WO2015101284A1

WO2015101284A1 - 电池包、充电组合、电动工具以及断线检测方法

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Publication number: WO2015101284A1
Application number: PCT/CN2014/095537
Authority: WO
Inventors: 杨德中; 石平波; 刘雷; 耿正; 王磊; 段俊雅; 项英典
Original assignee: 南京德朔实业有限公司
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2015-07-09
Also published as: GB201423351D0; GB2524363B; NZ722133A; EP3079220A1; EP3079220A4; AU2014375491A1; US20150185289A1; CA2935503A1; US9726731B2; EP3079220B1; AU2014375491B2; CA2935503C; GB2524363A

Abstract

一种电池包、充电组合、电动工具以及断线检测方法，其中电池包（100）包括多个串联单元（111），电压检测模块（14），检测多个串联单元电压信号，电池包控制模块（16），接收电压检测模块检测的电压信号并计算串联单元电压值。其中，串联单元包括两个以上的电芯（111a），一个串联单元中的多个电芯并联，电池包控制模块能根据串联单元的电压值判断串联单元中是否存在断开连接的电芯，该电池包能保证使用安全。

Description

电池包、充电组合、电动工具以及断线检测方法

技术领域

本发明涉及一种电池包，更具体而言涉及电池包、充电组合、电动工具以及断线检测方法。

背景技术

电池包作为无线电动工具的动力来源一直是制约无线电动工具发展的主要环节，以往的电池包往往仅具有30V以下的输出电压，它们在驱动大功率的电动工具时，往往会造成动力不足续航能力差的问题。

现在尚没有一种输出电压超过30V且电路结构能保证在充电中使用安全的充电组合以及相应的充电控制方法。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种至少具有56V的输出电压的电池包以及包含电池包的充电组合和电动工具，它们均通过对电池包进行检测以保证电池包的使用安全。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种电池包，至少具有56V的输出电压，其包括：

一个以上彼此之间构成串联的串联单元；

电压检测模块，用于分别检测多个串联单元高压端的电压信号；和

电池包控制模块，用于接收电压检测模块所检测的电压信号并计算出串联单元的电压值；

其中，串联单元包括两个以上的电芯，一个串联单元中的多个电芯并联；

电池包控制模块能根据串联单元的电压值判断串联单元中是否存在断开连接的电芯。

进一步地，电池包控制模块中包括：

断线检测模块，能根据串联单元的电压值和时间的相对关系判断串联单元中是否存在断开连接的电芯。

进一步地，断线检测模块包括：

计时单元，用于提供时间数据；

斜率计算单元，用于计算串联单元的电压值相对时间的斜率值；和

判断单元，用于根据串联单元的斜率值判断串联单元中是否存在断开连接的电芯。

进一步地，电池包控制模块中包括：

断线检测模块，能根据计算出串联单元的内阻值判断串联单元中是否存在断开连接的电芯。

进一步地，断线检测模块包括：

电流检测单元，用于检测串联单元的电流值；

内阻计算单元，用于根据串联单元的电压值和电流值计算串联单元的内阻值；和

判断单元，用于根据串联单元的内阻值判断串联单元中是否存在断开连接的电芯。

本发明还提出一种电池包，至少具有56V的输出电压，其包括：

一个以上彼此之间构成串联的串联单元；

其中串联单元包括两个以上的电芯，一个串联单元中的多个电芯并联；

电池包还包括：

断线检测模块，能根据串联单元的电压值判断串联单元中是否存在断开连接的电芯。

进一步地，断线检测模块包括：

计时单元，用于提供时间数据；

进一步地，断线检测模块包括：

电流检测单元，用于检测串联单元的电流值；

本发明还提出一种充电组合，包括电池包和为其充电的充电器charger，

电池包包括：一个以上彼此之间构成串联的串联单元；

串联单元包括两个以上的电芯，一个串联单元中的多个电芯并联；

充电组合还包括：

电压检测模块，用于分别检测多个串联单元高压端的电压信号；

电池包控制模块，用于接收电压检测模块所检测的电压信号并计算出串联单元的电压值；和

本发明还提出一种包括用电装置和电池包的电动工具，电池包能为用电装置供电，电池包包括一个以上彼此之间构成串联的串联单元；串联单元包括两个以上的电芯，一个串联单元中的多个电芯并联；

电动工具和还包括：

本发明还提出一种断线检测方法，用于检测电池包中并联的电芯之间的线路是否断开，电池包包括一个以上彼此之间构成串联的串联单元，串联组合包括两个以上并联的电芯；检测方法包括：

