CN112904212A - 短路检测方法、装置、及电器设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电子技术领域，提供了一种短路检测方法、装置、及电器设备，该方法包括当获知电池进行放电时，连通电池第一极与端口第一极之间的预充电路，断开电池第一极与端口第一极之间的放电主回路，以使限流运行；运行预设时间后，检测端口正极与端口负极之间的电压差值；判断电压差值是否小于预设电压差值；若是，则检测出电池发生短路。本发明通过在电池放电时，连通预充电路，通过预充电路进行限流，在连通预充电路的情况下，检测端口正极与端口负极之间的电压差值，在发生短路时，由该预充电路充当负载进行限流，使得不会产生大电流，在负载工作之前，就可以检测到是否短路，从而提高电池的安全性。

Description

短路检测方法、装置、及电器设备

技术领域

本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种短路检测方法、装置、及电器设备。

背景技术

随着电子技术的发展，越来越多的产品需要使用电池进行供电，因电池短路而造成的安全问题越来越受重视。

电池短路是指由于某种原因，致使电池的正负极相互短接形成非正常通路。这种通路会产生非常大的电流(I＝U/r，r为电池内阻)，同时使得电池内部产生非常多的热量(Q＝U*U*t/r)，产生的热和过强的电能释放会导致电池寿命严重受损，甚至导致燃烧，爆炸，造成火灾。

现有的电池短路检测主要通过在主电路开关的导通之后，直接检测主回路电流，并根据主回路的电流大小判断是否发生短路，当短路时，会产生大电流，此时短路产生的大电流会使放电回路中的器件产生较大的应力，容易造成放电回路中器件的损坏；另外，在短路时存在延时现象，而延时现象会使得短路检测的时机产生偏差，导致检测的结果不够准确，检测到大电流时，对电池电源回路已经产生危害。

因此，现有的电池短路检测方式中，发生短路时会产生大电流，此时，电池放电回路中的器件需要通过大电流，从而导致放电回路中的器件损坏，安全性低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种短路检测方法，旨在解决现有电池短路检测存在短路时产生大电流，导致放电回路中的器件损坏，安全性低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种短路检测方法，所述方法包括：

当获知电池进行放电时，连通电池第一极与所述电池第一极对应的端口第一极之间的预充电路，断开电池第一极与端口第一极之间的放电主回路，以使限流运行；

运行预设时间后，检测端口正极与端口负极之间的电压差值；

判断电压差值是否小于预设电压差值；

若是，则检测出电池发生短路。

更进一步的，所述方法还包括：

当判断电压差值大于预设电压差值时，则检测出电池进行正常放电，并连通电池第一极与端口第一极之间的放电主回路，断开电池第一极与端口第一极之间的预充电路。

更进一步的，所述检测端口正极与端口负极之间的电压差值的步骤包括：

控制连接于端口正极和端口负极之间的电压比较电路进行工作，以使电压比较电路对端口正极和端口负极之间进行电压比较；

获取电压比较电路对端口正极和端口负极之间所进行比较确定的电压差值。

更进一步的，所述检测端口正极与端口负极之间的电压差值的步骤包括：

分别控制与端口正极和端口负极连接的各个采样电路进行工作，以使各个采样电路对端口正极和端口负极进行电压采样；

获取各个采样电路所采集的端口正极的电压和端口负极的电压，并进行差值计算，以得到端口正极与端口负极之间的电压差值。

更进一步的，所述检测出电池发生短路的步骤之后还包括：

发出提示信息，以提示电池发生短路；

控制关闭电池的端口正极与端口负极之间的输出。

本发明另一实施例还提供一种短路检测装置，所述装置包括：

第一控制模块，用于当获知电池进行放电时，连通电池第一极与所述电池第一极对应的端口第一极之间的预充电路，断开电池第一极与端口第一极之间的放电主回路，以使限流运行；

检测模块，用于运行预设时间后，检测端口正极与端口负极之间的电压差值；

第一判断模块，用于判断电压差值是否小于预设电压差值；

第一确定模块，用于当第一判断模块判断出电压差值小于预设电压差值时，检测出电池发生短路。

更进一步的，所述装置还包括：

第二确定模块，用于当第一判断模块判断出电压差值大于预设电压差值时，检测出电池进行正常放电，并连通电池第一极与端口负极之间的放电主回路，断开电池第一极与端口负极之间的预充电路。

更进一步的，所述检测模块包括：

第一控制单元，用于控制连接于端口正极和端口负极之间的电压比较电路进行工作，以使电压比较电路对端口正极和端口负极之间进行电压比较；

获取单元，用于获取电压比较电路对端口正极和端口负极之间所进行比较确定的电压差值。

更进一步的，所述检测模块包括：

第二控制单元，用于分别控制与端口正极和端口负极连接的各个采样电路进行工作，以使各个采样电路对端口正极和端口负极进行电压采样；

确定单元，用于获取各个采样电路所采集的端口正极的电压和端口负极的电压，并进行差值计算，以得到端口正极与端口负极之间的电压差值。

更进一步的，所述装置还包括：

提示模块，用于发出提示信息，以提示电池发生短路；

第二控制模块，用于控制关闭电池的端口正极与端口负极之间的输出。

本发明另一实施例还提供一种电器设备，所述电器设备包括上述任意一项所述的短路检测装置。

本发明实施例提供的短路检测方法，通过在电池放电时，连通预充电路，通过预充电路进行限流，在连通预充电路的情况下，检测端口正极与端口负极之间的电压差值，在发生短路时，由该预充电路充当负载进行限流，使得不会产生大电流，并且在负载工作之前，就可以检测到是否短路，从而提高电池的安全性。使得解决了电池短路检测存在短路时产生大电流，导致放电回路中的器件损坏，安全性低的技术问题。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的短路检测方法的流程示意图；

