电池包、电流检测方法以及电动工具组合与流程
本发明涉及一种电池包、电流检测方法以及电动工具组合,尤其涉及一种能够提高电池包充放电电流精度和范围的电池包、电流检测方法以及电动工具组合。
背景技术：
由于电动工具的使用便利性，其应用范围越来越广，输出功率要求也越来越高，因此，为电动工具提供电能的电池包的输出电流要求也越来大，为了管理和监视电池包中的电池组状况，采用电池管理系统(batterymanagementsystem，bms)。在电池管理系统(bms)中，经常需要采样单节电池的电流用来进行过流保护、计算安时积分、估算电池内部温度，估算电池荷电状态（soc）和健康状态（soh）等。由于电池包在充电时的电流与充电器直接相关，而放电时的电流则与负载直接相关。尤其是电池包在给电动工具（例如，圆锯或电钻）供电时，电池包的放电电流变化范围大（峰值可达到两百安培甚至更高），变化频率高（可达到几十khz）。上述这些电流特点对适配电动工具的电池包而言，对电流的检测精度和范围提出了更高的要求。为此，需要提供一种适用于电动工具的电池包，其能够提高电池充放电电流的采样精度，其能够解决电池包充放电电流瞬时值变化频率高带来的采样随机性和精确度低的问题。
技术实现要素：
本发明提供一种电池包、电流检测方法以及电动工具组合，能够提高电池包充放电电流的采样精度以及解决电池充放电电流瞬时值变化频率高带来的采样随机性问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种电池包，适用于电动工具，所述电池包包括：
壳体；
适配部，用于连接所述电动工具，以为所述电动工具供电；
电池组，容纳于所述壳体内，所述电池组由多个串联或并联连接的单节电池；
电池管理系统，容纳于所述壳体内，所述电池管理系统包括电流采集电路和电流转换电路，所述电流采集电路的输入端与所述电流转换电路的输出端电连接，所述电流采集电路用于采集所述电池组输出的电流；所述电流转换电路包括：
转换元件，用于将所述电池组输出的待检测电流转换成待检测电压；
第一级放大电路，所述第一级放大电路为差分放大电路，所述第一级放大电路包括两个差分输入端和输出端，所述两个差分输入端分别与所述转换元件的两个电压输出端连接，用于输入所述转换元件输出的待检测电压；
第二级放大电路，包括n个放大通道、输入端和与n个放大通道一一对应的n个输出端；所述第二级放大电路的输入端与所述第一级放大电路的输出端电连接，n个放大通道用于将所述第二级放大电路的输入端输入的信号放大并分别从对应的输出端输出，n个所述放大通道对应的采样范围不同；其中，所述放大通道对应的采样范围为所述第二级放大电路工作于线性区域时，该放大通道输出信号值的范围，n是大于1的正整数；
所述电流采集电路包括n个输入端，所述n个输入端与所述第二级放大电路的n个输出端一一对应电连接。
具体地，所述转换元件采用第一电阻，所述第一电阻串联于待检测电路的回路中；所述第一级放大电路的两个差分输入端分别与所述第一电阻的两端连接。
具体地，所述第一级放大电路包括第一运算放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；
所述第一运算放大器的正向输入端和反向输入端分别通过所述第二电阻和所述第三电阻与所述第一电阻的两端电连接；所述反向输入端通过所述第四电阻与所述第一运算放大器的输出端电连接；所述正向输入端通过所述第五电阻接地，所述第一运算放大器的输出端与所述第二级放大电路的输入端连接。
具体地，所述第一运算放大器的反向输入端与所述第一运算放大器的输出端之间电连接第一电容。
具体地，所述第二级放大电路包括n个第二运算放大器、n个第六电阻和n个第七电阻；
第k个所述第二运算放大器的反向输入端通过第k第六电阻与所述第一级放大电路的输出端电连接，第k个第二运算放大器的反向输入端和输出端之间电连接第k个第七电阻；所述第二运算放大器的正向输入端用于输入参考电压；
各所述第二运算放大器电连接的第七电阻和第六电阻的比值不同；
各所述第二运算放大器的正向输入端输入的参考电压依次增大或者依次减小；
其中k为大于等于1小于等于n的整数。
具体地，所述第二级放大电路还包括n个第八电阻和n个第九电阻；
第k个所述第二运算放大器的正向输入端通过第k个第八电阻与第一电源连接，并通过第k个第九电阻接地；
各所述第二运算放大器电连接的第八电阻和第九电阻的阻值不同。
