CN112748367B - 一种电池管理系统和一种电池断线故障的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种电池管理系统和一种电池断线故障的检测方法，本发明涉及储能领域，所述电池管理系统包括：采集电路、处理器以及多个断线检测电路，每个断线检测电路与每节电池并联，采集电路与电池组并联，用于通过每个断线检测电路采集电池组中相应电池的电压；处理器用于根据采集电路采集的电池组中至少两个相邻电池的电压分别与预设断线故障阈值的大小关系，确定电池组中是否存在发生断线故障的电池。本发明的采集电路周期性采集电池的电压，不再需要均衡电路的投入，自然采样时间就被缩减了，并且由于均衡电路中的电阻没有电流回路，自然不会消耗电池的能量，不会损耗电池的发电量，不但提高了电池管理系统的工作效率，还提高了电池的利用率。

Description

一种电池管理系统和一种电池断线故障的检测方法

技术领域

本发明涉及储能领域，特别是一种电池管理系统和一种电池断线故障的检测方法。

背景技术

目前随着储能产品应用越来越广泛，出于对电池系统寿命及安全考虑，要求储能产品电池管理系统能准确可靠的监控并处理电池的电压信息，而电池的电压测量是否正确取决于电池管理系统与电池之间的连接线是否牢靠。

如果电池管理系统和电池之间的连接线出线连线故障，即断线故障(open cell)，那么会导致电池的电压测量不再准确，电池管理系统将错误执行过压或者欠压保护操作，甚至当电池真实发生过压或者欠压故障时电池管理系统无法识别，进而不能进行对应的均衡或执行相应的保护措施，这些情况将影响用户体验且频繁发生会降低电池使用寿命造成无法挽回的损失。

目前电池管理系统的断线故障的检测方法为：利用被动均衡电路和电压检测电路相结合使用，进行断线故障检测判断。但为达到实时监控电池断线故障，电池管理系统就需要每个采样周期都要进行被动均衡功能使能，这会延长电池管理系统的采样时间，同时由于每个周期电池都被动均衡，则均衡电阻发热消耗的能量来源于电池，这也会降低电池可用发电量。而不进行周期性的使能被动均衡电路，那么电池管理系统就无法实时的进行断线故障的检测。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种电池管理系统和一种电池断线故障的检测方法，解决了上述问题。

本发明实施例提供了一种电池管理系统，所述电池管理系统用于检测电池组中电池的断线故障，所述电池组包括：依次串联的多节电池，所述电池管理系统包括：采集电路、处理器以及多个断线检测电路，每个断线检测电路与每节电池并联，所述采集电路与所述电池组并联，用于通过每个断线检测电路采集所述电池组中相应电池的电压；

所述处理器用于根据所述采集电路采集的所述电池组中至少两个相邻电池的电压分别与预设断线故障阈值的大小关系，确定所述电池组中是否存在发生断线故障的电池；

其中，所述预设断线故障阈值大于所述采集电路采集的所述电池组中发生断线故障的电池的电压，且小于所述采集电路采集的与所述电池组中发生断线故障的电池相邻的未发生断线故障的电池的电压。

可选地，所述多个断线检测电路包括：多个电阻，所述多个电阻分为奇数组电阻和偶数组电阻，所述奇数组电阻的阻值小于所述偶数组电阻的阻值。

可选地，所述多个电阻的取值是根据以下四个条件确定的：

发生断线故障时，流经所述多个电阻中任一电阻的电流小于最大允许电流值；

发生断线故障时，所述奇数组的电阻的两端的电压小于所述电池组中单节电池的最小电压值；

发生断线故障时，所述偶数组的电阻的两端的电压大于所述电池组中单节电池的最大电压值；

发生断线故障时，所述偶数组的电阻的两端的电压小于所述采集电路的最大允许量程。

可选地，所述电池管理系统还包括：多个滤波电路，每个滤波电路与所述电池组中每节电池并联；

每个滤波电路用于对所述电池组中相应电池的电压进行滤波，以使得所述采集电路采集滤波后的电压。

可选地，所述检测电路还包括：多个均衡电路，每个均衡电路与所述电池组中每节电池并联；

所述均衡电路用于在所述电池组中电池需要均衡的情况下，完成均衡操作。

本发明实施例还一种电池断线故障的检测方法，所述方法应用于以上任一所述的电池管理系统，所述方法包括：

所述处理器接收所述采集电路采集的所述电池组中每个电池的电压；

所述处理器根据所述采集电路采集的所述电池组中至少两个相邻电池的电压分别与预设断线故障阈值的大小关系，确定所述电池组中是否存在发生断线故障的电池；

其中，所述预设断线故障阈值大于所述采集电路采集的所述电池组中发生断线故障的电池的电压，且小于所述采集电路采集的与所述电池组中发生断线故障的电池相邻的未发生断线故障的电池的电压。