检测串联组合高压端的电压信号；

计算串联组合电压值相对时间的斜率值；

根据串联组合的斜率值判断串联单元中是否存在断开连接的电芯。

检测串联组合高压端的电压信号；

计算串联组合的内阻值；

根据串联组合的内阻值判断串联单元中是否存在断开连接的电芯。

一个以上彼此之间构成串联的串联单元；

其中，串联单元包括一个以上的电芯，一个串联单元中的多个电芯并联；电压检测模块与电芯组构成电连接。

进一步地，电压检测模块包括：

检测电路，一端连接至串联单元的高压端另一端连接至电池包控制模块；

其中，电池包控制模块通过多个检测电路分时检测多个串联单元高压端的电压信号。

进一步地，电压检测模块还包括：

分时模块，用于控制至少两个检测电路；

其中，电池包控制模块通过分时模块使其控制的多个检测电路分时导通。

进一步地，电池包控制模块包括：

第一MCU单元，用于接收其中一部分检测电路的电压信号；

第二MCU单元，用于接收其中另一部分检测电路的电压信号；

电压检测模块包括：

第一分时模块，用于控制电压信号发送到第一MCU单元的多个检测电路分时导通；

第二分时模块，用于控制电压信号发送到第二MCU单元的多个检测电路分时导通；

其中，第一MCU单元控制第一分时模块，第二MCU单元控制第二分时模块，第二MCU单元能将数据传递给第一MCU单元。

进一步地，将电压信号发送到第一MCU单元的检测电路分别连接至相邻的串联单元的高压端；将电压信号发送到第二MCU单元的检测电路分别连接至相邻的串联单元的高压端。

进一步地，第一MCU单元所控制的检测电路的数目等于第二MCU单元所控制的检测电路的数目。

进一步地，检测电路包括：

通断元件，能被分时模块控制使检测电路导通或断开；

其中，通断元件包括：

两个连接端，用于使通断元件连接至检测电路中；

控制端，用于接收分时模块的信号并控制两个连接端导通或断开；

其中，两个连接端包括：

检测端，连接至串联单元的高压端；

输出端，连接至电池包控制模块。

进一步地，检测电路包括：分压电阻，能使主控接收的电压信号稳定在预设范围内。

本发明的有益之处在于：提供一种至少具有56V的输出电压的电池包以及包含电池包的充电组合和电动工具，它们均通过对电池包进行检测保证该电池包在充电、放电过程中的安全性。

附图说明

图1是本发明电池包一个优选实施例的示意框图；

图2是本发明电池包中用于实现电压检测部分的一个优选实施例的示意框图；

图3是本发明电池包中用于实现电压检测部分的另一个优选实施例的示意框图；

图4本发明充电器一个优选实施例的示意框图；

图5是本发明充电组合一个优选实施例的示意框图；

图6是为串联单元中断线的示意图；

图7是本发明中电池包检测方法具体步骤逻辑框图；

图8是本发明电动工具中的用电装置的一个优选实施例的示意框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参照图1至图3所示，电池包100主要包括：电芯组11、端子模块12、温度模块13、电压检测模块14、电池包通讯模块15以及控制它们的电池包控制模块16。

电芯组11包括：一个以上的串联单元111。在串联单元111的数目大于等于2时，不同串联单元111之间串联，它们构成的整体为电芯组11。

一个串联单元111包括：一个以上的电芯111a。在同一个串联单元111内的电芯111a的数目大于2时，不同的电芯111a之间并联构成一个串联单元111。

如图2和图3所示，作为一种优选方案，一个串联单元111中包括两个并联的电芯111a。

端子模块12与电芯组11和电池包控制模块16分别构成电连接，其设有用于与外界构成连接以实现电能或信号传递的电池包正极端子B+和电池包负极端子B-。

在电池包100充电时，端子模块12能使电芯组11中的电芯111a处于充电状态，同时也能为电池包100内部其他模块和组件提供电能。

温度模块13包括：测温元件131和温度信号模块132，其中测温元件131用于检测电池包100的内部温度。

测温元件131设置在电池包100的内部，具体而言测温元件131设置电池包100内靠近电芯111a的位置，使其能够检测到电芯111a温度的变化。作为优选方案，测温元件131可以采用热敏电阻,尤其是一NTC热敏电阻。

温度信号模块132分别与测温元件131和电池包控制模块16电连接，其能将测温元件131的检测结果反馈给电池包控制模块16并受到电池包控制模块16的控制。温度信号模块132设有用于与外部温度端子电连接的电池包温度端子T。

电压检测模块14用于检测电芯组11中各个串联单元111的电压值，电压检测模块14分别与电芯组11和电池包控制模块16构成电连接。

电压检测模块14检测电芯组11中的电压信号并将电压信号传送给电池包控制模块16，电池包控制模块16根据电压检测模块14传送的电压信号计算电压值，以实现对电池包100的电压安全的监控。

电池包通讯模块15用于实现数据或信号的交换，其与电池包控制模块16 构成电连接。电池包通讯模块15既可以采用硬件连接实现数据传输也可以采用无线连接实现数据传输。

由于的电池包100具有较高的电压和输出功率，因此在与充电器、用电装置等连接时，对通讯连接的可靠性要求较高。

如图1和图5所示，作为一种优选方案，电池包通讯模块15采用硬件连接的方式实现数据传送。

具体而言，电池包通讯模块15设有一个电池包通讯端子D。在电池包100与外部的充电器和用电装置装配时，该电池包通讯端子D能与充电器和用电装置中对应的端子构成物理连接。