具体地，所述第二运算放大器还包括第二运算放大器的第一电源输入端和第二运算放大器的第二电源输入端，n个所述第二运算放大器的所述第一电源(+vcc)输入端用于输入第一电源电压；第一个所述第二运算放大器的第二电源输入端用于输入第二电源电压(-vcc)，其余n-1个所述第二运算放大器的第二电源输入端接地或输入第二电源电压(-vcc)。
具体地，所述电池包还包括多路复用器；所述多路复用器包括n路通道输入端和一个通道输出端，所述多路复用器的n路通道输入端与所述第二级放大电路的n个输出端一一对应电连接；所述多路复用器的通道输出端与所述电流采集电路的输入端电连接。
第二方面，本发明实施例还提供了一种上述电池包的电流检测方法，由本发明所提供的电池管理系统中的电流采集电路执行，包括：
逐个采样所述第二级放大电路的n个放大通道输出的信号，得到n个放大通道的采样值；
判断每个放大通道的采样值是否在该放大通道的对应的采样范围内；
若是，则以该放大通道的采样值作为此次的电流采样值。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电动工具组合，包括电动工具以及如上述实施方式的电池包，所述电池包可安装至所述电动工具以为所述电动工具提供电能，所述电动工具包括：壳体；工具附件，用于实现所述电动工具的功能；输出轴，支撑所述工具附件；马达，容纳于所述壳体内，用于输出驱动力以驱动所述输出轴转动；所述马达可操作地与所述输出轴连接；电池包结合部，用于连接所述电池包。
本发明通过转换元件将待检测电流转换成待检测电压，并将待检测电压进行差分放大，最后通过n个比例放大电路对不同的采样电压范围进行比例放大，解决了适配电动工具的电池包的充放电电流变化频率高带来的采样随机性和精确度低的问题，增大了采样范围，提高了采样精度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种电池包的结构示意图；
图2是现有技术中的一种电流检测电路的结构示意图；
图3是现有技术中的一种电流检测电路的放电电流的波形图；
图4是本发明实施例提供的一种电流转换电路的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种电流转换电路的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种电流转换电路的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的另一种电流转换电路的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种电池管理系统的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的另一种电池管理系统的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的一种电流检测方法的流程图；
图11是本发明实施例提供的一种电动工具组合；
图12是本发明实施例提供的另一种电动工具组合。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
本发明的电池包10可以是各种类型的电池包，电池包10包括但不限于：壳体11；适配部12，用于连接电动工具，以为所述电动工具供电；电池组13，容纳于所述壳体内，所述电池组包括多个单节电池131。
参考图1，作为一种实施方式的电池包10，电池包10包括但不限于：壳体11；适配部12，用于连接电动工具，以为所述电动工具供电；电池组13，容纳于所述壳体11内，所述电池组13包括多个单节电池131，各个单节电池131通过连接组件串联或并联连接。
其中，电池组13为电池包10中存储电能的电能容器，其可以通过电能和化学能相互转换存储或输出电能，作为一种实施方式，电池组13通过含有锂元素的化合物的电能和化学能的转换实现存储和输出电能。电池组13在被充电时存储电能，电池组13在连接到诸如电动工具等用电器时能够将其存储的电能提供给用电器。
