电池V1并联，电压采集子模块220与单体电池V2并联，电压采集子模块230与单体电池V3并联，电压采集子模块240与单体电池V4并联，电压采集子模块250与单体电池V5并联，电压采集子模块210、220、230、240和250用于采集各单体电池的电压。其中，电压采集子模块210、230和250分别与第一恒流源110、120和130并联，当第一恒流源110、120和130中的某一个输出电流减小时，相应的电压采集子模块210、230和250采集的电压减小，同时，与偶数的单体电池V2或V4并联的电压采集子模块220或240采集的电压将会增加。

具体地，参照图2，电压采集子模块210包括相互串联的第一电阻R11和第二电阻R12；电压采集子模块220包括相互串联的第一电阻R21和第二电阻R22；电压采集子模块230包括相互串联的第一电阻R31和第二电阻R32；电压采集子模块240包括相互串联的第一电阻R41和第二电阻R42；电压采集子模块250包括相互串联的第一电阻R51和第二电阻R52。在本发明的实施例中，每个第一电阻和第二电阻之间具有第一节点。

断线判断模块300与电压采集模块200相连，用于当多个电压采集子模块中的一个电压采集子模块210、220、230、240或250中任一个采集的电压达到预设值时，产生第一断线信号。具体地，参照图2所示，断线判断模块300包括两个比较器310和320，比较器310和320的第一输入端与预设电压相连。其中，比较器310的第二输入端与和偶数的单体电池V2并联的电压采集子模块220中的第一节点相连。比较器320的第二输入端与和偶数的单体电池V4并联的电压采集子模块240中的第一节点相连。

当和偶数的单体电池并联的电压采集子模块采集的电压大于预设电压时，比较器310或320生成第一断线信号。

保护控制模块400，与断线判断模块300相连，用于根据第一断线信号控制电池组关闭。具体地，当比较器310或320生成第一断线信号时，控制电池组关闭，即停止电池组放电或停止向电池组充电。

在本发明的优选实施例中，恒流源模块100还包括第二恒流源140和第三恒流源150，第二恒流源140与电池组中的一个单体电池的第一连接线相连，第三恒流源150与电池组中的一个单体电池的第二连接线相连。恒流源模块100还包括相互串联的三个二极管D1、D2、D3。相互串联的三个二极管D1、D2、D3连接在第一连接线与第二恒流源140之间，和第二恒流源140之间具有第二节点。开关管M5连接在第二连接线与第三恒流源150之间，且开关管M5由第二节点的电压控制，且开关管与第三恒流源之间具有第三节点，第三节点输出第二断线信号。一个单体电池的第一连接线和第二连接线相连时不产生第二断线信号。本发明实施例中，A4端通过3个二极管后连接第二恒流源140，即第二恒流源140与电池组中的一个单体电池V4的第一连接线相连，相互串联的三个二极管D1、D2、D3连接在第一连接线与第二恒流源140之间,相互串联的二极管D1、D2、D3和第二恒流源140之间具有第二节点即二极管D3和第二恒流源140的连接点为第二节点。由于存在A4、A5短接一起的特殊应用场景，因此为防止误判为断线保护，当A4、A5短接时，即A4电位等于A5电位，A4经过三个二极管后控制A5端开关管M5导通，这样第二断线信号不会变化，本发明实施例的保护装置就不动作，即一个单体电池的第一连接线和第二连接线相连时不产生第二断线信号。图2中所示D1、D2、D3可为二极管，也可以为MOS管或三极管。

若单体电池电压信号采集线L1、L2、L3、L4、L5以及各低通滤波电阻R1、R2、R3、R4、R5与采集端口A1、A2、A3、A4、A5正常牢固连接，即连接线A1、A2、A3、A4、A5无断线情况时，恒流源模块100正常工作抽取固定大小的电流，对电压采集不存在影响。若单体电池电压信号采集线L1、L2、L3、L4、L5以及各低通滤波电阻与采集端口A1、A2、A3、A4、A5间存在连接不良甚至断线，则保护装置发生动作实施保护，控制电池组关闭。