电池包控制模块16主要用于实现逻辑运算、进程控制等功能，其能对电池包100中的各个组件和模块进行控制，保证电池包100充电、放电时的安全。

作为一种优选方案，电池包100还包括与电池包控制模块16电连接的电池包电量显示模块(图未示)，该电池包电量显示模块用于显示电池包100的中剩余电量。

电池包100至少具有56V的输出电压，这里所指的输出电压是指电池包100在被充满时所具备输出电压的能力，一般而言，随着放电过程的进行，电池包100输出的电压的能力会下降。当然，这里所指的“电池包100至少具有56V的输出电压”并不排除电池包100在需要时，通过内部电路降低输出电压的情况，“电池包100至少具有56V的输出电压”仅表示电池包100具有输出56V电压的能力。

电池包100的电能容量大于100Wh，作为一种优选方案，电池包100包括14个串联单元111，每个串联单元111包括一个或两个电芯111a，每个电芯111a具有4V的标称电压，这样构成的电芯组11在每个电芯111a处于标称电压时至少具有56V的总电压。

以下主要介绍电池包100中的电压检测模块14。

电压检测模块14用于分别检测串联单元111高压端的电压信号。

作为优选方案，电压检测模块14包括检测电路143。检测电路143一端连接至串联单元111的高压端另一端连接至电池包控制模块16。

电芯组11中一般存在多个串联单元111，为了实现全面的检测，电压检测模块14设有多个检测电路143。

如果使电池包控制模块16同时接受来自多个检测电路143的电压信号，电池包控制模块16至少需要设置有一个具有多个信号接口的微处理器，或者采用多个微处理器。

采用第一种方案时对处理器要求较高，且微处理器的信号接口的数目必须与需要接入的检测电路143的数目对应，适配性差；采用后一种方案，无疑提高了成本和占用的空间。

一般而言，一个微处理器一般具有一个电压信号的接口，但是微处理器往往具有较高的处理速率。

为了实现对多个串联单元111检测，本发明电压检测模块14还包括分时模块146。

分时模块146的作用在于控制检测电路143，其至少能控制检测电路143使其两端断开或使其两端导通。

参照图2所示，多个检测电路143连接起来，然后通过同一线路接入电池包控制模块16。连接在一起的多个检测电路143作为一个检测组141，

一个检测组141中的多个检测电路143在同一分时模块146的控制下将采集的电压信号通过同一总线发送给电池包控制模块16。

电池包控制模块16通过控制分时模块146使多个检测电路143分时导通。这样相当于电池包控制模块16在瞬时只接收一个检测电路143的电压信号，这样仅需要一个具有单个信号接口的微处理器即可。而且，分时模块146和检测电路143作为电池包控制模块16的外围电路，可以根据串联单元111数目做出具体设置，而不必因为串联单元111数目不同而配置不同的微处理器。

分时模块146与电池包控制模块16电连接，电池包控制模块16能控制分时模块146，进而间接的控制多个检测电路143的分时导通。

优选地，检测电路143中包括一通断元件144，该通断元件144包括两个连接端和一个控制端(图未示)，其中两个连接端分为：连接至串联单元111的检测端144a和用于连接至电池包控制模块16的输出端。控制端接收分时模块146的信号并控制通断元件两个连接端导通或断开。

参照图2所示，同一检测组141中的检测电路143中的通断元件144最终连接至同一处，然后连接至电池包控制模块16。

参照图2所示，检测电路143中还包括一个分压电阻145，分压电阻145既可以如图2所示的那样连接在通断元件144输出端144b一侧，也可以连接在通断元件144检测端144a一侧。

在进行检测时，分时模块146在电池包控制模块16的控制下使一个检测组141中的所有的通断元件144分时导通，在一个检测电路143的通断元件144的两个连接端导通时，其余的检测电路143的通断元件144的两个连接端断开，，保证一个检测组141中每次只有一个通断元件144导通。

分时模块146可以通过控制发送给通断元件144控制端的信号长短控制通断元件144导通的时间以及导通不同通断元件144之间的切换时间间隔。

如图2所示，电池包控制模块16控制分时模块146可使通断元件144依次导通然后关断，切换从位于低压端侧的检测电路143开始(图2中的右侧)，每次切换都使总分压电阻142与不同的分压电阻145串联并与不同数目的串联单元111构成回路，以图2所示为例，位于最右侧的通断元件144导通时，位于最右侧的串联单元111将自身电压加载在总分压电阻142和最右侧的分压电阻145上，此时电池包控制模块16可以通过采集总分压电阻142上的电压值计算出最右侧的串联单元111上的电压值(因为总分压电阻142、分压电阻145阻值均是固定值)，完成检测动作后，电池包控制模块16控制分时模块146进行切换动作，断开最右侧的通断元件144而使右侧第二个通断元件144导通，此时总分压电阻142与右侧第二个通断元件144串联，最右侧的串联单元111和右侧第二个串联单元111将各自的电压加载在总分压电阻142以及右侧第二个分压电阻145上，此时电池包控制模块16再次通过采集总分压电阻142上的电压值计算出最右侧以及右侧第二个串联单元111的电压之和，再减去之前测得最右侧串联单元111的电压值即可得出右侧第二个串联单元111的电压值。按照以上的方法依次切换各检测电路143中的通断元件144并进行相应的计算，这样一来就能对所有的串联单元111进行监测。通过为不同的分压电阻145分配不同电阻值，使在不同数目的串联单元111加载时，总分压电阻142上分担的电压值尽可能恒定在一定范围内，这样一来输入到电池包控制模块16上的电压信号相对稳定，不会造成不必要的干扰。

