控制电能输出的方法、电能产生装置和智能电池与流程

本发明属于电力领域，尤其涉及一种控制电能输出的方法、电能产生装置和智能电池。

背景技术：

电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。电池具有正极、负极。电池的种类繁多，如干电池、化学电池、太阳能电池等。随着科技的进步，电池已经被广泛应用到各种设备中，如手机、笔记本、家用电器、电动交通工具等需要电能驱动的设备中。

现有技术中的电池均是被动器件，被动的接收充电和放电。一些大型的设备一般都用电池组来对设备供电，例如电动汽车，当采集电池的参数(如电压、温度)时，只能检测出电池组的平均数值，无法获知单个电池的状态以及参数，进而在单个电池发生异常时，不能及时获知异常，最终可能导致整个电池组的故障。

技术实现要素：

本发明提供一种控制电能输出的方法、电能产生装置和智能电池，旨在解决现有技术中的单个电池位于电池组时，由于无法获知单个电池的状态及参数，若单个电池发生异常，无法及时获知异常，最终可能导致整个电池组的故障的问题。

本发明提供的一种电能产生装置，包括：集成芯片、互感变压器、MOS管控制电路和电力总线，其中所述集成芯片包括：电力载波芯片和微处理器，所述集成芯片通过所述互感变压器与所述电力总线耦合连接，所述微处理器与所述MOS管控制电路相连；电力总线接收主机发送的调节指令和/或向所述主机发送运行状态以及所述运行状态下的运行参数，其中所述运行状态中包括运行正常状态和运行异常状态；所述MOS管控制电路，用于按照所述微处理器发送的控制信号关闭或启动电能输出。

本发明提供的一种智能电池，包括：集成芯片、互感变压器、MOS管控制电路和电力总线，其中所述集成芯片包括：电力载波芯片和微处理器，所述集成芯片通过所述互感变压器与所述电力总线耦合连接，所述微处理器与所述MOS管控制电路相连；所述集成芯片，用于通过所述电力总线接收主机发送的调节指令和/或向所述主机发送运行状态以及所述运行状态下的运行参数，其中所述运行状态中包括运行正常状态和运行异常状态；所述MOS管控制电路，用于按照所述微处理器发送的控制信号关闭或启动电能输出。

本发明提供的一种控制电能输出的方法，包括：集成处理器通过电力总线接收主机发送的调节指令和/或向所述主机发送运行状态以及所述运行状态下的运行参数，其中所述运行状态中包括运行正常状态和运行异常状态，所述集成处理器包括：微处理器和电力载波处理器；MOS管控制模块按照所述微处理器发送的控制信号关闭或启动电能输出。

本发明提供的控制电能输出的方法、电能产生装置和智能电池，所述电能产生装置包括：集成芯片、互感变压器、MOS管控制电路和电力总线，其中所述集成芯片包括：电力载波芯片和微处理器，所述集成芯片通过所述互感变压器与所述电力总线耦合连接，所述微处理器与所述MOS管控制电路相连；所述集成芯片通过所述电力总线接收主机发送的调节指令和/或向所述主机发送运行状态以及所述运行状态下的运行参数，其中所述运行状态中包括运行正常状态和运行异常状态，所述MOS管控制电路按照所述微处理器发送的控制信号关闭或启动电能输出，这样电能产生装置就是主动器件，通过集成芯片实时主动向主机上报自身的运行状态以及运行参数，进而能够及时的发现异常状态，这样即使是电池组，也不会因单个电池无法及时发现异常而导致整个电池组的故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1是本发明第一实施例提供的电能产生装置的结构示意图；

图2是本发明第二、三实施例提供的电能产生装置的结构示意图；

图3是本发明第四实施例提供的控制电能输出的方法实现流程示意图；

图4是本发明第五实施例提供的控制电能输出的方法实现流程示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是本发明第一实施例提供的电能产生装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。该电能产生装置可以是电池的内置结构，也可以为电池。图1示例的电能产生装置，主要包括：集成芯片101、互感变压器102、金属-氧化物-半导体(MOS，Metal-Oxide-Semiconductor)管控制电路103和电力总线104，其中该集成芯片101包括：电力载波芯片1011和微处理器1012，具体详细说明如下：