电池组13包括多个单节电池131，每个单节电池131均能提供一定的电能，并具有可物理连接的正负极，各个单节电池131的正负极通过连接组件132串联连接或并联连接。单节电池131可以采用如图1所示的圆柱型锂电电池。本发明的电池包10适用于电动工具，电动工具可以为手持式电动工具、花园类工具、花园类车辆如车辆型割草机，在此并非有所限制，电动工具包括但不限于以下内容：螺丝批、电钻、扳手、角磨等需要调速的电动工具，砂光机等可能用来打磨工件的电动工具，往复锯、圆锯、曲线锯等可能用来切割工件；电锤等可能用来做冲击使用的电动工具。这些工具也可能是园林类工具，比如修枝机、链锯；另外这些工具也可能作为其它用途，比如搅拌机。电池包10还包括电路板（未示出），电路板上设置有电路部件，例如构成电池管理系统的电路部件。电池包10的运行还依赖于电池管理系统，电池管理系统容纳于电池包10的壳体11中，具体地，电池管理系统的至少部分部件设置于上述电池包10中的电路板上。在电池管理系统(bms)中，经常需要采样单节电池的电流用来进行过流保护、计算安时积分、估算电池内部温度，估算电池荷电状态（soc）和健康状态（soh）等。由于电池包在充电时的电流与充电器直接相关，而放电时的电流则与负载直接相关，尤其是适用于电动工具的电池包，其充电电流和放电电流存在较大差别，其充电电流一般最大为1c，正常工作时的最大放电电流能够达到2c，在负载较大的情况下，其最大放电电流能够达到5c~10c，而其充电电流一般最大为1c。
图2是现有技术中的一种电流检测电路的结构示意图，如图2所示，通过转换电阻rs将待检测电流i转换成待检测电压，将待检测电压经过差分放大电路放大后（放大倍数是
参照图4，为解决上述问题，本发明提供一种适用于电动工具的电池包，其电池管理系统包括电流采集电路和电流转换电路，所述电流采集电路的输入端与所述电流转换电路的输出端电连接，所述电流采集电路用于采集所述电池组输出的电流；所述电流转换电路包括：转换元件310、第一级放大电路320和第二级放大电路330。
转换元件310用于将待检测电流i转换成待检测电压；
第一级放大电路320为差分放大电路，包括两个差分输入端in1、in2和输出端out，两个差分输入端in1和in2分别与转换元件310的两个电压输出端连接，用于输入转换元件310输出的待检测电压。
第二级放大电路330，包括n个放大通道331、输入端in3和与n个放大通道331一一对应的n个输出端out1至outn；第二级放大电路330的输入端in3与第一级放大电路320的输出端out电连接，n个放大通道331用于将第二级放大电路330的输入端in3输入的信号放大并分别从对应的输出端输出，n个放大通道331对应的采样范围不同；其中，放大通道对应的采样范围为第二级放大电路330工作于线性区域时，该放大通道输出信号值的范围，n是大于1的正整数。
示例性地，转换元件310可以采用第一电阻r1，第一电阻r1串联于待检测电路的回路中，具体地，第一电阻r1与多个单节电池131电连接组成的电池组13串联连接。因此，第一电阻r1上流过的电流即为待检测电路中的待检测电流i，在电池包连接到电动工具上时，待检测电流i即为电池包10的放电电流。图4至图9中，待检测电流i由电池组13流出，待检测电流i为放电电流，当然，当电池包连接到充电器时，待检测电流i流向电池组130，待检测电流为充电电流。第一级放大电路320的两个差分输入端in1和in2分别与第一电阻r1的两端连接。第一电阻r1将待检测电流i转换成待检测电压，待检测电压的值等于待检测电流i的值与第一电阻r1的阻值的乘积。需要说明的是，转换元件310采用第一电阻r1只是一种示例，并不是对本发明实施例的限制，例如在本发明实施例的其他实施方式中，转换元件310可以采用霍尔传感器。
第一级放大电路320，即差分放大电路的两个差分输入端in1和in2分别与第一电阻r1的两个电压输出端连接，采用第一级放大电路320对待检测电压进行差分放大，可以提高待检测电压的检测精度。第一级放大电路320输出端out与第二级放大电路330的输入端in3连接，第二级放大电路330的n个放大通道331的输入端均与第二级放大电路330的输入端in3连接，因此第一级放大电路320输出端out输出的电压输入到n个放大通道331中。