作为优选方案，电池包控制模块通断元件144可以是三极管、场效应管等元件。

如前所介绍的电池包100中为了实现较高的输出电压和具有较大的电能容量，其包含较多的串联单元111。

如果仅在电池包控制模块16中仅设置一个检测组141以及一个微处理器的话，微处理器需要具有较高的时钟频率和处理能力，这样无疑增大了能耗，而且检测周期较长。

如图3所示，作为一种优选方案，电压检测模块14包括：第一检测组147和第二检测组148，电池包控制模块16包括：能分别对第一检测组147和第二检测组148进行检测并与之构成电连接的第一MCU单元161和第二MCU单元162。

第一检测组147检测相邻的多个串联单元，第二检测组148检测另外的相邻的串联单元。即将电压信号发送到第一MCU单元161的检测电路分别连接至相邻的串联单元；将电压信号发送到第二MCU162单元的检测电路分别连接至另外的相邻的串联单元。

其中，第一MCU单元161可以采用运算能力较强，运行时钟频率较高的MCU芯片，而相对而言，由于第二MCU单元162可以只实现检测并将检测结果传送给第一MCU单元161处理，所以其可采用运算能力一般的MCU芯片，这样一来即能实现快速的检测，又不会造成主要负责控制的第一MCU单元161需要处理过多的数据。

作为进一步的优选，串联单元111的数目为偶数，它们分为两部分：能分别被第一检测组147和第二检测组148检测的第一检测段112和第二检测段113，第一检测段112、第二检测段113分别包括N/2个连续的串联单元111；电芯组11的低压端为第一检测段112的低压端112a，电芯组11的高压端为第二检测段113的高压端113a。

这样一来就多个串联单元111分为等分的两组，使第一MCU单元161和第二MCU单元162分别对它们进行检测，需要说明的是，对于第一MCU单元161和第二MCU单元162而言，它们在进行电压采集时，各自MCU芯片的零电位点应该分别与各自负责检测的串联单元111中最低电位处112a、113b电连接。

作为一种优选方案，可以将如上介绍的电压检测模块和电池包控制模块设置在为电池包充电的充电器和使用电池包的用电装置中，通过电池包与充电器、电池包与用电装置直接的连接端子以及设置在电池包中内部线路实现如上所介绍的电路结构和检测功能。

参照图4所示，充电器200包括：整流模块21、充电器检测模块22、充电模块23、温控模块24、充电器通讯模块25以及控制它们并与它们构成电连接的充电器控制模块26。

其中，整流模块21设有用于连接外部电能来源的电源端子L、N，它们用于接入交流电作为充电器的能量来源，整流模块21能将接入的交流电转化为充电器200中各部分适于使用的电能，比如整流模块21将交流电转化为直流电供充电器控制模块26以及充电模块23使用。作为优选方案，整流模块21包括：EMC电路和LLC电路。

充电器检测模块22分别与整流模块21和充电模块23电连接，充电器检测模块22整流模块21能通过充电器检测模块22将电能传递给充电模块23并同时对充电模块23的电能参数加以检测以反馈给充电器控制模块26。

充电模块23设有用于输出充电电能的充电器正极C+、充电器负极C-。在充电时，它们可以分别与电池包100的电池包正极端子B+和电池包负极端子B-连接。

温控模块24与充电模块23电连接，其能对充电模块23和对连接在充电器200上的电池包100进行温度检测。具体而言，温控模块24设有一个充电器温度端子T’，在电池包100的电池包正极端子B+和电池包负极端子B-构成连接时，充电器温度端子T’也与电池包温度端子T连接，这样一来，温控模块24就可以通过电池包100内部的测温元件131获得电池包100内部温度的数据或信号，进而将数据或信号传送给充电器控制模块26充电器控制模块。

作为一种优选方案，充电器200还包括：与充电器控制模块26电连接的散热装置27和充电器电量显示模块28,该充电器电量显示模块28用于显示电池包100已被充电器200充满多少电量。

散热装置27用于在充电器200温度较高时或正在充电的电池包100温度较高时，通过气流流动对充电器200或电池包100进行强制散热，具体而言，作为优选散热装置27为一个电风扇，其包括：电机和风扇(图中均未示出)，其中电机驱动风扇转动，充电器控制模块26可以通过调节驱动电机的占空比来调节电机的转速，从而控制散热的强度。也可以由电池包100通过通讯间接的控制充电器200中的风扇。

