CN116400214B - 一种开关故障检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关故障检测系统及检测方法，系统包括：按照负端到正端的方向由第1个...和第n个电池依次串联而成的电池组，所有所述电池通过各自对应的控制开关与充电端口电连接；第一控制模块和电阻支路，所有所述电池的正极之间的电连接点依次通过所述第一控制模块和所述电阻支路后和所述电池组的负端电连接，所述第一控制模块用于控制其线路的导通状态；电压检测模块，所述电压检测模块用于在所述第一控制模块控制所有所述电池的正极之间的电连接点和所述电池组的负端之间线路的导通时得到所述电阻支路的电压。通过检测电池组中各电池正极之间电连接点的电压，以判断其是否落入目标电池的电压范围内，实现对各控制开关的短路检测功能。

Description

一种开关故障检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及电池系统检测技术领域，尤其涉及一种开关故障检测系统及检测方法。

背景技术

由于锂电池组中各个电池单体的初始容量、内阻和自放电率存在差异，因此，随着锂电池组的使用，锂电池组中各锂电池单体的电池容量差异会随之增大，使得串联的电池组之间可能出现剩余电量值不一致的情况，导致电池组寿命的衰减。为了解决上述问题，一般通过主动均衡方式对电池组内电池单体之间进行主动均衡。

而现有技术中，大部分主动均衡电路不具有继电器短路检测功能，存在安全隐患，如果电池系统中出现短路，会导致电池寿命的严重受损，同时，还可能烧坏用电设备，甚至造成火灾，导致财产和生命安全受到威胁。

因此，需要提供一种能够对电池的继电器进行短路检测并且有效判断出电池组中哪个电池对应的继电器出现短路的一种开关故障检测系统来解决上述技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种开关故障检测系统。解决了现有技术中采用主动均衡方式实现电压均衡的电池组不具有继电器短路检测功能，存在安全隐患的技术问题。

本发明的技术效果通过如下实现的：

一种开关故障检测系统，包括：

电池组，所述电池组按照负端到正端的方向由第1个...和第n个电池依次串联而成，其中，n≥2，所有所述电池通过各自对应的控制开关与充电端口电连接；

第一控制模块和电阻支路，所有所述电池的正极之间的电连接点依次通过所述第一控制模块和所述电阻支路后与所述电池组的负端电连接，所述第一控制模块用于控制所有所述电池的正极之间的电连接点和所述电阻支路之间的导通状态；

电压检测模块，所述电压检测模块用于在所述第一控制模块控制所有所述电池的正极之间的电连接点和所述电阻支路导通时得到所述电阻支路的电压，以完成对所述电池组中的电池对应的控制开关的短路检测。在通过第一控制模块控制所有电池的正极之间的电连接点经过电阻支路与电池组的负端电连接形成的线路处于导通状态，使得能够根据电压检测模块检测到的电压得到电池组中各电池正极之间电连接点的电压，以当该电压落入某一电池对应的电压范围内时，能够判断出当前电池对应的总正开关出现短路，从而实现各控制开关总正端的短路检测功能。

进一步地，还包括：

第二控制模块，所有所述电池的负极之间的电连接点依次通过所述第二控制模块和所述电阻支路后和所述电池组的负端电连接，所述第二控制模块用于控制所有所述电池的负极之间的电连接点和所述电阻支路之间的导通状态；

所述第二控制模块用于在所述第一控制模块处于断开状态的条件下控制所有所述电池的负极之间的电连接点和所述电阻支路导通以检测所述电阻支路的电压。

进一步地，所述电阻支路包括第一电阻支路和第二电阻支路，所有所述电池的正极之间的电连接点依次与所述第一电阻支路和所述第二电阻支路串联后电连接于所述电池组的负端，所述第一电阻支路的阻值与所述第二电阻支路的阻值的比值大于第一预设值，

所述电压检测模块用于检测所述第二电阻支路两端的电压，以得到所述电阻支路两端的电压。

进一步地，所述第一控制模块和所述第二控制模块包括光控继电器或光耦，

所述第一控制模块通过控制其对应的光控继电器或光耦中发光二极管的导通状态来控制所有所述电池的正极之间的电连接点和所述电阻支路之间的导通状态，

所述第二控制模块通过控制其对应的光控继电器或光耦中发光二极管的导通状态来控制所有所述电池的负极之间的电连接点和所述电阻支路之间的导通状态。

进一步地，还包括：

第三控制模块和第三电阻支路，所述第三控制模块设有输入端、第一输出端和第二输出端，

所述输入端通过所述第三电阻支路和所述电池组正端电连接，所述第一输出端电连接于所有所述电池的负极之间的电连接点，所述第二输出端电连接于所述第一电阻支路和所述第二电阻支路之间的电连接点，所述第二输出端电连接于所有所述电池的负极之间的电连接点，