图2是本发明另一实施例提供的短路检测方法的流程示意图；

图3是本发明一实施例提供的短路检测方法所实施的一种拓扑图；

图4是本发明另一实施例提供的短路检测方法的流程示意图；

图5是本发明另一实施例提供的短路检测方法所实施的一种拓扑图；

图6是本发明一实施例提供的短路检测装置的结构示意图；

图7是本发明另一实施例提供的短路检测装置的结构示意图；

图8是本发明又一实施例提供的短路检测装置的结构示意图；

图9是本发明再一实施例提供的短路检测装置的结构示意图；

图10是本发明一实施例提供的短路检测方法所实施的另一种拓扑图；

图11是本发明一实施例提供的短路检测方法所实施的一种具体电路图；

图12是本发明一实施例提供的短路检测方法所实施的另一种具体电路图；

图13是本发明另一实施例提供的短路检测方法所实施的另一种拓扑图；

图14是本发明另一实施例提供的短路检测方法所实施的一种具体电路图；

图15是本发明另一实施例提供的短路检测方法所实施的另一种具体电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明通过在电池放电时，连通预充电路，通过预充电路进行限流，在连通预充电路的情况下，检测端口正极与端口负极之间的电压差值，在发生短路时，由该预充电路充当负载进行限流，使得不会产生大电流，在负载工作之前，就可以检测到是否短路，从而提高电池的安全性。

实施例一

请参阅图1，是本发明第一实施例提供的短路检测方法的流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。该短路检测方法包括：

步骤S11，当获知电池进行放电时，连通电池第一极与电池第一极对应的端口第一极之间的预充电路，断开电池第一极与端口第一极之间的放电主回路，以使限流运行。

上述的电池进行放电，说明有负载连接，并需要进行取电。

在对负载进行供电之前，会先连通预充电路，预充电路设置在电池第一极与端口第一极之间，该预充电路中设置第一开关与限流电阻。其中，需要指出的是，其电池第一极可以为电池负极，也可以为电池正极；其端口第一极与电池第一极相对应，当电池第一极为电池负极时，其端口第一极为端口负极；当电池第一极为电池正极时，其端口第一极为端口正极。

上述的第一开关用于断开或闭合预充电路，上述的限流电阻用于在短路时提供对预充电路的保护，使短路时产生的大电流变为较小的电流。

上述的电池第一极与端口第一极之间的放电主回路设置第二开关，用于断开或闭合该放电主回路。

上述的第一开关与第二开关可以是MOS管开关，上述的第一开关与第二开关各对应的一个MOS管开关驱动，并分别与主控制器的控制端口进行连接。通过主控制器控制MOS管开关驱动以驱动MOS管开关进行断开和闭合。需要指出的是，在本发明的其他实施例中，上述的第一开关与第二开关还可以是三极管、IGBT、继电器等开关型器件，其根据实际使用需求进行设置，在此不做限定。

上述的端口第一极指的是与电池第一极相对应连接的端口，用于连接负载的一端。

本发明应用于主控制器，其中主控制器在获知负载连接到电池两端，以使电池开始进行放电时，其主控制器控制第一开关闭合，连通预充电路，此时，放电主回路上的第二开关为断开的，电池通过预充电路连接到负载，并通过预充电路向负载供电。由于预充电路中设置有限流电阻，此时，就算发生短路(即实际负载无阻值)，该限流电阻也可以作为电池输出的负载，进而防止大电流的产生，不会造成电池短路。

步骤S12，运行预设时间后，检测端口正极与端口负极之间的电压差值。

由于负载可能存在输入电容，在连通预充回路时，会有电容充电过程，通过限流电阻给负载电容充电，负载端口电压由0V逐渐上升，因此需要延时一段时间再检测电压，使得可以避免负载输入电容影响误判短路的问题。

上述的端口正极指的是与电池正极连接的端口，用于连接负载的正极。

在运行预设时间后，且预充电路工作时，检测端口正极的电压，检测端口负极的电压，并计算端口正极与端口负极之间的电压差值。

在本发明的一个实施例中，端口正极与端口负极均设置有采样电路，以分别采集端口正极与端口负极的电压。具体的，如图2所示，上述检测端口正极与端口负极之间的电压差值的步骤具体包括步骤S21和步骤S22。

步骤S21，分别控制与端口正极和端口负极连接的各个采样电路进行工作，以使各个采样电路对端口正极和端口负极进行电压采样。

请结合图3，图3为本发明实施例中所提出的短路检测方法所实施于其上的一种拓扑图，包括主控制器，与主控制器连接的第一驱动电路与第二驱动电路，与第一驱动电路连接的第一开关，与第二驱动电路连接的第二开关，第一开关与一限流电阻进行连接，该限流电阻设置在电池负极与端口负极之间，形成预充电路；在第一开关与第二开关闭合时，第一开关所在的预充电路与第二开关所在主回路形成并联；第一驱动电路受控制于主控制器，从而控制第一开关的断开与闭合，第二驱动电路受控制于主控制器，从而控制第二开关的断开与闭合；当第一开关闭合时，连通预充电路，通过限流电阻使放电回路限流运行；当第二开关闭合时，连通主回路，为负载进行供电；在端口正极以及端口负极设置有电压采样点，通过电压采样电路与主控制器进行连接，以使采样电压值输入到主控制器中进行计算。

需要指出的是，如图3所示，其电池第一极为电池负极，端口第一极为端口负极，可以理解的，在本发明的其他实施例中，其实现本发明中所提出的短路检测方法所实施于其上的另一种拓扑图还可以采用限流电阻设置在电池正极与端口正极之间，其如图10所示。

上述的采样电路包括采集端口正极电压的第一采样电路，采集端口负极电压的第二采样电路。

上述的第一采样电路的输入端与端口正极连接，输出端与主控制器连接，以将端口正极电压采样到主控制器中。同样的，上述的第二采样电路的输入端与端口负极连接，输出端与主控制器连接，以将端口负极电压采样到主控制器中。

在运行预设时间后，主控制器控制第一采样电路与第二采样电路分别对端口正极和端口负极进行电压采样，得到对应的采样电压，输入到主控制器中进行差值计算。

在本发明的一个实施例中，上述的主控制器可以是微控制器MCU，上述的第一采样电路与第二采样电路可以是ADC采样电路。

在本发明的一个实施例中，上述的第一采样电路与第二采样电路可以设置为多个，在端口正极以及端口负极上设置多个对应的采样点，以采样多组端口正极的电压与端口负极的电压进行差值计算。