充电器通讯模块25设有一个充电器通讯端子D’,在充电时，电池包100的电池包通讯端子D与之构成连接，从而使充电器200中的充电器控制模块26与电池包100的电池包控制模块16构成数据或信号的交互。

参照图5所示，作为一种优选方案的充电组合300包括以上介绍的电池包100和充电器200。

由于充电器200具有较高的输出电压，为了保证安全，需要充电器200没有连接电池包100时不输出电能。

在充电组合300中，将充电保护的功能设置在充电器200中。

作为一种优选方案，充电器200还包括：充电保护模块(图未示)。

充电保护模块与充电器温度端子T’电连接，其能通过检测充电器温度端子T’是否已经连接了电池包100的电池包温度端子T，从而检测充电器200是否已经连接了电池包100，如果没有连接电池包100，则控制充电模块23使其不输出电能。

具体而言，充电保护模块通过采集充电器温度端子T’上的电压值判断充电器200是否连接了电池包100。这可以通过设置电池包100的电池包温度端子T使其具有一定的电压来实现，在充电器温度端子T’没有与电池包温度端子T连接时，充电器温度端子T’悬空，而在在充电器温度端子T’与电池包温度端子T连接时，充电器温度端子T’带有一定的电压。

充电器保护电路通过充电器温度端子T’在连接到测温元件131和未连接到测温元件131时不同电压信号直接控制充电模块23。这样的好处在于，在没有插装电池包100时，充电器200由于有硬件的保证，所以不会使充电器正极C+、充电器负极C-带电，保证了使用安全，同时该功能实现没有设置额外的连接端子，而基于已有充电器温度端子T’简化了连接端子的设置，节约成本。

在充电器200中，充电器控制模块26也能检测到充电器温度端子T’的电压信号。在插装电池包100时，充电器控制模块26能检测到充电器温度端子T’的电压信号，进而触发充电器控制模块26的充电程序，在没有检测充电器温度端子T’时，充电器控制模块26启用软件保护程序。

如上所述，充电器200在充电时通过硬件和软件两方面对充电安全进行保证。

以下介绍一种充电控制方法，基于以上的电池包100、充电器200以及它们所组成的充电组合300。

总的来说，该控制方法保护两方面内容，其中一方面为充电保护：

充电器控制模块26在检测到已连接电池包100时启动充电保护程序对充电模块23进行控制，充电器温度端子T’电连接至充电模块23构成硬件保护，当充电器温度端子T’与电池包温度端子T断开连接时，充电模块23关闭充电器正极C+、充电器负极C-的电能输出。

另一方面，该控制方法包括充电器200对处于过度放电状态下的电池包100的激活方法。

电池包100放电过度放电后，电芯组111的电量不足以支持电池包控制模块16与充电器200的充电器控制模块26建立有效的连接实现控制和数据交互。

由于电池包100和充电器200具有大电压、大功率的特性，所以在电池包控制模块16关闭状态进行充电是十分危险的，所以在电池包100过度放电的情况下对其激活是十分必要的，具体而言，该激活方法如下：

充电器200充电器控制模块检测充电器温度端子T’。

充电器200根据充电器温度端子T’的电压信号判断充电器200是否连接有电池包100；如果已经连接了电池包100则继续进行下一步。

充电器200判断是否接收到电池包100发送的数据信息，如果没有接收到电池包100发送的数据信息，对电池包100进行激活。

具体而言，充电器通讯模块25在没有接收到电池包通讯模块15的通讯信息时，充电器控制模块26控制充电模块23对电池包100进行激活充电直至电池包100的电池包控制模块16和电池包通讯模块15恢复正常使充电器通讯模块25接收到电池包通讯模块15的通讯信息或者到达激活时间上限。

在激活时，并不是在没有接收到通讯信息后马上进行激活充电，而是可以设置一个时间范围，如果在该时间范围内始终没有检测到通讯信息的话，则进行激活充电。

激活充电时可以采用电流较小的恒流充电，作为优选该电流在0.01C至0.1C之间。当然，也可以采用小电流的脉冲充电，作为优选，该脉冲宽度为10ms周期为1s。

另外，停止激活充电应当考虑如下两个方面，首先经过激活充电电池包100已经可以正常工作，在此时，仍应将激活充电继续进行一段时间，以保证电池包100的电量是足以过渡到正式的充电阶段，因此作为优选，当电池包100的电池包控制模块16和电池包通讯模块15恢复正常使充电器通讯模块25接收到电池包通讯模块15的通讯信息后，充电器控制模块26仍在预设时间内控制充电模块23持续的激活充电。这个预设时长优选为10至30秒，当然，我们也可以采用以电池包100的电压值作为停止激活的触发信号。

其次，在电池包100发生故障时，即使经过激活充电其也不可能恢复正常工作，所以不能无限制进行激活充电，作为优选方案，充电器的充电器控制模块26在每次检测出已连接有电池包100后仅进行一次的激活充电，并且每次激活充电具有一个激活时间上限，比如2至5分钟。