n个放大通道331能够采样的电压范围不同，因此对不同电压范围的电压采样互不影响，采样速度快。例如，第一个放大通道331的采样范围为umax(1)~umax(2)，第二个放大通道331的采样范围为umax(2)~umax(3)，······，第n个放大通道331的采样范围为umax(n)~umax（n+1）。n个放大通道对第二级放大电路的输入端in3输入的信号进行放大，而在同一时刻，只有一个放大通道，例如第i个输出通道（i是大于等于1小于等于n的整数）输出的电压位于该通道的采用范围之内，其他通道输出的电压位于本身通道的采用范围外。可以采用第i个放大通道输出的电压，作为此次采集到的电压。n个放大通道331对应的采样范围为第二级放大电路330工作于线性区域时放大通道331输出信号值的范围。例如，第一个放大通道331的采样范围为umax(1)~umax(2)，其中的umax(1)~umax(2)为第二级放大电路工作在线性区域时，第一个放大通道331能够对第二级放大电路330输入端in3输入的信号进行放大，并将放大后的信号的电压从第一个放大通道331的输出端out1输出的电压范围。
当第一电阻r1将待检测电流i转换成待检测电压，第一级放大电路320对待检测电压进行放大，并将放大的信号同时输入到第二级放大电路330中对应不同电压采样范围的n个放大通道331，第二级放大电路330对其输入端in3输入的信号放大，并从对应的输出端输出。由于每个放大通道的采样范围较小，均小于整个第二级放大电路330采样范围。例如第二级放大电路330输出端与微控制单元(microcontrollerunit，mcu)的采用信号输入端电连接，mcu对第二级放大电路330输出的信号进行采样，mcu的采样位数为12位，第1个放大通道的采样范围为umax1~umax2，使用mcu对第二级放大电路输出进行采样，相当于将umax1~umax2的分成了212=4096份。而对于整个第二级放大电路能够输出的电压范围为umax1~umaxn，如果对其进行直接采样，相当于将umax1~umaxn分成了4096份，umax1~umax2的范围位于umax1~umaxn范围之内，采样精度得到提高。而对于其他放大通道，采样精度均得到提高，因此本发明实施例提供的电流转换电路在实现采样过程，采样精度提高。也就是说在同样的采样范围下，采样精度得到提高。
本实施例的技术方案，通过转换元件将待检测电流转换成待检测电压，采用第一级放大电路放大待检测电压，提高待检测电压的采样精度。通过第二级放大电路中的n个放大通道可以同时对不同电压范围的电压进行采样，在同样的采样精度下，提高了采样范围。
图5为本发明实施例提供的另一种电流转换电路的结构示意图，如图5所示，本实施例在上述各实施例的基础上，第一级放大电路320包括第一运算放大器n1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5。第一运算放大器n1的正向输入端和反向输入端与分别通过第二电阻r2和第三电阻r3与第一电阻r1的两端电连接。第一运算放大器n1的反向输入端通过第四电阻r4与第一运算放大器n1的输出端out电连接；第一运算放大器n1的正向输入端通过第五电阻r5接地，第一运算放大器n1的输出端out与第二级放大电路330的输入端in3连接。
如图5所示，第二电阻r2的一端与第一电阻r1的一端连接，另一端与第一运算放大器n1的反向输入端连接，第四电阻r4的一端与第一运算放大器n1的反向输入端连接，另一端与第一运算放大器n1的输出端out连接，因此第二电阻r2与第四电阻r4对待检测电压一端的电压值与第一运算放大器n1的输出端out输出电压之差进行分压，第一运算放大器n1的反向输入端输入的电压值与第四电阻r4的阻值与第二电阻r2的阻值的比值相关。同理，第三电阻r3和第五电阻r5对待检测电压另一端的电压值与接地线之间的电压之差进行分压，第一运算放大器n1的正向输入端输入的电压值与第五电阻r5的阻值和第三电阻r3的阻值的比值相关。而第一运算放大器n1放大输出的信号是第一运算放大器n1的正向输入端的输入电压值与反向输入端输入的电压值之差，因此可通过调整第四电阻r4的阻值与第二电阻r2的阻值的比值或者调整第五电阻r5的阻值与第三电阻r3的阻值的比值调整第一运算放大器n1输出端out输出的电压值。
本实施例的技术方案，通过调节第四电阻r4和第二电阻r2的比值调节第一运算放大器的放大倍数和第一运算放大器的反向输入端输入的电压值，或者是通过调整第五电阻与第三电阻的比值调整第一运算放大器的正向输入端输入的电压值，可以在待检测电压的电压值发生变化时，保证第一级放大电路的两个差分输入端的输入电压在第一级放大电路线性工作的范围内，从而提高了待检测电压的采样精度和采样范围。
