一種電壓采樣電路及電壓采樣方法技術

本發明專利技術提供一種電壓采樣電路及電壓采樣方法，所述電路包括：具有至少兩節電池的電池包；分時采樣模塊，包括至少兩個分時采樣單元，分時采樣單元與電池一一對應、并且連接于對應電池的正極端和負極端，用于選中對應電池，并對選中的電池進行電壓采樣，以實現對電池包中各電池電壓進行分時采樣；參考電壓設定模塊，連接于分時采樣模塊的正輸出端，用于設定參考電壓；比較模塊，連接于分時采樣模塊的負輸出端和參考電壓設定模塊，用于對采樣電壓和參考電壓進行比較，并根據比較結果輸出相應控制信號。通過本發明專利技術解決了現有電壓采樣電路結構復雜、功耗大、成本高的問題。

A voltage sampling circuit and method

【技術實現步驟摘要】
一種電壓采樣電路及電壓采樣方法
本專利技術屬于電路設計領域，特別是涉及一種電壓采樣電路及電壓采樣方法。
技術介紹
如今鋰電池作為新一代高效清潔的儲能單元已廣泛應用于各行各業，包括移動電子產品、電動工具、新能源汽車、電動自行車、UPS電源等領域。但是伴隨著諸多優點的鋰電池依然存在一個安全隱患，那就是當發生過充電時會發生劇烈的化學反應，導致起火甚至爆炸，造成財產及人身安全。所以禁止對鋰電池過充電來保障其安全性，通常的做法是檢測電池電壓，當電池電壓超過過充閾值后，將串聯在充電器和電池之間的開關斷開，使得雖然插著充電器卻無法對電池充電，因此避免電池發生過充電，從而保證了電池的安全使用。對于單節鋰電池電壓的檢測非常簡單，直接用電阻分壓即可。但當多節電池串聯使用時，要獲得每一節電池的電壓則需要一定處理才能完成，目前主要有兩種實現方法：圖1為現有的一種實現方法，該方法是通過與每一節電池并聯的電阻串聯分壓與浮地的參考電壓Vref進行比較，之后通過比較器CMP1輸出比較結果給后級邏輯單元進行相應處理。圖1所示電壓采樣電路雖然電路結構簡單，但卻需要大量的電阻和比較器，從而導致電路成本較高。圖2為現有的另一種實現方法，該方法是對每一節電池采用相同的采樣電路進行電壓采樣；以第一節電池(Bat1)的采樣電路為例：采樣電路包括2個主要部分，第一部分包括運算放大器OPA1、電阻R1U、R1D和晶體管M1組成，用于將第一節電池的電壓轉為對地的電壓；第二部分包括參考電壓和比較器，用于將第一部分輸出的采樣電壓與參考電壓進行比較，并根據輸出的比較結果供后級邏輯單元處理。圖2所示電壓采樣電路不僅結構復雜，而且需要大量運算放大器、電阻和比較器，從而導致電路功耗大、成本高。雖然現有兩種電壓采樣電路均能實現電池電壓檢測，但卻都有其局限性。鑒于此，有必要設計一種新的電壓采樣電路及電壓采樣方法用以解決上述技術問題。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種電壓采樣電路及電壓采樣方法，用于解決現有電壓采樣電路結構復雜、功耗大、成本高的問題。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種電壓采樣電路，所述電壓采樣電路包括：電池包，包括至少兩節電池，并且各節所述電池串行連接；分時采樣模塊，包括至少兩個分時采樣單元，所述分時采樣單元與所述電池一一對應、并且連接于對應所述電池的正極端和負極端，其中各所述分時采樣單元的正輸出端彼此相連，作為所述分時采樣模塊的正輸出端，各所述分時采樣單元的負輸出端彼此相連，作為所述分時采樣模塊的負輸出端；用于選中對應所述電池，并對選中的所述電池進行電壓采樣，以實現對所述電池包中各電池電壓進行分時采樣；參考電壓設定模塊，連接于所述分時采樣模塊的正輸出端，用于設定參考電壓；比較模塊，連接于所述分時采樣模塊的負輸出端和所述參考電壓設定模塊，用于對采樣電壓和參考電壓進行比較，并根據比較結果輸出相應控制信號。可選地，所述分時采樣單元包括：第一開關和第二開關，其中所述第一開關的一端連接于對應所述電池的正極端，所述第一開關的另一端作為所述分時采樣單元的正輸出端；所述第二開關的一端連接于對應所述電池的負極端，所述第二開關的另一端作為所述分時采樣單元的負輸出端。可選地，所述參考電壓設定模塊包括：基準電壓源、壓控電流源及第一電阻，其中所述基準電壓源的正輸出端連接于所述壓控電流源的正輸入端，所述基準電壓源的負輸出端接地，所述壓控電流源的負輸入端連接于所述壓控電流源的負輸出端，同時接地，所述壓控電流源的正輸出端連接于所述第一電阻的一端，同時作為所述參考電壓設定模塊的輸出端，所述第一電阻的另一端連接于所述分時采樣模塊的正輸出端。