为了能够更清楚地理解本发明，分别对电池连接断线的保护装置的几种工作状态进行描述：

(1)A1端断线：由于第一恒流源110的存在，始终从A1向A0抽取固定电流，当A1断线后，A1端无法给第一恒流源110提供需要的电流，即第一恒流源110电流变小，则A0、A1间电压也随之变小。因为A0、A2间连接正常，即A0、A2间电压固定，所以A0、A1间电压变小，A1、A2间电压则相对变大，电压采集子模块220位于A1、A2之间，包括相互串联的第一电阻R21和第二电阻R22，第一电阻R21和第二电阻R22之间具有第一节点即第一电阻R21和第二电阻R22的连接点为第一节点，当第一节点电压增大到预设电压时，比较器310翻转，发送第一断线信号，保护装置判断认为发生了断线，经过保护控制模块400，最终控制电池组关闭，达到断线保护目的。

(2)A2端断线：由于第一恒流源120的存在，始终从A3向A2抽取固定电流，当A2断线后，A2端无法给第一恒流源120提供电流回路，即第一恒流源120电流变小，A2、A3间电压也变小。同样A1、A3稳定连接，即A1、A3间电压固定，A2、A3间电压的变小导致A1、A2间电压相对变大，电压采集子模块220位于A1、A2之间，包括相互串联的第一电阻R21和第二电阻R22，第一电阻R21和第二电阻R22之间具有第一节点即第一电阻R21和第二电阻R22的连接点为第一节点，当第一节点电压增大到预设电压时，比较器310翻转，发送第一断线信号，保护装置判断认为发生了断线，经过保护控制模块400，最终控制电池组关闭，达到断线保护目的。

(3)A3端断线：由于第一恒流源120的存在，始终从A3向A2抽取固定电流，当A3断线后，A3端无法给第一恒流源120提供需要的电流，即第一恒流源120电流变小，则A2、A3间电压也随之变小。因为A2、A4间连接正常，即A2、A4间电压固定，所以A2、A3间电压变小，A3、A4间电压则相对变大，电压采集子模块240位于A3、A4之间，包括相互串联的第一电阻R41和第二电阻R42，第一电阻R41和第二电阻R42之间具有第一节点，当第一节点电压增大到预设电压时，比较器320翻转，发送第一断线信号，保护装置判断认为发生了断线，经过保护控制模块400，最终控制电池组关闭，达到断线保护目的。

(4)A4端断线：由于第一恒流源130的存在，始终从A5向A4抽取固定电流，当A4断线后，A4端无法给第一恒流源130提供电流回路，即第一恒流源130电流变小，A4、A5间电压也变小。同样A3、A5稳定连接，即A3、A5间电压固定，A4、A5间电压的变小导致A3、A4间电压相对变大，电压采集子模块240位于A3、A4之间，包括相互串联的第一电阻R41和第二电阻R42，第一电阻R41和第二电阻R42之间具有第一节点，当第一节点电压增大到预设电压时，比较器320翻转，发送第一断线信号，保护装置判断认为发生了断线，经过保护控制模块400，最终控制电池组关闭，达到断线保护目的。

(5)A5端断线：A5断线的处理方式与A1、A2、A3、A4有所不同，由于第三恒流源150的存在，始终通过第二连接线从A5向地抽取固定电流，A5断线后，第三恒流源150无法向地提供电流，导致第三节点输出第二断线信号，则保护装置判断认为发生了断线，经过保护控制模块400，最终控制电池组关闭，达到断线保护目的。

(6)A1、A2同时断线：由于第一恒流源110和第一恒流源120的作用，导致A0、A1间电压变小，A2、A3间电压变小，因为A0、A3稳定连接，即A0、A3间电压稳定，所以A1、A2间电压相对变大，电压采集子模块220位于A1、A2之间，包括相互串联的第一电阻R21和第二电阻R22，第一电阻R21和第二电阻R22之间具有第一节点，当第一节点电压增大到预设电压时，比较器310翻转，发送第一断线信号，保护装置判断认为发生了断线，经过保护控制模块400，最终控制电池组关闭，达到断线保护目的。