可选地，所述处理器根据所述采集电路采集的所述电池组中至少两个相邻电池的电压分别与预设断线故障阈值的大小关系，确定所述电池组中是否存在发生断线故障的电池，包括：

所述处理器比较所述采集电路采集的所述电池组中第一节电池的电压，小于所述预设故障阈值，且所述采集电路采集的所述电池组中第二节电池的电压为额定电压，则所述电池组中第一节电池的负极发生断线故障；

所述处理器比较所述采集电路采集的所述电池组中除第一和最后一节电池之外的第N节电池的电压，小于所述预设故障阈值，且所述采集电路采集的所述电池组中第N+1节电池的电压高于单节电池的最大电压值，则所述第N节电池的正极发生断线故障；

所述处理器比较所述采集电路采集的所述电池组中除第一和最后一节电池之外的第N节电池的电压，小于所述预设故障阈值，且所述采集电路采集的所述电池组中第N-1节电池的电压高于单节电池的最大电压值，则所述第N节电池的负极发生断线故障；

所述处理器比较所述采集电路采集的所述电池组中最后一节电池的电压，小于所述预设故障阈值，且所述采集电路采集的所述电池组中倒数第二节电池的电压为所述额定电压，则所述电池组中最后一节电池的正极发生断线故障。

采用本发明提供的一种电池管理系统，每个断线检测电路与每节电池并联，采集电路通过每个断线检测电路采集电池组中相应电池的电压，再由处理器根据采集电路采集的电池组中至少两个相邻电池的电压分别与预设断线故障阈值的大小关系，确定电池组中是否存在发生断线故障的电池。采用本发明的方案，采集电路直接采集电池的电压，不再需要均衡电路的投入，自然采样周期就被缩减了，并且由于均衡电路中的电阻没有电流回路，自然不会消耗电池的能量，不会损耗电池的发电量，不但提高了电池管理系统的工作效率，还提高了电池的利用率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是目前检测断线故障的电路示意图；

图2是电池管理的模块示意图；

图3是本发明实施例中电池组为3节电池的电池管理系统示意图；

图4a是本发明电池B1负极发生断线故障时的电池管理系统示意图；

图4b是本发明电池B1正极发生断线故障时的电池管理系统示意图；

图4c是本发明电池B3负极发生断线故障时的电池管理系统示意图；

图4d是本发明电池B3正极发生断线故障时的电池管理系统示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本发明。

发明人发现，目前电池管理系统对电池组断线故障的检测存在以下弊端：

电池管理系统检测断线故障，需要每个采样周期都要进行被动均衡功能使能，这会延长电池管理系统的采样时间；另外，由于每个周期电池都被动均衡，则均衡电阻发热消耗的能量来源于电池，这也会降低电池可用发电量。而不进行周期性的使能被动均衡电路，那么电池管理系统就无法实时的进行断线故障的检测。

目前检测断线故障的原理：参照图1，示出了目前检测断线故障的电路示意图，该电路包括：

3个串联的电池B1、B2、B3；

3个由可控开关和电阻组成的被动均衡电路，其中，可控开关可以为MOS开关管。MOS开关管S1和电阻R1组成电池B1的被动均衡电路，MOS开关管S2和电阻R3组成电池B2的被动均衡电路，MOS开关管S3和电阻R3组成电池B3的被动均衡电路，被动均衡电路均与对应的电池并联；

3个由电阻和电容组成的滤波电路，其中，电阻R4、R5以及电容C1组成电池B1的滤波电路，电阻R5、R6以及电容C2组成电池B2的滤波电路，电阻R6、R7以及电容C3组成电池B3的滤波电路，同样，滤波电路均与对应的电池并联；