在本发明的一个实施例中，请结合图11，图11为本发明实施例中所提出的短路检测方法所实施于其上的一种具体电路图，其为图3中的拓扑图的具体实现。其中，B+为电池正极、B-为电池负极、Vout+为端口正极、Vout-为端口负极、MCU为主控制器，第一MOS管M1为第一开关、第二MOS管M2为第二开关、电阻R0为限流电阻。

进一步地，参照图11，第一采样电路包括与主控制器MCU连接的第一电容C1、第一电阻R1和第二电阻R2，其中，第一电阻R1另一端与电池正极B+和端口正极Vout+共同连接的一端连接，第二电阻R2另一端及第一电容C1另一端共同接地。

进一步地，第二采样电路包括与主控制器MCU连接的第二电容C2、第三电阻R3和第四电阻R4、及与第三电阻R3另一端连接的第一二极管D1，其中，第四电阻R4另一端及第二电容C2另一端共同接地，第一二极管D1的负极与第三电阻R3连接，第一二极管D1的正极与端口负极Vout-连接。

进一步地，第一驱动电路包括第一三极管Q1、第五电阻R5、第六电阻R6、第九电阻R9、第二二极管D2、第三三极管Q3、第五三极管Q5、第十二电阻R12、第十四电阻R14、及第十六电阻R16，其中主控制器MCU与第十二电阻R12一端连接，第十二电阻R12另一端与第五三极管Q5的基极连接，第五三极管Q5的发射极接地，第五三极管Q5的集电极与第九电阻R9一端连接，第九电阻R9另一端与第六电阻R6一端及第一三极管Q1的基极连接，第六电阻R6另一端和第一三极管Q1的发射极与电源连接，第一三极管Q1的集电极与第五电阻R5一端连接，第五电阻R5另一端与第二二极管D2正极、第三三极管Q3的基极及第十四电阻R14一端连接，第二二极管D2负极和第三三极管Q3的发射极与第十六电阻R16一端连接，第十四电阻R14另一端和第三三极管Q3的集电极接地，第十六电阻R16另一端与第一MOS管M1的栅极连接。

进一步地，第二驱动电路包括第二三极管Q2、第七电阻R7、第八电阻R8、第十电阻R10、第三二极管D3、第四三极管Q4、第六三极管Q6、第十一电阻R11、第十三电阻R13、及第十五电阻R15，其中主控制器MCU与第十三电阻R13一端连接，第十三电阻R13另一端与第六三极管Q6的基极连接，第六三极管Q6的发射极接地，第六三极管Q6的集电极与第十电阻R10一端连接，第十电阻R10另一端与第七电阻R7一端及第二三极管Q2的基极连接，第七电阻R7另一端和第二三极管Q2的发射极与电源连接，第二三极管Q2的集电极与第八电阻R8一端连接，第八电阻R8另一端与第三二极管D3正极、第四三极管Q4的基极及第十五电阻R15一端连接，第三二极管D3负极和第四三极管Q4的发射极与第十一电阻R11一端连接，第十五电阻R15另一端和第四三极管Q4的集电极接地，第十一电阻R11另一端与第二MOS管M2的栅极连接。

进一步地，第一MOS管M1的源极与电池负极B-连接，第一MOS管M1的漏极与限流电阻R0远离端口负极Vout-的一端连接，第二MOS管M2的源极与电池负极B-连接，第二MOS管M2的漏极与限流电阻R0及端口负极Vout-共同连接的一端连接，其中电池负极B-接地，具体实施时，在本实施例中，其电源具体采用12V，第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、及第四三极管Q4采用PNP型三极管，第五三极管Q5和第六三极管Q6采用NPN型三极管，第一MOS管M1和第二MOS管M2采用NMOS管。

进一步地，其第十二电阻R12和第五三极管Q5组合形成一第一控制模块；第六电阻R6、第九电阻R9及第一三极管Q1组合形成一第二控制模块；第二二极管D2及第十六电阻R16组合形成一第一驱动模块，第五电阻R5、第十四电阻R14及第三三极管Q3组合形成一第一泄放模块。

进一步地，其第十三电阻R13和第六三极管Q6组合形成一第三控制模块；第七电阻R7、第十电阻R10及第二三极管Q2组合形成一第四控制模块；第三二极管D3及第十一电阻R11组合形成一第二驱动模块，第八电阻R8、第十五电阻R15及第四三极管Q4组合形成一第二泄放模块。

具体工作时，其第一采样电路通过将电池正极B+及端口正极Vout+的电压经第一电阻R1和第二电阻R2分压，以及第一电容C1滤波后输入至主控制器MCU，以使主控制器MCU可获取到第一采样电路所采集的采样电压，相应的其第二采样电路工作原理参照上述所述，在此不做限定。

进一步地，当主控制器MCU发出控制信号至第一驱动电路，以使驱动第一MOS管M1进行通断动作时，其具体流程为：其主控制器MCU发出用于导通第一MOS管M1的高电平信号时，其由于第五三极管Q5的基极电压达到导通电压，使得第五三极管Q5进行导通，其第一控制模块导通工作。此时由于第五三极管Q5的导通，使得第九电阻R9接地，此时其电源提供的电压经第六电阻R6和第九电阻R9后接地，此时其第六电阻R6进行分压后提供第一三极管Q1导通所需的导通电压差，使得其第一三极管Q1导通，其第二控制模块导通工作，此时其电源所提供的电压经第五电阻R5、第二二极管D2、及第十六电阻R16后输出至第一MOS管，使得其第一驱动模块导通工作，以使驱动第一MOS管M1进行导通，以连通预充电路，并通过限流电阻R0使放电回路限流运行。

进一步地，当主控制器MCU发出低电平信号，以使所在进行工作的第一MOS管M1断开时，其由于第五三极管Q5的基极为低电平，使得第五三极管Q5断开，即其第一控制模块停止工作，此时第九电阻R9处于高电平状态，使得其第一三极管Q1断开，即第一控制模块停止工作，此时由于第十四电阻R14所提供的电压，使得第三三极管Q3进行导通，以将第一MOS管M1中所残余的电能导通地进行泄放，使得第一MOS管M1的栅极为低电压，而相应的第一MOS管M1由所处的导通状态转变为截止状态，以使断开预充电路。