集成芯片101通过该互感变压器102与该电力总线104耦合连接，微处理器1012与MOS管控制电路103相连；

集成芯片101，用于通过该电力总线104接收主机发送的调节指令和/或向该主机发送运行状态以及该运行状态下的运行参数，该运行状态中包括运行正常状态和运行异常状态；

该MOS管控制电路103，用于按照该微处理器1012发送的控制信号关闭或启动电能输出。

微处理器1012可以为单片机，在实际应用中可以将电力载波芯片1011和微处理器1012集成在一个集成芯片101中，这样电能产生装置(电池)由被动器件变成主动器件，通过集成芯片101可以执行相应的步骤。

将微处理器1012与MOS管控制电路103相连，MOS管控制电路103可以按照该微处理器1012发出的控制信号关闭或启动电能输出。这里控制信号包括两种：关闭控制信号和启动控制信号。该关闭控制信号的发出条件不做限定，可以在检测到整个装置运行异常时，发出该关闭控制信号；也可以按照预先设置的参数，例如按照预置时间间隔发出该关闭控制信号；还可以按照主机发送的调节指令，如，主机将关闭指令发送至集成芯片101中，该集成芯片101通过内置的微处理器1012发送关闭控制信号。

该调节指令不做限定，可以为控制开启或关闭的调节指令，也可以是调整参数的调节指令，例如，调整充放电。

需要说明的是，本发明中的电能产生装置相当于单个的电池，或者是位于单个电池中的结构。

本发明实施例中，所述集成芯片101通过该互感变压器102与该电力总线104耦合连接，该微处理器1012与该MOS管控制电路103相连，该集成芯片101通过该电力总线104接收主机发送的调节指令和/或向该主机发送运行状态以及该运行状态下的运行参数，其中该运行状态中包括运行正常状态和运行异常状态，该MOS管控制电路103按照该微处理器1012发送的控制信号关闭或启动电能输出，这样电能产生装置就是主动器件，通过集成芯片101实时主动向主机上报自身的运行状态以及运行参数，进而能够及时的发现异常状态，即使是电池组，也不会因单个电池无法及时发现异常而导致整个电池组的故障。

请参阅图2，图2是本发明第二实施例提供的电能产生装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。该电能产生装置可以是电池的内置结构，也可以为电池。图2示例的电能产生装置，主要包括：集成芯片201、互感变压器202、MOS管控制电路203、电力总线204和采集电路205，其中该集成芯片201包括：电力载波芯片2011和微处理器2012，具体详细说明如下：

该集成芯片201通过该互感变压器202与该电力总线204耦合连接，该微处理器2012与该MOS管控制电路203相连。

该集成芯片201，用于通过该电力总线204接收主机发送的调节指令和/或向该主机发送运行状态以及该运行状态下的运行参数，其中该运行状态中包括运行正常状态和运行异常状态。

该MOS管控制电路203，用于按照该微处理器2012发送的控制信号关闭或启动电能输出。

该运行参数中包括电压值、温度值、剩余电量、放电倍率、自放电率和内阻。

集成芯片201通过电力总线204可以主动向主机发送运行参数，其中发送的运行参数包括剩余电量(SOC，State Of Charge)。任何应用到电池的电子设备都需要显示剩余电量，如手机、电动汽车、笔记本等。现有技术中，计算该剩余电量均是采用估值算法，例如，压差检测法、库伦计等，因为电池的放电还有自身消耗的电能，还可以是由于其他外界因素引起的消耗，所以现有技术中估算出的剩余电量是有误差的。若电子设备为大型设备如电动汽车，一般使用的是电池组，使用现有技术中的估算方法来计算电池组的剩余电量误差会更加大，因为在计算时使用的参数均为平均值。本发明实施例中，集成芯片201可以主动向主机发送电压值、温度值、剩余电量、放电倍率、自放电率和内阻等运行参数，这样即使在电池组的情况下，也可以精确的得到电池组所在设备的整个耗电量以及剩余电量。

微处理器2012可以为单片机，在实际应用中可以将电力载波芯片2011和微处理器2012集成在一个集成芯片201中，这样电能产生装置(电池)由被动器件变成主动器件，通过集成芯片201可以执行相应的步骤。