参照图6所示，在的电池包100中，如果一个串联单元111具有多个并联的电芯111a时，其中一个电芯111a断开连接时，是无法通过检测电压值来判断出是否出现了断线故障和发生故障的是哪一个串联单元111的。这样一来，在发生断线时，仍按照原有的充电程序进行充电会存在安全隐患。

为了解决这个问题，电池包100中还包括一个断线检测模块(图未示)，其能根据串联单元的电压值判断串联单元中是否存在断开连接的电芯。

断线检测模块既可以作为电池包控制模块16的一部分也可以作为独立于电池包控制模块之外的独立功能模块。

为了实现对电芯的断线检测，断线检测模块既可以通过串联单元111的电压值与时间的相对关系，也可以通过串联单元111的内阻值的变化进行检测。

作为一种方案，断线检测模块包括：计时单元，用于提供时间数据；斜率计算单元，用于计算串联单元的电压值相对时间的斜率值；和判断单元，用于根据串联单元的斜率值判断串联单元中是否存在断开连接的电芯。

作为另一种方案，断线检测模块包括：电流检测单元，用于检测串联单元的电流值；内阻计算单元，于根据串联单元的电压值和电流值计算串联单元的内阻值；和判断单元，用于根据串联单元的内阻值判断串联单元中是否存在断开连接的电芯。

另外，在电池包100与一个充电器构成一个充电组合时，如上方案中的断线检测模块可以设置在充电器中，断线检测模块可以在电池包100与充电器构成连接时获得所需的数据或信号。

另外，在电池包100与一个用电装置构成一个电动工具时，如上方案中的断线检测模块可以设置在电动工具中，断线检测模块可以在电池包100与用电装置构成连接时获得所需的数据或信号。用电装置既可以是一种具有电机的用电设备也可以是诸如激光测距仪的测量设备。

当然充电器和用电装置也应具有控制该断线检测电路的控制模块(图未示出)。

在通过串联单元111的电压值与时间的相对关系进行检测时，断线检测方法包括：检测所述串联单元高压端的电压信号；计算所述串联单元电压值相对时间的斜率值；根据所述串联单元的斜率值判断所述串联单元中是否存在断开连接的所述电芯。

如图6所示，在一个串联单元111中的出现断开连接的电芯11a时，该串联单元111因与其余串联单元111串联，所以通过它们的电量是相同的，但是由于出现了断开的电芯11a，其电压与时间相比的斜率必然与其他正常的串联单元111不同。

在实际检测中，既可以将每个串联单元111的斜率值与所有串联单元的斜率值的平均值相比较，也可以与预设的斜率值的区间范围相比较。

作为一种优选方案，对于一个串联单元111中包括两个并联的电芯111a的实施例而言，该方法具体而言，该方法包括如下步骤：

S1：开始；

S2：检测或读取所有串联单元的初始电压值；

S3：等待预设时长；

S4：检测所有串联单元的终止电压值；

S5：以两次检测所获得电压值分别计算出串联单元111的电压相对时间的斜率；

S6：找出最大和最小的检测斜率；

S7：判断最大检测斜率是否大于等于2倍的最小检测斜率，若是则进行步骤S8，若否则返回步骤S2；

S8：标记最大检测斜率的串联单元111、系统报错，停止充电进程，转入步骤S9；

S9：结束。

需要说明的是，在步骤S7中具体判断条件要依据串联单元111中具体情况而定，比如在串联单元111具有三个并联的电芯111a时，对于断线一个和断线两个的情况而言，其斜率的判据需要进一步细化。

另外，在步骤S7返回步骤S2，将步骤S4测得终止电压值作为S2步骤下次获取的初始电压值。这样可以减少一次检测电压动作，降低了能耗。

电池包控制模块在通过串联单元111的内阻值进行检测时，断线检测方法包括：

检测串联单元111高压端的电压信号；计算串联单元111的内阻值；根据串联单元111的内阻值判断串联单元中是否存在断开连接的电芯。

在一个串联单元111中的出现断开连接的电芯11a时，该串联单元111能被反应出的内阻值是与其余正常的串联单元111不同的。

在串联单元111没有电流通过时，检测串联单元111高压端的电压值U1，此时由于电流很小，几乎为零，串联单元111中内阻没有产生影响，此时检测出的电压值U1几乎等于电芯111a实际的电压值。

使串联单元111充电或放电，使大小为I的电流经过串联单元111，此时检测串联单元111高压端的电压值U2，此时由于有电流经过，串联单元111中内阻上的电压值为IR，假设U2小于U1，那么此时U1＝U2+IR，根据该公式即能算出串联单元111中的内阻值R，如果串联单元111中出现了断线的电芯，比如图6中串联单元111中两个并联的电芯111a断开了一个，那么此时算出的内阻值R大约应当是其余正常的串联单元111的2倍。

