電池電壓采樣電路及采樣方法、電池包電壓檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電池電壓采樣技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電池電壓采樣電路及采樣方法、電池包電壓檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電池包電壓檢測系統(tǒng)中，經(jīng)常會遇到對每節(jié)電池電壓交替采樣的情況。傳統(tǒng)的方法是同時將每節(jié)電池電壓通過采樣電路轉(zhuǎn)換為對地電壓，再通過外部信號控制選通電路，將每個通道的電平交替采樣至緩沖電路形成最終輸入電壓。這種方法不僅功耗大，采樣精度低，而且傳統(tǒng)采樣電路輸入端耐壓低，一旦電池包發(fā)生開路，內(nèi)部芯片極易造成損壞。
[0003]具體地說，傳統(tǒng)的電池電壓采樣方法如圖1所示，首先將電池的浮空電壓(即電池未連接負載時的電壓)通過電壓轉(zhuǎn)電流電流轉(zhuǎn)換為采樣電流，流經(jīng)偏置電路后通過電流轉(zhuǎn)電壓電路將采樣電流轉(zhuǎn)換為對地電壓，從而實現(xiàn)對每節(jié)電池電壓的采樣。傳統(tǒng)的電池電壓采樣電路如圖2所示，電阻101和PMOS管102構(gòu)成電壓轉(zhuǎn)電流電路，將電池的浮空電壓Vbat轉(zhuǎn)換為電流信號Isamp,即:
[0004]Isamp= (Vbat_Vgsl02)/RlOl。
[0005]請繼續(xù)參閱圖2，103為偏置電路，電阻104和PMOS管105構(gòu)成電流轉(zhuǎn)電壓電路，將電流信號Isamp轉(zhuǎn)換為電壓信號Vsamp,即:
[0006]Vsamp = Isamp*R104+Vgsl05 ；
[0007]其中，Vgsl02^ Vgsl05, RlOl = R104,由此可得:
[0008]Vsamp ^ Vbat。
[0009]從而整個系統(tǒng)將電池的浮空電壓轉(zhuǎn)換為對地電壓。
[0010]傳統(tǒng)的電池包電壓檢測系統(tǒng)中，電池包包括若干個串聯(lián)的電池，每節(jié)電池具有如圖2所示的電池電壓采樣電路，且每節(jié)電池的電池電壓采樣電路始終處于工作狀態(tài)，導(dǎo)致系統(tǒng)功耗較大。另外，當(dāng)電池電壓較低時，PMOS管102和105工作狀態(tài)有差異，即Vgsl02 Φ Vgsl05，導(dǎo)致采樣電壓與實際電池電壓存在失調(diào)，影響采樣精度及采樣范圍。此夕卜，如圖2所示的電池電壓采樣電路輸入端無法承受高壓，一旦電池包發(fā)生開路，芯片極易被高壓擊穿，造成損壞。
[0011]因此，在設(shè)計電池電壓采樣電路和采樣方法時，如何保證對電壓較高的高端電池和電壓較低的低端電池進行采樣時，均能使采樣電壓不失調(diào)、精度高，且能夠承受高壓，并使得電池包電壓監(jiān)測系統(tǒng)具有低功耗等，是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種電池電壓采樣電路及采樣方法、電池包電壓檢測系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中電池包電壓監(jiān)測系統(tǒng)功耗大，采樣電壓精度低，采樣范圍小，輸入端無法承受高壓的問題。
[0013]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種電池電壓采樣電路，其中，所述電池電壓采樣電路至少包括:
[0014]偏置信號輸入端，用于接收與所述電池電壓采樣電路對應(yīng)的偏置信號；
[0015]偏置電路，連接于所述偏置信號輸入端、待采樣電池以及芯片地端，用于在所述偏置信號輸入端接收到所述偏置信號后，控制所述電池電壓采樣電路使能，并提供偏置電流；
[0016]電池電壓分壓電路，連接于所述待采樣電池、所述偏置電路，用于接收所述待采樣電池的浮空電壓，并將所述浮空電壓進行分壓；
