CN105445523A - 电池电压采样电路及采样方法、电池包电压检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明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，其中，所述电池电压采样电路至少包括：偏置信号输入端，偏置电路，电池电压分压电路，运算放大器电路，电压转电流电路以及电流转电压模块。本发明的电池电压采样电路，在未接收到偏置信号时，整体处于关断状态，功耗几乎为零，从而大大降低了功耗；对于高端电池和低端电池具有不同的电路结构，采样精度更高，且采样精度不受电池电压影响，即使电池电压接近零伏，也可以对其进行精确采样，大幅提高采样范围；另外，在电池包发生开路时，由于池电压分压电路的存在，实际输入至运算放大器的电压仍在其正常工作范围内，不会导致芯片损坏，可有效保护芯片及电池包电压检测系统的安全。

Description

电池电压采样电路及采样方法、电池包电压检测系统

技术领域

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

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。

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：

Isamp＝(Vbat-Vgs102)/R101。

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：

Vsamp＝Isamp*R104+Vgs105；

其中，Vgs102≈Vgs105，R101＝R104，由此可得：

Vsamp≈Vbat。

从而整个系统将电池的浮空电压转换为对地电压。

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Vgs102≠Vgs105，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。此外，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。

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

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。

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：

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；

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；

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；

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；

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；

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，并输出采样电压。

优选地，所述待采样电池为高端电池或者低端电池；

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：

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，并输出采样电压；

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：

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；

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，并输出采样电压。

优选地，在所述待采样电池为高端电池时，其中：

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；

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；

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；

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。

优选地，所述电池电压采样电路还包括：

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。

优选地，在所述待采样电池为低端电池时，其中：

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；

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；

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；

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PMOS管和所述第六低端PMOS管宽长比的比值，来调节所述电压转电流电路输出的电流信号的比例，从而使所述电流镜像电路输出的电流信号为所述电压转电流电路输出的电流信号的K倍；其中，K为所述第七低端PMOS管和所述第六低端PMOS管宽长比的比值；

所述电流转电压电路至少包括：第四低端电阻；所述第四低端电阻的一端与所述电流镜像电路连接，另一端接入所述芯片地端；其中，所述采样电压为所述第四低端电阻两端形成的电压差。

本发明还提供一种电池包电压检测系统，用于对待测电池包进行电压检测，所述待测电池包包括串联的至少一节高端电池和至少一节低端电池，其中，所述电池包电压检测系统至少包括：

如上所述的电池电压采样电路，用于在接收到对应的偏置信号后，对所述高端电池或者所述低端电池进行电压采样。

优选地，所述电池包电压检测系统还包括：

外部采样信号，用于控制所述电池包电压监测系统对所述待测电池包中的电池进行选择性检测；

译码器电路，连接于所述外部采样信号，用于对所述外部采样信号进行编译；

外部偏置电路，其输入端连接于所述译码器电路，其输出端连接于所述电池电压采样电路，用于根据所述译码器电路生成的编译信号，产生对应通路的偏置信号，并将其通过对应的输出端提供给相应电池电压采样电路；

选通电路，其输入端连接于所述译码器电路，其选通端连接于所述电池电压采样电路，用于根据所述译码器电路生成的编译信号，选通对应通路的电池电压采样电路，以输出采样电压；

修调电路，连接于所述译码器电路，用于根据所述译码器电路生成的编译信号，产生相应电池电压采样电路的修调码；

缓冲电路，连接于所述选通电路的输出端、所述修调电路，用于根据所述修调电路产生的修调码对所述选通电路输出的采样电压进行修调，并在缓冲后形成输出信号。

本发明还提供一种电池电压采样方法，用于多节电池串联的如上所述的电池电压采样电路，其中，所述电池电压采样方法至少包括：

将所述电池电压采样电路使能的步骤；

将待采样电池的浮空电压分压的步骤；

将分压后的电压信号转化为电流信号的步骤；

将所述电流信号镜像处理的步骤；

以及将镜像处理后的电流信号转化为对地电压的步骤。

优选地，所述电池电压采样方法至少包括：

选择一节待采样电池，由外部偏置电路向与所述待采样电池相应的电池电压采样电路提供对应的偏置信号，由所述偏置电路将所述电池电压采样电路使能，以完成将所述电池电压采样电路使能的步骤；

将所述待采样电池的浮空电压作为输入信号，传输至所述电池电压分压电路，由所述电池电压分压电路对所述待采样电池的浮空电压进行分压，并将分压后的电压信号通过所述运算放大器电路传输至所述电压转电流电路，以完成将所述待采样电池的浮空电压分压的步骤；

由所述电压转电流电路将接收到的分压后的电压信号转化为电流信号，并传输至所述电流镜像电路，以完成将分压后的电压信号转化为电流信号的步骤；

由所述电流镜像电路将接收到的电流信号进行镜像，并将镜像处理后的电流信号传输到所述电流转电压电路，以完成将所述电流信号镜像处理的步骤；

由所述电流转电压电路将接收到的镜像处理后的电流信号传输到芯片地端，从而将镜像后的电流信号转化为对地电压，完成将镜像处理后的电流信号转化为对地电压的步骤。

优选地，由所述电流镜像电路将接收到的电流信号进行镜像时，由所述电流镜像电路将接收到的电流信号的比例根据需要进行调节，从而使镜像处理后的电流信号变为接收到的电流信号的K倍；其中，K大于零。

优选地，所述电池电压采样方法还包括：将采样电压输出的步骤；其中，所述采样电压为对地电压，其与所述待采样电池的浮空电压之间的电压比值适于通过调节所述电池电压采样电路中各器件的电阻值比例和所述K的取值来进行调节。