根据以上原理，可以通过检测电压值和电流值，然后经过计算串联单元111中即时的内阻值，并比较判断内阻值是否异常的方法来实现断线检测。

比较判断内阻值时既可以在所有串联单元111中进行内阻值比较，将内阻值与内阻值的平均值进行比较，从数值波动的幅度判断是否出现异常。

也可以将检测出内阻值与预设的数值范围进行比较，如果超出预设的数值范围的阈值则认为发生断线。

这两种比较方法中，前者好处在于动态检测中可以随着温度和实际情况变化来进行判断，后者在于数据运算量较小，但在内阻变化较大时，可能存在不准确的情况。

电池包控制模块以下介绍一种能由以上介绍的电池包100作为电能来源的电动工具。

该电动工具除了包括电池包100还包括用电装置400。

用电装置400(图8所示)包括：装置通讯模块401、装置控制模块402、供电模块403、放电保护电路404和断线检测模块405。

装置通讯模块401具有一个装置通讯端子D"，用于与电池包100中的电池包通讯端子D构成通讯连接。

装置控制模块402控制装置通讯模块401，供电模块403连接有装置正极P+、装置负极P-，用于分别与电池包100的正极端子B+和电池包负极端子B-连接以实现电能输送。

放电保护电路404用于保护电芯组在放电时的安全，其连接有一个装置温度端子T"，装置温度端子T"用于与电池包温度端子T连接。放电保护电路404在检测到装置温度端子T"与电池包温度端子T断开连接时，或检测到电池包100温度过高时，用电装置400使电池包100停止放电。具体而言，由放电保护电路404产生一个控制信号发送给装置控制模块402，装置控制模块402切断用电装置400中的部分电路，使用电装置400中诸如电机一类的用电元件与电池包100的正极端子B+和电池包负极端子B-之间电流回路断开，从而使电池包100停止放电。

装置控制模块402在收到电池包100通过电池包通讯模块15发送的数据后，通过CRC循环校验单个数据包正确性；如果校验数据出错，自动放弃当前数据包，等待接收下一数据包；如果预设时间内没有收到有效数据包后，装置控制模块402进入保护等待程序，停止用电装置400运行。

装置控制模块402在接收到有效数据包后会向电池包控制模块反馈数据，在电池包控制模块未接收到装置控制模块402的反馈的数据时，电池包控制模块继续发送数据包，并检测电池包与用电装置400是否断开连接。

装置控制模块402在判断接收到电池包控制模块16的发出数据包为无效数据后开始计时，如果在计时的过程中装置控制模块402接收到电池包控制模块16的发出的有效数据包，则装置控制模块402的计时清零。

装置控制模块402在接收到有效的数据包后进入正常的运行程序。

同样，充电器200的充电器控制模块26也可以与电池包100的电池包控制模块16采用同样的数据传递、校验以及容错方法。

另外，电池包100在与用电装置400连接供电时，为了使装置控制模块402能够尽快判断出电池包100是否欠压，电池包100的电池包控制模块16可以将相邻的串联单元111的电压和进行比较，先将它们中较小的一个选出，将所有从两个相邻串联单元111之间选出的较小的电压值作为比较对象，再将它们中最小的电压发送给装置控制模块作为其判断欠压的依据。这样大大降低了数据传输量，提高了效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims

一种电池包，包括：

一个以上彼此之间构成串联的串联单元；

电压检测模块，用于分别检测多个所述串联单元高压端的电压信号；和

电池包控制模块，用于接收所述电压检测模块所检测的电压信号并计算出所述串联单元的电压值；

其中，所述串联单元包括两个以上的电芯，一个所述串联单元中的多个所述电芯并联；

所述电池包控制模块能根据所述串联单元的电压值判断所述串联单元中是否存在断开连接的所述电芯。
根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包控制模块中包括：

断线检测模块，能根据所述串联单元的电压值和时间的相对关系判断所述串联单元中是否存在断开连接的所述电芯。
根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述断线检测模块包括：

计时单元，用于提供时间数据；

斜率计算单元，用于计算所述串联单元的电压值相对时间的斜率值；和

判断单元，用于根据所述串联单元的斜率值判断所述串联单元中是否存在断开连接的所述电芯。
根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包控制模块中包括：

断线检测模块，能根据计算出所述串联单元的内阻值判断所述串联单元中是否存在断开连接的所述电芯。
根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述断线检测模块包括：

电流检测单元，用于检测所述串联单元的电流值；

内阻计算单元，用于根据所述串联单元的电压值和电流值计算所述串联单元的内阻值；和

判断单元，用于根据所述串联单元的内阻值判断所述串联单元中是否存在断开连接的所述电芯。
一种电池包，至少具有56V的输出电压，其包括：

一个以上彼此之间构成串联的串联单元；

电压检测模块，用于分别检测多个所述串联单元高压端的电压信号；和

电池包控制模块，用于接收所述电压检测模块所检测的电压信号并计算出所述串联单元的电压值；

其中所述串联单元包括两个以上的电芯，一个所述串联单元中的多个所述电芯并联；

所述电池包还包括：

断线检测模块，能根据所述串联单元的电压值判断所述串联单元中是否存在断开连接的所述电芯。
根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述断线检测模块包括：