所述第三控制模块用于在所述第一控制模块和所述第二控制模块均处于断开状态的条件下通过同时控制所述输入端和所述第一输出端之间、所述输入端和所述第二输出端之间同时导通来控制所述电池组正端和所述第二电阻支路导通以检测所述第二电阻支路两端的电压。相继通过第二控制模块控制所有电池的负极之间的电连接点经过电阻支路与电池组的负端电连接形成的线路处于导通状态，使得能够根据电压检测模块检测到的第二电阻支路两端的电压得到电池组中各电池负极之间电连接点的电压，以及通过第三控制模块控制电池组正端经过第三电阻支路、第二电阻支路后与电池组的负端电连接形成的线路处于导通状态，使得能够根据电压检测模块检测到的第二电阻支路两端的电压得到电池组正端的电压，以根据所述电压判断是否存在某一电池对应的总负开关出现短路，从而实现各总负开关的短路检测功能。

进一步地，所述第三控制模块包括光控继电器或两个串联的光耦，所述第三控制模块通过控制其对应的光控继电器的导通状态或控制其对应的两个光耦的处于相同的导通状态来控制所述电池组正端和所述第二电阻支路的导通状态；

当所述第三控制模块包括光控继电器，所述光控继电器的两个驱动端分别为所述第三控制模块的输入端和第一输出端，所述光控继电器的公共端为所述第三控制模块的第二输出端；

当所述第三控制模块包括两个串联的光耦，其中一个光耦的光控晶闸管的正极为所述第三控制模块的输入端，负极与另一个光耦的光控晶闸管的正极之间的电连接点为所述第三控制模块的第二输出端，另一个光耦的光控晶闸管的负极为所述第三控制模块的第一输出端。

另外，还提供一种开关故障检测方法，所述方法基于上述的开关故障检测系统实现的，包括：

在所有控制开关处于断开状态的条件下，控制第一控制模块导通；

获取电压检测模块检测到的电压值，以得到电池组中所有电池的正极之间的电连接点的第一电压；

判断所述第一电压是否为零；

若否，则获取电池中第1个...和第n个电池的正极各自对应的电压范围，且将其与所述第一电压进行比较，其中，电压范围的最大值为标定电压，最小值为最小允许电压；

当所述第一电压小于等于当前电池的标定电压且大于所述当前电池的最小允许电压时，则判定当前电池对应的控制开关中总正开关处于短路状态。

进一步地，判断所述第一电压是否为零，之后还包括：

若是，则控制第一控制模块断开且控制第二控制模块导通；

获取所述电压检测模块检测到的电压值，以得到电池组中所有电池的负极之间的电连接点的第二电压；

判断所述第二电压是否为零；

若否，则获取电池中第1个...和第n个电池的正极各自对应的电压范围，且将其与所述第二电压进行比较，其中，电压范围的最大值为标定电压，最小值为最小允许电压；

当所述第二电压小于等于当前电池的标定电压且大于所述当前电池的最小允许电压时，则判定与当前电池正极串联的电池对应的控制开关中总负开关处于短路状态。

进一步地，判断所述第二电压是否为零，之后还包括：

若是，则控制第二控制模块断开且控制第三控制模块导通；

获取所述电压检测模块检测到的电压值，以得到电池组的正端的第三电压；

判断所述第三电压是否为零；

若否，则获取电池组的正端的实时电压，且将其与所述第三电压进行比较；

当所述第三电压不等于所述电池组的正端的实时电压时，则判断则判定第1个电池对应的控制开关中总负开关处于短路状态。

进一步地，还包括：

当对所述电池组中需要补电的电池进行充电时，获取充电接口位置的电流值；

根据所述充电接口位置的电流值为零，则判断所述电池对应的控制开关处于断路状态。

如上所述，本发明具有如下有益效果：

1）在通过第一控制模块控制所有电池的正极之间的电连接点经过电阻支路与电池组的负端电连接形成的线路处于导通状态，使得能够根据电压检测模块检测到的电压得到电池组中各电池正极之间电连接点的电压，以当该电压落入某一电池对应的电压范围内时，能够判断出当前电池对应的总正开关出现短路，从而实现各控制开关总正端的短路检测功能。

2）相继通过第二控制模块控制所有电池的负极之间的电连接点经过电阻支路与电池组的负端电连接形成的线路处于导通状态，使得能够根据电压检测模块检测到的第二电阻支路两端的电压得到电池组中各电池负极之间电连接点的电压，以及通过第三控制模块控制电池组正端经过第三电阻支路、第二电阻支路后与电池组的负端电连接形成的线路处于导通状态，使得能够根据电压检测模块检测到的第二电阻支路两端的电压得到电池组正端的电压，以根据所述电压判断是否存在某一电池对应的总负开关出现短路，从而实现各总负开关的短路检测功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其它附图。

图1为本说明书实施例提供的一种开关故障检测系统在第一种实施方式下的原理图；

图2为本说明书实施例提供的一种开关故障检测系统在第二种实施方式下的原理图；

图3为本说明书实施例提供的一种开关故障检测方法的流程图。

其中，图中附图标记对应为：

电池组1、电池11、控制开关12、第一控制模块2、电阻支路3、第一电阻支路31、第二电阻支路32、电压检测模块4、第二控制模块5、第三控制模块6、第三电阻支路7。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1：