将微处理器2012与MOS管控制电路203相连，MOS管控制电路203可以按照该微处理器2012发出的控制信号关闭或启动电能输出。这里控制信号包括两种：关闭控制信号和启动控制信号。该关闭控制信号的发出条件不做限定，可以在检测到整个装置运行异常时，发出该关闭控制信号；也可以按照预先设置的参数，例如按照预置时间间隔发出该关闭控制信号；还可以按照主机发送的调节指令，如，主机将关闭指令发送至集成芯片201中，该集成芯片201通过内置的微处理器2012发送关闭控制信号。

该调节指令不做限定，可以为控制开启或关闭的调节指令，也可以是调整参数的调节指令，例如，调整充电或放电。

需要说明的是，本发明中的电能产生装置相当于单个的电池，或者是位于单个电池中的结构。

该采集电路205与该微处理器2012相连接；该采集电路205，用于实时采集温度值和/或电压值，并将该温度值和/或该电压值发送给该微处理器2012。

该微处理器2012，还用于接收该采集电路205发送的该温度值，并将该温度值与预置门限值进行比较，若该温度值大于该预置门限值，则向该MOS管控制电路203发送关闭控制信号，以关闭电能输出；

该微处理器2012，还用于若当前的处于关闭电能输出状态且该温度值小于该预置门限值，则向该MOS管控制电路203发送开启控制信号，以启动电能输出。

现有技术中，对于电池组来说，可以检测到温度，但是该温度为整个电池组的平均温度，如果单个电池温度过高是无法及时发现的。本发明实施例中采集电路205采集整个电能产生装置内的温度，并将采集到的温度值发送给微处理器2012，这样当温度过高时，微处理器2012可以控制MOS管控制电路203关闭电能输出，防止电能产生装置(电池)因温度过高发生异常，进而提高了电池的使用寿命。

该微处理器2012，还用于接收该采集电路205发送的该电压值，并将该电压值分别与第一预置电压值和第二预置电压值进行比较，若该电压值大于该第一预置电压值或该电压值小于该第二预置电压值，则向该MOS管控制电路203发送关闭控制信号，以关闭电能输出；

该微处理器2012，还用于若当前的处于关闭电能输出状态且关闭电能输出的时长超过预置时长，则向该MOS管控制电路203发送开启控制信号，以启动电能输出。

这里的该采集电路205采集的电压值为工作电压值，该第一预置电压值可以为高于额定电压值的数值，该第二预置电压值为低于该额定电压值的数值，一般该第一预置电压值的取值为额定电压值+15％额定电压值，该第二预置电压值的取值为额定电压值-15％额定电压值。

可选地，该装置还包括一个时钟定时器，该时钟定时器与该微处理器2012相连，该时钟定时器用于在MOS管控制电路203关闭电能输出起开始计时，并在到达该预置时长时计时停止计时。

或，可选地，该微处理器2012，还用于具有定时功能，在MOS管控制电路203关闭电能输出起开始计时，并在到达该预置时长时计时停止计时。

该集成芯片201，还用于通过该电力总线204接收该主机的充电指令，并控制内置的充电电路充电至目标电量值，其中该充电指令中包括该目标电量值。

在实际应用中，主机可以管理一个装置集合(电池组)，该装置集合包括多个电能产生装置，主机可以以广播的形式通过电力总线204向每个电能产生装置发送充电指令。例如，该充电指令可以为：所有该装置集合中的电能产生装置统一充电到2.9V，其中2.9V为目标电量值。

该集成芯片201，还用于在该运行状态为异常时，通过该电力总线204向该主机发送异常警报信号。

运行异常状态包括过压、欠压、过温等异常。任意单个电能产生装置均可以向主机发送异常警报信号，在实际应用中，该异常警报信号还可以分成多个等级，如低级、中级和高级，该等级可以依据造成的故障严重性来划分，也可以依据造成故障的维修时长来划分。

本发明第三实施例提供的智能电池，该智能电池的结构示意图请参照图2，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。该智能电池包括：集成芯片201、互感变压器202、MOS管控制电路203和电力总线204，其中该集成芯片201包括：电力载波芯片2011和微处理器2012。该智能电池包含的结构、各个结构的连接关系以及各结构的用途请参照图1和图2所示的实施例的相关描述，此处不再赘述。