如上所述，本发明的电池电压采样电路及采样方法、电池包电压检测系统，具有以下有益效果：

本发明的电池电压采样电路，在未接收到偏置信号时，整体处于关断状态，功耗几乎为零，从而大大降低了功耗；对于高端电池和低端电池具有不同的电路结构，采样精度更高，且采样精度不受电池电压影响，即使电池电压接近零伏，也可以对其进行精确采样，大幅提高采样范围；另外，在电池包发生开路时，由于池电压分压电路的存在，实际输入至运算放大器的电压仍在其正常工作范围内，不会导致芯片损坏，可有效保护芯片及电池包电压检测系统的安全。

本发明的电池电压采样方法，在完成对电池电压精确分压的同时，有效地保证了电池发生开路时芯片不会被高压损坏，确保了电池开路时芯片的安全；另外，通过使用电压转电流电路及电流转电压电路，大幅提高了电池电压采样的精度及范围。

本发明的电池包电压监测系统，其中所有串联电池对应的电池电压采样电路均采用带有使能功能的偏置电路，并通过接收由外部偏置电路提供的偏置信号来控制各个高、低端电池电压采样电路的使能，大幅减小了电池包电压检测系统的功耗。

附图说明

图1显示为本发明现有技术中的电池电压采样方法示意图。

图2显示为本发明现有技术中的电池电压采样电路示意图。

图3显示为本发明第一实施例的高端电池电压采样电路示意图。

图4显示为本发明第二实施例的低端电池电压采样电路示意图。

图5显示为本发明第三实施例的电池包电压检测系统示意图。

图6显示为本发明第四实施例的电池电压采样方法示意图。

图7显示为本发明第四实施例的电池电压采样方法的具体流程示意图。

元件标号说明

1译码器电路

2外部偏置电路

3高端电池电压采样电路

31高端偏置电路

311第一高端NMOS管

312第二高端NMOS管

313第三高端NMOS管

314第一高端PMOS管

315第二高端PMOS管

316第四高端NMOS管

317第五高端NMOS管

32高端电池电压分压电路

321第一高端电阻

322第二高端电阻

33高端运算放大器电路

331高端运算放大器

34高端电压转电流电路

341第三高端电阻

342第三高端PMOS管

35高端电流转电压电路

351第四高端电阻

4低端电池电压采样电路

41低端偏置电路

411第一低端PMOS管

412第二低端PMOS管

413第三低端PMOS管

414第一低端NMOS管

415第二低端NMOS管

416第四低端PMOS管

417第五低端PMOS管

42低端电池电压分压电路

421第一低端电阻

422第二低端电阻

43低端运算放大器电路

431低端运算放大器

44低端电压转电流电路

441第三低端电阻

442第三低端NMOS管

45电流镜像电路

451第六低端PMOS管

452第七低端PMOS管

46低端电流转电压电路

461第四低端电阻

5选通电路

6修调电路

7缓冲电路

S1～S5步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，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发明的其他优点与功效。本发明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，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图3，本发明第一实施例涉及一种高端电池电压采样电路。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发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实施例的高端电池电压采样电路至少包括：高端偏置信号输入端，高端偏置电路31，高端电池电压分压电路32，高端运算放大器331电路33，高端电压转电流电路34以及高端电流转电压电路35。

对于高端偏置信号输入端，其用于接收与高端电池电压采样电路对应的高端偏置信号。高端偏置信号是由外部偏置电路传输而来，在本实施例中，该高端偏置信号为高端偏置电流信号，也就是说，会有一个高端偏置电流Ibias流入到本实施例的高端电池电压采样电路3中。

对于高端偏置电路31，其连接于高端偏置信号输入端、高端电池的正极和负极以及芯片地端，用于在高端偏置信号输入端接收到高端偏置信号后，控制高端电池电压采样电路使能，并提供偏置电流。

在本实施例中，高端偏置电路31至少包括：第一高端NMOS管311，第二高端NMOS管312，第三高端NMOS管313，第四高端NMOS管316，第五高端NMOS管317，第一高端PMOS管314和第二高端PMOS管315；其中：

第一高端NMOS管311的漏极与高端偏置信号输入端连接，第一高端NMOS管311的漏极还与其栅极连接，第一高端NMOS管311的栅极还与第二高端NMOS管312和第三高端NMOS管313的栅极连接，第一高端NMOS管311的源极与第二高端NMOS管312和第三高端NMOS管313的源极连接后接入芯片地端，第三高端NMOS管313的漏极与高端运算放大器331电路33的高端偏置信号输入端连接。

第二高端NMOS管312的漏极与第二高端PMOS管315的漏极连接，第二高端PMOS管315的漏极还与其栅极连接，第二高端PMOS管315的栅极还与第一高端PMOS管314的栅极连接，第二高端PMOS管315的源极与第一高端PMOS管314的源极连接后接入高端电池的正极。

第一高端PMOS管314的漏极与第五高端NMOS管317的漏极连接，第五高端NMOS管317的漏极还与其栅极连接，第五高端NMOS管317的栅极还与第四高端NMOS管316的栅极连接，第五高端NMOS管317的源极与第四高端NMOS管316的源极连接后接入高端电池的负极，第四高端NMOS管316的漏极与高端电池电压分压电路32连接。