如图1和图2所示，本说明书实施例提供了一种开关故障检测系统，包括：

电池组1，电池组1按照负端到正端的方向由第1个...和第n个电池11依次串联而成，其中，n≥2，所有电池11通过各自对应的控制开关12与充电端口电连接；

第一控制模块2和电阻支路3，所有电池11的正极之间的电连接点依次通过第一控制模块2和电阻支路3后与电池组1的负端电连接，第一控制模块2用于控制所有电池11的正极之间的电连接点和电阻支路3之间的导通状态；

电压检测模块4，电压检测模块4用于在第一控制模块2控制所有电池11的正极之间的电连接点和电阻支路3导通时得到电阻支路3的电压，以完成对电池组1中的电池11对应的控制开关12的短路检测。

具体地，如图1所示，从电池组1负端到正端的方向上依次串联的第1个、第2个...和第n个电池11分别为图1中的B1，B2...BN，与B1，B2...BN对应的控制开关12分别为图1中的K1，K2...KN。

其中，控制开关12可以为双刀双掷继电器，包括分别用于电连接于电池正极、充电接口正端的两个总正端口，分别用于电连接于电池负极、充电接口负端的两个总负端口。

控制开关12也可以为分别电连接于电池正极与充电接口正端之间，以及电连接于电池负极与充电接口负端之间的两个单刀单掷继电器，即分别为总正开关和总负开关。

具体地，本实施例以控制开关12包括两个单刀单掷继电器为例进行说明。本申请的开关故障检测系统用于分别检测电池组中每个电池对应的总正开关和总负开关是否出现短路，实现对电池组中电池短路的检测功能。

具体地，本申请中开关故障检测系统中还设有控制器，控制器通过获取电池组1中各电池11的正极的电压，计算对应的压差得到每个电池11的实时电压，使得当某一个电池11两端的电压低于其额定压差时，即其标定电压与负极额定电压的压差小于其额定压差时，通过图1中AC/DC充电器的充电接口对该电池11进行一一对应的充电过程。

其中，充电过程通过控制该电池11对应的控制开关12导通且其余电池11对应的控制开关12断开实现。

具体地，电池组1中各电池11对应的总正开关的短路检测原理如下：

在通过第一控制模块2控制所有电池11的正极之间的电连接点经过电阻支路3与电池组1的负端电连接形成的线路处于导通状态，使得能够根据电压检测模块4检测到的电压得到电池组1中所有电池11正极之间电连接点的电压，以当该电压落入某一电池正极对应的电压范围内时，能够判断出当前电池11对应的总正开关出现短路，从而实现各控制开关总正端的短路检测功能。其中，所有电池11正极之间电连接点为图1中的A点。

其中，此处描述的电池正极对应的电压范围为其正极的实时电压可能出现的电压值。

需要说明的是，由于电池组1中电池11可能出现欠电压情况，因此，常规状态下电池11正极的实时电压对应为小于等于其标定电压且大于其最小允许电压。其中，电池11对应的标定电压和最小允许电压分别为该电池11正极对应的电压范围的最大值和最小值。对标定电压和最小允许电压之间的关系举例说明如下：

例如，电池组1为5个额定电压为15V的电池11串联而成，即电池组1的额定电压为75V，则从电池组1负端到正端的方向上依次串联的第1个、第2个...和第5个电池11分别对应的标定电压为15V，30V，45V，60V，75V。

在本实施例中，设定在电池11正极采集到的实时电压低于其标定电压的70%时，则通过充电器对其进行补电。

因此，可依据标定电压*70%分别得到相应的最小允许电压10.5V，21V，31.5V，42V，52.5V。由此，可以确定出在第1个、第2个...和第5个电池11正极采集到的实时电压的电压区间，即电压范围分别为10.5~15V，21~30V，31.5~45V，42~60V，52.5~75V。

当A点的实时电压落入上述某个电压范围内时，则判定此电压范围对应的电池11的总正开关出现短路。优选地，本申请中的开关故障检测系统还包括：

第二控制模块5，所有电池11的负极之间的电连接点依次通过第二控制模块5和电阻支路3后和电池组1的负端电连接，第二控制模块5用于控制所有电池11的负极之间的电连接点和电阻支路3之间的导通状态；

第二控制模块5用于在第一控制模块2处于断开状态的条件下控制所有电池11的负极之间的电连接点和电阻支路3导通以检测电阻支路3的电压。

由于，在图1中位于电池组1中最下端的电池B1的负极为电池组1的负端，在第二控制模块5导通的条件下，无论B1对应的总负开关是否出现短路，电压检测模块4都不会检测到所有电池11负极之间电连接点的电压。其中，所有电池11负极之间电连接点为图1中的C点。