请参阅图3，图3为本发明第四实施例提供控制电能输出的方法实现流程示意图，可应用于移动终端、电动汽车、家用电器等使用电池的电子设备中，图3所示的控制电能输出的方法，主要包括以下步骤：

S301、集成处理器通过电力总线接收主机发送的调节指令和/或向该主机发送运行状态以及该运行状态下的运行参数。

S302、MOS管控制模块按照该微处理器发送的控制信号关闭或启动电能输出。

该运行状态中包括运行正常状态和运行异常状态，该集成处理器包括：微处理器和电力载波处理器。该微处理器可以为单片机，在实际应用中可以将电力载波芯片和微处理器集成在一个集成芯片中，这样电池由被动器件变成主动器件，通过集成芯片可以执行相应的步骤。

将微处理器与MOS管控制模块相连，MOS管控制模块可以按照该微处理器发出的控制信号关闭或启动电能输出。这里控制信号包括两种：关闭控制信号和启动控制信号。该关闭控制信号的发出条件不做限定，可以在检测到电池运行异常时，发出该关闭控制信号；也可以按照预先设置的参数，例如按照预置时间间隔发出该关闭控制信号；还可以按照主机发送的调节指令，如，主机将关闭指令发送至集成芯片中，该集成芯片通过内置的微处理器发送关闭控制信号。

该调节指令不做限定，可以为控制开启或关闭的调节指令，也可以是调整参数的调节指令，例如，调整充放电。

本实施例未尽之细节，请参阅前述图1所示实施例的描述，此处不再赘述。

本发明实施例中，集成处理器通过电力总线接收主机发送的调节指令和/或向该主机发送运行状态以及该运行状态下的运行参数，MOS管控制模块按照该微处理器发送的控制信号关闭或启动电能输出，这样电池就是主动器件，通过集成芯片实时主动向主机上报自身的运行状态以及运行参数，进而能够及时的发现异常状态，即使是电池组，也不会因单个电池无法及时发现异常而导致整个电池组的故障。

请参阅图4，图4为本发明第五实施例提供的控制电能输出的方法的实现流程示意图，可应用于移动终端、电动汽车、家用电器等使用电池的电子设备中，图4所示的控制电能输出的方法，主要包括以下步骤：

S401、集成处理器通过电力总线接收主机发送的调节指令和/或向该主机发送运行状态以及该运行状态下的运行参数。

该运行状态中包括运行正常状态和运行异常状态。微处理器可以为单片机，在实际应用中可以将电力载波芯片和微处理器集成在一个集成芯片中，这样电池由被动器件变成主动器件，通过集成芯片可以执行相应的步骤。

将微处理器与MOS管控制模块相连，MOS管控制模块可以按照该微处理器发出的控制信号关闭或启动电能输出。这里控制信号包括两种：关闭控制信号和启动控制信号。该关闭控制信号的发出条件不做限定，可以在检测到电池运行异常时，发出该关闭控制信号；也可以按照预先设置，例如按照预置时间间隔发出该关闭控制信号；还可以按照主机发送的调节指令，如，主机将关闭指令发送至集成芯片中，该集成芯片通过内置的微处理器发送关闭控制信号。

该调节指令不做限定，可以为控制开启或关闭的调节指令，也可以是调整参数的调节指令，例如，调整充电或放电。

可选地，集成处理器通过电力总线接收主机发送的调节指令和/或向该主机发送运行状态以及该运行状态下的运行参数包括：

该集成处理器通过该电力总线接收该主机的充电指令，并控制充电模块充电至目标电量值，其中该充电指令中包括该目标电量值；

该集成处理器通过该电力总线向该主机发送运行状态以及该运行状态下的运行参数，该运行参数中包括电压值、温度值、剩余电量、放电倍率、自放电率和内阻。

集成芯片通过电力总线可以主动向主机发送运行参数，其中发送的运行参数包括剩余电量。任何应用到电池的电子设备都需要显示剩余电量，如手机、电动汽车、笔记本等。现有技术中，计算该剩余电量均是采用估值算法，例如，压差检测法、库伦计等，因为电池的放电还有自身消耗的电能，还可以是由于其他外界因素引起的消耗，所以现有技术中估算出的剩余电量是有误差的。若电子设备为大型设备如电动汽车，一般使用的是电池组，使用现有技术中的估算方法来计算电池组的剩余电量误差会更加大，因为在计算时使用的参数均为平均值。本发明实施例中，集成芯片可以主动向主机发送电压值、温度值、剩余电量、放电倍率、自放电率和内阻等运行参数，这样即使在电池组的情况下，也可以精确的得到电池组所在设备的整个耗电量以及剩余电量。