在高端偏置信号输入端接收到高端偏置信号后，高端偏置信号经由第一高端NMOS管311依次镜像至第二高端NMOS管312、第二高端PMOS管315、第一高端PMOS管314、第五高端NMOS管317和第四高端NMOS管316，以使各高端MOS管导通；高端偏置信号还经由第一高端NMOS管311镜像至第三高端NMOS管313，以向高端运算放大器331电路33提供偏置电流。

对于高端电池电压分压电路32，其连接于高端电池的正极、高端偏置电路31，用于接收高端电池的浮空电压，并将浮空电压进行分压。

在本实施例中，高端电池电压分压电路32至少包括：串联连接的第一高端电阻321和第二高端电阻322；第一高端电阻321接入高端电池的正极，第二高端电阻322与高端偏置电路31连接；其中，高端电池电压分压电路32输出的电压信号为第一高端电阻321两端形成的电压差。优选地，高端电池电压分压电路32输出的电压信号适于通过调节第一高端电阻321和第二高端电阻322之间的阻值比例来进行分压比例调节。

对于高端运算放大器331电路33，在本实施例中，至少包括一个高端运算放大器331，其正输入端连接于高端电池电压分压电路32，其正电源输入端连接于高端电池的正极，其负电源输入端连接于高端偏置电路31，用于在其负电源输入端接收到高端偏置电路31提供的偏置电流后，将高端电池电压分压电路32输出的电压信号从高端运算放大器331电路33的正输入端复制到高端运算放大器331电路33的负输入端。

对于高端电压转电流电路34，其连接于高端电池的正极、高端运算放大器331电路33的负输入端和输出端，用于将高端运算放大器331电路33的负输入端的电压信号转化为电流信号。

在本实施例中，高端电压转电流电路34至少包括：第三高端电阻341和第三高端PMOS管342；第三高端电阻341的一端接入高端电池的正极，另一端与第三高端PMOS管342的源极连接后接入高端运算放大器331电流的负输入端，第三高端PMOS管342的栅极与高端运算放大器331电路33的输出端连接，第三高端PMOS管342的漏极与高端电流转电压电路35连接。

对于高端电流转电压电路35，其连接于高端电压转电流电路34、芯片地端，用于将高端电压转电流电路34输出的电流信号传输到芯片地端，以使高端电压转电流电路34输出的电流信号转化为对地电压，并输出采样电压。

在本实施例中，高端电流转电压电路35至少包括：第四高端电阻351；第四高端电阻351的一端与电压转电流电路连接，另一端接入芯片地端；其中，采样电压为第四高端电阻351两端形成的电压差。

请继续参阅图3，本实施例的高端电池电压采样电路中还包括两个输入端口，它们分别与高端电池的正极、负极相连，而高端电池的电压为Vbat，由此，与高端电池的正极相连的输入端口电压为Vbat+，与高端电池的负极相连的另一个输入端口电压为Vbat-。对于电池包电压检测系统来讲，Vbat为浮空电压，本实施例的高端电池电压采样电路的功能即为将该浮空电压精确转换为对地电压，供电池包电压检测系统其他模块使用。

当电池包电压检测系统不需要对该节高端电池电压采样时，外部偏置电路不提供偏置电流Ibias进入本实施例的高端电池电压采样电路，此时第一高端NMOS管311、第二高端NMOS管312、第三高端NMOS管313、第四高端NMOS管316、第五高端NMOS管317，以及第一高端PMOS管314、第二高端PMOS管315、第三高端PMOS管342均处于关断状态，采样电压Vsamp通过第四高端电阻351下拉至零电平，此时本实施例的高端电池电压采样电路整体处于关断状态，功耗几乎为零，从而大大降低电池包电压检测系统功耗。

当电池包电压检测系统需要对该节高端电池电压采样时，外部偏置电路提供偏置电流Ibias进入本实施例的高端电池电压采样电路，经由第一高端NMOS管311镜像至第三高端NMOS管313，为高端运算放大器331提供偏置电流；同时偏置电流Ibias经由第一高端NMOS管311依次镜像至第二高端NMOS管312、第二高端PMOS管315、第一高端PMOS管314、第五高端NMOS管317和第四高端NMOS管316，最后将第四高端NMOS管316导通。其中，第一高端NMOS管311、第二高端NMOS管312、第三高端NMOS管313、第一高端PMOS管314、第二高端PMOS管315、第四高端NMOS管316和第五高端NMOS管317等MOS管尺寸可根据电流需求灵活设置。

之后该节高端电池的浮空电压经第一高端电阻321和第二高端电阻322分压后，传递到高端运算放大器331的正输入端，其中，分压后的电压值由第一高端电阻321和第二高端电阻322的电阻值决定，即：

Vbat+－V331+＝Vbat*R321/(R321+R322)。

利用高端运算放大器331的工作特性，使其自动调整其输出端的电压，以保证从第三高端电阻341上反馈到高端运算放大器331的负输入端的电压和高端运算放大器331的正输入端的电压相等，从而将高端运算放大器331的正输入端电压精确复制到负输入端，即第三高端电阻341和第三高端PMOS管342的连接节点，即：

Vbat+－V331-＝Vbat+－V331+＝Vbat*R321/(R321+R322)。

之后由第三高端电阻341和第三高端PMOS管342组成的高端电压转电流电路34将高端运算放大器331的负输入端的电压信号转换为电流信号，即：

Isamp＝(Vbat+－V331-)/R341＝Vbat*R321/[(R321+R322)*R341]。

电压转化后的电流Isamp流入电流转电压电路，即第四高端电阻351中，最终形成采样电压Vsamp输出，即：

Vsamp＝Isamp*R351＝Vbat*R321*R351/[(R321+R322)*R341]；

从而得到：

Vsamp/Vbat＝R321*R351/[(R321+R322)*R341]。

由上式可见，第一高端电阻321、第二高端电阻322、第三高端电阻341以及第四高端电阻351等电阻值比例可以根据电池包电压检测系统的需要随意设置，以得到不同的输出输入电压比值。