具体地，电池组1中B2...BN对应的总负开关的短路检测原理如下：

通过第二控制模块5控制所有电池11的负极之间的电连接点经过电阻支路3与电池组1的负端电连接形成的线路处于导通状态，使得能够根据电压检测模块4检测到的第二电阻支路32两端的电压得到电池组1中所有电池11负极之间电连接点的电压，以当该电压落入某一电池负极对应的电压范围内时，则判断当前电池11对应的总负开关出现短路，从而能够完成对B2...BN这n-1个电池11对应的总负开关的短路检测。其中，所有电池11负极之间电连接点为图1中的C点。

其中，此处描述的电池负极对应的电压范围为其负极的实时电压可能出现的电压值。

需要说明的是，由于图1中相邻的连个电池11中位于上端的电池11负极的实时电压等于位于下端的电池11正极的实时电压，因此，位于上端的电池11负极对应的电压范围等同于位于下端的电池11正极的对应的电压范围。

因此，可以得出，针对电池组1中B2...BN对应的总负开关，实际通过以下判断方式完成短路检测过程：

当C点的实时电压落入上述的某个电池11的正极对应的电压范围内时，则判定与当前电池11正极串联的电池11对应的控制开关12中的总负开关处于短路状态。优选地，电阻支路3包括第一电阻支路31和第二电阻支路32，所有电池11的正极之间的电连接点依次与第一电阻支路31和第二电阻支路32串联后电连接于电池组1的负端，第一电阻支路31的阻值与第二电阻支路32的阻值的比值大于第一预设值，

电压检测模块4用于检测第二电阻支路32两端的电压，以得到电阻支路3两端的电压。

在本实施例中，分别以第一电阻支路31为电阻R1，以及第二电阻支路32为电阻R2为例进行说明。电阻R1和电阻R2阻值的比值大于第一预设值，其中，第一预设值根据电压检测模块4能够采集的最大电压值和电池组1的额定电压进行设定，以满足电池组1的额定电压*R2/（R1+R2）小于等于电压检测模块4能够采集的最大电压值的条件。

具体地，在第一控制模块2导通时，使得A点通过串联的电阻R1和电阻R2后电连接于电池组1负端B-。

通过电压检测模块4获取电阻R2两端的电压Ur2，当Ur2等于零时，则控制第一控制模块2切换至断开状态，同时可以判定出电池组1种的第1个...和第n个电池11对应的总正开关均没有出现短路。

当Ur2不等于零时，根据分压原理，可以根据电阻R2两端的电压Ur2计算出A点电压Ua，Ua=（Ur2/R2）*（R1+R2）。

当A点的实时电压Ua落入哪个电池11对应的电压范围内时，则判定此电池11的总正开关出现短路。另一方面，在当Ur2等于零时，控制第一控制模块2切换至断开状态后，控制第二控制模块5导通。在第二控制模块5导通时，使得C点通过串联的电阻R1和电阻R2后电连接于电池组1负端B-。

当Ur2等于零时，则控制第二控制模块5切换至断开状态，同时可以判定出电池组1种的第2个...和第n个电池11对应的总负开关均没有出现短路。

当Ur2不等于零时，根据分压原理，可以根据电阻R2两端的电压Ur2计算出C点电压Uc，Uc=（Ur2/R2）*（R1+R2）。

当C点的实时电压Uc落入哪个电池11对应的电压范围内时，则判定与此电池11正极串联的电池11的总负开关出现短路。

优选地，第一控制模块2和第二控制模块5包括光控继电器或光耦，

第一控制模块2通过控制其对应的光控继电器或光耦中发光二极管的导通状态来控制所有电池11的正极之间的电连接点和电阻支路3之间的导通状态，

第二控制模块5通过控制其对应的光控继电器或光耦中发光二极管的导通状态来控制所有电池11的负极之间的电连接点和电阻支路3之间的导通状态。

在本实施例中，包括以下两种实施方式：

在第一种实施方式中，第一控制模块2和第二控制模块5均包括光控继电器，如图1所示。

具体地，第一控制模块2包括光控继电器和三极管。

其中，光控继电器包括发光二极管和三个驱动端，三个驱动端分别为第一控制模块2的输入端、第一输出端和第二输出端，当发光二极管导通时，控制输入端和第一输出端、且输入端和第二输出端同时导通。

光控继电器的输入端电连接于A点，第一输出端电连接于电阻R1远离电阻R2的一端，第二输出端悬空。

发光二极管的正极接高电平，负极与三极管的集电极电连接，三极管的发射极接地，基极作为第一控制模块2的导通控制端，即图1中的BJT_1接口。

当BJT_1接口接高电平时，三极管导通，使得发光二极管导通，以驱动输入端和第一输出端导通，实现A点通过串联的电阻R1和电阻R2后电连接于电池组1负端这一线路的导通，从而能够通过检测电阻R2两端的电压Ur2计算出A点电压Ua，判断是否有电池11的总正开关出现短路。

另一方面，在第二控制模块5中，除了第二控制模块5的光控继电器的输入端电连接于C点之外，其他元件的电连接方式均与第一控制模块2相同。第二控制模块5中三极管的基极作为第二控制模块5的导通控制端，即图1中的BJT_2接口。