可選地，所述比較模塊包括：第一比較器，其中所述第一比較器的第一輸入端連接于所述參考電壓設定模塊的輸出端，所述第一比較器的第二輸入端連接于所述分時采樣模塊的負輸出端，所述第一比較器的輸出端作為所述比較模塊的輸出端。本專利技術還提供了一種利用如上所述電壓采樣電路實現的電壓采樣方法，所述電壓采樣方法包括：通過各所述分時采樣單元對所述電池包中各電池電壓進行分時采樣，以獲取對應電池的采樣電壓；設定參考電壓，對所述采樣電壓和所述參考電壓進行比較，并根據比較結果輸出相應控制信號。可選地，獲取對應電池采樣電壓的方法包括：基于開關控制信號，控制一分時采樣單元中的第一開關和第二開關關斷，以從所述電池包中選出與所述分時采樣單元對應的所述電池作為采樣電池；采樣所述采樣電池的正極端電壓和負極端電壓，以獲取所述采樣電池的電池電壓。可選地，通過基準電壓源提供的基準電壓、壓控電流源的跨導或/及第一電阻對所述參考電壓進行調節；其中所述參考電壓Vref＝(Gm*R1)*Vs，Vs表示所述基準電壓源提供的基準電壓，Gm表示所述壓控電流源的跨導，R1表示所述第一電阻的阻值。可選地，在所述參考電壓包括過壓閾值時，根據比較結果輸出相應控制信號的方法包括：對所述采樣電壓和所述過壓閾值進行比較，并在所述采樣電壓大于所述過壓閾值時，輸出過壓控制信號。可選地，在所述參考電壓包括欠壓閾值時，根據比較結果輸出相應控制信號的方法包括：對所述采樣電壓和所述欠壓閾值進行比較，并在所述采樣電壓小于所述欠壓閾值時，輸出欠壓控制信號。可選地，在所述參考電壓包括均衡閾值時，根據比較結果輸出相應控制信號的方法包括：對所述采樣電壓和所述均衡閾值進行比較，并在所述采樣電壓大于所述均衡閾值時，輸出均衡控制信號。可選地，在所述參考電壓包括斷線閾值時，根據比較結果輸出相應控制信號的方法包括：對所述采樣電壓和所述斷線閾值進行比較，并在所述采樣電壓小于所述斷線閾值時，輸出斷線控制信號。如上所述，本專利技術所述電壓采樣電路及電壓采樣方法通過分時采樣模塊對所述電池包中各電池電壓進行分時采樣，同時通過參考電壓設定模塊設定參考電壓，以通過比較模塊對所述采樣電壓和所述參考電壓進行比較，實現根據比較結果輸出相應控制信號。附圖說明圖1顯示為現有一種電壓采樣電路的具體電路圖。圖2顯示為現有另一種電壓采樣電路的具體電路圖。圖3顯示為本專利技術所述電壓采樣電路的具體電路圖。圖4顯示為本專利技術所述電壓采樣電路對第一節電池進行電壓采樣時的等效電路圖。元件標號說明100電池包200分時采樣模塊201分時采樣單元300參考電壓設定模塊400比較模塊具體實施方式以下通過特定的具體實例說明本專利技術的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本專利技術的其他優點與功效。本專利技術還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本專利技術的精神下進行各種修飾或改變。請參閱圖3和圖4。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本專利技術的基本構想，遂圖式中僅顯示與本專利技術中有關的組件而非按照實際實施時本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種電壓采樣電路，其特征在于，所述電壓采樣電路包括：/n電池包，包括至少兩節電池，并且各節所述電池串行連接；/n分時采樣模塊，包括至少兩個分時采樣單元，所述分時采樣單元與所述電池一一對應、并且連接于對應所述電池的正極端和負極端，其中各所述分時采樣單元的正輸出端彼此相連，作為所述分時采樣模塊的正輸出端，各所述分時采樣單元的負輸出端彼此相連，作為所述分時采樣模塊的負輸出端；用于選中對應所述電池，并對選中的所述電池進行電壓采樣，以實現對所述電池包中各電池電壓進行分時采樣；/n參考電壓設定模塊，連接于所述分時采樣模塊的正輸出端，用于設定參考電壓；/n比較模塊，連接于所述分時采樣模塊的負輸出端和所述參考電壓設定模塊，用于對采樣電壓和參考電壓進行比較，并根據比較結果輸出相應控制信號。/n