因此，本实施例的高端电池电压采样电路的采样精度不受电池电压影响，即使电池电压接近零伏，本实施例的高端电池电压采样电路也可以对其进行精确采样，大幅提高采样范围。在电池包电压检测系统工作过程中，如果电池包发生开路，Vbat+与Vbat-之间电压差会超出正常工作范围，但由于第一高端电阻321和第二高端电阻322构成的高端电池电压分压电路32存在，实际输入至高端运算放大器331的正输入端的电压仍在其正常工作范围内，不会导致芯片损坏，可有效保护芯片及电池包电压检测系统的安全。

本实施例的高端电池电压采样电路，通过第一高端NMOS管311、第二高端NMOS管312、第三高端NMOS管313、第一高端PMOS管314、第二高端PMOS管315、第四高端NMOS管316和第五高端NMOS管317实现了偏置与使能功能的复用，有效降低了电池包电压检测系统的功耗。此外，通过严格匹配的第一高端电阻321和第二高端电阻322构成的分压网络，实现了输入电压精确采样的同时确保芯片在发生意外时不会损坏；同时通过高增益运算放大器，实现了在确保采样精度的同时最大限度的扩展了采样电压范围；而电压转电流电路及电流转电压电路中第三高端电阻341及第四高端电阻351的精确匹配，确保了输出的采样电压对电池电压的精确复制。

此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。

请参阅图4，本发明第二实施例涉及一种低端电池电压采样电路。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发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实施例的低端电池电压采样电路，至少包括：低端偏置信号输入端，低端偏置电路41，低端电池电压分压电路42，低端运算放大器431电路43，低端电压转电流电路44，电流镜像电路45以及低端电流转电压电路46。

对于低端偏置信号输入端，其用于接收与低端电池电压采样电路对应的低端偏置信号。低端偏置信号是由外部偏置电路传输而来，在本实施例中，该低端偏置信号为低端偏置电流信号，也就是说，会有一个低端偏置电流Ibias流入到本实施例的低端电池电压采样电路中。

对于低端偏置电路41，其连接于低端偏置信号输入端、低端电池的正极和负极以及电源电压VIN，用于在低端偏置信号输入端接收到低端偏置信号后，控制低端电池电压采样电路使能，并提供偏置电流。

在本实施例中，低端偏置电路41至少包括：第一低端PMOS管411，第二低端PMOS管412，第三低端PMOS管413，第四低端PMOS管416，第五低端PMOS管417，第一低端NMOS管414和第二低端NMOS管415；其中：

第一低端PMOS管411的漏极与低端偏置信号输入端连接，第一低端PMOS管411的漏极还与其栅极连接，第一低端PMOS管411的栅极还与第二低端PMOS管412和第三低端PMOS管413的栅极连接，第一低端PMOS管411的源极与第二低端PMOS管412和第三低端PMOS管413的源极连接后接入电源电压VIN，第三低端PMOS管413的漏极与低端运算放大器431电路43的正电源输入端连接。

第二低端PMOS管412的漏极与第二低端NMOS管415的漏极连接，第二低端NMOS管415的漏极还与其栅极连接，第二低端NMOS管415的栅极还与第一低端NMOS管414的栅极连接，第二低端NMOS管415的源极与第一低端NMOS管414的源极连接后接入低端电池的负极。

第一低端NMOS管414的漏极与第五低端PMOS管417的漏极连接，第五低端PMOS管417的漏极还与其栅极连接，第五低端PMOS管417的栅极还与第四低端PMOS管416的栅极连接，第五低端PMOS管417的源极与第四低端PMOS管416的源极连接后接入低端电池的正极，第四低端PMOS管416的漏极与低端电池电压分压电路42连接。

在低端偏置信号输入端接收到低端偏置信号后，低端偏置信号经由第一低端PMOS管411依次镜像至第二低端PMOS管412、第二低端NMOS管415、第一低端NMOS管414、第五低端PMOS管417和第四低端PMOS管416，以使各低端MOS管导通；低端偏置信号还经由第一低端PMOS管411镜像至第三低端PMOS管413，以向低端运算放大器431电路43提供偏置电流。

对于低端电池电压分压电路42，其连接于低端电池的负极、低端偏置电路41，用于接收低端电池的浮空电压，并将浮空电压进行分压。

在本实施例中，低端电池电压分压电路42至少包括：串联连接的第一低端电阻421和第二低端电阻422；第一低端电阻421接入低端电池的负极，第二低端电阻422与低端偏置电路41连接；其中，低端电池电压分压电路42输出的电压信号为第一低端电阻421两端形成的电压差。优选地，低端电池电压分压电路42输出的电压信号适于通过调节第一低端电阻421和第二低端电阻422之间的阻值比例来进行分压比例调节。

对于低端运算放大器431电路43，在本实施例中，至少包括一个低端运算放大器431，其正输入端连接于低端电池电压分压电路42，其正电源输入端连接于低端偏置电路41，其负电源输入端连接于低端电池的负极，用于在其正电源输入端接收到低端偏置电路41提供的偏置电流后，将低端电池电压分压电路42输出的电压信号从低端运算放大器431电路43的正输入端复制到低端运算放大器431电路43的负输入端。

对于低端电压转电流电路44，其连接于低端电池的负极、低端运算放大器431电路43的负输入端和输出端，用于将低端运算放大器431电路43的负输入端的电压信号转化为电流信号。