(7)A3、A4同时断线：由于第一恒流源120和第一恒流源130的作用，导致A2、A3间电压变小，A4、A5间电压变小，因为A2、A5稳定连接，即A2、A5间电压稳定，所以A3、A4间电压相对变大，电压采集子模块240位于A3、A4之间，包括相互串联的第一电阻R41和第二电阻R42，第一电阻R41和第二电阻R42之间具有第一节点，当第一节点电压增大到预设电压时，比较器320翻转，发送第一断线信号，保护装置判断认为发生了断线，经过保护控制模块400，最终控制电池组关闭，达到断线保护目的。

如图3所示为保护装置连接充电器后的示意图，断线保护后保护控制模块400控制电池组的关闭，禁止充电器对电池组进行充电。如图4所示为保护装置连接负载电阻后的示意图，断线保护后保护控制模块400控制电池组的关闭，禁止对负载放电。

如图5所示为各节电池断线保护时各信号变化状态示意图。图中第一断线信号为高电平时判断为断线保护，第二断线信号为低电平是判断为断线保护。当然在本发明的其他实施例中，第一断线信号也可以选择低电平作为断线保护判断，第二断线信号也可以选择高电平作为断线保护判断。

另外还存在A1、A3同时断线、A1、A4同时断线、A1、A2、A3同时断线等情况，具体保护原理均可与以上情况做相同分析，本发明均能达到断线保护目的，在此不再一一赘述。

如图6所示，为保护控制模块500的器件示意图。图中CO、DO输出均为CMOS输出，不同的是D0输出低电平为GND，CO输出低电平为P_，这样可以控制开关的开启和关断。

根据本发明实施例的装置，电池在与其保护装置连接异常或断开连接时，能够被及时准确的检测到，使得在电池的充电放电状态下保护装置可以正确地对电池进行保护，减少和避免了对电池不利的情况发生。

如图7所示，为根据本发明另一个实施例的一种电池连接断线的保护装置的结构框图。如图8所示，是以五节串联单体电池应用为例的另一种断线保护装置示意图。需要说明的是，图8中以五节串联单体电池为例进行说明仅是示意性的，本发明中对电池组中单体电池的数量并无限制，以五节串联单体电池为例仅是为了清楚起见。

如图7所示的另一种电池连接断线的保护装置包括恒流源模块100、电压采集模块200、断线判断模块300、电平移位模块400和保护控制模块500。恒流源模块100包括至少一个第一恒流源，至少一个第一恒流源与电池组中的至少一个单体电池并联，并根据单体电池的电压产生预设电流值的输出电流，当单体电池与第一恒流源的连接线断线时所述第一恒流源的输出电流减小。电压采集模块200包括多个电压采集子模块，每个电压采集子模块与电池组中的一个单体电池并联，电压采集子模块用于采集单体电池的电压，且多个电压采集子模块中至少一个电压采集子模块与所述第一恒流源并联。断线判断模块300与电压采集模块200相连，断线判断模块300用于当多个电压采集子模块中的一个电压采集子模块采集的电压达到预设值时，产生第一断线信号。电平移位模块400与断线判断模块300相连，电平移位模块400将第一断线信号转换为电平移位信号。保护控制模块500与电平移位模块400相连，接收电平移位模块400的电平移位信号，保护控制模块500根据电平移位信号控制电池组关闭。

参阅图8所示，电池连接断线的保护装置通过连接线A1、A2、A3、A4、A5端口采集各单体电池V1、V2、V3、V4、V5的电压。在图2中，R1、R2、R3、R4、R5分别为各个单体电池低通滤波电阻，C1、C2、C3、C4、C5分别为各个单体电池低通滤波电容。L0、L1、L2、L3、L4、L5为各单体电池电压采集线。

在本发明实施例中，保护装置设定好各个单体电池断线保护的预设电压，通过连接线A1、A2、A3、A4、A5端口采集各单体电池V1、V2、V3、V4、V5的电压，并将采集到的电压通过低通滤波电阻R1、R2、R3、R4、R5分压进行衰减。当某电压采集模块200的电压采集子模块达到预设电压时，则认为断线，实施保护；当没有达到预设电压时，保护装置不发生动作。