采集电路分别与3个电池及其对应的被动均衡电路和滤波电路连接，用于根据周期性的使能信号采集电池的电压；

控制电路与采集电路连接，用于向采集电路发送周期性的使能信号。

电路正常工作时，被动均衡电路的MOS开关管是断开的，控制电路周期性的向采集电路发送使能信号，采集电路接收到使能信号后，直接采集滤波电路的两端电压作为参考电压；同时上述使能信号经过延时使得被动均衡电路的MOS开关管导通闭合，被动均衡电路的电阻上产生电流，采集电路采集滤波电路的两端电压作为比较电压，通过比较参考电压和比较电压的大小，判断出电池是否存在断线故障。

例如：假设电池B1、B2、B3的电压均为3V，电路正常工作时，MOS开关管S1、S2、S3均是断开的，控制电路周期性的向采集电路发送使能信号，采集电路接收到使能信号后，直接采集滤波电路的两端电压作为参考电压，那么电池B1、B2、B3的参考电压均为3V(实际测量会有误差，会在3V上下浮动)；同时上述使能信号经过延时使得MOS开关管S1、S2、S3依次导通闭合，电阻R1、R2、R3上依次产生电流，采集电路采集滤波电路的两端电压作为比较电压，那么电池B1、B2、B3的比较电压也均为3V(实际测量会有误差，会在3V上下浮动)，通过比较参考电压和比较电压的大小，电池B1、B2、B3各自的参考电压和比较电压相等(实际测量可能不相等，允许一定的误差范围)，判断出电池不存在断线故障。

假设电池B2的正极连接线10(同时也是电池B3的负极连接线)断了，MOS开关管S1、S2、S3均是断开的，控制电路周期性的向采集电路发送使能信号，采集电路接收到使能信号后，直接采集滤波电路的两端电压作为参考电压，那么根据电路原理可知，此时采集的电池B1、B2、B3的参考电压依然为3V(实际测量会有误差，会在3V上下浮动)；同时上述使能信号经过延时使得MOS开关管S1、S2、S3依次导通闭合，电阻R1产生电流，采集电路采集滤波电路的两端电压作为比较电压，那么根据电路原理可知，此时采集的电池B2的比较电压为0V(实际测量会有误差，会在0V或0V稍以上浮动)，采集的电池B3的比较电压为0V(实际测量会有误差，会在0V或0V稍以上浮动)，电池B1的比较电压为3V(实际测量会有误差，会在3V上下浮动)，通过比较参考电压和比较电压的大小，判断出电池B2和电池B3公用的连接线10存在断线故障。

上述电路中，滤波电路的阻抗远大于被动均衡电路的阻抗，被动均衡电路中的电阻一般为几十欧姆，那么被动均衡电路被使能工作时，单节电池的回路将会有几十毫安以上的电流产生，被动均衡电路中的电阻通过电流时产生热量，从而造成电池能量损耗，这会降低电池可用发电量。

另外，为了达到实时检测电池断线故障，就需要每个采样周期都要进行被动均衡功能使能，导致电池管理系统的采样时间被延长。

针对上述问题，发明人经过深入研究，创造性的在现有电路的基础上增加了一个断线检测电路，解决上上述问题。以下对本发明的方案进行具体解释和说明。

参照图2，示出了电池管理的模块示意图，电池管理系统用于检测电池组中电池的断线故障，其中，电池组包括：依次串联的多节电池，电池管理系统包括：采集电路、处理器以及多个断线检测电路，每个断线检测电路与每节电池并联，采集电路与电池组并联，用于通过每个断线检测电路采集电池组中相应电池的电压。

处理器用于根据采集电路采集的电池组中至少两个相邻电池的电压分别与预设断线故障阈值的大小关系，确定电池组中是否存在发生断线故障的电池。其中预设断线故障阈值的含义和取值在下文对应处有解释，在此先不做赘述。

本发明实施例中电池组可以只由一节电池构成，也可以由多节电池构成，根据电池串、并联的要求，一般情况下，构成电池组的单节电池的容量和电压要相等，因此，电池组中每个电池的容量和电压均一样。

需要说明的是，一般情况下，采集电路在采集电池组单节电池的电压时，是按照一定顺序采集的，在电池组最初投用时，会为电池组中每一节电池进行编号：1号、2号、3号……，这样当某节电池出现任何问题，电池管理系统就可以很直观的显示出具体是哪号电池出现问题。