进一步地，其主控制器MCU发出控制信号控制第二驱动电路的过程参照上述所述，在此不予赘述。其中，需要指出的是，其图11所示的短路检测方法所实施的具体电路图仅为其中一个实施方式，其不对本申请所提出的短路检测方法中实施应用的电路构成具体的限制。

在本发明的一个实施例中，请结合图12，图12为本发明实施例中所提出的短路检测方法所实施于其上的另一种具体电路图，其为图10中的拓扑图的具体实现。其结构与图11中的电路图大抵相同，其相同部分不予赘述，其区别在于，参照图12所示，其第一采样电路包括与主控制器MCU连接的第一电阻R1和第二电阻R2，其中，第一电阻R1另一端与端口正极Vout+连接，第二电阻R2另一端接地。

进一步地，第二采样电路包括与主控制器MCU连接第三电阻R3和第四电阻R4，其中，第三电阻R3另一端与电池负极B-和端口负极Vout-共同连接的一端连接，第四电阻R4另一端接地。

进一步地，第一驱动电路包括第二十一电阻R21、第十三极管Q10、第二十二电阻R22、及第二十三电阻R23，其中主控制器MCU与第二十一电阻R21一端连接，第二十一电阻R21另一端与第十三极管Q10的基极连接，第十三极管Q10的发射极接地，第十三极管Q10的集电极与第二十二电阻R22一端连接，第二十二电阻R22另一端与第二十三电阻R23一端及第一MOS管M1的栅极连接，第二十三电阻R23另一端与第一MOS管M1的源极与电池正极B+连接，第一MOS管M1的漏极与限流电阻R0远离端口正极Vout+的一端连接，限流电阻R0另一端与端口正极Vout+连接。

进一步地，第二驱动电路包括第二十四电阻R24、第十一三极管Q11、第二十五电阻R25、及第二十六电阻R26，其中主控制器MCU与第二十四电阻R24一端连接，第二十四电阻R24另一端与第十一三极管Q11的基极连接，第十一三极管Q11的发射极接地，第十一三极管Q11的集电极与第二十五电阻R25一端连接，第二十五电阻R25另一端与第二十六电阻R26一端及第二MOS管M2的栅极连接，第二十六电阻R26另一端与第二MOS管M2的源极与电池正极B+连接，第二MOS管M2的漏极与端口正极Vout+连接。具体实施时，在本实施例中，其第十三极管Q10、第十一三极管Q11采用NPN型三极管，第一MOS管M1和第二MOS管M2采用PMOS管。

具体工作时，其第一采样电路通过将电池正极B+及端口正极Vout+的电压经第一电阻R1和第二电阻R2进行分压后输入至主控制器MCU，以使主控制器MCU可获取到第一采样电路所采集的采样电压，相应的其第二采样电路工作原理参照上述所述，在此不做限定。

进一步地，当主控制器MCU发出控制信号至第一驱动电路，以使驱动第一MOS管M1进行通断动作时，其具体流程为：其主控制器MCU发出用于导通第一MOS管M1的高电平信号时，其由于第十三极管Q10的基极电压达到导通电压，使得第十三极管Q10进行导通，此时由于第十三极管Q10的导通，使得第二十二电阻R22接地，此时其电池正极B+提供的电压经第二十三电阻R23和第二十二电阻R22后接地，此时其第二十三电阻R23进行分压后提供第一MOS管M1导通所需的导通电压差，以使驱动第一MOS管M1进行导通，以连通预充电路，并通过限流电阻R0使放电回路限流运行。

进一步地，当主控制器MCU发出低电平信号，以使所在进行工作的第十三极管Q10断开时，此时第一MOS管M1由所处的导通状态转变为截止状态，以使断开预充电路。

进一步地，其主控制器MCU发出控制信号控制第二驱动电路的过程参照上述所述，在此不予赘述。其中，需要指出的是，其图12所示的短路检测方法所实施的具体电路图仅为其中一个实施方式，其不对本申请所提出的短路检测方法中实施应用的电路构成具体的限制。

在本发明的一个实施例中，在运行预设时间后，控制第一采样电路与第二采样电路在一定时间内，分时采样多组端口正极的电压与端口负极的电压进行差值计算，可以进一步的避免外界干扰造成的影响。

步骤S22，获取各个采样电路所采集的端口正极的电压和端口负极的电压，并进行差值计算，以得到端口正极与端口负极之间的电压差值。

上述的差值计算可以是端口正极电压减去端口负极电压，得到的电压差值。

由于电池第一极与端口第一极之间设置有预充电路，预充电路中设置有限流电阻，使得在正常负载的情况下，端口正极电压是远高于端口负极的，在短路的情况下，端口正极电压与端口负极电压是相近的。

因此，可以通过端口正极与端口负极之间的电压差值大小，判断端口正极电压与端口负极的电压是否是相近的，进而判断是否短路。

步骤S13，判断电压差值是否小于预设电压差值。

上述的预设电压差值用于判断端口正极电压与端口负极的电压是否是相近。若电压差值小于预设电压差值，则说明端口正极电压与端口负极的电压是相近的，若电压差值大于预设电压差值，则说明端口正极电压与端口负极的电压是不相近，进而根据端口正极电压与端口负极的电压是否是相近判断是否出现短路。

主控制器在计算得到端口正极与端口负极之间的电压差值后，会判断该电压差值是否小于预设的电压差值。

当电压差值小于预设电压差值时，转入步骤S14；当电压差值大于预设电压差值时，转入步骤S15。

步骤S14，检测出电池发生短路。

在检测出电池发生短路后，说明负载出现问题，需要对负载进行处理，此时，可以发出提示信息以提示用户电池出现短路问题。

这样，可以在电池正式对负载供电使负载工作前，就可以检测到是否出现输出短路的问题，进而提高了电池的安全性。

在检测出电池发生短路后，主控制器也可以控制关闭电池的端口正极与端口负极之间的输出，即断开与负载的电连接。

步骤S15，检测出电池进行正常放电，并连通电池第一极与端口第一极之间的放电主回路。

检测出电池进行正常放电，则说明负载没有问题，可以正常进行供电，以使负载进行工作。

此时，可以通过主控制器控制第二驱动电路驱动第二开关进行闭合，使得到电池通过放电主回路向负载进行供电。

另外，由于预充电路中的限流电阻的阻值极大，会使得到还没有断开连接的预充电路形成旁路电路，不会影响电池向负载进行供电。

在本发明的一个实施例中，在检测出电池进行正常放电后，可以先闭合第二开关，再断开第一开关，使得断开预充电路中电池第一极与端口第一极的连接，只剩主回路中电池第一极与端口第一极的连接。这样，可以避免负载阻值过大时，旁路电路影响到负载的工作。