具体地，结合图8所示，电池组中采用五节单体电池。恒流源模块100包括第一恒流源110、120和130，第一恒流源110、120和130分别与电池组中的奇数的单体电池V1、V3和V5并联。第一恒流源110、120和130根据单体电池的电压产生预设电流值的输出电流。当单体电池的连接线断线时第一恒流源110、120或130的输出电流减小。例如当单体电池V1和V2之间的连接线断线时，第一恒流源110的输出电流减小。再次参考图8，电压采集模块200包括五个电压采集子模块210、220、230、240和250，每个电压采集子模块分别与电池组中的单体电池V1、V2、V3、V4和V5一一对应的并联即电压采集子模块210与单体电池V1并联，电压采集子模块220与单体电池V2并联，电压采集子模块230与单体电池V3并联，电压采集子模块240与单体电池V4并联，电压采集子模块250与单体电池V5并联，电压采集子模块210、220、230、240和250用于采集各单体电池的电压。其中，电压采集子模块210、230和250分别与第一恒流源110、120和130一一对应并联即电压采集子模块210与第一恒流源110并联，电压采集子模块230与第一恒流源120并联，电压采集子模块250与第一恒流源130并联，当第一恒流源110、120和130中的某一个输出电流减小时，相应的电压采集子模块210、230和250采集的电压减小，同时，与偶数的单体电池V2或V4并联的电压采集子模块220或240采集的电压将会增加。

具体地，参照图8，电压采集子模块210包括相互串联的第一电阻R11和第二电阻R12；电压采集子模块220包括相互串联的第一电阻R21和第二电阻R22；电压采集子模块230包括相互串联的第一电阻R31和第二电阻R32；电压采集子模块240包括相互串联的第一电阻R41和第二电阻R42；电压采集子模块250包括相互串联的第一电阻R51和第二电阻R52。在本发明的实施例中，每个第一电阻和第二电阻之间具有第一节点。

断线判断模块300与电压采集模块200相连，用于当多个电压采集子模块中的一个电压采集子模块210、220、230、240或250中任一个采集的电压达到预设值时，产生第一断线信号。具体地，参照图2所示，断线判断模块300包括两个比较器310和320，比较器310和320的第一输入端与预设电压相连。其中，比较器310的第二输入端与和偶数的单体电池V2并联的电压采集子模块220中的第一节点相连。比较器320的第二输入端与和偶数的单体电池V4并联的电压采集子模块240中的第一节点相连。

当和偶数的单体电池并联的电压采集子模块采集的电压大于预设电压时，比较器310或320生成第一断线信号。

电平移位模块400，与断线判断模块300相连，电平移位模块400将第一断线信号转换为电平移位信号。具体地，当比较器310或320生成第一断线信号时，电平移位模块400将第一断线信号转换为电平移位信号。

保护控制模块500与电平移位模块400相连，接收电平移位模块400的电平移位信号，电平移位模块400生成电平移位信号时，保护控制模块500控制电池组关闭，即停止电池组放电或停止向电池组充电。

在本发明的优选实施例中，恒流源模块100还包括第二恒流源140和第三恒流源150，第二恒流源140与电池组中的一个单体电池的第一连接线相连，第三恒流源150与电池组中的一个单体电池的第二连接线相连。

恒流源模块100还包括相互串联的三个二极管D1、D2、D3。相互串联的三个二极管D1、D2、D3连接在第一连接线与第二恒流源140之间，和第二恒流源140之间具有第二节点。开关管M5连接在第二连接线与第三恒流源150之间，且开关管M5由第二节点的电压控制，且开关管与第三恒流源之间具有第三节点即开关管M5与第三恒流源150的连接点为第三节点，第三节点输出第二断线信号。一个单体电池的第一连接线和第二连接线相连时不产生第二断线信号。

本发明实施例中，A4端通过3个二极管后连接第二恒流源140，即第二恒流源140与电池组中的一个单体电池V4的第一连接线相连，相互串联的三个二极管D1、D2、D3连接在第一连接线与第二恒流源140之间,相互串联的二极管D1、D2、D3和第二恒流源140之间具有第二节点。由于存在A4、A5短接一起的特殊应用场景，因此为防止误判为断线保护，当A4、A5短接时，即A4电位等于A5电位，A4经过三个二极管后控制A5端开关管M5导通，这样第二断线信号不会变化，本发明实施例的保护装置就不动作，即一个单体电池的第一连接线和第二连接线相连时不产生第二断线信号。图8中所示D1、D2、D3可为二极管，也可以为MOS管或三极管。

