抗短路保护电路的制作方法

本发明涉及充放电技术领域，具体涉及一种抗短路保护电路。

背景技术：

随着电力体制改革推进和新能源应用的发展，储能系统作为其中的重要环节，对我国能源结构转型、推动保障能源安全建设，实现节能减排目标具有重大意义。在各类新能源储能系统应用中，电池组充放电环路可能存在着外端设备失效或人为及不可预知等因素而引起的短路情况。在储能系统中其抗短路保护功能直接关系到系统安全，务须可靠有效。

现有的抗短路保护电路一般采用熔断器熔毁式或继电器控断式。熔断器熔毁式电路在短路时通过熔断熔断器内的熔丝来断开回路，实现短路保护。但是，熔断器的熔丝需要一定的熔断时间，并不能保证电池组充放电环路在这段时间内的安全，并且熔断器熔毁后需要专业技术人员更换新的熔断器，维护成本较高；继电器控断式电路在短路时通过控制继电器断开接触触点来断开回路，实现短路保护。但是，继电器在断开瞬间，其接触触点间可能会出现拉弧现象，从而导致继电器损害，影响继电器的使用寿命。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抗短路保护电路，以解决现有技术中在电池组充放电环路出现短路时，继电器易被损害，影响继电器使用寿命的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种抗短路保护电路，设置在储能设备和充放电设备之间，所述抗短路保护电路包括：主控模块、驱动模块、充放电模块和短路过流控制模块；