可选地，本发明实施例中的多个断线检测电路包括：多个电阻，多个电阻分为奇数组电阻和偶数组电阻，定义奇数组电阻的阻值小于偶数组电阻的阻值，每一节电池均与一个电阻并联，可以按照电池的编号来确定多个电阻的奇数组电阻和偶数组电阻，例如：电池编号1、3、5、7、9……并联的电阻即为奇数组电阻，电池编号2、4、6、8、10……并联的电阻即为偶数组电阻，此处这样定义是用于后续断线故障的检测，具体见下文对应处解释。

可选地，多个电阻的取值是根据以下四个条件确定的：

1、发生断线故障时，流经多个电阻中任一电阻的电流小于最大允许电流值；

2、发生断线故障时，奇数组的电阻的两端的电压小于电池组中单节电池的最小电压值；

3、发生断线故障时，偶数组的电阻的两端的电压大于电池组中单节电池的最大电压值；

4、发生断线故障时，偶数组的电阻的两端的电压小于采集电路的最大允许量程。

上述四个条件设定的含义是，条件1是为了将断线检测电路中电阻对电池电量的影响降到最小，因此要求流过断线检测电阻的电流小于最大允许电流值，该最大允许电流值可以根据需求设定。条件2和条件3均是为了可以确定出电池是正极断线故障还是负极断线故障，而设定的断线检测电路中电阻的阻值的要求。条件4是为了避免发生断线故障时，偶数组的电阻的两端的电压超过了采集电路的最大允许量程，造成采集电路损坏情况的发生而设定的断线检测电路中电阻的阻值的要求。

当然，可以理解的是，本发明实施例的电池管理系统依然还包括目前电池管理系统中的多个滤波电路和多个均衡电路，每个滤波电路与电池组中每节电池并联；每个均衡电路与所述电池组中每节电池并联；每个滤波电路用于对电池组中相应电池的电压进行滤波，以使得采集电路采集滤波后的电压；每个均衡电路用于在电池组中电池需要均衡的情况下，完成均衡操作，而不需要在采集电路采集电池组中电池的电压的过程中投入。

另外，采集电路采集电池组中电池的电压是周期性的进行，电池管理系统通过控制电路周期性的向采集电路发送使能信号，采集电路接收到该使能信号后，才开始按照电池编号采集电池组中电池的电压。

本发明实施例的电池管理系统，由于断线检测电路的存在以及断线检测电路中电阻的巧妙设计，利用电路工作原理，使得采集电路在采集周期内不需要投入均衡电路，即可实现每节电池的断线故障检测，既缩短了采集电路的采集周期，还避免了均衡电路中电阻对电池电量的消耗。

基于上述的电池管理系统，本发明实施例还提供一种电池断线故障的检测方法，该方法包括：

步骤x1：处理器接收采集电路采集的电池组中每个电池的电压。

本发明实施例中，采集电路在采集周期内采集的电池组中每个电池的电压，均会发送给处理器，处理器会接收到每个电池的电压。

步骤x2：处理器根据采集电路采集的电池组中至少两个相邻电池的电压分别与预设断线故障阈值的大小关系，确定电池组中是否存在发生断线故障的电池；

其中，预设断线故障阈值大于采集电路采集的电池组中发生断线故障的电池的电压，且小于采集电路采集的与电池组中发生断线故障的电池相邻的未发生断线故障的电池的电压。

本发明实施例中，处理器接收到采集电路采集的电池组中每个电池的电压后，根据电池组中至少两个相邻电池的电压分别与预设断线故障阈值的大小关系，即可确定电池组中是否存在发生断线故障的电池。

需要说明的是，根据电路的基本原理，采集电路采集的电池组中每个电池的电压实际上就是采集每个电池对应的电阻的两端的电压，因此将断线检测电路中电阻按照奇数组和偶数组进行划分，就使得两个相邻的电池的其中一个发生断线故障时，由于两者对应的电阻不一样大，两者对应的电阻上的分压就不一样，电阻值大的电阻两端的电压会高于其对应的电池的电压最大值(考虑到电池自身的允许工作电压范围)，电阻值小的电阻两端的电压会小于其对应的电池的电压最小值(考虑到电池自身的允许工作电压范围)，而假若奇数组的电阻的阻值和偶数组的电阻的阻值一样，或者相差不大，就无法确定出电池是否发生断线故障。