本实施例中，通过在电池放电时，连通预充电路，通过预充电路进行限流，在连通预充电路的情况下，检测端口正极与端口负极之间的电压差值，在发生短路时，由该预充电路充当负载进行限流，使得不会产生大电流，在负载工作之前，就可以检测到是否短路，从而提高电池的安全性。

实施例二

请参阅图4，是本发明第二实施例提供的一种短路检测方法的流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，该实施例二与实施例一的区别在于，检测端口正极与端口负极之间的电压差值的方式不同。

请结合图5，图5为本发明实施例中所提出的短路检测方法所实施于其上的一种拓扑图，包括主控制器，与主控制器连接的第一驱动电路与第二驱动电路，与第一驱动电路连接的第一开关，与第二驱动电路连接的第二开关，第一开关与一限流电阻进行连接，该限流电阻设置在电池负极与端口负极之间，形成预充电路；在第一开关与第二开关闭合时，第一开关所在的预充电路与第二开关所在主回路形成并联；第一驱动电路受控制于主控制器，从而控制第一开关的断开与闭合，第二驱动电路受控制于主控制器，从而控制第二开关的断开与闭合；当第一开关闭合时，连通预充电路，通过限流电阻使放电回路限流运行；当第二开关闭合时，连通主回路，为负载进行供电；端口正极和端口负极之间设置有电压比较电路，上述的电压比较电路包括电压比较器，电压比较器可以比较两个电压的大小。

需要指出的是，如图5所示，其电池第一极为电池负极，端口第一极为端口负极，可以理解的，在本发明的其他实施例中，其实现本发明中所提出的短路检测方法所实施于其上的另一种拓扑图还可以采用限流电阻设置在电池正极与端口正极之间，如图13所示，其实现方式与上述大抵相同，在此不予赘述。

具体的，如图4所示，上述检测端口正极与端口负极之间的电压差值的步骤具体包括：

步骤S41，控制连接于端口正极和端口负极之间的电压比较电路进行工作，以使电压比较电路对端口正极和端口负极之间进行电压比较。

此时，端口正极向电压比较电路输入一个电压，端口负极也向电压比较电路输入一个电压，电压比较电路中的电压比较器会将端口正极的电压与端口负极的电压进行比较，输出比较结果。

上述的电压比较器的比较结果为高电平或低电平，当端口正极的电压高于端口负极的电压时，电压比较器输出第一电平，当端口正极的电压低于端口负极的电压时，电压比较器输出第二电平，其中，在本发明实施例中，其可以第一电平为高电平，第二电平为低电平，或者其第一电平为低电平，第二电平为高电平，在此不做限定。

步骤S42，获取电压比较电路对端口正极和端口负极之间所进行比较确定的电压差值。

主控制器与电压比较电路的输出端连接，获取电压比较电路的输出结果，上述的电压差值通过高低电平进行输出与表示。当端口正极的电压高于端口负极的电压时，电压差值通过第一电平进行表示，其余的通过第二电平表示。

由于电池第一极与端口第一极之间设置有预充电路，预充电路中设置有限流电阻，使得正常负载情况下，端口正极的电压是高于端口负极的电压时，电压比较器输出第一电平。

在短路的情况下，端口正极的电压与端口负极的电压极为相近，可以在电压比较器中设置失调电压以使端口正极的电压与端口负极的电压相近时，输出第二电平。

在本发明的一个实施例中，请结合图14，图14为本发明实施例中所提出的短路检测方法所实施于其上的一种具体电路图，其电路结构与上述图11所述的电路结构大体相同，其相同部分不予赘述，其区别在于，参照图14所示，其电压比较电路包括与主控制器MCU连接的第七三极管Q7、与第七三极管Q7连接的第十七电阻R17和第八三极管Q8、与第八三极管Q8连接的第十八电阻R18、第三电容C3、第十九电阻R19及第二十电阻R20、与第二十电阻R20连接的第四二极管D4、与第四二极管D4连接的第一稳压二极管Z1。

其中，第七三极管Q7的集电极与主控制器MCU连接，第七三极管Q7的基极和第十七电阻R17一端与第八三极管Q8的集电极连接，第七三极管Q7的发射极和第十七电阻R17另一端接地，第八三极管Q8的发射极与第十八电阻R18一端、第三电容C3一端及第十九电阻R19一端连接，第八三极管Q8的基极与第十八电阻R18另一端、第三电容C3另一端及第二十电阻R20一端连接，第十九电阻R19另一端与电池正极B+和端口正极Vout+共同连接的一端连接，第二十电阻R20另一端与第四二极管D4的正极连接，第四二极管D4的负极与第一稳压二极管Z1的负极连接，第一稳压二极管Z1的正极与端口负极Vout-连接。具体实施时，在本实施例中，第七三极管Q7采用NPN型三极管，第八三极管Q8采用PNP型三极管。

具体工作时，其由于设置的第一稳压二极管Z1，使得其可承受一定的击穿电压，当端口正极Vout+所提供的电压经第十九电阻R19、第十八电阻R18、第二十电阻R20及第四二极管D4后流至第一稳压二极管Z1，当其第一稳压二极管Z1之间的电压差值大于击穿电压时，其第一稳压二极管Z1导通，使得流至第四二极管D4后的电流流经第一稳压二极管Z1后流出至端口负极Vout-，使得其电流流经第十八电阻R18时进行分压，从而第八三极管Q8的发射极和基极之间存在一使第八三极管Q8导通的电压差，此时其第八三极管Q8导通，其电流流经至第十七电阻R17后流至地，使得其第十七电阻R17分压后得到控制第七三极管Q7导通所需的电压，此时其第七三极管Q7进行导通，从而主控制器MCU得到一低电平。