所述充放电模块包括：主继电器、主继电器控制单元和电流分流单元；

所述驱动模块、所述主继电器控制单元和所述短路过流控制模块分别与所述主控模块相连；

所述主继电器与所述电流分流单元进行并联后的并联回路分别与所述储能设备和所述充放电设备相连；

所述主继电器控制单元与所述主继电器相连；

所述驱动模块和所述短路过流控制模块分别与所述电流分流单元相连；

正常充放电时，所述主继电器控制单元根据所述主控模块发送的第一导通信号导通，控制所述主继电器闭合；

所述驱动模块根据所述主控模块发送的第二导通信号导通，控制所述电流分流单元导通，从而使所述充放电模块进行充放电工作；

充放电短路时，所述电流分流单元生成第三导通信号；

所述短路过流控制模块根据所述电流分流单元发送的所述第三导通信号导通，生成第四导通信号作为短路信号；

所述主控模块根据所述短路过流控制模块发送的所述短路信号，向所述继电器控制单元发送第一断开信号；

所述主继电器控制单元根据所述第一断开信号断开，使所述主继电器断开；

所述主控模块在发送所述第一断开信号后的计时时长达到预设时长后向所述驱动模块发送第二断开信号；

所述驱动模块根据所述第二断开信号断开，使所述电流分流单元断开，从而实现所述充放电模块的抗短路保护。

进一步地，上述所述的抗短路保护电路中，所述充放电模块还包括缓冲单元和缓冲控制单元；

所述缓冲单元和所述主控模块分别与所述缓冲控制单元相连；

所述缓冲单元分别与所述主继电器和所述电流分流单元并联；

正常工作时，所述主继电器闭合之前，所述缓冲控制单元根据所述主控模块发送的第五导通信号导通，控制所述缓冲单元导通；

所述驱动模块控制所述电流分流单元导通之后，所述缓冲控制单元根据所述主控模块发送的第三断开信号断开，使所述缓冲单元断开。

进一步地，上述所述的抗短路保护电路中，所述电流分流单元包括充电分流子单元、放电分流子单元和第一电阻；

所述储能设备和所述充电分流子单元分别与所述放电分流子单元相连；

所述充电分流子单元和所述充放电设备分别与所述第一电阻相连；

所述充电分流子单元和所述放电分流子单元分别与所述驱动模块相连；

所述充电分流子单元和所述放电分流子单元分别与所述短路过流控制模块相连。

进一步地，上述所述的抗短路保护电路中，所述驱动模块包括：充电驱动单元和放电驱动单元；

所述充电驱动单元和所述放电驱动单元分别与所述主控模块相连；

所述充电驱动单元与所述充电分流子单元相连；

所述放电驱动单元与所述放电分流子单元相连；

所述第二导通信号包括第二充电导通信号和第二放电导通信号；

所述第二断开信号包括第二充电断开信号和第二放电断开信号；

所述充电驱动单元根据所述第二充电导通信号导通，从而控制所述充电分流子单元导通；所述充电驱动单元根据所述第二充电断开信号断开，从而使所述充电分流子单元断开；

所述放电驱动单元根据所述第二放电导通信号导通，从而控制所述放电分流子单元导通；所述放电驱动单元根据所述第二放电断开信号断开，从而使所述放电分流子单元断开。

进一步地，上述所述的抗短路保护电路中，所述短路过流控制模块包括：充电短路控制单元、放电短路控制单元和信号输出单元；

所述充电短路控制单元和所述放电短路控制单元分别与所述信号输出单元相连；

所述充电短路控制单元与所述充电分流子单元相连；

所述放电短路控制单元与所述放电分流子单元相连；

所述第三导通信号包括第三充电导通信号和第三放电导通信号；

充电工作短路时，所述充电分流子单元生成所述第三充电导通信号；

所述充电短路控制单元根据所述充电分流子单元发送的所述第三充电导通信号导通，生成第四导通信号作为所述短路信号；

放电工作短路时，所述放电分流子单元生成所述第三放电导通信号；

所述放电短路控制单元根据所述放电分流子单元发送的所述第三放电导通信号导通，生成所述第四导通信号作为所述短路信号。

进一步地，上述所述的抗短路保护电路中，所述充电分流子单元包括：第一绝缘栅双极型晶体管、第二电阻和第三电阻；

所述放电分流子单元包括：第二绝缘栅双极型晶体管、第四电阻和第五电阻；

所述主继电器包括：主继电器开关和主继电器线圈；

所述主继电器控制单元包括：第六电阻、第七电阻和第一三极管；

所述缓冲控制单元包括：第八电阻、第九电阻和第二三极管；

所述缓冲单元包括：第十电阻、第十一电阻、预充继电器开关和预充继电器线圈；

所述主控模块分别与所述第六电阻的第一端和所述第八电阻的第一端相连；

所述第六电阻的第二端和所述第七电阻的第一端分别与所述第一三极管的第一端相连；

所述第八电阻的第二端和所述第九电阻的第一端分别与所述第二三极管的第一端相连；

所述第一三极管的第二端、所述第七电阻的第二端、所述第二三极管的第二端和所述第九电阻的第二端均接地；

所述第一三极管的第三端与所述主继电器线圈的第一端相连；

所述第二三极管的第三端与所述预充继电器线圈的第一端相连；

所述主继电器线圈的第二端和所述预充继电器线圈的第二端分别输入第一外部电压；

所述第十电阻的第一端、所述主继电器开关的第一端和所述第二绝缘栅双极型晶体管的第一端分别与所述储能设备相连；

所述第十电阻的第二端通过所述第十一电阻与所述预充继电器开关的第一端相连；

所述第二绝缘栅双极型晶体管的第二端与所述第四电阻的第一端相连；

所述第二绝缘栅双极型晶体管的第三端与所述第五电阻的第一端相连；

所述第四电阻的第二端和所述第五电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端相连；

所述第四电阻的第二端和所述第五电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端相连；

所述第四电阻的第二端、所述第五电阻的第二端、所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端均接地；

所述第二电阻的第二端与所述第一绝缘栅双极型晶体管的第二端相连；

所述第三电阻的第二端与所述第一绝缘栅双极型晶体管的第三端相连；

所述第一绝缘栅双极型晶体管的第一端与所述第一电阻的第一端相连；

所述第一电阻的第二端、所述主继电器开关的第二端和所述预充继电器开关的第二端分别与所述充放电设备相连。

进一步地，上述所述的抗短路保护电路中，所述充电驱动单元包括：第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第三三极管、第一光耦、第一稳压二极管和第一二极管阵列；

所述放电驱动单元包括：第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第四三极管、第二光耦、第二稳压二极管和第二二极管阵列；