另外，当电池发生断线故障时，还需要需要使得采集电路采集到的发生断线故障的电池对应的电阻的两端电压小于单节电池的最小电压值，这是由于在实际工作中，电池的电压是在允许电压范围内工作的，假若一个电池的额定电压为3.6V，那么认为该电池的电压在3.2～3.9之间均为正常，在该电池发生断线故障时，假若该电池对应的是奇数组电阻，那么就需要该奇数组电阻的两端电压小于3.2V才认为该电池发生断线故障，否则不能认为该电池发生断线故障；假若该电池对应的是偶数组电阻，那么就需要该偶数组电阻的两端电压大于3.9V才认为该电池发生断线故障，否则不能认为该电池发生断线故障；基于这样的考虑，在确定了奇数组和偶数组的电阻的阻值后，根据电池电压以及电路的基本原理，可以得出每节电池(编号奇数和偶数)发生断线故障时，其对应的电阻的两端的电压，即确定了电池发生断线故障时采集电路采集的编号奇数和编号偶数的电池电压，再根据奇数组电阻的两端电压和单节电池的最小电压值，设定一个预设故障阈值，该预设故障阈值要小于单节电池的最小电压值，但要大于编号奇数的电池发生断线故障时对应的奇数组电阻的两端电压，因为编号奇数的电池相邻的两节电池肯定是编号偶数的电池，因此，在编号奇数的电池发生断线故障时，会使得相邻的编号偶数的电池对应的偶数组电阻的两端的电压大于单节电池的电压最大值，这样当采集电路采集到某一节奇数组电阻的两端电压小于预设故障阈值，且其相邻的电池的电压高于单节电池电压的最大值时，就可以认为电池发生断线故障。

可选地，处理器确定电池组中是否存在发生断线故障的电池，其方法具体包括：

情况1：处理器比较采集电路采集的电池组中第一节电池的电压，小于预设故障阈值，且采集电路采集的电池组中第二节电池的电压为额定电压，则电池组中第一节电池的负极发生断线故障。

情况2：处理器比较采集电路采集的电池组中最后一节电池的电压，小于预设故障阈值，且采集电路采集的电池组中倒数第二节电池的电压为额定电压，则电池组中最后一节电池的正极发生断线故障。

本发明实施例中，电池组中第一节电池和最后一节电池比较特殊，因为第一节电池的负极和最后一节电池的正极是不与其他任何电池连接的，所以，在第一节电池的负极和最后一节电池的正极发生断线故障时，采集电路采集的电池组中第一节电池的电压和最后一节电池的电压均会为0V。

当采集电路采集的电池组中第一节电池的电压为0V，且采集电路采集的第二节电压为单节电池的额定电压时，则判定电池组中第一节电池的负极发生断线故障。同理，当采集电路采集的电池组中最后一节电池的电压为0V，且采集电路采集的倒数第二节电压为单节电池的额定电压时，则判定电池组中最后一节电池的正极发生断线故障。

情况3：处理器比较采集电路采集的电池组中除第一和最后一节电池之外的第N节电池的电压，小于预设故障阈值，且采集电路采集的电池组中第N+1节电池的电压高于单节电池的最大电压值，则第N节电池的正极发生断线故障。

情况4：处理器比较采集电路采集的电池组中除第一和最后一节电池之外的第N节电池的电压，小于预设故障阈值，且采集电路采集的电池组中第N-1节电池的电压高于单节电池的最大电压值，则第N节电池的负极发生断线故障。

本发明实施例中，电池组中除第一节和最后一节电池之外的任何电池的两边均有相邻的电池，例如：电池组中第二节电池的负极就与第一节电池的正极连接，第二节电池的正极就与第三节电池的负极连接，第三节电池的正极与第四节电池的负极连接，以此类推。那么当第三节电池的负极发生断线故障，即相当于第二节电池的正极发生断线故障，当第三节电池的正极发生断线故障，即相当于第四节电池的负极发生断线故障。