相应的，当其第一稳压二极管Z1之间的电压差值小于击穿电压时，其第八三极管Q8处于截止状态，使得其第七三极管Q7处于截止状态，同时主控制器MCU的IO口与第七三极管Q7连接时，其主控制器MCU的IO口有内置上拉电路，因此在第七三极管Q7未导通时，其主控制器MCU得到一高电平。

因此，相应的，当端口正极的电压与端口负极的电压相近时，其由于第一稳压二极管Z1的作用，使得其第八三极管Q8、第七三极管Q7均不导通，从而主控制器MCU获取到一高电平，此时主控制器MCU根据所获取的电平信号相应的输出控制信号至第一驱动电路，以使其第一驱动电路驱动第一MOS管M1进行导通，以连通预充电路，并通过限流电阻R0使放电回路限流运行。

其中，需要指出的是，其图14所示的短路检测方法所实施的具体电路图仅为其中一个实施方式，其不对本申请所提出的短路检测方法中实施应用的电路构成具体的限制，可以理解的，在本发明如图13所示的拓扑形式下或电池第一极为电池正极时的形式下，其具体电路还可以采用其他电子元器件进行构成，在此不做具体限定。

可以理解的，在本发明的其他实施例中，其通过电路设置，还可以设置为当端口正极的电压大于端口负极的电压，且电压差值大于一电压阈值时，其主控制器MCU获取到电压比较电路所输出的具体为高电平的第一电平信号。

在本发明的一个实施例中，请结合图15，图15为本发明实施例中所提出的短路检测方法所实施于其上的另一种具体电路图，其为图13中的拓扑图的具体实现。其结构与图12中的电路图大抵相同，其相同部分不予赘述，其区别在于，参照图15所示，其电压比较电路包括与主控制器MCU连接的第十二三极管Q12、与第十二三极管Q12连接的第二十七电阻R27和第十三三极管Q13、与第十三三极管Q13连接的第二十八电阻R28、第二十九电阻R29及第三十电阻R30、与第三十电阻R30连接的第二稳压二极管Z2。

其中，第十二三极管Q12的集电极与主控制器MCU连接第十二三极管Q12的基极和第二十七电阻R27一端与第十三三极管Q13的集电极连接，第十二三极管Q12的发射极和第二十七电阻R27另一端接地，第十三三极管Q13的发射极与第二十八电阻R28一端、第二十九电阻R29一端连接，第十三三极管Q13的基极与第二十八电阻R28另一端、第三十电阻R30一端连接，第二十九电阻R29另一端与端口正极Vout+连接，第三十电阻R30另一端与第二稳压二极管Z2的负极连接，第二稳压二极管Z2的正极与电池负极B-和端口负极Vout-共同连接的一端连接。具体实施时，在本实施例中，第十二三极管Q12采用NPN型三极管，第十三三极管Q13采用PNP型三极管。

具体工作时，其由于设置的第二稳压二极管Z2，使得其可承受一定的击穿电压，当端口正极Vout+所提供的电压经第二十九电阻R29、第二十八电阻R28、及第三十电阻R30后流至第二稳压二极管Z2，当其第二稳压二极管Z2之间的电压差值大于击穿电压时，其第二稳压二极管Z2导通，使得流至第三十电阻R30后的电流流经第二稳压二极管Z2后流出至端口负极Vout-，使得其电流流经第二十八电阻R28时进行分压，从而第十三三极管Q13的发射极和基极之间存在一使第十三三极管Q13导通的电压差，此时其第十三三极管Q13导通，其电流流经至第二十七电阻R27后流至地，使得其第二十七电阻R27分压后得到控制第十二三极管Q12导通所需的电压，此时其第十二三极管Q12进行导通，从而主控制器MCU得到一低电平。

相应的，当其第二稳压二极管Z2之间的电压差值小于击穿电压时，其第十三三极管Q13处于截止状态，使得其十二三极管Q12处于截止状态，同时主控制器MCU的IO口与十二三极管Q12连接时，其主控制器MCU的IO口有内置上拉电路，因此在十二三极管Q12未导通时，其主控制器MCU得到一高电平。

在本实施例中，通过在电池放电时，连通预充电路，通过预充电路进行限流，在连通预充电路的情况下，检测端口正极与端口负极之间的电压差值，在发生短路时，由该预充电路充当负载进行限流，使得不会产生大电流，在负载工作之前，就可以检测到是否短路，从而提高电池的安全性。由于高低电平是一个确定的模拟信号，这样，可以不需要在主控制器中进行数字信号的电压计算，提高短路检测的速度。

实施例三

请参阅图6，是本发明第三实施例提供的一种短路检测装置，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。该短路检测装置包括：。

第一控制模块61，用于当获知电池进行放电时，连通电池第一极与电池第一极对应的端口第一极之间的预充电路，断开电池第一极与端口第一极之间的放电主回路，以使限流运行。

上述的电池进行放电，说明有负载连接，并需要进行取电。

在对负载进行供电之前，会先连通预充电路，预充电路设置在电池第一极与端口第一极之间，该预充电路中设置第一开关与限流电阻。其中，需要指出的是，其电池第一极可以为电池负极，也可以为电池正极；其端口第一极与电池第一极相对应，当电池第一极为电池负极时，其端口第一极为端口负极；当电池第一极为电池正极时，其端口第一极为端口正极。

上述的第一开关用于断开或闭合预充电路，上述的限流电阻用于在短路时提供对预充电路的保护，使短路时产生的大电流变为较小的电流。

上述的电池第一极与端口第一极之间的放电主回路设置第二开关，用于断开或闭合该放电主回路。

上述的第一开关与第二开关可以是MOS管开关，上述的第一开关与第二开关各对应的一个MOS管开关驱动，并分别与第一控制模块61进行连接。通过第一控制模块61控制MOS管开关驱动以驱动MOS管开关进行断开和闭合。需要指出的是，在本发明的其他实施例中，上述的第一开关与第二开关还可以是三极管、IGBT、继电器等开关型器件，其根据实际使用需求进行设置，在此不做限定。