所述主控模块分别与所述第十二电阻的第一端和所述第十七电阻的第一端相连；

所述第十二电阻的第二端和所述第十三电阻的第一端分别与所述第三三极管的第一端相连；

所述第十七电阻的第二端和所述第十八电阻的第一端分别与所述第四三极管的第一端相连；

所述第十三电阻的第二端、所述第三三极管的第二端、所述第十八电阻的第二端和所述第四三极管的第二端均接地；

所述第三三极管的第三端与所述第一稳压二极管的第一端相连；

所述第四三极管的第三端与所述第二稳压二极管的第一端相连；

所述第十四电阻的第一端、所述第十五电阻的第一端、所述第十九电阻的第一端、所述第二十电阻的第一端分别输入第二外部电压；

所述第十四电阻的第二端、所述第十五电阻的第二端和所述第一二极管阵列的第三端分别与所述第一光耦的第一端相连；

所述第一稳压二极管的第二端、所述第一二极管阵列的第一端和所述第一二极管阵列的第二端分别与所述第一光耦的第二端相连；

所述第十九电阻的第二端、所述第二十电阻的第二端和所述第二二极管阵列的第三端分别与所述第二光耦的第一端相连；

所述第二稳压二极管的第二端、所述第二二极管阵列的第一端和所述第二二极管阵列的第二端分别与所述第二光耦的第二端相连；

所述第一光耦的第三端和所述第二光耦的第三端均输入第三外部电压；

所述第一光耦的第四端与所述第十六电阻的第一端相连；

所述第二光耦的第四端与所述第二十一电阻的第一端相连；

所述第一光耦的第五端和所述第二光耦的第五端均输入第四外部电压；

所述第十六电阻的第二端与所述第一绝缘栅双极型晶体管的第三端相连；

所述第二十一电阻的第二端与所述第二绝缘栅双极型晶体管的第三端相连。

进一步地，上述所述的抗短路保护电路中，所述信号输出单元包括第三二极管阵列；

所述充电短路控制单元包括：第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻、第一电容、第二电容、第四二极管阵列、第五三极管、第六三极管和第三光耦；

所述放电短路控制单元包括：第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第三十一电阻、第三十二电阻、第三十三电阻、第三电容、第四电容、第五二极管阵列、第七三极管、第八三极管和第四光耦；

所述第一绝缘栅双极型晶体管的第二端与所述第二十二电阻的第一端相连；

所述第二绝缘栅双极型晶体管的第二端与所述第二十八电阻的第一端相连；

所述第二十二电阻的第二端、所述第一电容的第一端、所述第二电容的第一端、所述第二十三电阻的第一端、所述第二十四电阻的第一端、所述第四二极管阵列的第三端和所述第五三极管的第一端分别与所述第六三极管的第一端相连；

所述第一电容的第二端、所述第二电容的第二端、所述第二十三电阻的第二端、所述第二十四电阻的第二端和所述第四二极管阵列的第一端均接地；

所述第四二极管阵列的第二端与所述第五三极管的第二端相连；

所述第二十五电阻的第一端和所述第二十六电阻的第一端均输入所述第三外部电压；

所述第二十五电阻的第二端与所述第六三极管的第二端相连；

所述第六三极管的第三端与所述第二十七电阻的第一端相连；

所述第二十六电阻的第二端和所述第二十七电阻的第二端分别与所述第三光耦的第一端相连；

所述第五三极管的第三端与所述第三光耦的第二端相连；

所述第三光耦的第三端与所述第三二极管阵列的第一端相连；

所述第二十八电阻的第二端、所述第三电容的第一端、所述第四电容的第一端、所述第二十九电阻的第一端、所述第三十电阻的第一端、所述第五二极管阵列的第三端和所述第七三极管的第一端分别与所述第八三极管的第一端相连；

所述第三电容的第二端、所述第四电容的第二端、所述第二十九电阻的第二端、所述第三十电阻的第二端和所述第五二极管阵列的第一端均接地；

所述第五二极管阵列的第二端与所述第七三极管的第二端相连

所述第三十一电阻的第一端和所述第三十二电阻的第一端均输入所述第三外部电压；

所述第三十一电阻的第二端与所述第八三极管的第二端相连；

所述第八三极管的第三端与所述第三十三电阻的第一端相连；

所述第三十二电阻的第二端和所述第三十三电阻的第二端分别与所述第四光耦的第一端相连；

所述第七三极管的第三端与所述第四光耦的第二端相连；

所述第四光耦的第三端与所述第三二极管阵列的第二端相连；

所述第三光耦的第四端和所述第四光耦的第四端均输入所述第二外部电压；

所述第三二极管阵列的第三端与所述主控模块相连。

进一步地，上述所述的抗短路保护电路中，所述充放电模块还包括第一二极管和第二二极管；

所述第一二极管与所述主继电器线圈并联；

所述第二二极管与所述预充继电器线圈并联。

进一步地，上述所述的抗短路保护电路中，所述主控模块包括mcu控制单元、仿真单元、复位热启单元、晶振单元和滤波单元；

所述仿真单元、所述复位热启单元、所述晶振单元和所述滤波单元分别与所述mcu控制单元相连；

所述仿真单元用于对所述mcu控制单元进行程序仿真；

所述复位热启单元用于对所述mcu控制单元进行复位和/或热启动；

所述晶振单元用于为所述mcu控制单元提供稳定的内部运行频率；

所述滤波单元用于为所述mcu控制单元的供电引脚滤除杂波。

本发明的抗短路保护电路，通过设置主控模块、驱动模块、充放电模块和短路过流控制模块，并在充放电模块设置主继电器、主继电器控制单元和电流分流单元，使得正常充放电时，主控模块控制主继电器控制单元导通，驱动模块控制电流分流单元导通，实现了充放电模块进行充放电工作。在短路过流控制模块检测到充放电短路时，由主控模块控制主继电器控制单元断开，使得电流能够继续流过电流分流单元，以便保护主继电器不受损害，防止出现拉弧现象，并在主继电器断开的计时时长达到预设时长后，通过驱动模块控制电流分流单元断开，实现短路时的电路保护。采用本发明的技术方案，能够延长继电器的使用寿命，且无需专业技术人员更换元器件，降低维护成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的抗短路保护电路实施例的结构示意图；