计时单元，用于提供时间数据；

斜率计算单元，用于计算所述串联单元的电压值相对时间的斜率值；和

判断单元，用于根据所述串联单元的斜率值判断所述串联单元中是否存在断开连接的所述电芯。
根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述断线检测模块包括：

电流检测单元，用于检测所述串联单元的电流值；

内阻计算单元，用于根据所述串联单元的电压值和电流值计算所述串联单元的内阻值；和

判断单元，用于根据所述串联单元的内阻值判断所述串联单元中是否存在断开连接的所述电芯。
一种充电组合，包括电池包和为其充电的充电器，

所述电池包包括：一个以上彼此之间构成串联的串联单元；

所述串联单元包括两个以上的电芯，一个所述串联单元中的多个所述电芯并联；

所述充电组合还包括：

电压检测模块，用于分别检测多个所述串联单元高压端的电压信号；

电池包控制模块，用于接收所述电压检测模块所检测的电压信号并计算出所述串联单元的电压值；和

断线检测模块，能根据所述串联单元的电压值判断所述串联单元中是否存在断开连接的所述电芯。
一种包括用电装置和电池包的电动工具，所述电池包能为所述用电装置供电，所述电池包包括一个以上彼此之间构成串联的串联单元；所述串联单元包括两个以上的电芯，一个所述串联单元中的多个所述电芯并联；

所述电动工具和还包括：

电压检测模块，用于分别检测多个所述串联单元高压端的电压信号；

电池包控制模块，用于接收所述电压检测模块所检测的电压信号并计算出所述串联单元的电压值；和

断线检测模块，能根据所述串联单元的电压值判断所述串联单元中是否存在断开连接的所述电芯。
一种断线检测方法，用于检测电池包中并联的电芯之间的线路是否断开，所述电池包包括一个以上彼此之间构成串联的串联单元，所述串联组合包括两个以上并联的电芯；所述检测方法包括：

检测所述串联组合高压端的电压信号；

计算所述串联组合电压值相对时间的斜率值；

根据所述串联组合的斜率值判断所述串联单元中是否存在断开连接的所述电芯。
一种断线检测方法，用于检测电池包中并联的电芯之间的线路是否断开，所述电池包包括一个以上彼此之间构成串联的串联单元，所述串联组合包括两个以上并联的电芯；所述检测方法包括：

检测所述串联组合高压端的电压信号；

计算所述串联组合的内阻值；

根据所述串联组合的内阻值判断所述串联单元中是否存在断开连接的所述电芯。
一种电池包，包括：

一个以上彼此之间构成串联的串联单元；

电压检测模块，用于分别检测多个所述串联单元高压端的电压信号；

电池包控制模块，用于接收所述电压检测模块所检测的电压信号并计算出所述串联单元的电压值；

其中，所述串联单元包括一个以上的电芯，一个所述串联单元中的多个所述电芯并联；所述电压检测模块与所述电芯组构成电连接。
根据权利要求13所述的电池包，其特征在于，所述电压检测模块包括：

检测电路，一端连接至所述串联单元的高压端另一端连接至所述电池包控制模块；

其中，所述电池包控制模块通过多个所述检测电路分时检测多个所述串联单元高压端的电压信号。
根据权利要求14所述的电池包，其特征在于，所述电压检测模块还包括：

分时模块，用于控制至少两个所述检测电路；

其中，所述电池包控制模块通过所述分时模块使其控制的多个所述检测电路分时导通。
根据权利要求15所述的电池包，其特征在于，所述电池包控制模块包括：

第一MCU单元，用于接收其中一部分所述检测电路的电压信号；

第二MCU单元，用于接收其中另一部分所述检测电路的电压信号；

所述电压检测模块包括：

第一分时模块，用于控制电压信号发送到所述第一MCU单元的多个所述检测电路分时导通；

第二分时模块，用于控制电压信号发送到所述第二MCU单元的多个所述检测电路分时导通；

其中，所述第一MCU单元控制所述第一分时模块，所述第二MCU单元控制所述第二分时模块，所述第二MCU单元能将数据传递给所述第一MCU单元。
根据权利要求16所述的电池包，其特征在于，将电压信号发送到所述第一MCU单元的所述检测电路分别连接至相邻的所述串联单元的高压端；将电压信号发送到所述第二MCU单元的所述检测电路分别连接至相邻的所述串联单元的高压端。
根据权利要求17所述的电池包，其特征在于，所述第一MCU单元所控制的所述检测电路的数目等于所述第二MCU单元所控制的所述检测电路的数目。
根据权利要求15所述的电池包，其特征在于，所述检测电路包括：

通断元件，能被所述分时模块控制使所述检测电路导通或断开；

其中，所述通断元件包括：

两个连接端，用于使通断元件连接至所述检测电路中；

控制端，用于接收所述分时模块的信号并控制两个所述连接端导通或断开；

其中，两个所述连接端包括：

检测端，连接至所述串联单元的高压端；

输出端，连接至所述电池包控制模块。
根据权利要求14所述的电池包，其特征在于，所述检测电路包括：分压电阻，能使所述主控接收的电压信号稳定在预设范围内。