一种电压采样电路及电压采样方法技术

本发明专利技术提供一种电压采样电路及电压采样方法，所述电路包括：具有至少两节电池的电池包；分时采样模块，包括至少两个分时采样单元，分时采样单元与电池一一对应、并且连接于对应电池的正极端和负极端，用于选中对应电池，并对选中的电池进行电压采样，以实现对电池包中各电池电压进行分时采样；参考电压设定模块，连接于分时采样模块的正输出端，用于设定参考电压；比较模块，连接于分时采样模块的负输出端和参考电压设定模块，用于对采样电压和参考电压进行比较，并根据比较结果输出相应控制信号。通过本发明专利技术解决了现有电压采样电路结构复杂、功耗大、成本高的问题。

A voltage sampling circuit and method

【技术实现步骤摘要】
一种电压采样电路及电压采样方法
本专利技术属于电路设计领域，特别是涉及一种电压采样电路及电压采样方法。
技术介绍
如今锂电池作为新一代高效清洁的储能单元已广泛应用于各行各业，包括移动电子产品、电动工具、新能源汽车、电动自行车、UPS电源等领域。但是伴随着诸多优点的锂电池依然存在一个安全隐患，那就是当发生过充电时会发生剧烈的化学反应，导致起火甚至爆炸，造成财产及人身安全。所以禁止对锂电池过充电来保障其安全性，通常的做法是检测电池电压，当电池电压超过过充阈值后，将串联在充电器和电池之间的开关断开，使得虽然插着充电器却无法对电池充电，因此避免电池发生过充电，从而保证了电池的安全使用。对于单节锂电池电压的检测非常简单，直接用电阻分压即可。但当多节电池串联使用时，要获得每一节电池的电压则需要一定处理才能完成，目前主要有两种实现方法：图1为现有的一种实现方法，该方法是通过与每一节电池并联的电阻串联分压与浮地的参考电压Vref进行比较，之后通过比较器CMP1输出比较结果给后级逻辑单元进行相应处理。图1所示电压采样电路虽然电路结构简单，但却需要大量的电阻和比较器，从而导致电路成本较高。图2为现有的另一种实现方法，该方法是对每一节电池采用相同的采样电路进行电压采样；以第一节电池(Bat1)的采样电路为例：采样电路包括2个主要部分，第一部分包括运算放大器OPA1、电阻R1U、R1D和晶体管M1组成，用于将第一节电池的电压转为对地的电压；第二部分包括参考电压和比较器，用于将第一部分输出的采样电压与参考电压进行比较，并根据输出的比较结果供后级逻辑单元处理。图2所示电压采样电路不仅结构复杂，而且需要大量运算放大器、电阻和比较器，从而导致电路功耗大、成本高。虽然现有两种电压采样电路均能实现电池电压检测，但却都有其局限性。鉴于此，有必要设计一种新的电压采样电路及电压采样方法用以解决上述技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电压采样电路及电压采样方法，用于解决现有电压采样电路结构复杂、功耗大、成本高的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种电压采样电路，所述电压采样电路包括：电池包，包括至少两节电池，并且各节所述电池串行连接；分时采样模块，包括至少两个分时采样单元，所述分时采样单元与所述电池一一对应、并且连接于对应所述电池的正极端和负极端，其中各所述分时采样单元的正输出端彼此相连，作为所述分时采样模块的正输出端，各所述分时采样单元的负输出端彼此相连，作为所述分时采样模块的负输出端；用于选中对应所述电池，并对选中的所述电池进行电压采样，以实现对所述电池包中各电池电压进行分时采样；参考电压设定模块，连接于所述分时采样模块的正输出端，用于设定参考电压；比较模块，连接于所述分时采样模块的负输出端和所述参考电压设定模块，用于对采样电压和参考电压进行比较，并根据比较结果输出相应控制信号。可选地，所述分时采样单元包括：第一开关和第二开关，其中所述第一开关的一端连接于对应所述电池的正极端，所述第一开关的另一端作为所述分时采样单元的正输出端；所述第二开关的一端连接于对应所述电池的负极端，所述第二开关的另一端作为所述分时采样单元的负输出端。可选地，所述参考电压设定模块包括：基准电压源、压控电流源及第一电阻，其中所述基准电压源的正输出端连接于所述压控电流源的正输入端，所述基准电压源的负输出端接地，所述压控电流源的负输入端连接于所述压控电流源的负输出端，同时接地，所述压控电流源的正输出端连接于所述第一电阻的一端，同时作为所述参考电压设定模块的输出端，所述第一电阻的另一端连接于所述分时采样模块的正输出端。可选地，所述比较模块包括：第一比较器，其中所述第一比较器的第一输入端连接于所述参考电压设定模块的输出端，所述第一比较器的第二输入端连接于所述分时采样模块的负输出端，所述第一比较器的输出端作为所述比较模块的输出端。本专利技术还提供了一种利用如上所述电压采样电路实现的电压采样方法，所述电压采样方法包括：通过各所述分时采样单元对所述电池包中各电池电压进行分时采样，以获取对应电池的采样电压；设定参考电压，对所述采样电压和所述参考电压进行比较，并根据比较结果输出相应控制信号。可选地，获取对应电池采样电压的方法包括：基于开关控制信号，控制一分时采样单元中的第一开关和第二开关关断，以从所述电池包中选出与所述分时采样单元对应的所述电池作为采样电池；采样所述采样电池的正极端电压和负极端电压，以获取所述采样电池的电池电压。可选地，通过基准电压源提供的基准电压、压控电流源的跨导或/及第一电阻对所述参考电压进行调节；其中所述参考电压Vref＝(Gm*R1)*Vs，Vs表示所述基准电压源提供的基准电压，Gm表示所述压控电流源的跨导，R1表示所述第一电阻的阻值。可选地，在所述参考电压包括过压阈值时，根据比较结果输出相应控制信号的方法包括：对所述采样电压和所述过压阈值进行比较，并在所述采样电压大于所述过压阈值时，输出过压控制信号。可选地，在所述参考电压包括欠压阈值时，根据比较结果输出相应控制信号的方法包括：对所述采样电压和所述欠压阈值进行比较，并在所述采样电压小于所述欠压阈值时，输出欠压控制信号。可选地，在所述参考电压包括均衡阈值时，根据比较结果输出相应控制信号的方法包括：对所述采样电压和所述均衡阈值进行比较，并在所述采样电压大于所述均衡阈值时，输出均衡控制信号。可选地，在所述参考电压包括断线阈值时，根据比较结果输出相应控制信号的方法包括：对所述采样电压和所述断线阈值进行比较，并在所述采样电压小于所述断线阈值时，输出断线控制信号。如上所述，本专利技术所述电压采样电路及电压采样方法通过分时采样模块对所述电池包中各电池电压进行分时采样，同时通过参考电压设定模块设定参考电压，以通过比较模块对所述采样电压和所述参考电压进行比较，实现根据比较结果输出相应控制信号。附图说明图1显示为现有一种电压采样电路的具体电路图。图2显示为现有另一种电压采样电路的具体电路图。图3显示为本专利技术所述电压采样电路的具体电路图。图4显示为本专利技术所述电压采样电路对第一节电池进行电压采样时的等效电路图。元件标号说明100电池包200分时采样模块201分时采样单元300参考电压设定模块400比较模块具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图3和图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压采样电路，其特征在于，所述电压采样电路包括：/n电池包，包括至少两节电池，并且各节所述电池串行连接；/n分时采样模块，包括至少两个分时采样单元，所述分时采样单元与所述电池一一对应、并且连接于对应所述电池的正极端和负极端，其中各所述分时采样单元的正输出端彼此相连，作为所述分时采样模块的正输出端，各所述分时采样单元的负输出端彼此相连，作为所述分时采样模块的负输出端；用于选中对应所述电池，并对选中的所述电池进行电压采样，以实现对所述电池包中各电池电压进行分时采样；/n参考电压设定模块，连接于所述分时采样模块的正输出端，用于设定参考电压；/n比较模块，连接于所述分时采样模块的负输出端和所述参考电压设定模块，用于对采样电压和参考电压进行比较，并根据比较结果输出相应控制信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种电压采样电路，其特征在于，所述电压采样电路包括：
电池包，包括至少两节电池，并且各节所述电池串行连接；
分时采样模块，包括至少两个分时采样单元，所述分时采样单元与所述电池一一对应、并且连接于对应所述电池的正极端和负极端，其中各所述分时采样单元的正输出端彼此相连，作为所述分时采样模块的正输出端，各所述分时采样单元的负输出端彼此相连，作为所述分时采样模块的负输出端；用于选中对应所述电池，并对选中的所述电池进行电压采样，以实现对所述电池包中各电池电压进行分时采样；
参考电压设定模块，连接于所述分时采样模块的正输出端，用于设定参考电压；
比较模块，连接于所述分时采样模块的负输出端和所述参考电压设定模块，用于对采样电压和参考电压进行比较，并根据比较结果输出相应控制信号。