若单体电池电压信号采集线L1、L2、L3、L4、L5以及各低通滤波电阻R1、R2、R3、R4、R5与采集端口A1、A2、A3、A4、A5正常牢固连接，即连接线A1、A2、A3、A4、A5无断线情况时，恒流源模块100正常工作抽取固定大小的电流，对电压采集不存在影响。正常单体电池电压衰减后达不到设定的断线保护的预设电压，断线判断模块300中的比较器310和320不翻转，则认为断线保护装置不起作用，不影响外部单体电池的正常充放电。若单体电池电压信号采集线L1、L2、L3、L4、L5以及各低通滤波电阻与采集端口A1、A2、A3、A4、A5间存在连接不良甚至断线，则保护装置发生动作实施保护，控制电池组关闭。

为了能够更清楚地理解本发明，分别对电池连接断线的保护装置的几种工作状态进行描述：

(1)A1端断线：由于第一恒流源110的存在，始终从A1向A0抽取固定电流，当A1断线后，A1端无法给第一恒流源110提供需要的电流，即第一恒流源110电流变小，则A0、A1间电压也随之变小。因为A0、A2间连接正常，即A0、A2间电压固定，所以A0、A1间电压变小，A1、A2间电压则相对变大，电压采集子模块220位于A1、A2之间，包括相互串联的第一电阻R21和第二电阻R22，第一电阻R21和第二电阻R22之间具有第一节点，当第一节点电压增大到预设电压时，比较器310翻转，发送第一断线信号，保护装置判断认为发生了断线，经过电平移位模块400输出电平移位信号，送到保护控制模块500，最终控制电池组关闭，达到断线保护目的。

(2)A2端断线：由于第一恒流源120的存在，始终从A3向A2抽取固定电流，当A2断线后，A2端无法给第一恒流源120提供电流回路，即第一恒流源120电流变小，A2、A3间电压也变小。同样A1、A3稳定连接，即A1、A3间电压固定，A2、A3间电压的变小导致A1、A2间电压相对变大，电压采集子模块220位于A1、A2之间，包括相互串联的第一电阻R21和第二电阻R22，第一电阻R21和第二电阻R22之间具有第一节点，当第一节点电压增大到预设电压时，比较器310翻转，发送第一断线信号，保护装置判断认为发生了断线，经过电平移位模块400输出电平移位信号，送到保护控制模块500，最终控制电池组关闭，达到断线保护目的。

(3)A3端断线：由于第一恒流源120的存在，始终从A3向A2抽取固定电流，当A3断线后，A3端无法给第一恒流源120提供需要的电流，即第一恒流源120电流变小，则A2、A3间电压也随之变小。因为A2、A4间连接正常，即A2、A4间电压固定，所以A2、A3间电压变小，A3、A4间电压则相对变大，电压采集子模块240位于A3、A4之间，包括相互串联的第一电阻R41和第二电阻R42，第一电阻R41和第二电阻R42之间具有第一节点，当第一节点电压增大到预设电压时，比较器320翻转，发送第一断线信号，保护装置判断认为发生了断线，经过电平移位模块400输出电平移位信号，送到保护控制模块500，最终控制电池组关闭，达到断线保护目的。

(4)A4端断线：由于第一恒流源130的存在，始终从A5向A4抽取固定电流，当A4断线后，A4端无法给第一恒流源130提供电流回路，即第一恒流源130电流变小，A4、A5间电压也变小。同样A3、A5稳定连接，即A3、A5间电压固定，A4、A5间电压的变小导致A3、A4间电压相对变大，电压采集子模块240位于A3、A4之间，包括相互串联的第一电阻R41和第二电阻R42，第一电阻R41和第二电阻R42之间具有第一节点，当第一节点电压增大到预设电压时，比较器320翻转，发送第一断线信号，保护装置判断认为发生了断线，经过电平移位模块400输出电平移位信号，送到保护控制模块500，最终控制电池组关闭，达到断线保护目的。