图2是图1中的充放电模块的电路连接图；

图3是图1中的驱动模块的电路连接图；

图4是图1中的短路过流控制模块的电路连接图；

图5是图1中的主控模块的电路连接图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

图1是本发明的抗短路保护电路实施例的结构示意图，如图1所示，本实施例的抗短路保护电路包括主控模块101、驱动模块102、充放电模块103和短路过流控制模块104；充放电模块103包括主继电器控制单元1031、主继电器1032和电流分流单元1033。其中，驱动模块102、主继电器控制单元1031和短路过流控制模块104分别与主控模块101相连；主继电器控制单元1031与主继电器1032相连；驱动模块102和短路过流控制模块104分别与电流分流单元1033相连；主继电器1032与电流分流单元1033进行并联后的并联回路分别与储能设备和充放电设备相连。

本实施例中，在正常充放电工作时，首先，主控模块101向主继电器控制单元1031发送第一导通信号，主继电器控制单元1031根据第一导通信号导通，从而使得主继电器1032闭合；然后，主控模块101向驱动模块102发送第二导通信号。驱动模块102根据第二导通信号导通，从而控制电流分流单元1033导通。最后，储能设备和充放电设备便能通过电流分流单元1033和主继电器1032并联形成的回路，实现充放电工作。本实施例中，储能设备优选为电池组；充放电设备包括对储能设备进行充电的设备，例如充电电源等放电的负载，充放电设备还包括被储能设备放电的设备，例如需要充电的负载。

在充放电短路时，流经电流分流单元1033的电流会增大，电流分流单元1033会生成第三导通信号；短路过流控制模块104根据接收到的第三导通信号导通，从而生成第四导通信号，并将第四导通信号作为短路信号，发送给主控模块101；主控模块101接收到短路信号后，向主继电器控制单元1031发送第一断开信号；主继电器控制单元1031根据第一断开信号断开，从而使得主继电器1032断开，主继电器1032断开后，充放电工作时流经主继电器1032中的电流被电流分流单元1033分流，这样便能避免主继电器1032因为突然断开而出现拉弧现象，保证了主继电器1032不被损坏；主控模块101在发送第一断开信号后的计时时长达到预设时长后向驱动模块102发送第二断开信号，驱动模块102根据第二断开信号断开，从而使得电流分流单元1033断开，实现对充放电模块103的快速抗短路保护。如果充放电过程中，没有出现短路情况，那么电流分流单元1033便不会生成导通信号，短路过流控制模块104便不会导通，也不会生成短路信号，保证正常的充放电工作。其中，预设时长优选为10ms，第一导通信号、第二导通信号、第三导通信号和第四导通信号优选为高电平信号，第一断开信号和第二断开信号优选为低电平信号。

本实施例的抗短路保护电路，包括：主控模块101、驱动模块102、充放电模块103和短路过流控制模块104；充放电模块103包括：主继电器1032、主继电器控制单元1031和电流分流单元1033；正常充放电时，主继电器控制单元1031根据主控模块101发送的第一导通信号导通，控制主继电器1032闭合；驱动模块102根据主控模块101发送的第二导通信号导通，控制电流分流单元1033导通，从而使充放电模块103进行充放电工作；充放电短路时，电流分流单元1033生成第三导通信号，短路过流控制模块104根据第三导通信号导通，从而生成第四导通信号作为短路信号；主控模块101根据短路信号，向主继电器控制单元1031发送第一断开信号，主继电器控制单元1031断开，使主继电器1032断开；主控模块101在发送第一断开信号后的计时时长达到预设时长后向驱动模块102发送第二断开信号，驱动模块102断开，使电流分流单元1033断开，从而实现充放电模块103的抗短路保护。这样，在短路时，主控模块101先控制主继电器1032断开，充放电电路中的电流便流经与主继电器1032并联的电流分流单元1033，能保护主继电器1032不受损害，不会出现拉弧现象，预设时长后再控制电流分流单元1033断开，实现短路时的电路保护，并且主继电器不会损坏，也无需专业技术人员更换元器件，降低了维护成本。另外，预设时长优选为10ms，因此能够实现短路时对电路的快速保护。