基于上述理论，处理器只需要以采集电路采集的编号奇数的电池对应的电阻(即相当于奇数组中的电阻)的两端的电压为标准，比较其电压与预设故障阈值的大小关系，再结合与其相邻的偶数组的电池对应的电阻(即相当于偶数组中的电阻)的两端的电压与单节电池的电压最大值的大小关系，即可确定出电池是否发生断线故障，并可以知道是正极还是负极发送断线故障。例如：处理器比较采集电路采集的电池组中第三节电池的电压，小于预设故障阈值，且采集电路采集的电池组中第四节电池的电压高于单节电池的最大电压值，则第三节电池的正极(即相当于第四节电池的负极)发生断线故障；处理器比较采集电路采集的电池组中第三节电池的电压，小于预设故障阈值，且采集电路采集的电池组中第二节电池的电压高于单节电池的最大电压值，则第三节电池的负极(即相当于第二节电池的正极)发生断线故障。

同理，假设电池组共有四节电池，处理器比较采集电路采集的电池组中第一节电池的电压，小于预设故障阈值，且采集电路采集的电池组中第二节电池的电压高于单节电池的最大电压值，则第一节电池的正极(即相当于第二节电池的负极)发生断线故障；处理器比较采集电路采集的电池组中第三节电池的电压，小于预设故障阈值，且采集电路采集的电池组中第四节电池的电压高于单节电池的最大电压值，则第三节电池的负极(即相当于第四节电池的正极)发生断线故障。

当有电池发生断线故障时，电池管理系统会发出报警信息，并停机等待故障排除，以使得相关技术人员进行故障排除，恢复电池的连接线。

综上所述，电池管理系统就可以按照上述方案，检测出电池是否发生断线故障，并且可以知道电池是哪一极发生断线故障的，并且本发明的方案采集电路进行电池电压的采集不需要均衡电路的投入，不但采样周期被缩减了，并且由于均衡电路中的电阻没有电流回路，自然不会消耗电池的能量，不会损耗电池的发电量，提高了电池的利用率。

以下以电池组为3节电池为例，进行本发明实施例的解释说明。

参照图3，示出了本发明实施例中电池组为3节电池的电池管理系统示意图，需要说明的是，实际中电池管理系统是一套复杂的实现电池管理、运行、操作的系统，其功能包括但不限于对电池的电压检测、温度检测、电流检测、电池故障保护等，本发明实施例中只针对电池断线故障的检测所使用的到部分在图3中展示出，并不表示电池管理系统只有该包括图3中所示的部分。

图3中电池组中电池B1、B2、B3采用磷酸铁锂电池，单节额定电压：3.2V(允许工作电压2.8V-3.6V)，电池B1、电池B3为编号奇数的电池，电池B2为编号偶数的电池；滤波电路中电阻R4、R5、R6、R7采用贴片陶瓷电阻，阻值：1KΩ，电容C1、C2、C3采用贴片陶瓷电容，容值：100nF；均衡电路中电阻R1、R2、R3阻值：75Ω，MOS开关管S1、S2、S3(型号为2N7002的N沟道MOS管)；断线检测模块中电阻R8和R10阻值取500KΩ，R9阻值取1MΩ，其中R8、R10为奇数组电阻，R9为偶数组电阻；采集电路和控制电路采用集成电池管理芯片(TI品牌的型号为BQ76PL455的电池管理芯片)。

本发明实施例的电路的工作原理是：

将预设故障阈值设定为参考电压，并存储，检测电路正常工作时，被动均衡电路的MOS开关管是断开的，控制电路周期性的向采集电路发送使能信号，采集电路接收到使能信号后，直接采集每节电池对应的断线检测模块中的电阻两端电压作为比较电压，通过比较参考电压和比较电压的大小，判断出电池是否存在断线故障。

以下，再具体结合图3、图4a、图4b、图4c以及图4d来解释本发明电路的工作原理：

首先根据上述的断线检测模块中电阻取值的四个条件，计算出断线检测模块中的奇数组电阻和偶数组电阻的取值，再计算出现断线故障的单节电池对应的电阻两端的电压，以该电压确定出预设故障阈值，假设：电池B1、B2、B3电压范围为2.8V—3.6V，正常工作时电压为3.2V；采集电路设计允许最大量程为5.5V，发生断线故障时流经电阻R8、R9、R10的最大允许电流值小于10uA。那么根据电流计算公式：I＝U/R，其中U取电池最大电压3.6V、电流I取最大允许电流值10uA，则有：R≥3.6V/10uA＝360KΩ。同时定义：偶数组阻值/(奇数组阻值+偶数组阻值)为X，则根据电阻分压原理公式：3.6V＞X*(3.6V*2)＜5.5V，即1/2＞X＜7/10，那么奇数组电阻阻值可以取500KΩ，偶数组电阻阻值可以取1MΩ，即电阻R9为1MΩ，电阻R8、R10为500KΩ。那么根据电路分压原理可计算出，除了电池B1的负极和电池B3的正极发生断线故障会导致采样电路对电池B1、B3采样得到电压为0V以外，其余情况下发生断线故障时，电阻R9两端的电压为4.3V，电阻R8、R10两端的电压为2.1V，考虑到电池电压的允许工作范围，因此将预设故障阈值设定为：2.5V。