(5)A5端断线：A5断线的处理方式与A1、A2、A3、A4有所不同，由于第三恒流源150的存在，始终通过第二连接线从A5向地抽取固定电流，A5断线后，第三恒流源150无法向地提供电流，导致第三节点输出第二断线信号，则保护装置判断认为发生了断线，经过电平移位模块400输出电平移位信号，送到保护控制模块500，最终控制电池组关闭，达到断线保护目的。

(6)A1、A2同时断线：由于第一恒流源110和第一恒流源120的作用，导致A0、A1间电压变小，A2、A3间电压变小，因为A0、A3稳定连接，即A0、A3间电压稳定，所以A1、A2间电压相对变大，电压采集子模块220位于A1、A2之间，包括相互串联的第一电阻R21和第二电阻R22，第一电阻R21和第二电阻R22之间具有第一节点，当第一节点电压增大到预设电压时，比较器310翻转，发送第一断线信号，保护装置判断认为发生了断线，经过电平移位模块400输出电平移位信号，送到保护控制模块500，最终控制电池组关闭，达到断线保护目的。

(7)A3、A4同时断线：由于第一恒流源120和第一恒流源130的作用，导致A2、A3间电压变小，A4、A5间电压变小，因为A2、A5稳定连接，即A2、A5间电压稳定，所以A3、A4间电压相对变大，电压采集子模块240位于A3、A4之间，包括相互串联的第一电阻R41和第二电阻R42，第一电阻R41和第二电阻R42之间具有第一节点，当第一节点电压增大到预设电压时，比较器320翻转，发送第一断线信号，保护装置判断认为发生了断线，经过电平移位模块400输出电平移位信号，送到保护控制模块500，最终控制电池组关闭，达到断线保护目的。

如图9所示为另一种保护装置连接充电器后的示意图，断线保护后保护控制模块500控制电池组的关闭，禁止充电器对电池组进行充电。如图10所示为另一种保护装置连接负载电阻后的示意图，断线保护后保护控制模块500控制电池组的关闭，禁止对负载放电。

如图5所示为另一种各节电池断线保护时各信号变化状态示意图。图中第一断线信号为高电平时判断为断线保护，第二断线信号为低电平是判断为断线保护。第一断线信号也可以选择低电平作为断线保护判断，第二断线信号也可以选择高电平作为断线保护判断。

另外还存在A1、A3同时断线、A1、A4同时断线、A1、A2、A3同时断线等情况，具体保护原理均可与以上情况做相同分析，本发明均能达到断线保护目的，在此不再一一赘述。

如图11(a)(b)所示，为另一种电平移位模块400和保护控制模块500的器件示意图。图中Iref为芯片整体的一个基准电流源，其他为镜像关系。CO、DO输出均为CMOS输出，不同的是D0输出低电平为GND，CO输出低电平为P_，这样可以控制开关的开启和关断。

根据本发明实施例的装置，电池在与其保护装置连接异常或断开连接时，能够被及时准确的检测到，使得在电池的充电放电状态下保护装置可以正确地对电池进行保护，减少和避免了对电池不利的情况发生。

如图12所示，为根据本发明一个实施例的一种电池连接断线的保护系统的结构图。该电池连接断线的保护系统包括电池组100、多个滤波稳压模块200、电池连接断线的保护装置300和开关模块400。

其中，电池组100包括多个单体电池；多个滤波稳压模块200分别与多个单体电池相连，滤波稳压模块的数量与单体电池的数量相等。多个滤波稳压模块200例如由图2中的各个单体电池低通滤波电阻R1、R2、R3、R4、R5，各个单体电池低通滤波电容C1、C2、C3、C4、C5构成，如图8所示，单体电池V1的正极与低通滤波电阻R1的一端连接，低通滤波电阻R1的另一端分别与采集端口A1和低通滤波电容C1的一端连接，低通滤波电容C1的另一端与采集端口A0和电池采集线L0连接，即与单体电池V1的负极连接。而单体电池V2的正极与低通滤波电阻R2的一端连接，低通滤波电阻R2的另一端分别与采集端口A2和低通滤波电容C2的一端连接，低通滤波电容C2的一端接地，单体电池V3、V4和V5的接线方式和单体电池V2的接线方式相同。