2.根据权利要求1所述的电压采样电路，其特征在于，所述分时采样单元包括：第一开关和第二开关，其中所述第一开关的一端连接于对应所述电池的正极端，所述第一开关的另一端作为所述分时采样单元的正输出端；所述第二开关的一端连接于对应所述电池的负极端，所述第二开关的另一端作为所述分时采样单元的负输出端。


3.根据权利要求1所述的电压采样电路，其特征在于，所述参考电压设定模块包括：基准电压源、压控电流源及第一电阻，其中所述基准电压源的正输出端连接于所述压控电流源的正输入端，所述基准电压源的负输出端接地，所述压控电流源的负输入端连接于所述压控电流源的负输出端，同时接地，所述压控电流源的正输出端连接于所述第一电阻的一端，同时作为所述参考电压设定模块的输出端，所述第一电阻的另一端连接于所述分时采样模块的正输出端。


4.根据权利要求1所述的电压采样电路，其特征在于，所述比较模块包括：第一比较器，其中所述第一比较器的第一输入端连接于所述参考电压设定模块的输出端，所述第一比较器的第二输入端连接于所述分时采样模块的负输出端，所述第一比较器的输出端作为所述比较模块的输出端。


5.一种利用如权利要求1至4任一项所述电压采样电路实现的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚彬，
申请(专利权)人：华润矽威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31