[0017]運算放大器電路，其正輸入端連接于所述電池電壓分壓電路，兩個電源輸入端分別連接于所述待采樣電池和所述偏置電路，用于在其中一個電源輸入端接收到所述偏置電路提供的偏置電流后，將所述電池電壓分壓電路輸出的電壓信號從所述運算放大器電路的正輸入端復(fù)制到所述運算放大器電路的負輸入端；
[0018]電壓轉(zhuǎn)電流電路，連接于所述待采樣電池、所述運算放大器電路的負輸入端和輸出端，用于將所述運算放大器電路的負輸入端的電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號；
[0019]電流轉(zhuǎn)電壓模塊，連接于所述電壓轉(zhuǎn)電流電路、所述芯片地端，用于使所述電壓轉(zhuǎn)電流電路輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為對地電壓，并輸出米樣電壓。
[0020]優(yōu)選地，所述待采樣電池為高端電池或者低端電池；
[0021]在所述待采樣電池為高端電池時，所述電流轉(zhuǎn)電壓模塊至少包括:
[0022]電流轉(zhuǎn)電壓電路，連接于所述電壓轉(zhuǎn)電流電路、所述芯片地端，用于將所述電壓轉(zhuǎn)電流電路輸出的電流信號傳輸?shù)剿鲂酒囟?，以使所述電壓轉(zhuǎn)電流電路輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為對地電壓，并輸出米樣電壓；
[0023]在所述待采樣電池為低端電池時，所述電流轉(zhuǎn)電壓模塊至少包括:
[0024]電流鏡像電路，連接于所述電壓轉(zhuǎn)電流電路、電源電壓，用于將所述電壓轉(zhuǎn)電流電路輸出的電流信號進行鏡像；
[0025]電流轉(zhuǎn)電壓電路，連接于所述電流鏡像電路、所述芯片地端，用于將所述電流鏡像電路輸出的電流信號傳輸?shù)剿鲂酒囟?，以使所述電壓轉(zhuǎn)電流電路輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為對地電壓,并輸出米樣電壓。
[0026]優(yōu)選地，在所述待采樣電池為高端電池時，其中:
[0027]所述偏置電路至少包括:第一高端NMOS管，第二高端NMOS管，第三高端NMOS管，第四高端NMOS管，第五高端NMOS管，第一高端PMOS管和第二高端PMOS管；其中，所述第一高端NMOS管的漏極與所述偏置信號輸入端連接，所述第一高端NMOS管的漏極還與其柵極連接，所述第一高端NMOS管的柵極還與所述第二高端NMOS管和第三高端NMOS管的柵極連接，所述第一高端NMOS管的源極與所述第二高端NMOS管和第三高端NMOS管的源極連接后接入所述芯片地端，所述第三高端NMOS管的漏極與所述運算放大器電路的負電源輸入端連接；所述第二高端NMOS管的漏極與所述第二高端PMOS管的漏極連接，所述第二高端PMOS管的漏極還與其柵極連接，所述第二高端PMOS管的柵極還與所述第一高端PMOS管的柵極連接，所述第二高端PMOS管的源極與所述第一高端PMOS管的源極連接后接入所述待采樣電池的正極；所述第一高端PMOS管的漏極與所述第五高端NMOS管的漏極連接，所述第五高端NMOS管的漏極還與其柵極連接，所述第五高端NMOS管的柵極還與所述第四高端NMOS管的柵極連接，所述第五高端NMOS管的源極與所述第四高端NMOS管的源極連接后接入所述待采樣電池的負極，所述第四高端NMOS管的漏極與所述電池電壓分壓電路連接；其中，所述偏置信號為高端偏置電流信號；在所述偏置信號輸入端接收到所述偏置信號后，所述偏置信號經(jīng)由所述第一高端NMOS管依次鏡像至第二高端NMOS管、第二高端PMOS管、第一高端PMOS管、第五高端NMOS管和第四高端NMOS管，以使各高端MOS管導(dǎo)通；所述偏置信號還經(jīng)由所述第一高端NMOS管鏡像至第三高端NMOS管，以向所述運算放大器電路提供偏置電流；
[0028]所述電池電壓分壓電路至少包括:串聯(lián)連接的第一高端電阻和第二高端電阻；所述第一高端電阻接入所述待采樣電池的正極，所述第二高端電阻與所述偏置電路連接；其中，所述電池電壓分壓電路輸出的電壓信號為所述第一高端電阻兩端形成的電壓差，且所述電池電壓分壓電路輸出的電壓信號適于通過調(diào)節(jié)所述第一高端電阻和所述第二高端電阻之間的阻值比例來進行分壓比例調(diào)節(jié)；