当BJT_2接口接高电平时，三极管导通，使得发光二极管导通，以驱动输入端和第一输出端导通，实现C点通过串联的电阻R1和电阻R2后电连接于电池组1负端这一线路的导通，从而能够通过检测电阻R2两端的电压Ur2计算出C点电压Uc，判断是否有电池11的总负开关出现短路。

在第二种实施方式中，第一控制模块2和第二控制模块5均包括光耦，如图2所示。

具体地，第一控制模块2包括光耦和三极管。

其中，光耦包括发光二极管和光控晶闸管，当发光二极管导通时，驱动光控晶闸管导通。

光耦的光控晶闸管的正极电连接于A点，负极电连接于电阻R1远离电阻R2的一端。

发光二极管的正极接高电平，负极与三极管的集电极电连接，三极管的发射极接地，基极作为第一控制模块2的导通控制端，即图2中的BJT_1接口。

当BJT_1接口接高电平时，三极管导通，使得发光二极管导通，以驱动光控晶闸管导通，实现A点通过串联的电阻R1和电阻R2后电连接于电池组1负端这一线路的导通，从而能够通过检测电阻R2两端的电压Ur2计算出A点电压Ua，判断是否有电池11的总正开关出现短路。

另一方面，在第二控制模块5中，除了第二控制模块5中光耦的光控晶闸管的正极电连接于C点之外，其他元件的电连接方式均与第一控制模块2相同。第二控制模块5中三极管的基极作为第二控制模块5的导通控制端，即图2中的BJT_2接口。

当BJT_2接口接高电平时，三极管导通，使得发光二极管导通，以驱动光控晶闸管导通，实现C点通过串联的电阻R1和电阻R2后电连接于电池组1负端这一线路的导通，从而能够通过检测电阻R2两端的电压Ur2计算出C点电压Uc，判断是否有电池11的总负开关出现短路。

在一些其他的实施方式中，第一控制模块2和第二控制模块5可以为二者中其中一个包括光控继电器，另一个包括光耦。

优选地，本申请的开关故障检测系统还包括：

第三控制模块6和第三电阻支路7，第三控制模块6设有输入端、第一输出端和第二输出端，

输入端通过第三电阻支路7和电池组1正端电连接，第一输出端电连接于所有电池11的负极之间的电连接点，第二输出端电连接于第一电阻支路31和第二电阻支路32之间的电连接点，第二输出端电连接于所有电池11的负极之间的电连接点，

第三控制模块6用于在第一控制模块2和第二控制模块5均处于断开状态的条件下通过同时控制输入端和第一输出端之间、输入端和第二输出端之间同时导通来控制电池组1正端和第二电阻支路32导通以检测第二电阻支路32两端的电压。

在本实施例中，以第三电阻支路7为电阻R3为例进行说明。

需要说明的是，根据上述的电池组1中B2...BN对应的总负开关的短路检测原理可知，无法通过控制第二控制模块5导通，检测C点电压实现对B1的总负开关是否发生短路进行检测。

因此，本申请通过设置第三控制模块6，实现对B1的总负开关的短路检测，具体原理如下：

通过第三控制模块6控制电池组1正端B+经过第三电阻支路7、第二电阻支路32后与电池组1的负端B-电连接形成的线路处于导通状态。

根据电压检测模块4检测到的第二电阻支路32两端的电压计算得到电池组1正端B+的电压Ub+。

同时，采集当前的电池组1正端B+的实时电压UB+，将上述计算得到的电压Ub+与电压UB+进行比较，当电压Ub+等于电压UB+，则判定B1的总负开关为正常：当电压Ub+不等于电压UB+，则判定B1的总负开关处于短路状态。

判定原理是：在正常状态下，控制第三控制模块6处于导通状态，则电池组1正端B+流出电流经过第三电阻支路7、第三控制模块6的输入端和第二输出端之间、第二电阻支路32后与电池组1的负端B-电连接形成回路，可以通过公式Ub+=（Ur2/R2）*（R3+R2），计算出电压Ub+，此时电压Ub+等于电压UB+。

当B1的总负开关处于短路状态时，在第三控制模块6处于导通状态的条件下，输入端和第一输出端之间也会导通，同时，由于第一输出端电连接于所有电池11的负极之间的电连接点，从而使得电池组1正端B+流出电流经过第三电阻支路7、第三控制模块6的输入端和第一输出端之间、C点后直接通过B1的总负开关与电池组1的负端B-电连接形成回路。此时，采集到的电压Ur2不是电压Ub+经过R2和R3分压后的电压，因此，通过公式Ub+=（Ur2/R2）*（R3+R2），计算出电压Ub+不等于电压UB+。

优选地，第三控制模块6包括光控继电器或两个串联的光耦，第三控制模块6通过控制其对应的光控继电器的导通状态或控制其对应的两个光耦的处于相同的导通状态来控制电池组1正端和第二电阻支路32的导通状态；