在本实施例中，低端电压转电流电路44至少包括：第三低端电阻441和第三低端NMOS管442；第三低端电阻441的一端接入低端电池的负极，另一端与第三低端NMOS管442的源极连接后接入低端运算放大器431电流的负输入端，第三低端NMOS管442的栅极与低端运算放大器431电路43的输出端连接，第三低端NMOS管442的漏极与电流镜像电路45连接。

对于电流镜像电路45，其连接于低端电压转电流电路44、电源电压VIN，用于将低端电压转电流电路44输出的电流信号进行镜像。

在本实施例中，电流镜像电路45至少包括：第六低端PMOS管451和第七低端PMOS管452；第六低端PMOS管451的漏极与低端电压转电流电路44连接，第六低端PMOS管451的漏极还与其栅极连接，第六低端PMOS管451的栅极还与第七低端PMOS管452的栅极连接，第六低端PMOS管451的源极与第七低端PMOS管452的源极连接后接入电源电压VIN，第七低端PMOS管452的漏极与低端电流转电压电路46连接。优选地，电流镜像电路45适于在将所述低端电压转电流电路输出的电流信号进行镜像时，通过调节第七低端PMOS管452和第六低端PMOS管451宽长比的比值来调节低端电压转电流电路44输出的电流信号的比例，从而使电流镜像电路45输出的电流信号为低端电压转电流电路44输出的电流信号的K倍；其中，K为第七低端PMOS管452和第六低端PMOS管451宽长比的比值。

值得一提的是，电源电压VIN分别向低端偏置电路41和电流镜像电路45提供稳压电压源，使低端偏置电路41和电流镜像电路45能够稳定工作。

对于低端电流转电压电路46，其连接于电流镜像电路45、芯片地端，用于将电流镜像电路45输出的电流信号传输到芯片地端，以使电流镜像电路45输出的电流信号转化为对地电压，并输出采样电压。

在本实施例中，低端电流转电压电路46至少包括：第四低端电阻461；第四低端电阻461的一端与电流镜像电路45连接，另一端接入芯片地端；其中，采样电压为第四低端电阻461两端形成的电压差。

请继续参阅图4，本实施例的低端电池电压采样电路中还包括两个输入端口，它们分别与低端电池的正极、负极相连，而低端电池的电压为Vbat，由此，与低端电池的正极相连的输入端口电压为Vbat+，与低端电池的负极相连的另一个输入端口电压为Vbat-。对于电池包电压检测系统来讲，Vbat为浮空电压，本实施例的低端电池电压采样电路的功能即为将该浮空电压精确转换为对地电压，供电池包电压检测系统其他模块使用。

当电池包电压检测系统不需要对该节低端电池电压采样时，外部偏置电路不提供偏置电流Ibias进入本实施例的低端电池电压采样电路，此时第一低端PMOS管411、第二低端PMOS管412、第三低端PMOS管413、第四低端PMOS管416、第五低端PMOS管417，以及第一低端NMOS管414、第二低端NMOS管415、第三低端NMOS管442均处于关断状态，采样电压Vsamp通过第四低端电阻461下拉至零电平，此时本实施例的低端电池电压采样电路整体处于关断状态，功耗几乎为零，从而大大降低电池包电压检测系统功耗。

当电池包电压检测系统需要对该节低端电池电压采样时，外部偏置电路提供偏置电流Ibias进入本实施例的低端电池电压采样电路，经由第一低端PMOS管411镜像至第三低端PMOS管413，为低端运算放大器431提供偏置电流；同时偏置电流Ibias经由第一低端PMOS管411依次镜像至第二低端PMOS管412、第二低端NMOS管415、第一低端NMOS管414、第五低端PMOS管417和第四低端PMOS管416，最后将第四低端PMOS管416导通。其中，第一低端PMOS管411、第二低端PMOS管412、第三低端PMOS管413、第一低端NMOS管414、第二低端NMOS管415、第四低端PMOS管416和第五低端PMOS管417等MOS管尺寸可根据电流需求灵活设置。

之后该节低端电池的浮空电压经第一低端电阻421和第二低端电阻422分压后，传递到低端运算放大器431的正输入端，其中，分压后的电压值由第一低端电阻421和第二低端电阻422的电阻值决定，即：

V431+－Vbat-＝Vbat*R421/(R421+R422)。

利用低端运算放大器431的工作特性，使其自动调整其输出端的电压，以保证从第三低端电阻441上反馈到低端运算放大器431的负输入端的电压和低端运算放大器431的正输入端的电压相等，从而将低端运算放大器431的正输入端电压精确复制到负输入端，即第三低端电阻441和第三低端NMOS管442的连接节点，即：

V431-－Vbat-＝V431+－Vbat-＝Vbat*R421/(R421+R422)。

之后由第三低端电阻441和第三低端NMOS管442组成的低端电压转电流电路44将低端运算放大器431的负输入端电压转换为电流信号，即：

Isamp＝(V431-－Vbat-)/R441＝Vbat*R421/[(R421+R422)*R441]。

电压转化后的电流Isamp经精确匹配的由第六低端PMOS管451和第七低端PMOS管452构成的电流镜像电路45镜像后，变为原转化后电流Isamp的K倍，其中K为第七低端PMOS管452和第六低端PMOS管451宽长比的比值，即：