[0029]所述電壓轉(zhuǎn)電流電路至少包括:第三高端電阻和第三高端PMOS管；所述第三高端電阻的一端接入所述待采樣電池的正極，另一端與所述第三高端PMOS管的源極連接后接入所述運算放大器電流的負輸入端，所述第三高端PMOS管的柵極與所述運算放大器電路的輸出端連接，所述第三高端PMOS管的漏極與所述電流轉(zhuǎn)電壓電路連接；
[0030]所述電流轉(zhuǎn)電壓電路至少包括:第四高端電阻；所述第四高端電阻的一端與所述電壓轉(zhuǎn)電流電路連接，另一端接入所述芯片地端；其中，所述采樣電壓為所述第四高端電阻兩端形成的電壓差。
[0031 ] 優(yōu)選地，所述電池電壓采樣電路還包括:
[0032]電流鏡像電路，連接于所述電壓轉(zhuǎn)電流電路與所述電流轉(zhuǎn)電壓電路之間，用于將所述電壓轉(zhuǎn)電流電路輸出的電流信號進行鏡像，并將鏡像后的所述電壓轉(zhuǎn)電流電路輸出的電流信號傳輸?shù)剿鲭娏鬓D(zhuǎn)電壓電路。
[0033]優(yōu)選地，在所述待采樣電池為低端電池時，其中:
[0034]所述偏置電路至少包括:第一低端PMOS管，第二低端PMOS管，第三低端PMOS管，第四低端PMOS管，第五低端PMOS管，第一低端NMOS管和第二低端NMOS管；其中，所述第一低端PMOS管的漏極與所述偏置信號輸入端連接，所述第一低端PMOS管的漏極還與其柵極連接，所述第一低端PMOS管的柵極還與所述第二低端PMOS管和第三低端PMOS管的柵極連接，所述第一低端PMOS管的源極與所述第二低端PMOS管和第三低端PMOS管的源極連接后接入所述電源電壓，所述第三低端PMOS管的漏極與所述運算放大器電路的正電源輸入端連接；所述第二低端PMOS管的漏極與所述第二低端NMOS管的漏極連接，所述第二低端NMOS管的漏極還與其柵極連接，所述第二低端NMOS管的柵極還與所述第一低端NMOS管的柵極連接，所述第二低端NMOS管的源極與所述第一低端NMOS管的源極連接后接入所述待采樣電池的負極；所述第一低端NMOS管的漏極與所述第五低端PMOS管的漏極連接，所述第五低端PMOS管的漏極還與其柵極連接，所述第五低端PMOS管的柵極還與所述第四低端PMOS管的柵極連接，所述第五低端PMOS管的源極與所述第四低端PMOS管的源極連接后接入所述待采樣電池的正極，所述第四低端PMOS管的漏極與所述電池電壓分壓電路連接；其中，所述偏置信號為低端偏置電流信號；在所述偏置信號輸入端接收到所述偏置信號后，所述偏置信號經(jīng)由所述第一低端PMOS管依次鏡像至第二低端PMOS管、第二低端NMOS管、第一低端NMOS管、第五低端PMOS管和第四低端PMOS管，以使各低端MOS管導(dǎo)通；所述偏置信號還經(jīng)由所述第一低端PMOS管鏡像至第三低端PMOS管，以向所述運算放大器電路提供偏置電流；
[0035]所述電池電壓分壓電路至少包括:串聯(lián)連接的第一低端電阻和第二低端電阻；所述第一低端電阻接入所述待采樣電池的負極，所述第二低端電阻與所述偏置電路連接；其中，所述電池電壓分壓電路輸出的電壓信號為所述第一低端電阻兩端形成的電壓差，且所述電池電壓分壓電路輸出的電壓信號適于通過調(diào)節(jié)所述第一低端電阻和所述第二低端電阻之間的阻值比例來進行分壓比例調(diào)節(jié)；
[0036]所述電壓轉(zhuǎn)電流電路至少包括:第三低端電阻和第三低端NMOS管；所述第三低端電阻的一端接入所述待采樣電池的負極，另一端與所述第三低端NMOS管的源極連接后接入所述運算放大器電流的負輸入端，所述第三低端NMOS管的柵極與所述運算放大器電路的輸出端連接，所述第三低端NMOS管的漏極與所述電流鏡像電路連接；
[0037]所述電流鏡像電路至少包括:第六低端PMOS管和第七低端PMOS管；所述第六低端PMOS管的漏極與所述電壓轉(zhuǎn)電流電路連接，所述第六低端PMOS管的漏極還與其柵極連接，所述第六低端PMOS管的柵極還與所述第七低端PMOS管的柵極連接，所述第六低端PMOS管的源極與所述第七低端PMOS管的源極連接后接入所述電源電壓，所述第七低端PMOS管的漏極與所述電流轉(zhuǎn)電壓電路連接；其中，所述電流鏡像電路適于在將所述電壓轉(zhuǎn)電流電路輸出的電流信號進行鏡像時，通過調(diào)節(jié)所述第七低端PM