电池连接断线的保护装置300，包括图1至图11所述的电池连接断线的保护装置。开关模块400包括第一开关410和第二开关420，与电池组100串联，受电池连接断线的保护装置300的控制，在电池连接断线的保护装置300判断连接线断线时关闭开关模块400。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种电池连接断线的保护装置，其特征在于，包括：

恒流源模块，所述恒流源模块包括第一恒流源、第二恒流源和第三恒流源，所述第一恒流源为多个，且所述多个第一恒流源与所述电池组中奇数的单体电池并联，并根据所述单体电池的电压产生具有预设电流值的输出电流，所述第二恒流源与所述电池组中的一个单体电池的第一连接线相连，所述第三恒流源与所述电池组中的所述一个单体电池的第二连接线相连；

电压采集模块，所述电压采集模块包括多个电压采集子模块，每个所述电压采集子模块与所述电池组中的一个单体电池并联，所述电压采集子模块用于采集单体电池的电压，且所述多个电压采集子模块中至少一个电压采集子模块与所述第一恒流源并联，其中，当所述单体电池与所述第一恒流源的连接线断线时，所述第一恒流源的输出电流减小，与所述奇数的单体电池并联的电压采集子模块采集的电压减小，与偶数的单体电池并联的电压采集子模块采集的电压增加；

断线判断模块，所述断线判断模块与所述电压采集模块相连，用于当所述多个电压采集子模块中的一个电压采集子模块采集的电压达到预设值时，产生第一断线信号；以及

保护控制模块，所述保护控制模块与所述断线判断模块相连，用于根据所述第一断线信号控制所述电池组关闭。

2.如权利要求1所述的电池连接断线的保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括：

电平移位模块，所述电平移位模块连接在所述断线判断模块和所述保护控制模块之间，所述电平移位模块将所述第一断线信号转换为电平移位信号并发送至所述保护控制模块，以使所述保护控制模块根据所述电平移位信号控制所述电池组关闭。

3.如权利要求2所述的电池连接断线的保护装置，其特征在于，所述断线判断模块包括多个比较器，所述比较器的第一输入端与预设电压相连，所述比较器的第二输入端与和所述偶数的单体电池并联的电压采集子模块相连，当所述偶数的单体电池并联的电压采集子模块采集的电压大于所述预设电压时，所述比较器生成所述第一断线信号。

4.如权利要求3所述的电池连接断线的保护装置，其特征在于，当所述多个比较器中的任一个比较器产生所述第一断线信号时，所述电平移位模块均产生所述电平移位 信号。

5.如权利要求3所述的电池连接断线的保护装置，其特征在于，所述电压采集子模块包括相互串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻之间具有第一节点。

6.如权利要求5所述的电池连接断线的保护装置，其特征在于，所述比较器的第二输入端与对应的所述偶数的电压采集子模块中的所述第一节点相连。

7.如权利要求1所述的电池连接断线的保护装置，其特征在于，所述恒流源模块还包括：

相互串联的多个二极管，所述多个二极管连接在所述第一连接线与所述第二恒流源之间，且所述多个二极管和所述第二恒流源之间具有第二节点；

开关管，所述开关管连接在所述第二连接线与所述第三恒流源之间，且所述开关管由所述第二节点的电压控制，且所述开关管与所述第三恒流源之间具有第三节点，所述第三节点输出第二断线信号。

8.如权利要求7所述的电池连接断线的保护装置，其特征在于，当所述一个单体电池的第一连接线和第二连接线相连时不产生所述第二断线信号。

9.一种电池连接断线的保护系统，其特征在于，包括：

电池组，所述电池组包括多个单体电池；

多个滤波稳压模块，所述多个滤波稳压模块分别与所述多个单体电池相连；

如权利要求1-8任一项所述的电池连接断线的保护装置；以及

开关模块，所述开关模块与所述电池组串联，所述开关模块受所述保护装置的控制，在所述保护装置判断连接线断线时关闭所述开关模块。