Isamp_out＝Isamp*K＝Vbat*R421*K/[(R421+R422)*R441]。

镜像后的电流Isamp_out流入低端电流转电压电路46，即第四低端电阻461中，最终形成采样电压Vsamp输出，即：

Vsamp＝Isamp_out*R461＝Vbat*R421*R461*K/[(R421+R422)*R441]；

从而得到：

Vsamp/Vbat＝R421*R461*K/[(R421+R422)*R441]。

由上式可见，第一低端电阻421、第二低端电阻422、第三低端电阻441以及第四低端电阻461等电阻值比例可以根据电池包电压检测系统的需要随意设置，以得到不同的输出输入电压比值。

因此，本实施例的低端电池电压采样电路的采样精度不受电池电压影响，即使电池电压接近零伏，本实施例的低端电池电压采样电路也可以对其进行精确采样，大幅提高采样范围。在电池包电压检测系统工作过程中，如果电池包发生开路，Vbat+与Vbat-之间电压差会超出正常工作范围，但由于第一低端电阻421和第二低端电阻422构成的低端电池电压分压电路42存在，实际输入至低端运算放大器431的正输入端的电压仍在其正常工作范围内，不会导致芯片损坏，可有效保护芯片及电池包电压检测系统的安全。

本实施例的低端电池电压采样电路，通过第一低端PMOS管411、第二低端PMOS管412、第三低端PMOS管413、第一低端NMOS管414、第二低端NMOS管415、第四低端PMOS管416和第五低端PMOS管417实现了偏置与使能功能的复用，有效降低了电池包电压检测系统的功耗。此外，通过严格匹配的第一低端电阻421和第二低端电阻422构成的分压网络，实现了输入电压精确采样的同时确保芯片在发生意外时不会损坏；同时通过高增益运算放大器，实现了在确保采样精度的同时最大限度的扩展了采样电压范围；而电压转电流电路及电流转电压电路中第三低端电阻441及第四低端电阻461的精确匹配，确保了输出的采样电压对电池电压的精确复制。

此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。

请查阅图5，本发明第三实施例涉及一种电池包电压检测系统，用于对待测电池包进行电压检测，待测电池包包括串联的至少一节高端电池和至少一节低端电池。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发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

其中，本实施例的电池包电压检测系统至少包括：

至少一个与高端电池相应的高端电池电压采样电路3，用于在接收到对应的高端偏置信号后，对高端电池进行电压采样。该高端电池电压采样电路3的结构和原理在本发明的第一实施例中已详细描述，在此不作赘述。

以及至少一个与低端电池相应的低端电池电压采样电路4，用于在接收到对应的低端偏置信号后，对低端电池进行电压采样。该低端电池电压采样电路4的结构和原理在本发明的第二实施例中已详细描述，在此不作赘述。

在本实施例中，设定待测电池包包括六节串联的电池(当然，在其他的实施例中，待测电池包中串联的电池的数量可以根据需要进行选择)。这六节电池沿垂直坐标轴(Y轴)正方向排布，每节电池的正极在上、负极在下；按照此种排布方式，通常将沿垂直坐标轴(Y轴)正方向排布的靠近上方位置的电池作为高端电池，而将沿垂直坐标轴(Y轴)正方向排布的靠近下方位置的电池作为低端电池。当然，在其他的实施例中，待测电池包中各电池也可以采用不同的排布方式和不同的电池正负极方向；例如，将电池沿水平坐标轴(X轴)正方向排布，每节电池的正极在左、负极在右，按照此种排布方式，通常将沿水平坐标轴(X轴)正方向排布的靠近左侧位置的电池作为高端电池，而将沿水平坐标轴(X轴)正方向排布的靠近右侧位置的电池作为低端电池。

如图5所示，沿垂直坐标轴(Y轴)正方向排布的靠近上方位置的三节电池为高端电池，而沿垂直坐标轴(Y轴)正方向排布的靠近下方位置的三节电池为低端电池。每节高端电池各配置一个高端电池电压采样电路3，每节低端电池各配置一个低端电池电压采样电路4。每节电池的正负极连接其各自相应的电池电压采样电路，且每节电池的电压作为其各自相应的电池电压采样电路的输入信号，即Vbat<6:1>，对于本实施例的电池包电压检测系统来讲均为各节电池的浮空电压。

请继续参阅图5，除了高端电池电压采样电路3和低端电池电压采样电路4之外，本实施例的电池包电压检测系统还包括：外部采样信号，译码器电路1，外部偏置电路2，选通电路5，修调电路6以及缓冲电路7。

对于外部采样信号，其用于控制电池包电压监测系统对待测电池包中的电池进行选择性检测。在本实施例中，如图5所示，外部采样信号为CS<2:0>，并可以根据所需要检测的某节电池来设定CS信号的取值。

对于译码器电路1，其连接于外部采样信号，用于对外部采样信号进行编译。在本实施例中，如图5所示，译码器电路1至少包括一个3-8译码器，能够对CS信号进行编译后生成编译信号SW<8:1>，并能确定其中各通路的对应关系，以控制关联模块的工作状态。

对于外部偏置电路2，其输入端连接于译码器电路1，其输出端连接于高端电池电压采样电路3、低端电池电压采样电路4，用于根据译码器电路1生成的编译信号，产生对应通路的偏置信号，并将其通过对应的输出端提供给相应电池电压采样电路。在本实施例中，外部偏置电路2具有六个内部通路以及与这六个内部通路对应的六个输出端，每个输出端对应一个电池电压采样电路的偏置信号输入端；其中，偏置信号为偏置电流信号Ibias<6:1>，根据3-8译码器生成的SW信号，产生对应内部通路的偏置电流Ibias，并将其从对应的输出端提供至相应电池电压采样电路的偏置信号输入端。