上述的端口第一极指的是与电池第一极相对应连接的端口，用于连接负载的一端。

在接收到负载的取电请求时，第一控制模块61控制第一开关闭合，连通预充电路，此时，放电主回路上的第二开关为断开的，电池通过预充电路连接到负载，并通过预充电路向负载供电。由于预充电路中设置有限流电阻，此时，就算发生短路(即实际负载无阻值)，该限流电阻也可以作为电池输出的负载，进而防止大电流的产生，不会造成电池短路。

检测模块62，用于运行预设时间后，检测端口正极与端口负极之间的电压差值。

由于负载可能存在输入电容，在连通预充回路时，会有电容充电过程，通过限流电阻给负载电容充电，负载端口电压由0V逐渐上升，因此需要延时一段时间再检测电压，使得可以避免负载输入电容影响误判短路的问题。

上述的端口正极指的是与电池正极连接的端口，用于连接负载的正极。

在运行预设时间后，且预充电路工作时，检测模块62检测端口正极的电压以及检测端口负极的电压，并计算端口正极与端口负极之间的电压差值。

在本发明的一个实施例中，端口正极与端口负极均设置有采样电路，以分别采集端口正极与端口负极的电压。具体的，如图7所示，上述检测模块62包括：

第二控制单元71，用于分别控制与端口正极和端口负极连接的各个采样电路进行工作，以使各个采样电路对端口正极和端口负极进行电压采样。

上述的采样电路包括采集端口正极电压的第一采样电路，采集端口负极电压的第二采样电路。

上述的第一采样电路的输入端与端口正极连接，输出端与主控制器连接，以将端口正极电压采样到主控制器中。同样的，上述的第二采样电路的输入端与端口负极连接，输出端与主控制器连接，以将端口负极电压采样到主控制器中。

在运行预设时间后，第二控制单元71第一采样电路与第二采样电路分别对端口正极和端口负极进行电压采样，得到对应的采样电压，输入到主控制器中进行差值计算。

在本发明的一个实施例中，上述的主控制器可以是微控制器MCU，上述的第一采样电路与第二采样电路可以是ADC采样电路。

在本发明的一个实施例中，上述的第一采样电路与第二采样电路可以设置为多个，在端口正极以及端口负极上设置多个对应的采样点，以采样多组端口正极的电压与端口负极的电压进行差值计算。

在本发明的一个实施例中，在运行预设时间后，第二控制单元71控制第一采样电路与第二采样电路在一定时间内，分时采样多组端口正极的电压与端口负极的电压进行差值计算，可以进一步的避免外界干扰造成的影响。

确定单元72，用于获取各个采样电路所采集的端口正极的电压和端口负极的电压，并进行差值计算，以得到端口正极与端口负极之间的电压差值。

上述的差值计算可以是端口正极电压减去端口负极电压，得到的电压差值。

由于电池第一极与端口第一极之间设置有预充电路，预充电路中设置有限流电阻，使得在正常负载的情况下，端口正极电压是远高于端口负极的，在短路的情况下，端口正极电压与端口负极的电压是相近的。

因此，确定单元72可以通过端口正极与端口负极之间的电压差值大小，判断端口正极电压与端口负极的电压是否是相近的，进而判断是否短路。

第一判断模块63，用于判断电压差值是否小于预设电压差值。

上述的预设电压差值用于判断端口正极电压与端口负极的电压是否是相近。若电压差值小于预设电压差值，则说明端口正极电压与端口负极的电压是相近的，若电压差值大于预设电压差值，则说明端口正极电压与端口负极的电压是不相近，第一判断模块63根据端口正极电压与端口负极的电压是否是相近判断是否出现短路。

在计算得到端口正极与端口负极之间的电压差值后，第一判断模块63会判断该电压差值是否小于预设的电压差值。

当电压差值小于预设电压差值时，跳转到第一确定模块64；当电压差值大于预设电压差值时，跳转到第二确定模块65。

第一确定模块64，用于检测出电池发生短路。

进一步地，如图9所示，该短路检测装置还包括提示模块66及第二控制模块67。

在检测出电池发生短路后，说明负载出现问题，需要对负载进行处理，此时，可以通过提示模块66，发出提示信息以提示用户电池出现短路问题。

这样，可以在电池正式对负载供电使负载工作前，就可以检测到是否出现输出短路的问题，进而提高了电池的安全性。

在检测出电池发生短路后，也可以通过第二控制模块67控制关闭电池的端口正极与端口负极之间的输出，即断开与负载的电力连接。

第二确定模块65，用于检测出电池进行正常放电，并连通电池第一极与端口第一极之间的放电主回路。

检测出电池进行正常放电，则说明负载没有问题，可以正常进行供电，以使负载进行工作。

此时，可以通过主控制器控制第二驱动电路驱动第二开关进行闭合，使得到电池通过放电主回路向负载进行供电。

另外，由于预充电路中的限流电阻的阻值极大，会使得到还没有断开连接的预充电路形成旁路电路，不会影响电池向负载进行供电。

在本发明的一个实施例中，在检测出电池进行正常放电后，可以先闭合第二开关，再断开第一开关，使得断开预充电路中电池第一极与端口第一极的连接，只剩主回路中电池第一极与端口第一极的连接。这样，可以避免负载阻值过大时，旁路电路影响到负载的工作。

本发明实施例所提供的短路检测装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本实施例中，通过在电池放电时，连通预充电路，通过预充电路进行限流，在连通预充电路的情况下，检测端口正极与端口负极之间的电压差值，在发生短路时，由该预充电路充当负载进行限流，使得不会产生大电流，在负载工作之前，就可以检测到是否短路，从而提高电池的安全性。

实施例四

请参阅图8，是本发明第四实施例提供的一种短路检测方法的流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，该实施例四与实施例三的区别在于，检测模块62不同。