进一步地，充放电模块103还包括缓冲控制单元1034和缓冲单元1035。其中。缓冲单元1035和主控模块101分别与缓冲控制单元1034相连；缓冲单元1035分别与主继电器1032和电流分流单元1033并联。充放电工作时，主继电器1032闭合之前，主控模块101先向缓冲控制单元1034发送第五导通信号，缓冲控制单元1034根据第五导通信号导通，从而控制缓冲单元1035导通，当缓冲单元1035导通之后，主控模块101再发送第一导通信号控制主继电器1032闭合，发送第二导通信号控制电流分流单元1033导通，从而使得缓冲单元1035、主继电器1032和电流分流单元1033分别并联。当缓冲单元1035、主继电器1032和电流分流单元1033均导通之后，主控模块101再向缓冲控制单元1034发送第三断开信号，缓冲控制单元1034根据第三断开信号断开，从而控制缓冲单元1035断开，实现充放电工作。本实施例，通过设置缓冲单元1035，实现缓冲作用，从而避免充放电时因充放电模块103电路闭合瞬间两端电压差过大产生的电流冲击。

进一步地，驱动模块102包括充电驱动单元1021和放电驱动单元1022，电流分流单元1033包括充电分流子单元10331、放电分流子单元10332和第一电阻r1，短路过流控制模块104包括充电短路控制单元1041、放电短路控制单元1042和信号输出单元1043。其中，充电驱动单元1021、放电驱动单元1022和信号输出单元1043分别与主控模块101相连；充电驱动单元1021和充电短路控制单元1041分别与充电分流子单元10331相连；放电驱动单元1022和放电短路控制单元1042分别与放电分流子单元10332相连；放电分流子单元10332、充电分流子单元10331与第一电阻r1串联的串联电路分别与主继电器1032和缓冲单元1035进行并联；储能设备与放电分流子单元10332相连；第一电阻r1与充放电设备相连。第二导通信号包括第二充电导通信号和第二放电导通信号；第三导通信号包括第三充电导通信号和第三放电导通信号；第二断开信号包括第二充电断开信号和第二放电断开信号。

在充电时，主继电器1032闭合后，主控模块101向充电驱动单元1021发送第二充电导通信号，充电驱动单元1021导通，从而使得充电分流子单元10331导通，主控模块101再控制缓冲单元1035断开后，实现充电工作。当充电短路时，充电分流子单元10331生成第三充电导通信号，充电短路控制单元1041根据第三充电导通信号导通，从而生成第四导通信号作为短路信号，并将短路信号发送给主控模块101；主控模块101根据短路信号控制主继电器1032断开，断开的计时时长达到预设时长后，再向充电驱动单元1021发送第二充电断开信号，充电驱动单元1021根据第二充电断开信号断开，从而使充电分流子单元10331断开，实现充电时出现短路对电路的保护。

在放电时，主继电器1032闭合后，主控模块101向放电驱动单元1022发送第二放电导通信号，放电驱动单元1022导通，从而使得放电分流子单元10332导通，主控模块101再控制缓冲单元1035断开后，实现放电工作。当放电短路时，放电分流子单元10332生成第三放电导通信号，放电短路控制单元1042根据第三放电导通信号导通，从而生成第四导通信号作为短路信号，并将短路信号发送给主控模块101；主控模块101根据短路信号控制主继电器1032断开，断开的计时时长达到预设时长后，再向放电驱动单元1022发送第二放电断开信号，放电驱动单元1022根据第二放电断开信号断开，从而使放电分流子单元10332断开，实现放电时出现短路对电路的保护。

进一步地，主控模块101包括mcu控制单元、仿真单元、复位热启单元、晶振和滤波单元。其中，仿真单元、复位热启单元、晶振和滤波单元分别与mcu控制单元相连；仿真单元用于对mcu控制单元进行程序仿真；复位热启单元用于对mcu控制单元进行复位和/或热启动；晶振用于为mcu控制单元提供稳定的内部运行频率；滤波单元用于为mcu控制单元的供电引脚滤除杂波。

本实施例的抗短路保护电路，在充放电短路时，主控模块101先控制主继电器1032断开，充放电电路中的电流便流经与主继电器1032并联的电流分流单元1033，能保护主继电器1032不受损害，不会出现拉弧现象，预设时长后再控制电流分流单元1033断开，实现短路时的电路保护，并且主继电器1032不会损坏，也无需专业技术人员更换元器件，降低了维护成本。另外，预设时长优选为10ms，因此能够实现短路时对电路的快速保护。

进一步地，图2是图1中的充放电模块的电路连接图；图3是图1中的驱动模块的电路连接图；图4是图1中的短路过流控制模块的电路连接图；图5是图1中的主控模块的电路连接图。如图1-图5所示，充电分流子单元10331包括第一绝缘栅双极型晶体管igbt1、第二电阻r2和第三电阻r3；放电分流子单元10332包括第二绝缘栅双极型晶体管igbt2、第四电阻r4和第五电阻r5；主继电器1032包括主继电器开关k11和主继电器线圈k12；主继电器控制单元1031包括第六电阻r6、第七电阻r7和第一三极管q1；缓冲控制单元1034包括第八电阻r8、第九电阻r9和第二三极管q2；缓冲单元1035包括第十电阻r10、第十一电阻r11和预充继电器k2；预充继电器k2包括预充继电器开关k21和预充继电器线圈k22；充放电模块103还包括第一二极管d1和第二二极管d2。