设定好预设故障阈值2.5V之后，电池管理系统通过控制电路周期性的向采集电路发送采集电池组中电池B1、B2、B3的电压的使能信号，假若电池均未发生断线故障，那么采集电路采集的电池B1、B2、B3对应的电阻R8、R9、R10的两端的电压均应在3.2V左右，一般情况下，若电池性能较好，那么采集电路采集的R8、R9、R10的两端的电压均应为3.2V。处理器接收到R8、R9、R10的两端的电压：3.2V，比较3.2V大于预设故障阈值2.5V，且等于单节电池的额定电压，那么就判定电池未发生断线故障。电压电路4.2V。

参照图4a(为了图示简洁，因为均衡电路与断线故障检测无关，因此省略；采集电路也未示出，以下图4b、图4c和图4d一样)，假设电池B1负极发生断线故障(用S1模拟断线)时，采集电路实际采集到电阻R8的两端的电压V1(即相当于电池B1的电压)为0V；采集到电阻R9的两端的电压V2(即相当于电池B2的电压)为3.2V、采集到电阻R10的两端的电压V3(即相当于电池B3的电压)为3.2V，将其作为比较电压发送给处理器，处理器接收后，比较电池B1的电压0V小于预设故障阈值2.5V，并直接为0V，且电池B2的电压为额定电压3.2V，则判定电池B1的负极发生断线故障。

参照图4b，假设电池B1正极同时也是电池B2负极发生断线故障(用S1模拟断线)时，采集电路实际采集到电阻R8的两端的电压V1(即相当于电池B1的电压)为2.1V；采集到电阻R9的两端的电压V2(即相当于电池B2的电压)为4.3V、采集到电阻R10的两端的电压V3(即相当于电池B3的电压)为3.2V，将其作为比较电压发送给处理器，处理器接收后，比较电池B1的电压2.1V小于预设故障阈值2.5V，且电池B2的电压4.3V大于单节电池电压最大值3.6V，则判定电池B1的正极，也就是电池B2的负极发生断线故障。

参照图4c，假设电池B2正极同时也是电池B3负极发生断线故障(用S1模拟断线)时，采集电路实际采集到电阻R8的两端的电压V1(即相当于电池B1的电压)为3.2V；采集到电阻R9的两端的电压V2(即相当于电池B2的电压)为4.3V、采集到电阻R10的两端的电压V3(即相当于电池B3的电压)为2.1V，将其作为比较电压发送给处理器，处理器接收后，比较电池B3的电压2.1V小于预设故障阈值2.5V，且电池B2的电压4.3V大于单节电池电压最大值3.6V，则判定电池B2的正极，也就是电池B3的负极发生断线故障。

参照图4d，假设电池B3正极发生断线故障(用S1模拟断线)时，采集电路实际采集到电阻R8的两端的电压V1(即相当于电池B1的电压)为3.2V；采集到电阻R9的两端的电压V2(即相当于电池B2的电压)为3.2V、采集到电阻R10的两端的电压V3(即相当于电池B3的电压)为0V，将其作为比较电压发送给处理器，处理器接收后，比较电池B3的电压0V小于预设故障阈值2.5V，并直接为0V，且电池B2的电压为额定电压3.2V，则判定电池B3的正极发生断线故障。

需要说明的是，上述断线检测电路中同样也可以将奇数组电阻的阻值设定为大于偶数组电阻的阻值，之后的检测方案类似，只是在最后判断时以编号偶数的电池对应的偶数组电阻的两端的电压为标准，采用相同的方法进行断线故障检测。