当第三控制模块6包括光控继电器，光控继电器的两个驱动端分别为第三控制模块6的输入端和第一输出端，光控继电器的公共端为第三控制模块6的第二输出端；

当第三控制模块6包括两个串联的光耦，其中一个光耦的光控晶闸管的正极为第三控制模块6的输入端，负极与另一个光耦的光控晶闸管的正极之间的电连接点为第三控制模块6的第二输出端，另一个光耦的光控晶闸管的负极为第三控制模块6的第一输出端。

在本实施例中，包括以下两种实施方式：

在第一种实施方式中，第三控制模块6包括光控继电器和三极管，如图1所示。

其中，光控继电器包括发光二极管和三个驱动端，三个驱动端分别为第三控制模块6的输入端、第一输出端和第二输出端，当发光二极管导通时，控制输入端和第一输出端、且输入端和第二输出端同时导通。

光控继电器的输入端电连接于电池组1正端B+，第一输出端电连接于C点，第二输出端电连接于R1和R2之间的电连接点。

发光二极管的正极接高电平，负极与三极管的集电极电连接，三极管的发射极接地，基极作为第一控制模块2的导通控制端，即图1中的Relay_1接口。

当Relay_1接口接高电平时，三极管导通，使得发光二极管导通，以驱动输入端和第一输出端，以及输入端和第二输出端同时导通，从而能够通过检测电阻R2两端的电压Ur2计算出电压Ub+，判断B1的总正开关是否出现短路。

在第二种实施方式中，第三控制模块6包括两个串联的光耦和三极管，如图2所示。

其中，位于上端的光耦的光控晶闸管的正极通过R3与B+电连接，负极与位于下端的光耦的光控晶闸管的正极电连接，位于下端的光耦的光控晶闸管的负极电连接于C点。

两个光耦的发光二极管的正极接同一个高电平VCC，两个光耦的发光二极管的负极均与三极管的集电极电连接，三极管的发射极接地，基极作为第三控制模块6的导通控制端，即图2中的Relay_1接口。

当Relay_1接口接高电平时，三极管导通，使得两个光耦的发光二极管同时导通，以驱动两个光耦的光控晶闸管同时导通，从而能够通过检测电阻R2两端的电压Ur2计算出电压Ub+，判断B1的总正开关是否出现短路。

需要说明的是，电阻R3阻值的设定标准与电阻R3阻值的设定标准相同。即电阻R3和电阻R2阻值的比值大于第一预设值，以满足电池组1的额定电压*R2/（R3+R2）小于等于电压检测模块4能够采集的最大电压值的条件。

如图3所示，本说明书实施例提供了一种开关故障检测方法，所述方法基于实施例1中的开关故障检测系统实现的，包括：

S100：在所有控制开关12处于断开状态的条件下，控制第一控制模块2导通；

S200：获取电压检测模块4检测到的电压值，以得到电池组1中所有电池11的正极之间的电连接点的第一电压；

S300：判断所述第一电压是否为零；

S400：若否，则获取电池11中第1个...和第n个电池11各自对应的标定电压，且将其与所述第一电压进行比较；

S500：当所述第一电压小于等于当前电池11的标定电压且大于与所述当前电池11的负极串联的电池11的标定电压时，则判定当前电池11对应的控制开关12中总正开关处于短路状态。

一种具体的实施方式中，步骤S300判断所述第一电压是否为零，之后还包括：

若是，则控制第一控制模块2断开且控制第二控制模块5导通；

获取所述电压检测模块4检测到的电压值，以得到电池组1中所有电池11的负极之间的电连接点的第二电压；

判断所述第二电压是否为零；

若否，则获取电池11中第2个...和第n个电池11各自对应的负极额定电压，且将其与所述第二电压进行比较；

当所述第二电压大于当前电池11的负极额定电压且小于等于与所述当前电池11的正极串联的电池11的负极额定电压时，则判定当前电池11对应的控制开关12中总负开关处于短路状态。

一种具体的实施方式中，步骤S300判断所述第二电压是否为零，之后还包括：

若是，则控制第二控制模块5断开且控制第三控制模块6导通；

获取所述电压检测模块4检测到的电压值，以得到电池组1的正端的第三电压；

判断所述第三电压是否为零；

若否，则获取电池组1的正端的实时电压，且将其与所述第三电压进行比较；

当所述第三电压不等于所述电池组1的正端的实时电压时，则判断则判定第1个电池11对应的控制开关12中总负开关处于短路状态。

一种具体的实施方式中，所述开关故障检测方法还包括：

当对所述电池组1中需要补电的电池11进行充电时，获取充电接口位置的电流值；

根据所述充电接口位置的电流值为零，则判断所述电池11对应的控制开关12处于断路状态。

具体地，当对某一电池11进行补电时，则控制该电池11对应的控制开关12闭合，即总正开关和总负开关同时闭合，同时，控制电池组1中除该电池11之外的电池11对应的控制开关处于断开状态，以完成AC/DC充电器对该电池11的充电。