在上述各个实施例的基础上，继续参考图5，第一运算放大器n1的反向输入端与第一运算放大器n1的输出端out之间电连接第一电容c1。第一电容c1可以滤除通过第一运算放大器n1的电压信号中的高次谐波成分。
图6为本发明实施例提供的另一种电流转换电路的结构示意图，如图6所示，本实施例在上述各实施例的基础上，第二级放大电路330包括n个第二运算放大器n2、n个第六电阻r6和n个第七电阻r7；
第k个第二运算放大器n2的反向输入端通过第k个第六电阻r6与第一级放大电路320的输出端out电连接，第k个第二运算放大器n2的反向输入端和输出端之间电连接第k个第七电阻r7；第二运算放大器n2的正向输入端用于输入参考电压；
各第二运算放大器n2电连接的第七电阻r7和第六电阻r6的比值不同；
各第二运算放大器n2的正向输入端输入的参考电压依次增大或者依次减小；
其中k为大于等于1小于等于n的整数。
进一步的，第二级放大电路330还包括n个第八电阻r8和n个第九电阻r9；
第k个第二运算放大器n2的正向输入端通过第k个第八电阻r8与第一电源连接，并通过第k个第九电阻r9接地；
各第二运算放大器n2电连接的第八电阻r8和第九电阻r9的阻值不同。
如图6所示，第二级放大电路330包括n个放大通道331，每个放大通道331至少由第二运算放大器n2、第六电阻r6、第七电阻r7组成。每个放大通道331还可以包括第八电阻r8和第九电阻r9。为方便解释，定义从上至下排列的n个放大通道331依次为第1个至第n个放大通道，从上至下排列的第二运算放大器n2依次为第1个至第n个第二运算放大器。
各放大通道331中的第二运算放大器n2的正向输入端输入的参考电压依次增大或者依次减小。如图6所示，当第二级放大电路330中不同放大通道331对应的电压采样范围内的电压值由小到大时，每个放大通道331中的第二运算放大器n2的正向输入端输入的参考电压依次增大，第一个放大通道331中的第二运算放大器n2的正向输入端输入的参考电压vr1的值是所有参考电压中的最小值，第n个放大通道331中的第二运算放大器n2的正向输入端输入的参考电压vrn的值是所有参考电压中的最大值，即vr1<vr2<······<vrn。当第二级放大电路330中不同放大通道331对应的电压采样范围内的电压值由大到小时，每个放大通道331中的第二运算放大器n2的正向输入端输入的参考电压依次减小，第一个放大通道331中的第二运算放大器n2的正向输入端输入的参考电压vr1的值是所有参考电压中的最大值，第n个放大通道331中的第二运算放大器n2的正向输入端输入的参考电压vrn的值是所有参考电压中的最小值，即vr1>vr2>······>vrn，即第二运算放大器n2的正向输入端的输入的参考电压不同。
第k个第二运算放大器n2的正向输入端通过第k个第八电阻r8与第一电源连接，并通过第k个第九电阻r9接地。第八电阻r8与第九电阻r9对第一电源输入的电压进行分压。当第二级放大电路330中不同放大通道331对应的电压采样范围内的电压值由小到大，即vr1<vr2<······<vrn时，设置第1个放大通道331至第n个放大通道的第九电阻r9与第八电阻r8的比值由小到大，从而不同的放大通道331中第二运算放大器n2的正向输入端的参考电压满足vr1<vr2<······<vrn。当第二级放大电路330中不同放大通道331对应的电压采样范围内的电压值由大到小，即vr1>vr2>······>vrn时，设置第九电阻r9与第八电阻r8的比值由大到小，从而使第一电源输入的电压相等时，不同的放大通道331中第二运算放大器n2的正向输入端的参考电压满足vr1>vr2>······>vrn。
第二运算放大器n2的正向输入端输入的参考电压，对应包括该第二运算放大器n2的放大通道331的电压采样范围的下限（最低值）。例如，对于第1个放大通道331，则其包括第二运算放大器n2的正向输入端输入的参考电压为umax(1)，其电压采样范围为umax(1)~umax(2)。n个放大通道331采样的电压范围不同，放大通道331中第二运算放大器n2的正向输入端输入的参考电压的电压值越高，对应的放大通道331的电压采样范围的下限（最小值）就越高。