充电驱动单元1021包括第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第三三极管q3、第一光耦oc1、第一稳压二极管vd1和第一二极管阵列da1；放电驱动单元1022包括：第十七电阻r17、第十八电阻r18、第十九电阻r19、第二十电阻r20、第二十一电阻r21、第四三极管q4、第二光耦oc2、第二稳压二极管vd2和第二二极管阵列da2。

信号输出单元1043包括第三二极管阵列da3；充电短路控制单元1041包括：第二十二电阻r22、第二十三电阻r23、第二十四电阻r24、第二十五电阻r25、第二十六电阻r26、第二十七电阻r27、第一电容c1、第二电容c2、第四二极管阵列da4、第五三极管q5、第六三极管q6和第三光耦oc3；放电短路控制单元1042包括：第二十八电阻r28、第二十九电阻r29、第三十电阻r30、第三十一电阻r31、第三十二电阻r32、第三十三电阻r33、第三电容c3、第四电容c4、第五二极管阵列da5、第七三极管q7、第八三极管q8和第四光耦oc4。

如图2-图5所示，mcu控制单元1011的引脚pe10与第六电阻r6的第一端相连；mcu控制单元1011的引脚pe11与第八电阻r8的第一端相连；第六电阻r6的第二端和第七电阻r7的第一端分别与第一三极管q1的第一端相连；第八电阻r8的第二端和第九电阻r9的第一端分别与第二三极管q2的第一端相连；第一三极管q1的第二端、第七电阻r7的第二端、第二三极管q2的第二端和第九电阻r9的第二端均接地；第一三极管q1的第三端与主继电器线圈k12的第一端相连；第二三极管q2的第三端与预充继电器线圈k22的第一端相连；主继电器线圈k12的第二端和预充继电器线圈k22的第二端分别输入第一外部电压；第十电阻r10的第一端、主继电器开关k11的第一端和第二绝缘栅双极型晶体管igbt2的第一端分别与储能设备bat相连；第十电阻r10的第二端通过第十一电阻r11与预充继电器开关k21的第一端相连；第二绝缘栅双极型晶体管igbt2的第二端与第四电阻r4的第一端相连；第二绝缘栅双极型晶体管igbt2的第三端与第五电阻r5的第一端相连；第四电阻r4的第二端和第五电阻r5的第二端分别与第二电阻r2的第一端相连；第四电阻r4的第二端和第五电阻r5的第二端分别与第三电阻r3的第一端相连；第四电阻r4的第二端、第五电阻r5的第二端、第二电阻r2的第一端和第三电阻r3的第一端均接地；第二电阻r2的第二端与第一绝缘栅双极型晶体管igbt1的第二端相连；第三电阻r3的第二端与第一绝缘栅双极型晶体管igbt1的第三端相连；第一绝缘栅双极型晶体管igbt1的第一端与第一电阻r1的第一端相连；第一电阻r1的第二端、主继电器开关k11的第二端和预充继电器开关k21的第二端分别与充放电设备pos相连；第一二极管d1与主继电器线圈k12并联；第二二极管d2与预充继电器线圈k22并联。其中，并联第一二极管d1和第二二极管d2是为了保证电流只从一端流进，确定电磁铁磁场方向。另外，本实施例中的主继电器线圈k12通过电磁感应来控制主继电器开关k11的闭合与断开；本实施例中的预充继电器线圈k22通过电磁感应来控制预充继电器开关k21的闭合与断开。

本实施例中，由于储能设备的总电压、容量、内阻及容许充放电倍率的不同，需要选择合适的第一电阻r1的功率和阻值，以及与主继电器1032并联的绝缘栅双极型晶体管的数量，可以通过设置第一电阻r1的功率和阻值，以及与主继电器1032并联的绝缘栅双极型晶体管的数量来对流经电流分流单元1033的电流进行扩流，使得绝缘栅双极型晶体管工作于安全工作区soa，从而在主继电器1032断开连接后，电流流经电流分流单元1033，保证绝缘栅双极型晶体管不受损坏。其中，绝缘栅双极型晶体管的安全工作区均可通过相应的数据手册查询，此处不再赘述。