S402、采集模块实时采集温度值和/或电压值，并将该温度值和/或该电压值发送给该微处理器。

S403、该微处理器接收该采集模块发送的该温度值，并将该温度值与预置门限值进行比较，若该温度值大于该预置门限值，则向该MOS管控制模块发送关闭控制信号，以关闭电能输出。

S404、该微处理器若当前的处于关闭电能输出状态且该温度值小于该预置门限值，则向该MOS管控制模块发送开启控制信号，以启动电能输出。

现有技术中，对于电池组来说，可以检测到温度，但是该温度为整个电池组的平均温度，如果单个电池温度过高是无法及时发现的。本发明实施例中采集模块采集单个电池内的温度，并将采集到的温度值发送给微处理器，这样当温度过高时，微处理器可以控制MOS管控制模块关闭电能输出，防止电池因温度过高发生异常，进而提高了电池的使用寿命。

S405、该微处理器接收该采集模块发送的该电压值，并将该电压值分别与第一预置电压值和第二预置电压值进行比较，若该电压值大于该第一预置电压值或该电压值小于该第二预置电压值，则向该MOS管控制模块发送关闭控制信号，以关闭电能输出。

S406、该微处理器若当前的处于关闭电能输出状态且关闭电能输出的时长超过预置时长，则向该MOS管控制模块发送开启控制信号，以启动电能输出。

这里的该采集模块采集的电压值为工作电压值，该第一预置电压值可以为高于额定电压值的数值，该第二预置电压值为低于该额定电压值的数值，一般该第一预置电压值的取值为额定电压值+15％额定电压值，该第二预置电压值的取值为额定电压值-15％额定电压值。

可选地，该方法还包括：该时钟定时器在MOS管控制模块关闭电能输出起开始计时，并在到达该预置时长时计时停止计时。

或，可选地，该微处理器具有定时功能，在MOS管控制模块关闭电能输出起开始计时，并在到达该预置时长时计时停止计时。

S407、该集成处理器在该运行状态为异常时，通过该电力总线向该主机发送异常警报信号。

运行异常状态包括过压、欠压、过温等异常。任意单个电池均可以向主机发送异常警报信号，在实际应用中，该异常警报信号还可以分成多个等级，如低级、中级和高级，该等级可以依据造成的故障严重性来划分，也可以依据造成故障的维修时长来划分。

需要说明的是，本发明实施例中上述运行步骤均位于单个电池中。

本实施例未尽之细节，请参阅前述图1和图2所示实施例的描述，此处不再赘述。

本发明实施例中，集成处理器通过电力总线接收主机发送的调节指令和/或向该主机发送运行状态以及该运行状态下的运行参数，采集模块实时采集温度值和/或电压值，并将该温度值和/或该电压值发送给该微处理器，该微处理器若当前的处于关闭电能输出状态且该温度值小于该预置门限值，则向该MOS管控制模块发送开启控制信号，以启动电能输出；该微处理器接收该采集模块发送的该电压值，并将该电压值分别与第一预置电压值和第二预置电压值进行比较，若该电压值大于该第一预置电压值或该电压值小于该第二预置电压值，则向该MOS管控制模块发送关闭控制信号，以关闭电能输出，该微处理器若当前的处于关闭电能输出状态且关闭电能输出的时长超过预置时长，则向该MOS管控制模块发送开启控制信号，以启动电能输出，该集成处理器在该运行状态为异常时，通过该电力总线向该主机发送异常警报信号，这样电池就是主动器件，通过集成芯片实时主动向主机上报自身的运行状态以及运行参数，进而能够及时的发现异常状态，即使是电池组，也不会因单个电池无法及时发现异常而导致整个电池组的故障。

在本申请所提供的多个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信链接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信链接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的控制电能输出的方法、电能产生装置和智能电池的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。