放大通道的第七电阻r7和第六电阻r6的比值，用于调节第二运算放大器n2的采样范围的上限（最大值）。例如对于第一个第二运算放大器n2，对应的采样范围为umax(1)~umax(2)，则umax(2)与第七电阻r7和第六电阻r6的比值相关。当第1个至第n个放大通道331对应的电压采样范围上限由小到大排布，即umax(1)<umax(2)<······<umax(n)。具体地，此时第一个放大通道331的电压采样范围内的上限umax(1)小于第二个放大通道331的电压采样范围的上限umax(2)，因此可以设置第一放大通道331内的第七电阻r7和第六电阻r6的比值小于第二个放大通道331内的第七电阻r7和第六电阻r6的比值。以此类推，不同放大通道331对应的电压采样范围内的最大电压值的大小关系是umax(1)<umax(2)<······<umax(n)时，设置第1至第n个放大通道331内第七电阻r7和第六电阻r6的比值依次增大。示例性地，第一个放大通道331中的第二运算放大器n2的电压采样范围是umax(1)~umax(2)，当第一级放大电路320输出的电压信号小于第一个放大通道331的电压采样范围内的最小值umax1时，第一个放大通道331中的第二运算放大器n2工作在正饱和区域，第一级放大电路320输出的电压不准确，不能反映电流的大小。当第一级放大电路320输出的电压信号大于第一个放大通道331的电压采样范围内的最大值umax2时，第一个放大通道331中的第二运算放大器n2工作在负饱和区域，同样第一级放大电路320输出的电压信号不准确。因此第一个放大通道331的电压采样范围为umax1~umax2。
通过设置每个放大通道的采样范围，使整个通道的采样范围连续，一般每一时刻，只有一个第二运算放大器n2输出电压值位于自身放大通道的采样范围内，其他第二运算放大器n2的输出电压值位于自身放大通道的采样范围外，可以采集输出电压值位于自身放大通道的第二运算放大器n2输出的电压值，并将该电压值作为此次的采样值。本实施例的技术方案，通过第二级放大电路的n个放大通道对不同的电压采样范围的信号进行放大输出，在同样的采样精度下，提高了采样范围。
在上述技术方案的基础上，继续参考图6，第二运算放大器n2还包括第一电源输入端+vcc和第二电源输入端-vcc，n个第二运算放大器n2的第一电源输入端+vcc用于输入第一电压；第一个第二运算放大器n2的第二电源输入端-vcc用于输入第二电压，其余n-1个第二运算放大器n2的第二电源输入端-vcc接地。
第二运算放大器n2的第一电源输入端+vcc和第二电源输入端-vcc输入的第一电压和第二电压与放大通道331的采样电压范围有关。为了使第二运算放大器n2工作在线性区域内，第二运算放大器n2的正向输入端和反向输入端输入的电压值不超过第一电源输入端+vcc和第二电源输入端-vcc输入的第一电压和第二电压。因此，放大通道331的采样电压范围在第一电源输入端+vcc和第二电源输入端-vcc输入的第一电压和第二电压的范围内。第八电阻r8的一端与第一电源电连接，通过第八电阻r8和第九电阻r9对第一电源输入的电压进行分压后，使第二运算放大器n2的正向输入端输入的参考电压的绝对值小于第一个放大通道331中的第二运算放大器n2的第二电源输入端-vcc输入的第二电压的绝对值。通过第七电阻r7和第六电阻r6对第一级放大电路320输出端out输出的电压进行分压后，使第二个放大通道331中的第二运算放大器n2的反向输入端输入的电压小于第一个放大通道331中的第二运算放大器n2的第一电源输入端+vcc输入的第一电压，从而使第二运算放大器n2工作在线性区。因不同的放大通道331对应的第八电阻r8和第九电阻r9的比值不同，第七电阻r7和第六电阻r6的比值也不同，因此不同的放大通道331中的第二运算放大器n2工作在线性区对应的正向输入端和反向输入端的电压不同，第二运算放大器n2的输出端的电压范围也不同，从而使不同的放大通道331对应不同的电压采样范围。而且第1个第二运算放大器n2可以转换放大负的电压，即第1个第二运算放大器的采样范围的下限可以小于零，准确地实现对转换元件上负电压的放大。
在上述技术方案的基础上，继续参考图6，n个第二运算放大器n2的反向输入端与第二运算放大器n2的输出端之间电连接第二电容c2。第而电容c2可以滤除通过第二运算放大器n2的电压信号中的高次谐波成分。