在充电过程中，可以检测AC/DC充电器的接口是否有充电电流，若有，则判定该电池11的控制开关正常；若没有，则判定该电池11的控制开关12出现断路。

通过上述方式，可以在对所有电池11对应的控制开关12完成短路检测后，对各电池11分别进行充电，以实现对电池组1中所有电池11对应的控制开关12完成断路检测。

虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征能够相互结合。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种开关故障检测系统，其特征在于，包括：

电池组（1），所述电池组（1）按照负端到正端的方向由第1个...和第n个电池（11）依次串联而成，其中，n≥2，所有所述电池（11）通过各自对应的控制开关（12）与充电端口电连接；

第一控制模块（2）和电阻支路（3），所有所述电池（11）的正极之间的电连接点依次通过所述第一控制模块（2）和所述电阻支路（3）后与所述电池组（1）的负端电连接，所述第一控制模块（2）用于控制所有所述电池（11）的正极之间的电连接点和所述电阻支路（3）之间的导通状态；

电压检测模块（4），所述电压检测模块（4）用于在所述第一控制模块（2）控制所有所述电池（11）的正极之间的电连接点和所述电阻支路（3）导通时得到所述电阻支路（3）的电压，以完成对所述电池组（1）中的电池（11）对应的控制开关（12）的短路检测；

第二控制模块（5），所有所述电池（11）的负极之间的电连接点依次通过所述第二控制模块（5）和所述电阻支路（3）后和所述电池组（1）的负端电连接，所述第二控制模块（5）用于控制所有所述电池（11）的负极之间的电连接点和所述电阻支路（3）之间的导通状态；

第三控制模块（6）和第三电阻支路（7），所述第三控制模块（6）设有输入端、第一输出端和第二输出端，所述输入端通过所述第三电阻支路（7）和所述电池组（1）正端电连接，所述第一输出端电连接于所有所述电池（11）的负极之间的电连接点，所述电阻支路（3）包括第一电阻支路（31）和第二电阻支路（32），所有所述电池（11）的正极之间的电连接点依次与所述第一电阻支路（31）和所述第二电阻支路（32）串联后电连接于所述电池组（1）的负端，所述第二输出端电连接于第一电阻支路（31）和第二电阻支路（32）之间的电连接点，所述第二输出端电连接于所有所述电池（11）的负极之间的电连接点，所述第三控制模块（6）用于在所述第一控制模块（2）和所述第二控制模块（5）均处于断开状态的条件下通过同时控制所述输入端和所述第一输出端之间、所述输入端和所述第二输出端之间同时导通来控制所述电池组（1）正端和所述第二电阻支路（32）导通以检测所述第二电阻支路（32）两端的电压；

通过第一控制模块控制所有电池的正极之间的电连接点经过电阻支路与电池组的负端电连接形成的线路处于导通状态，使得能够根据电压检测模块检测到的电压得到电池组中各电池正极之间电连接点的电压，以当该电压落入某一电池对应的电压范围内时，能够判断出当前电池对应的总正开关出现短路，从而实现各控制开关总正端的短路检测功能；

相继通过第二控制模块控制所有电池的负极之间的电连接点经过电阻支路与电池组的负端电连接形成的线路处于导通状态，使得能够根据电压检测模块检测到的第二电阻支路两端的电压得到电池组中各电池负极之间电连接点的电压，以及通过第三控制模块控制电池组正端经过第三电阻支路、第二电阻支路后与电池组的负端电连接形成的线路处于导通状态，使得能够根据电压检测模块检测到的第二电阻支路两端的电压得到电池组正端的电压，以根据所述电压判断是否存在某一电池对应的总负开关出现短路，从而实现各总负开关的短路检测功能；

所述开关故障检测系统中还设有控制器，控制器通过获取电池组中各电池的正极的电压，计算对应的压差得到每个电池的实时电压，使得当某一个电池两端的电压低于其额定压差时，通过充电器的充电接口对该电池进行一一对应的充电过程，其中，充电过程通过控制该电池对应的控制开关导通且其余电池对应的控制开关断开实现；

所述电池组中对应的总负开关的短路检测原理如下：通过第二控制模块控制所有电池的负极之间的电连接点经过电阻支路与电池组的负端电连接形成的线路处于导通状态，使得能够根据电压检测模块检测到的第二电阻支路两端的电压得到电池组中所有电池负极之间电连接点的电压，以当该电压落入某一电池负极对应的电压范围内时，则判断当前电池对应的总负开关出现短路，从而能够完成对各个电池对应的总负开关的短路检测。

2.根据权利要求1所述的开关故障检测系统，其特征在于，还包括：

所述第二控制模块（5）用于在所述第一控制模块（2）处于断开状态的条件下控制所有所述电池（11）的负极之间的电连接点和所述电阻支路（3）导通以检测所述电阻支路（3）的电压。

3.根据权利要求2所述的开关故障检测系统，其特征在于：

所述第一电阻支路（31）的阻值与所述第二电阻支路（32）的阻值的比值大于第一预设值，所述电压检测模块（4）用于检测所述第二电阻支路（32）两端的电压，以得到所述电阻支路（3）两端的电压。