【技術特征摘要】
1.一種電壓采樣電路，其特征在于，所述電壓采樣電路包括：
電池包，包括至少兩節電池，并且各節所述電池串行連接；
分時采樣模塊，包括至少兩個分時采樣單元，所述分時采樣單元與所述電池一一對應、并且連接于對應所述電池的正極端和負極端，其中各所述分時采樣單元的正輸出端彼此相連，作為所述分時采樣模塊的正輸出端，各所述分時采樣單元的負輸出端彼此相連，作為所述分時采樣模塊的負輸出端；用于選中對應所述電池，并對選中的所述電池進行電壓采樣，以實現對所述電池包中各電池電壓進行分時采樣；
參考電壓設定模塊，連接于所述分時采樣模塊的正輸出端，用于設定參考電壓；
比較模塊，連接于所述分時采樣模塊的負輸出端和所述參考電壓設定模塊，用于對采樣電壓和參考電壓進行比較，并根據比較結果輸出相應控制信號。


2.根據權利要求1所述的電壓采樣電路，其特征在于，所述分時采樣單元包括：第一開關和第二開關，其中所述第一開關的一端連接于對應所述電池的正極端，所述第一開關的另一端作為所述分時采樣單元的正輸出端；所述第二開關的一端連接于對應所述電池的負極端，所述第二開關的另一端作為所述分時采樣單元的負輸出端。


3.根據權利要求1所述的電壓采樣電路，其特征在于，所述參考電壓設定模塊包括：基準電壓源、壓控電流源及第一電阻，其中所述基準電壓源的正輸出端連接于所述壓控電流源的正輸入端，所述基準電壓源的負輸出端接地，所述壓控電流源的負輸入端連接于所述壓控電流源的負輸出端，同時接地，所述壓控電流源的正輸出端連接于所述第一電阻的一端，同時作為所述參考電壓設定模塊的輸出端，所述第一電阻的另一端連接于所述分時采樣模塊的正輸出端。


4.根據權利要求1所述的電壓采樣電路，其特征在于，所述比較模塊包括：第一比較器，其中所述第一比較器的第一輸入端連接于所述參考電壓設定模塊的輸出端，所述第一比較器的第二輸入端連接于所述分時采樣模塊的負輸出端，所述第一比較器的輸出端作為所述比較模塊的輸出端。


5.一種利用如權利要求1至4任一項所述電壓采樣電路實現的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉亞彬，
申請(專利權)人：華潤矽威科技上海有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31