mcu控制单元1011的引脚pe8与第十二电阻r12的第一端相连；mcu控制单元1011的引脚pe7与第十七电阻r17的第一端相连；第十二电阻r12的第二端和第十三电阻r13的第一端分别与第三三极管q3的第一端相连；第十七电阻r17的第二端和第十八电阻r18的第一端分别与第四三极管q4的第一端相连；第十三电阻r13的第二端、第三三极管q3的第二端、第十八电阻r18的第二端和第四三极管q4的第二端均接地；第三三极管q3的第三端与第一稳压二极管vd1的第一端相连；第四三极管q4的第三端与第二稳压二极管vd2的第一端相连；第十四电阻r14的第一端、第十五电阻r15的第一端、第十九电阻r19的第一端、第二十电阻r20的第一端分别输入第二外部电压；第十四电阻r14的第二端、第十五电阻r15的第二端和第一二极管阵列da1的第三端分别与第一光耦oc1的第一端相连；第一稳压二极管vd1的第二端、第一二极管阵列da1的第一端和第一二极管阵列da1的第二端分别与第一光耦oc1的第二端相连；第十九电阻r19的第二端、第二十电阻r20的第二端和第二二极管阵列da2的第三端分别与第二光耦oc2的第一端相连；第二稳压二极管vd2的第二端、第二二极管阵列da2的第一端和第二二极管阵列da2的第二端分别与第二光耦oc2的第二端相连；第一光耦oc1的第三端和第二光耦oc2的第三端均输入第三外部电压；第一光耦oc1的第四端与第十六电阻r16的第一端相连；第二光耦oc2的第四端与第二十一电阻r21的第一端相连；第一光耦oc1的第五端和第二光耦oc2的第五端均输入第四外部电压；第十六电阻r16的第二端与第一绝缘栅双极型晶体管igbt1的第三端相连；第二十一电阻r21的第二端与第二绝缘栅双极型晶体管igbt2的第三端相连。

驱动模块102通过设置第一光耦oc1和第二光耦oc2来实现功率回路和mcu控制回路的隔离控制，增强驱动电流能力，保证电路安全性。

第一绝缘栅双极型晶体管igbt1的第二端与第二十二电阻r22的第一端相连；第二绝缘栅双极型晶体管igbt2的第二端与第二十八电阻r28的第一端相连；第二十二电阻r22的第二端、第一电容c1的第一端、第二电容c2的第一端、第二十三电阻r23的第一端、第二十四电阻r24的第一端、第四二极管阵列da4的第三端和第五三极管q5的第一端分别与第六三极管q6的第一端相连；第一电容c1的第二端、第二电容c2的第二端、第二十三电阻r23的第二端、第二十四电阻r24的第二端和第四二极管阵列da4的第一端均接地；第四二极管阵列da4的第二端与第五三极管q5的第二端相连；第二十五电阻r25的第一端和第二十六电阻r26的第一端均输入第三外部电压；第二十五电阻r25的第二端与第六三极管q6的第二端相连；第六三极管q6的第三端与第二十七电阻r27的第一端相连；第二十六电阻r26的第二端和第二十七电阻r27的第二端分别与第三光耦oc3的第一端相连；第五三极管q5的第三端与第三光耦oc3的第二端相连；第三光耦oc3的第三端与第三二极管阵列da3的第一端相连；第二十八电阻r28的第二端、第三电容c3的第一端、第四电容c4的第一端、第二十九电阻r29的第一端、第三十电阻r30的第一端、第五二极管阵列da5的第三端和第七三极管q7的第一端分别与第八三极管q8的第一端相连；第三电容c3的第二端、第四电容c4的第二端、第二十九电阻r29的第二端、第三十电阻r30的第二端和第五二极管阵列da5的第一端均接地；第五二极管阵列da5的第二端与第七三极管q7的第二端相连；第三十一电阻r31的第一端和第三十二电阻r32的第一端均输入第三外部电压；第三十一电阻r31的第二端与第八三极管q8的第二端相连；第八三极管q8的第三端与第三十三电阻r33的第一端相连；第三十二电阻r32的第二端和第三十三电阻r33的第二端分别与第四光耦oc4的第一端相连；第七三极管q7的第三端与第四光耦oc4的第二端相连；第四光耦oc4的第三端与第三二极管阵列da3的第二端相连；第三光耦oc3的第四端和第四光耦oc4的第四端均输入第二外部电压；第三二极管阵列da3的第三端与mcu控制单元1011的引脚pe9相连。

上述内容中，第一外部电压为+24v，第二外部电压为+12v，第三外部电压为vcc，第四外部电压为vee。绝缘栅双极型晶体管的第一端为绝缘栅双极型晶体管的集电极(c极)，绝缘栅双极型晶体管的第二端为绝缘栅双极型晶体管的发射极(e极)，绝缘栅双极型晶体管的第三端为绝缘栅双极型晶体管的门极(g极)。