具体的，如图8所示，上述检测端口正极与端口负极之间的电压差值的步骤具体包括：

第一控制单元81，用于控制连接于端口正极和端口负极之间的电压比较电路进行工作，以使电压比较电路对端口正极和端口负极之间进行电压比较。

此时，端口正极向电压比较电路输入一个电压，端口负极也向电压比较电路输入一个电压，电压比较电路中的电压比较器会将端口正极的电压与端口负极的电压进行比较，输出比较结果。

上述的电压比较器的比较结果为高电平或低电平，当端口正极的电压高于端口负极的电压时，电压比较器输出高电平，当端口正极的电压低于端口负极的电压时，电压比较器输出低电平。

获取单元82，用于获取电压比较电路对端口正极和端口负极之间所进行比较确定的电压差值。

主控制器与电压比较电路的输出端连接，获取电压比较电路的输出结果，上述的电压差值通过高低电平进行输出与表示。当端口正极的电压高于端口负极的电压时，电压差值通过高电平进行表示，其余的通过低电平表示。

由于电池第一极与端口第一极之间设置有预充电路，预充电路中设置有限流电阻，使得正常负载情况下，端口正极的电压是高于端口负极的电压时，电压比较器输出高电平。

在短路的情况下，端口正极的电压与端口负极的电压极为相近，可以在电压比较器中设置失调电压以使端口正极的电压与端口负极的电压相近时，输出低电平。

本发明实施例所提供的短路检测装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

在本实施例中，通过在电池放电时，连通预充电路，通过预充电路进行限流，在连通预充电路的情况下，检测端口正极与端口负极之间的电压差值，在发生短路时，由该预充电路充当负载进行限流，使得不会产生大电流，在负载工作之前，就可以检测到是否短路，从而提高电池的安全性。由于高低电平是一个确定的模拟信号，这样，可以不需要在主控制器中进行数字信号的电压计算，提高短路检测的速度。

实施例五

本发明第五实施例还提供一种电器设备，该电器设备上包括短路检测装置、以及与短路检测装置连接的电池，该短路检测装置为上述任一实施例当中的电池短路检测装置。

在其它实施例当中，电器设备还可以包括存储器以及存储在存储器当中并可在处理器上运行的计算机程序，短路检测装置执行所述计算机程序时，实现如上述任一实施例当中的短路检测方法。

其中，本发明实施例中的电器设备通过在电池放电时，连通预充电路，通过预充电路进行限流，在连通预充电路的情况下，检测端口正极与端口负极之间的电压差值，在发生短路时，由该预充电路充当负载进行限流，使得不会产生大电流，在负载工作之前，就可以检测到是否短路，从而提高电池的安全性。由于高低电平是一个确定的模拟信号，这样，可以不需要在主控制器中进行数字信号的电压计算，提高短路检测的速度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种短路检测方法，其特征在于，所述方法包括：

当获知电池进行放电时，连通电池第一极与所述电池第一极对应的端口第一极之间的预充电路，断开电池第一极与端口第一极之间的放电主回路，以使限流运行；

运行预设时间后，检测端口正极与端口负极之间的电压差值；

判断电压差值是否小于预设电压差值；

若是，则检测出电池发生短路。

2.如权利要求1所述的短路检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

当判断电压差值大于预设电压差值时，则检测出电池进行正常放电，并连通电池第一极与端口第一极之间的放电主回路，断开电池第一极与端口第一极之间的预充电路。

3.如权利要求1所述的短路检测方法，其特征在于，所述检测端口正极与端口负极之间的电压差值的步骤包括：

控制连接于端口正极和端口负极之间的电压比较电路进行工作，以使电压比较电路对端口正极和端口负极之间进行电压比较；

获取电压比较电路对端口正极和端口负极之间所进行比较确定的电压差值。

4.如权利要求1所述的短路检测方法，其特征在于，所述检测端口正极与端口负极之间的电压差值的步骤包括：

分别控制与端口正极和端口负极连接的各个采样电路进行工作，以使各个采样电路对端口正极和端口负极进行电压采样；

获取各个采样电路所采集的端口正极的电压和端口负极的电压，并进行差值计算，以得到端口正极与端口负极之间的电压差值。

5.如权利要求1所述的短路检测方法，其特征在于，所述检测出电池发生短路的步骤之后还包括：

发出提示信息，以提示电池发生短路；

控制关闭电池的端口正极与端口负极之间的输出。

6.一种短路检测装置，其特征在于，所述装置包括：

第一控制模块，用于当获知电池进行放电时，连通电池第一极与所述电池第一极对应的端口第一极之间的预充电路，断开电池第一极与端口第一极之间的放电主回路，以使限流运行；

检测模块，用于运行预设时间后，检测端口正极与端口负极之间的电压差值；

第一判断模块，用于判断电压差值是否小于预设电压差值；

第一确定模块，用于当第一判断模块判断出电压差值小于预设电压差值时，检测出电池发生短路。

7.如权利要求6所述的短路检测装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二确定模块，用于当第一判断模块判断出电压差值大于预设电压差值时，检测出电池进行正常放电，并连通电池第一极与端口负极之间的放电主回路，断开电池第一极与端口负极之间的预充电路。

8.如权利要求6所述的短路检测装置，其特征在于，所述检测模块包括：

第一控制单元，用于控制连接于端口正极和端口负极之间的电压比较电路进行工作，以使电压比较电路对端口正极和端口负极之间进行电压比较；

获取单元，用于获取电压比较电路对端口正极和端口负极之间所进行比较确定的电压差值。

9.如权利要求6所述的短路检测装置，其特征在于，所述检测模块包括：

第二控制单元，用于分别控制与端口正极和端口负极连接的各个采样电路进行工作，以使各个采样电路对端口正极和端口负极进行电压采样；

确定单元，用于获取各个采样电路所采集的端口正极的电压和端口负极的电压，并进行差值计算，以得到端口正极与端口负极之间的电压差值。

10.如权利要求6所述的短路检测装置，其特征在于，所述装置还包括：

提示模块，用于发出提示信息，以提示电池发生短路；

第二控制模块，用于控制关闭电池的端口正极与端口负极之间的输出。

11.一种电器设备，其特征在于，所述电器设备包括如权利要求6-10任意一项所述的短路检测装置。

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