4.根据权利要求3所述的开关故障检测系统，其特征在于，所述第一控制模块（2）和所述第二控制模块（5）包括光控继电器或光耦，

所述第一控制模块（2）通过控制其对应的光控继电器或光耦中发光二极管的导通状态来控制所有所述电池（11）的正极之间的电连接点和所述电阻支路（3）之间的导通状态，

所述第二控制模块（5）通过控制其对应的光控继电器或光耦中发光二极管的导通状态来控制所有所述电池（11）的负极之间的电连接点和所述电阻支路（3）之间的导通状态。

5.根据权利要求3所述的开关故障检测系统，其特征在于：所述第三控制模块（6）包括光控继电器或两个串联的光耦，所述第三控制模块（6）通过控制其对应的光控继电器的导通状态或控制其对应的两个光耦的处于相同的导通状态来控制所述电池组（1）正端和所述第二电阻支路（32）的导通状态；

当所述第三控制模块（6）包括光控继电器，所述光控继电器的两个驱动端分别为所述第三控制模块（6）的输入端和第一输出端，所述光控继电器的公共端为所述第三控制模块（6）的第二输出端；

当所述第三控制模块（6）包括两个串联的光耦，其中一个光耦的光控晶闸管的正极为所述第三控制模块（6）的输入端，负极与另一个光耦的光控晶闸管的正极之间的电连接点为所述第三控制模块（6）的第二输出端，另一个光耦的光控晶闸管的负极为所述第三控制模块（6）的第一输出端。

6.一种开关故障检测方法，所述方法基于如权利要求1-5任一项所述的开关故障检测系统实现的，其特征在于，包括：

在所有控制开关（12）处于断开状态的条件下，控制第一控制模块（2）导通；

获取电压检测模块（4）检测到的电压值，以得到电池组（1）中所有电池（11）的正极之间的电连接点的第一电压；

判断所述第一电压是否为零；

若否，则获取电池（11）中第1个...和第n个电池（11）的正极各自对应的电压范围，且将其与所述第一电压进行比较，其中，电压范围的最大值为标定电压，最小值为最小允许电压；

当所述第一电压小于等于当前电池（11）的标定电压且大于所述当前电池（11）的最小允许电压时，则判定当前电池（11）对应的控制开关（12）中总正开关处于短路状态。

7.根据权利要求6所述的开关故障检测方法，所述开关故障检测系统还包括第二控制模块（5），所有所述电池（11）的负极之间的电连接点依次通过所述第二控制模块（5）和所述电阻支路（3）后和所述电池组（1）的负端电连接，其特征在于，判断所述第一电压是否为零，之后还包括：

若是，则控制第一控制模块（2）断开且控制第二控制模块（5）导通；

获取所述电压检测模块（4）检测到的电压值，以得到电池组（1）中所有电池（11）的负极之间的电连接点的第二电压；

判断所述第二电压是否为零；

若否，则获取电池（11）中第1个...和第n个电池（11）的正极各自对应的电压范围，且将其与所述第二电压进行比较，其中，电压范围的最大值为标定电压，最小值为最小允许电压；

当所述第二电压小于等于当前电池（11）的标定电压且大于所述当前电池（11）的最小允许电压时，则判定与当前电池（11）正极串联的电池（11）对应的控制开关（12）中总负开关处于短路状态。

8.根据权利要求7所述的开关故障检测方法，所述电阻支路（3）包括第一电阻支路（31）和第二电阻支路（32），所有所述电池（11）的正极之间的电连接点依次与所述第一电阻支路（31）和所述第二电阻支路（32）串联后电连接于所述电池组（1）的负端，所述开关故障检测系统还包括第三控制模块（6）和第三电阻支路（7），所述第三控制模块（6）设有输入端、第一输出端和第二输出端，所述输入端通过所述第三电阻支路（7）和所述电池组（1）正端电连接，所述第一输出端电连接于所有所述电池（11）的负极之间的电连接点，所述第二输出端电连接于所述第一电阻支路（31）和所述第二电阻支路（32）之间的电连接点，所述第二输出端电连接于所有所述电池（11）的负极之间的电连接点，其特征在于，判断所述第二电压是否为零，之后还包括：

若是，则控制第二控制模块（5）断开且控制第三控制模块（6）导通；

获取所述电压检测模块（4）检测到的电压值，以得到电池组（1）的正端的第三电压；

判断所述第三电压是否为零；

若否，则获取电池组（1）的正端的实时电压，且将其与所述第三电压进行比较；

当所述第三电压不等于所述电池组（1）的正端的实时电压时，则判断则判定第1个电池（11）对应的控制开关（12）中总负开关处于短路状态。

9.根据权利要求6-8任一项所述的开关故障检测方法，其特征在于，还包括：

当对所述电池组（1）中需要补电的电池（11）进行充电时，获取充电接口位置的电流值；

根据所述充电接口位置的电流值为零，则判断所述电池（11）对应的控制开关（12）处于断路状态。