电池电压采样电路及采样方法、电池包电压检测系统的制作方法

电池电压采样电路及采样方法、电池包电压检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电池电压采样技术领域，特别是涉及一种电池电压采样电路及采样方法、电池包电压检测系统。
【背景技术】
[0002]在电池包电压检测系统中，经常会遇到对每节电池电压交替采样的情况。传统的方法是同时将每节电池电压通过采样电路转换为对地电压，再通过外部信号控制选通电路，将每个通道的电平交替采样至缓冲电路形成最终输入电压。这种方法不仅功耗大，采样精度低，而且传统采样电路输入端耐压低，一旦电池包发生开路，内部芯片极易造成损坏。
[0003]具体地说，传统的电池电压采样方法如图1所示，首先将电池的浮空电压(即电池未连接负载时的电压)通过电压转电流电流转换为采样电流，流经偏置电路后通过电流转电压电路将采样电流转换为对地电压，从而实现对每节电池电压的采样。传统的电池电压采样电路如图2所示，电阻101和PMOS管102构成电压转电流电路，将电池的浮空电压Vbat转换为电流信号Isamp,即:
[0004]Isamp= (Vbat_Vgsl02)/RlOl。
[0005]请继续参阅图2，103为偏置电路，电阻104和PMOS管105构成电流转电压电路，将电流信号Isamp转换为电压信号Vsamp,即:
[0006]Vsamp = Isamp*R104+Vgsl05 ；
[0007]其中，Vgsl02^ Vgsl05, RlOl = R104,由此可得:
[0008]Vsamp ^ Vbat。
[0009]从而整个系统将电池的浮空电压转换为对地电压。
[0010]传统的电池包电压检测系统中，电池包包括若干个串联的电池，每节电池具有如图2所示的电池电压采样电路，且每节电池的电池电压采样电路始终处于工作状态，导致系统功耗较大。另外，当电池电压较低时，PMOS管102和105工作状态有差异，即Vgsl02 Φ Vgsl05，导致采样电压与实际电池电压存在失调，影响采样精度及采样范围。此夕卜，如图2所示的电池电压采样电路输入端无法承受高压，一旦电池包发生开路，芯片极易被高压击穿，造成损坏。
[0011]因此，在设计电池电压采样电路和采样方法时，如何保证对电压较高的高端电池和电压较低的低端电池进行采样时，均能使采样电压不失调、精度高，且能够承受高压，并使得电池包电压监测系统具有低功耗等，是亟待解决的问题。