另外，本发明实施例的方案还可以进行扩展，假若是有连续多节电池出现断线故障，那么也可以用类似的方法进行，不同的是需要重新计算断线检测电路中电阻的阻值以及预设故障阈值，保证在连续多节电池出现断线故障时，相对应的电阻的两端的电压与正常的电池对应的电阻的两端的电压可以满足判定断线故障的电压条件即可。

通过上述实施例，本发明的采集电路周期性采集电池的电压，不再需要均衡电路的投入，自然采样时间就被缩减了，并且由于均衡电路中的电阻没有电流回路，自然不会消耗电池的能量，不会损耗电池的发电量，不但提高了电池管理系统的工作效率，还提高了电池的利用率。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统用于检测电池组中电池的断线故障，所述电池组包括：依次串联的多节电池，所述电池管理系统包括：采集电路、处理器以及多个断线检测电路，每个断线检测电路与每节电池并联，所述采集电路与所述电池组并联，用于通过每个断线检测电路采集所述电池组中相应电池的电压；

所述处理器用于根据所述采集电路采集的所述电池组中至少两个相邻电池的电压分别与预设断线故障阈值的大小关系，确定所述电池组中是否存在发生断线故障的电池；

其中，所述预设断线故障阈值大于所述采集电路采集的所述电池组中发生断线故障的电池的电压，且小于所述采集电路采集的与所述电池组中发生断线故障的电池相邻的未发生断线故障的电池的电压；

其中，所述多个断线检测电路包括：多个电阻，所述多个电阻分为奇数组电阻和偶数组电阻，所述奇数组电阻的阻值小于所述偶数组电阻阻值。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述多个电阻的取值是根据以下四个条件确定的：

发生断线故障时，流经所述多个电阻中任一电阻的电流小于最大允许电流值；

发生断线故障时，所述奇数组的电阻的两端的电压小于所述电池组中单节电池的最小电压值；

发生断线故障时，所述偶数组的电阻的两端的电压大于所述电池组中单节电池的最大电压值；

发生断线故障时，所述偶数组的电阻的两端的电压小于所述采集电路的最大允许量程。

3.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括：多个滤波电路，每个滤波电路与所述电池组中每节电池并联；

每个滤波电路用于对所述电池组中相应电池的电压进行滤波，以使得所述采集电路采集滤波后的电压。

4.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述检测电路还包括：多个均衡电路，每个均衡电路与所述电池组中每节电池并联；

所述均衡电路用于在所述电池组中电池需要均衡的情况下，完成均衡操作。

5.一种电池断线故障的检测方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-4任一所述的电池管理系统，所述方法包括：

所述处理器接收所述采集电路采集的所述电池组中每个电池的电压；

所述处理器根据所述采集电路采集的所述电池组中至少两个相邻电池的电压分别与预设断线故障阈值的大小关系，确定所述电池组中是否存在发生断线故障的电池；

其中，所述预设断线故障阈值大于所述采集电路采集的所述电池组中发生断线故障的电池的电压，且小于所述采集电路采集的与所述电池组中发生断线故障的电池相邻的未发生断线故障的电池的电压。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述处理器根据所述采集电路采集的所述电池组中至少两个相邻电池的电压分别与预设断线故障阈值的大小关系，确定所述电池组中是否存在发生断线故障的电池，包括：

所述处理器比较所述采集电路采集的所述电池组中第一节电池的电压，小于所述预设故障阈值，且所述采集电路采集的所述电池组中第二节电池的电压为额定电压，则所述电池组中第一节电池的负极发生断线故障；

所述处理器比较所述采集电路采集的所述电池组中除第一和最后一节电池之外的第N节电池的电压，小于所述预设故障阈值，且所述采集电路采集的所述电池组中第N+1节电池的电压高于单节电池的最大电压值，则所述第N节电池的正极发生断线故障；

所述处理器比较所述采集电路采集的所述电池组中除第一和最后一节电池之外的第N节电池的电压，小于所述预设故障阈值，且所述采集电路采集的所述电池组中第N-1节电池的电压高于单节电池的最大电压值，则所述第N节电池的负极发生断线故障；

所述处理器比较所述采集电路采集的所述电池组中最后一节电池的电压，小于所述预设故障阈值，且所述采集电路采集的所述电池组中倒数第二节电池的电压为所述额定电压，则所述电池组中最后一节电池的正极发生断线故障。

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