对于选通电路5，其输入端连接于译码器电路1，其选通端连接于高端电池电压采样电路3、低端电池电压采样电路4，用于根据译码器电路1生成的编译信号，选通对应通路的电池电压采样电路，以输出采样电压。在本实施例中，如图5所示，选通电路5至少包括一个六选一选通器，其选通端配置有六个通路，由SW信号控制其选通对应通路的电池电压采样电路输出的Vsamp信号，并将其传输至缓冲电路7。

对于修调电路6，其连接于译码器电路1，用于根据译码器电路1生成的编译信号，产生相应电池电压采样电路的修调码。在本实施例中，该修调电路6同样配置有六个内部通路和与这六个内部通路对应的六个输出端，由SW信号控制其产生对应内部通路的相应电池电压采样电路的修调码信号samp_trim<6:1>，并将其从对应的输出端输出至缓冲电路7中。

对于缓冲电路7，其连接于选通电路5的输出端、修调电路6，用于根据修调电路6产生的修调码对选通电路5输出的采样电压进行修调，并在缓冲后形成输出信号，即最终的输出电压VOUT。

当需要对待测电池包中的某节电池电压采样时，先由CS<2:0>给出对应编码，经3-8译码器编译产生SW信号并传输至外部偏置电路2，产生对应通路的偏置电流，将对应通路的电池电压采样电路使能并进行适当偏置；该通路对应的电池电压采样电路将电池的浮空电压转换为对地电压Vsamp，并传输至六选一选通器的输入端；同时SW信号传输至六选一选通器，将对应通路电池电压采样电路的输出信号Vsamp选通，并传输至缓冲电路7；同时SW信号传输至修调电路6，产生对应通路的修调码并传输至缓冲电路7；然后缓冲电路7利用修调电路6产生的修调码对六选一选通器传输的对应通路的Vsamp信号进行修调，经缓冲后形成最终输出信号VOUT。

其中，本实施例中所涉及的电池电压采样电路为高端电池电压采样电路3或者低端电池电压采样电路4。

本实施例的电池包电压检测系统将对应通路的电池的浮空电压精确转换为对地电压VOUT输出，利用CS信号对各通路电池电压交替采样或者选择性采样，最终完成对待测电池包中各节电池电压的检测。

此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。

如图6所示，本发明第四实施例涉及一种电池电压采样方法，用于多节电池串联的电池电压采样电路，其中，电池电压采样电路为本发明第一实施例所涉及的高端电池电压采样电路3或者本发明第二实施例所涉及的低端电池电压采样电路4。

本实施例的电池电压采样方法至少包括：S1，将电池电压采样电路使能的步骤；S2，将待采样电池的浮空电压分压的步骤；S3，将分压后的电压信号转化为电流信号的步骤；S4，将电流信号镜像处理的步骤；以及S5，将镜像处理后的电流信号转化为对地电压的步骤。

本实施例的电池电压采样方法实现了将电池的浮空电压转化为对地电压的目的，请参阅图7，具体方法及流程详细说明如下：

选择一节待采样电池，由外部偏置电路2向与待采样电池相应的电池电压采样电路提供对应的偏置信号，由偏置电路将电池电压采样电路使能，以完成将电池电压采样电路使能的步骤。

将待采样电池的浮空电压作为输入信号，传输至电池电压分压电路，由电池电压分压电路对待采样电池的浮空电压进行分压，并将分压后的电压信号通过运算放大器电路传输至电压转电流电路，以完成将待采样电池的浮空电压分压的步骤。

由电压转电流电路将接收到的分压后的电压信号转化为电流信号，并传输至电流镜像电路，以完成将分压后的电压信号转化为电流信号的步骤。

由电流镜像电路45将接收到的电流信号进行镜像，并将镜像处理后的电流信号传输到电流转电压电路，以完成将电流信号镜像处理的步骤。当然，由电流镜像电路将接收到的电流信号进行镜像时，还可以由电流镜像电路将接收到的电流信号的比例根据需要进行调节，从而使镜像处理后的电流信号变为接收到的电流信号的K倍；其中，K大于零。

由电流转电压电路将接收到的镜像处理后的电流信号传输到芯片地端，从而将镜像后的电流信号转化为对地电压，完成将镜像处理后的电流信号转化为对地电压的步骤。

需要指出的是，本实施例的电池电压采样方法还包括：将采样电压输出的步骤；其中，采样电压为对地电压，其与待采样电池的浮空电压之间的电压比值适于通过调节电池电压采样电路中各器件的电阻值比例和K的取值来进行调节。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

不难发现，本实施例为与第一实施例或者第二实施例相对应的方法实施例，本实施例可与第一实施例或者第二实施例互相配合实施。第一实施例或者第二实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例或者第二实施例中。

上述所有实施例及所涉及的附图，并非用以限定本发明的范围。比如图3和图4中的电阻比例可以根据电池包电压检测系统的需要随意设置，电流镜像电路中的MOS管尺寸可根据电流需求灵活设置等。总之，凡是对本发明上述实施例的结构、方法和技术所做的简单修改、比例调整、等效变化或者修饰，皆落入本专利的保护范围内。

综上所述，本发明的电池电压采样电路，在未接收到偏置信号时，整体处于关断状态，功耗几乎为零，从而大大降低了功耗；对于高端电池和低端电池具有不同的电路结构，采样精度更高，且采样精度不受电池电压影响，即使电池电压接近零伏，也可以对其进行精确采样，大幅提高采样范围；另外，在电池包发生开路时，由于池电压分压电路的存在，实际输入至运算放大器的电压仍在其正常工作范围内，不会导致芯片损坏，可有效保护芯片及电池包电压检测系统的安全。