图7是本发明实施例提供的另一种电流转换电路的结构示意图，如图7所示，第一运算放大器n1和第二运算放大器n2可以同时应用在电流转换电路中，即第一级放大电路320包括第一运算放大器n1的同时，第二级放大电路330包括第二运算放大器n2，其具体连接方式与图5和图6中的第一运算放大器n1和第二运算放大器n2的连接方式相同，达到的有益效果也相同，此处不再赘述。
图8为本发明实施例提供的一种电池包的10的电池管理系统的结构示意图，如图8所示，该电池管理系统包括电流采集电路340和任一实施例所提供的电流转换电路。
电流采集电路340包括n个输入端，n个输入端与第二级放大电路330的n个输出端一一对应电连接；
其中，n是大于1的正整数。
电流转换电路和电流采集电路340可用于采用电池的充放电电流，实现对电池电流的监测。电流采集电路340示例性地为单片机，单片机采集第二级放大电路330的n个输出端输出的电压值，当第二级放大电路330中不同放大通道331对应的采样电压范围内的电压值由小到大时，如果第1个到第i-1个放大通道331输出的电压为负值，其第二运算放大器n2工作在负饱和区域内，采样电压超出了第1个到第i-1个放大通道331的采样电压范围内，第i个放大通道331输出的电压为正值，其第二运算放大器n2工作在线性区域内，采样电压在第i个放大通道331的采样电压范围内，单片机采集第i个放大通道331的输出端outi输出的电压作为采集电压，并根据得到的采集电压计算得到待检测电流的电流值。
本实施例的技术方案，通过电流采集电路采集第二级放大电路330中不同放大通道331对应的输出端输出的电压选取采样电压在放大通道的采样电压范围的放大通道对应的输出端输出的电压作为采集电压，提高了采样范围和采样精度，并根据采集电压的电压值计算得到待检测电流的电流值，可以方便直观的得到待检测电流的电流值。
图9为本发明实施例提供的另一种电池管理系统的结构示意图。如图9所示，该电池管理系统包括电流采集电路360、任一实施例所提供的电流转换电路和模拟信号多路复用器350。
模拟信号多路复用器350包括n路通道输入端和一个通道输出端，多路复用器350的n路通道输入端与第二级放大电路330的n个输出端一一对应电连接；多路复用器350的通道输出端与电流采集电路360的输入端in4电连接。
其中，n是大于1的正整数。
多路复用器350的一个通道输出端与电流采集电路360的输入端in4电连接，电流采集电路360可以是单片机，单片机控制多路复用器350的n路通道输入端的选择。例如电流采集电路360通过控制端ctrl控制多路复用器第1路通道导通，即第1路通道的输入端和通道输出端之间导通，此时，电流采集电路360可以采集第二级放大电路330的第1个输出端输出的电压；然后电流采集电路360通过控制端ctrl控制多路复用器第2路通道导通，即第2路的通道输入端和通道输出端之间导通，此时，电流采集电路360可以采集第二级放大电路330的第2个输出端输出的电压；如此，电流采集电路360通过控制端ctrl依次控制多路复用器的通道导通，实现对第二级放大电路330的n个输出端输出的电压采样。
需要说明的是，当多路复用器350的一路通道导通时，其他路通道关断。单片机根据采集电压进行计算得到待检测电流的电流值。
图10是本发明实施例提供的一种应用于上述适用于电动工具的电池包的电流检测方法的流程图。如图10所示，该电流检测方法由本发明实施例提供的电池管理系统中电流采集电路执行，包括以下步骤：
s110、逐个采样第二级放大电路的n个放大通道输出的信号，得到n个放大通道的采样值。
对第二级放大电路中的n个放大通道输出端输出的信号进行采样，可以由本发明实施例提供的电流采集电路执行，示例性地可以是单片机。
s120、判断每个放大通道的采样值是否在该放大通道的对应的采样范围内。
当放大通道中的第二运算放大器工作在线性区域时，放大通道的输出值在该放大通道对应的采样范围内；当放大通道中的第二运算放大器工作在负饱和区域或正饱和区域时，放大通道的输出值不在该放大通道对应的采样范围内。
s130、若是，则以该放大通道的采样值作为此次的电流采样值。
本发明实施例提供的电流检测方法，每一次选取一个放大通道的输出值作为采样值。每个放大通道的采样范围均位于整个第二放大电路输出的电压范围，由于第二级放大电路输出的电压范围与第一级放大电路输出的电压范围对应（第二级放大电路对第一级放大电路输出进行放大后输出，电压范围一致）。相对于现有技术直接采集第一级放大电路输出的电压值，提高了采样的精度，得到了更准确的电流平均值。