【发明内容】

[0012]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电池电压采样电路及采样方法、电池包电压检测系统，用于解决现有技术中电池包电压监测系统功耗大，采样电压精度低，采样范围小，输入端无法承受高压的问题。
[0013]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电池电压采样电路，其中，所述电池电压采样电路至少包括:
[0014]偏置信号输入端，用于接收与所述电池电压采样电路对应的偏置信号；
[0015]偏置电路，连接于所述偏置信号输入端、待采样电池以及芯片地端，用于在所述偏置信号输入端接收到所述偏置信号后，控制所述电池电压采样电路使能，并提供偏置电流；
[0016]电池电压分压电路，连接于所述待采样电池、所述偏置电路，用于接收所述待采样电池的浮空电压，并将所述浮空电压进行分压；
[0017]运算放大器电路，其正输入端连接于所述电池电压分压电路，两个电源输入端分别连接于所述待采样电池和所述偏置电路，用于在其中一个电源输入端接收到所述偏置电路提供的偏置电流后，将所述电池电压分压电路输出的电压信号从所述运算放大器电路的正输入端复制到所述运算放大器电路的负输入端；
[0018]电压转电流电路，连接于所述待采样电池、所述运算放大器电路的负输入端和输出端，用于将所述运算放大器电路的负输入端的电压信号转化为电流信号；
[0019]电流转电压模块，连接于所述电压转电流电路、所述芯片地端，用于使所述电压转电流电路输出的电流信号转化为对地电压，并输出米样电压。
[0020]优选地，所述待采样电池为高端电池或者低端电池；
[0021]在所述待采样电池为高端电池时，所述电流转电压模块至少包括:
[0022]电流转电压电路，连接于所述电压转电流电路、所述芯片地端，用于将所述电压转电流电路输出的电流信号传输到所述芯片地端，以使所述电压转电流电路输出的电流信号转化为对地电压，并输出米样电压；
[0023]在所述待采样电池为低端电池时，所述电流转电压模块至少包括:
[0024]电流镜像电路，连接于所述电压转电流电路、电源电压，用于将所述电压转电流电路输出的电流信号进行镜像；
[0025]电流转电压电路，连接于所述电流镜像电路、所述芯片地端，用于将所述电流镜像电路输出的电流信号传输到所述芯片地端，以使所述电压转电流电路输出的电流信号转化为对地电压,并输出米样电压。
[0026]优选地，在所述待采样电池为高端电池时，其中:
[0027]所述偏置电路至少包括: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管的漏极与所述偏置信号输入端连接，所述第一高端NMOS管的漏极还与其栅极连接，所述第一高端NMOS管的栅极还与所述第二高端NMOS管和第三高端NMOS管的栅极连接，所述第一高端NMOS管的源极与所述第二高端NMOS管和第三高端NMOS管的源极连接后接入所述芯片地端，所述第三高端NMOS管的漏极与所述运算放大器电路的负电源输入端连接；所述第二高端NMOS管的漏极与所述第二高端PMOS管的漏极连接，所述第二高端PMOS管的漏极还与其栅极连接，所述第二高端PMOS管的栅极还与所述第一高端PMOS管的栅极连接，所述第二高端PMOS管的源极与所述第一高端PMOS管的源极连接后接入所述待采样电池的正极；所述第一高端PMOS管的漏极与所述第五高端NMOS管的漏极连接，所述第五高端NMOS管的漏极还与其栅极连接，所述第五高端NMOS管的栅极还与所述第四高端NMOS管的栅极连接，所述第五高端NMOS管的源极与所述第四高端NMOS管的源极连接后接入所述待采样电池的负极，所述第四高端NMOS管的漏极与所述电池电压分压电路连接；其中，所述偏置信号为高端偏置电流信号；在所述偏置信号输入端接收到所述偏置信号后，所述偏置信号经由所述第一高端NMOS管依次镜像至第二高端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管导通；所述偏置信号还经由所述第一高端NMOS管镜像至第三高端NMOS管，以向所述运算放大器电路提供偏置电流；
[0028]所述电池电压分压电路至少包括:串联连接的第一高端电阻和第二高端电阻；所述第一高端电阻接入所述待采样电池的正极，所述第二高端电阻与所述偏置电路连接；其中，所述电池电压分压电路输出的电压信号为所述第一高端电阻两端形成的电压差，且所述电池电压分压电路输出的电压信号适于通过调节所述第一高端电阻和所述第二高端电阻之间的阻值比例来进行分压比例调节；
[0029]所述电压转电流电路至少包括:第三高端电阻和第三高端PMOS管；所述第三高端电阻的一端接入所述待采样电池的正极，另一端与所述第三高端PMOS管的源极连接后接入所述运算放大器电流的负输入端，所述第三高端PMOS管的栅极与所述运算放大器电路的输出端连接，所述第三高端PMOS管的漏极与所述电流转电压电路连接；
[0030]所述电流转电压电路至少包括:第四高端电阻；所述第四高端电阻的一端与所述电压转电流电路连接，另一端接入所述芯片地端；其中，所述采样电压为所述第四高端电阻两端形成的电压差。
[0031 ] 优选地，所述电池电压采样电路还包括:
[0032]电流镜像电路，连接于所述电压转电流电路与所述电流转电压电路之间，用于将所述电压转电流电路输出的电流信号进行镜像，并将镜像后的所述电压转电流电路输出的电流信号传输到所述电流转电压电路。
[0033]优选地，在所述待采样电池为低端电池时，其中:
[0034]所述偏置电路至少包括: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管的漏极与所述偏置信号输入端连接，所述第一低端PMOS管的漏极还与其栅极连接，所述第一低端PMOS管的栅极还与所述第二低端PMOS管和第三低端PMOS管的栅极连接，所述第一低端PMOS管的源极与所述第二低端PMOS管和第三低端PMOS管的源极连接后接入所述电源电压，所述第三低端PMOS管的漏极与所述运算放大器电路的正电源输入端连接；所述第二低端PMOS管的漏极与所述第二低端NMOS管的漏极连接，所述第二低端NMOS管的漏极还与其栅极连接，所述第二低端NMOS管的栅极还与所述第一低端NMOS管的栅极连接，所述第二低端NMOS管的源极与所述第一低端NMOS管的源极连接后接入所述待采样电池的负极；所述第一低端NMOS管的漏极与所述第五低端PMOS管的漏极连接，所述第五低端PMOS管的漏极还与其栅极连接，所述第五低端PMOS管的栅极还与所述第四低端PMOS管的栅极连接，所述第五低端PMOS管的源极与所述第四低端PMOS管的源极连接后接入所述待采样电池的正极，所述第四低端PMOS管的漏极与所述电池电压分压电路连接；其中，所述偏置信号为低端偏置电流信号；在所述偏置信号输入端接收到所述偏置信号后，所述偏置信号经由所述第一低端PMOS管依次镜像至第二低端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管导通；所述偏置信号还经由所述第一低端PMOS管镜像至第三低端PMOS管，以向所述运算放大器电路提供偏置电流；
[0035]所述电池电压分压电路至少包括:串联连接的第一低端电阻和第二低端电阻；所述第一低端电阻接入所述待采样电池的负极，所述第二低端电阻与所述偏置电路连接；其中，所述电池电压分压电路输出的电压信号为所述第一低端电阻两端形成的电压差，且所述电池电压分压电路输出的电压信号适于通过调节所述第一低端电阻和所述第二低端电阻之间的阻值比例来进行分压比例调节；
[0036]所述电压转电流电路至少包括:第三低端电阻和第三低端NMOS管；所述第三低端电阻的一端接入所述待采样电池的负极，另一端与所述第三低端NMOS管的源极连接后接入所述运算放大器电流的负输入端，所述第三低端NMOS管的栅极与所述运算放大器电路的输出端连接，所述第三低端NMOS管的漏极与所述电流镜像电路连接；
[0037]所述电流镜像电路至少包括:第六低端PMOS管和第七低端PMOS管；所述第六低端PMOS管的漏极与所述电压转电流电路连接，所述第六低端PMOS管的漏极还与其栅极连接，所述第六低端PMOS管的栅极还与所述第七低端PMOS管的栅极连接，所述第六低端PMOS管的源极与所述第七低端PMOS管的源极连接后接入所述电源电压，所述第七低端PMOS管的漏极与所述电流转电压电路连接；其中，所述电流镜像电路适于在将所述电压转电流电路输出的电流信号进行镜像时，通过调节所述第七低端PM