本发明的电池电压采样方法，在完成对电池电压精确分压的同时，有效地保证了电池发生开路时芯片不会被高压损坏，确保了电池开路时芯片的安全；另外，通过使用电压转电流电路及电流转电压电路，大幅提高了电池电压采样的精度及范围。

本发明的电池包电压监测系统，其中所有串联电池对应的电池电压采样电路均采用带有使能功能的偏置电路，并通过接收由外部偏置电路提供的偏置信号来控制各个高、低端电池电压采样电路的使能，大幅减小了电池包电压检测系统的功耗。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电池电压采样电路，其特征在于，所述电池电压采样电路至少包括：

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；

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；

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；

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；

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；

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，并输出采样电压。

2.根据权利要求1所述的电池电压采样电路，其特征在于，所述待采样电池为高端电池或者低端电池；

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：

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，并输出采样电压；

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：

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；

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，并输出采样电压。

3.根据权利要求2所述的电池电压采样电路，其特征在于，在所述待采样电池为高端电池时，其中：

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；

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；

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；

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。

4.根据权利要求2所述的电池电压采样电路，其特征在于，在所述待采样电池为低端电池时，其中：

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；

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；

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；

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PMOS管和所述第六低端PMOS管宽长比的比值，来调节所述电压转电流电路输出的电流信号的比例，从而使所述电流镜像电路输出的电流信号为所述电压转电流电路输出的电流信号的K倍；其中，K为所述第七低端PMOS管和所述第六低端PMOS管宽长比的比值；

所述电流转电压电路至少包括：第四低端电阻；所述第四低端电阻的一端与所述电流镜像电路连接，另一端接入所述芯片地端；其中，所述采样电压为所述第四低端电阻两端形成的电压差。

5.一种电池包电压检测系统，用于对待测电池包进行电压检测，所述待测电池包包括串联的至少一节高端电池和至少一节低端电池，其特征在于，所述电池包电压检测系统至少包括：

如权利要求1-4任一项所述的电池电压采样电路，用于在接收到对应的偏置信号后，对所述高端电池或者所述低端电池进行电压采样。

6.根据权利要求5所述的电池包电压检测系统，其特征在于，所述电池包电压检测系统还包括：

外部采样信号，用于控制所述电池包电压监测系统对所述待测电池包中的电池进行选择性检测；

译码器电路，连接于所述外部采样信号，用于对所述外部采样信号进行编译；

外部偏置电路，其输入端连接于所述译码器电路，其输出端连接于所述电池电压采样电路，用于根据所述译码器电路生成的编译信号，产生对应通路的偏置信号，并将其通过对应的输出端提供给相应电池电压采样电路；

选通电路，其输入端连接于所述译码器电路，其选通端连接于所述电池电压采样电路，用于根据所述译码器电路生成的编译信号，选通对应通路的电池电压采样电路，以输出采样电压；

修调电路，连接于所述译码器电路，用于根据所述译码器电路生成的编译信号，产生相应电池电压采样电路的修调码；

缓冲电路，连接于所述选通电路的输出端、所述修调电路，用于根据所述修调电路产生的修调码对所述选通电路输出的采样电压进行修调，并在缓冲后形成输出信号。

7.一种电池电压采样方法，用于多节电池串联的如权利要求1-4任一项所述的电池电压采样电路，其特征在于，所述电池电压采样方法至少包括：

将所述电池电压采样电路使能的步骤；

将待采样电池的浮空电压分压的步骤；

将分压后的电压信号转化为电流信号的步骤；

将所述电流信号镜像处理的步骤；

以及将镜像处理后的电流信号转化为对地电压的步骤。

8.根据权利要求7所述的电池电压采样方法，其特征在于，所述电池电压采样方法至少包括：

选择一节待采样电池，由外部偏置电路向与所述待采样电池相应的电池电压采样电路提供对应的偏置信号，由所述偏置电路将所述电池电压采样电路使能，以完成将所述电池电压采样电路使能的步骤；

将所述待采样电池的浮空电压作为输入信号，传输至所述电池电压分压电路，由所述电池电压分压电路对所述待采样电池的浮空电压进行分压，并将分压后的电压信号通过所述运算放大器电路传输至所述电压转电流电路，以完成将所述待采样电池的浮空电压分压的步骤；

由所述电压转电流电路将接收到的分压后的电压信号转化为电流信号，并传输至所述电流镜像电路，以完成将分压后的电压信号转化为电流信号的步骤；

由所述电流镜像电路将接收到的电流信号进行镜像，并将镜像处理后的电流信号传输到所述电流转电压电路，以完成将所述电流信号镜像处理的步骤；

由所述电流转电压电路将接收到的镜像处理后的电流信号传输到芯片地端，从而将镜像后的电流信号转化为对地电压，完成将镜像处理后的电流信号转化为对地电压的步骤。

9.根据权利要求8所述的电池电压采样方法，其特征在于，由所述电流镜像电路将接收到的电流信号进行镜像时，由所述电流镜像电路将接收到的电流信号的比例根据需要进行调节，从而使镜像处理后的电流信号变为接收到的电流信号的K倍；其中，K大于零。

10.根据权利要求9所述的电池电压采样方法，其特征在于，所述电池电压采样方法还包括：将采样电压输出的步骤；其中，所述采样电压为对地电压，其与所述待采样电池的浮空电压之间的电压比值适于通过调节所述电池电压采样电路中各器件的电阻值比例和所述K的取值来进行调节。