本发明还提供一中电动工具组合，包括电动工具以及如上述实施方式中的电池包，所述电池包可安装至所述电动工具以为所述电动工具提供电能，所述电动工具包括但不限于：壳体；工具附件，用于实现所述电动工具的功能；输出轴，支撑所述工具附件；马达，容纳于所述壳体内，用于输出驱动力以驱动所述输出轴转动；所述马达可操作地与所述输出轴连接；电池包结合部，用于连接所述电池包。
参照图11，作为一种实施方式的电动工具组合，包括适用于电动工具的电池包110，以及电钻20，电池包110可安装至电钻20以为其供电。在本实施方式中，电池包110的结构组成类似上述实施方式中的电池包10，至少电池包110的电池管理系统中用于电流采集的电流转换电路与电池包10中的电流转换电路相同。
电钻20作为一种最常用的电动工具，其在我们日常的生活以及专业领域而言都是非常重要的一种工具。电钻20主要包括：壳体21；夹头23以及钻头22，钻头22用于钻孔的钻头；夹头23用于安装钻头，夹头23和钻头22作为电钻22的工具附件，用于实现电钻的功能；输出轴（未示出），支撑所述钻头22；马达（未示出），容纳于所述壳体21内，用于输出驱动力以驱动所述输出轴转动，从而带动夹头23和钻头22旋转；所述马达可操作地与所述输出轴连接；电池包结合部，用于连接所述电池包110。电钻20主要的工作原理在于电流带动电机转动，从而电机带动主轴转动从而带动输出轴上安装的夹头23转动，而夹头23安装有钻头，因此，电机能够钻头旋转以钻孔。
电钻20在重载情况下，其最大冲击电流将高达100a甚至以上，电池包110的放电电流变化范围大，且变化频率高（可达到几十khz）。图2和图3所示的现有的电流检测方法不能满足适配电钻20的电池包的电流采样范围和电流检测精度，而采用本发明的适用于电动工具的电池包，通过转换元件将待检测电流转换成待检测电压，采用第一级放大电路放大待检测电压，提高待检测电压的采样精度。通过第二级放大电路中的n个放大通道可以同时对不同电压范围的电压进行采样，在同样的采样精度下，提高了采样范围，可以很好地解决电流变化频率高带来的采样随机性和精确度低的问题，增大了采样范围，提高了采样精度。
参照图12，作为另一种实施方式的电池工具组合，包括适用于电动工具的电池包120以及圆锯30，电池包120可安装至圆锯30以为圆锯30供电。在本实施方式中，电池包120的结构组成类似上述实施方式中的电池包10，至少电池包120的电池管理系统中的用于电流采集的电流转换电路与电池包10中的电流转换电路相同。
圆锯30主要包括底板31、机壳32、锯片罩33、锯片轴34、电机35、传动装置36。其中，底板31包括用于与工件接触的底板平面，底板平面沿第一轴线方向延伸；机壳33与底板31连接并固定于底板平面上方；锯片罩33与机壳33连接；锯片轴34与第一方向垂直，用于在锯片罩33内支持锯片转动从而实现对工件进行切割作业；电机35设置于机壳33内，包括定子和转子，其中定子包括绕组，电机35的轴线方向与第一轴线方向同向；传动装置36用于连接电机轴35与锯片轴34，将电机35的旋转运动传导至所述锯片轴34以驱动锯片运转。电池包10作为供电电源，用于为圆锯30提供电能。圆锯30还包括电路板以及设置在电路板上的电路部件，圆锯30的运转需依赖安装于电路板上的电路部件。
圆锯30在重载情况下，其最大电流将高达100a甚至以上，电池包120的放电电流变化范围大（峰值可达到两百安培甚至更高），且变化频率高（可达到几十khz）。图2和图3所示的现有的电流检测方法不能满足适配电钻20的电池包的电流采样范围和电流检测精度，而采用本发明的适用于电动工具的电池包，通过转换元件将待检测电流转换成待检测电压，采用第一级放大电路放大待检测电压，提高待检测电压的采样精度。通过第二级放大电路中的n个放大通道可以同时对不同电压范围的电压进行采样，在同样的采样精度下，提高了采样范围，可以很好地解决电流变化频率高带来的采样随机性和精确度低的问题，增大了采样范围，提高了采样精度。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
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