仿真单元1012包括第一接插件jp1、第五电容c5、第三十四电阻r34和第三十五电阻r35；第一接插件jp1的第一引脚与第五电容c5的第一端相连，并连接+3.3v外部电压；第五电容c5的第二端和第一接插件jp1的第四引脚分别接地；第一接插件jp1的第二引脚与第三十四电阻r34的第一端相连；第一接插件jp1的第三引脚与第三十五电阻r35的第一端相连；第三十四电阻r34的第二端与mcu控制单元1011的引脚pa13相连；第三十五电阻r35的第二端与mcu控制单元1011的引脚pa14相连。

mcu控制单元1011的引脚pb2和引脚boot0分别通过电阻接地。

复位热启单元1013包括第二接插件jp2和第六电容c6。第二接插件jp2的第一引脚和第六电容c6的第一端分别与mcu控制单元1011的引脚nrst相连；第二接插件jp2的第二引脚和第六电容c6的第二端分别接地。

晶振单元1014包括第七电容c7、第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10、第一晶振y1和第二晶振y2。第七电容c7的第一端和第一晶振y1的第一端分别与mcu控制单元1011的引脚osc_in相连；第八电容c8的第一端和第一晶振y1的第二端分别与mcu控制单元1011的引脚osc_out相连；第七电容c7的第二端和第八电容c8的第二端分别接地。第九电容c9的第一端和第二晶振y2的第一端分别与mcu控制单元1011的引脚pc15/osc32_out相连；第十电容c10的第一端和第二晶振y2的第二端分别与mcu控制单元1011的引脚pc14/osc32_in相连；第九电容c9的第二端和第十电容c10的第二端分别接地。

滤波单元1015包括第十一电容c11、第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14、第十五电容c15、第十六电容c16、第十七电容c17和第十八电容c18。mcu控制单元1011的引脚vref-与第十一电容c11的第一端相连，并接地；mcu控制单元1011的引脚vref+与第十一电容c11的第二端相连，并连接3vref外部电压；第十二电容c12的第一端分别与mcu控制单元1011的引脚vdda和mcu控制单元1011的引脚vdd_5相连；第十二电容c12的第二端模拟接地；第十三电容c13的第一端分别与mcu控制单元1011的引脚vdd_1和mcu控制单元1011的引脚vdd_5相连；第十四电容c14的第一端分别与mcu控制单元1011的引脚vdd_2和mcu控制单元1011的引脚vdd_5相连；第十五电容c15的第一端分别与mcu控制单元1011的引脚vdd_3和mcu控制单元1011的引脚vdd_5相连；第十六电容c16的第一端分别与mcu控制单元1011的引脚vdd_4和mcu控制单元1011的引脚vdd_5相连；第十七电容c17的第一端与mcu控制单元1011的引脚vdd_5相连；第十八电容c18的第一端与mcu控制单元1011的引脚vbat相连；mcu控制单元1011的引脚vbat连接外部电压v_bat；第十三电容c13的第二端、第十四电容c14的第二端、第十五电容c15的第二端、第十六电容c16的第二端、第十七电容c17的第二端和第十八电容c18的第二端分别接地。

mcu控制单元1011的引脚vssa模拟接地；mcu控制单元1011的引脚vss_1、mcu控制单元1011的引脚vss_2、mcu控制单元1011的引脚vss_3、mcu控制单元1011的引脚vss_4和mcu控制单元1011的引脚vss_5均接地。

如图2所示，图中的bat+表示储能设备当前总电压采集信号；chg+表示充放电设备总电压采集信号。

如图2-图5所示，电路中线路端部有标号的，标号相同的具有连接关系，例如，图5中mcu控制单元1011的引脚pe10的线路端部标有relay-main，图2中第六电阻r6的第一端线路端部也标有relay-main，因此mcu控制单元1011的引脚pe10与第六电阻r6的第一端相连。图2中第一绝缘栅双极型晶体管igbt1的第二端的线路端部标有i-chg，图4中第二十二电阻r22的第一端线路端部也标有i-chg，因此第一绝缘栅双极型晶体管igbt1的第二端与第二十二电阻r22的第一端相连。

另外，图2-图5中还包括诸多标号，例如relay-main、relay-pre、drv-chg、drv-dischg、shutstate、rlymain、rlypre、drvchg、drvdis、en-chg、en-dis、i-chg、i-dis，其中，电路中线路端部的标号相同的具有连接关系，本实施例中不再一一赘述。

本实施例只是对抗短路保护电路进行示例，并不限制其电路连接方式，本实施例提供的电路连接方式并不是唯一的连接方式，只要能实现同样的功能的电路连接，均在本发明的保护范围内。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，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。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。