CN115431834A - 用于对电池的电荷状态进行均衡的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于对电动车辆的电池系统的电池SOC进行均衡的方法、系统以及具有该均衡系统的车辆。该方法包括基于获取的多个单体电池的电压确定多个单体电池的单体SOC数据，基于单体SOC数据确定每个电池模组的模组内均衡目标SOC数据，基于模组内均衡目标SOC数据和单体SOC数据确定电池系统的模组间均衡目标SOC数据，以及基于模组间均衡目标SOC数据，模组内均衡目标SOC数据和单体SOC数据确定用于电池系统的SOC均衡策略。上述方案无需对电池系统的均衡系统元件进行复杂改动，引入电池模组的SOC均衡策略，实现高速高效并且具有成本优势的电池均衡控制。

Description

用于对电池的电荷状态进行均衡的方法和系统

技术领域

本申请涉及电池控制，更具体地，涉及用于对电池系统的电池的电荷状态(SOC)进行均衡的方法、系统以及具有该均衡系统的车辆，特别是采用电池系统的电力来驱动的电动车辆。

背景技术

随着电动汽车越来越普及，对电动车辆的动力电池系统控制的要求越来越高。受到电池制造技术水平的限制，单体锂电池的电力容量和电压不能满足电动车辆的实际性能需求。因此，将单体电池以串并联结合的方式组成电池模组来构成动力电池系统使用成为使用锂电池满足高功率高能量的动力源要求的有效途径。

但是，电池系统的性能受到电池一致性的显著影响。电池一致性是指具有相同规格型号的单体电池之间在电压、内阻、容量等方面存在的参数差异程度。电池一致性差异过大，即电池之间不一致直接决定整个电池系统的电气性能，进而影响电动车辆的动力性能，续航里程以及使用寿命。电池的不一致随着电池系统的使用时间有加深的趋势。

需要对电池系统中的单体电池之间的不一致，特别是对电池的SOC进行均衡控制。现有的均衡方案通常对每个单体电池的SOC与均衡目标SOC进行比较以确定均衡充电或放电操作，存在成本高和效率低等问题。因此，存在对电池系统的均衡方案进行改进的需求。

发明内容

本申请的实施例提出用于对电动车辆的电池系统的电池的电荷状态(SOC)进行均衡的方法、系统以及具有该均衡系统的车辆，以便克服现有均衡方案的缺点，提供更加快速高效并且节约成本的电池均衡控制策略。

根据本申请的一方面，提出一种用于对电池系统的电池的电荷状态SOC进行均衡的方法，该电池系统包括多个电池模组，每个电池模组包括多个单体电池，该方法包括：

基于获取的多个单体电池的电压确定多个单体电池的单体SOC数据，该单体SOC数据包括每个单体电池的单体SOC；

基于单体SOC数据确定每个电池模组的模组内均衡目标SOC数据；

基于模组内均衡目标SOC数据和单体SOC数据确定电池系统的模组间均衡目标SOC数据；以及

基于模组间均衡目标SOC数据，模组内均衡目标SOC数据和单体SOC数据确定用于电池系统的SOC均衡策略。

根据本申请的另一方面，提出一种用于对电池系统的电池的电荷状态SOC进行均衡的系统，该电池系统包括多个电池模组，每个电池模组中包括多个单体电池，该设备包括：

电压采集模块，其被配置为获取单体电池的电压；

单体电池被动均衡模块，其与每个单体电池对应并且被配置为对单体电池进行被动均衡放电；

电池模组被动均衡模块，其与每个电池模组对应并且被配置为对电池模组进行被动均衡放电；

单体电池选择模块，其被配置为选择要充电或放电的单体电池；

换向模块，其与电池系统连接并且被配置为对单体电池和/或电池模组进行充电或放电；以及

控制器，其被配置为控制与其连接的电压采集模块、单体电池被动均衡模块、电池模组被动均衡模块、单体电池选择模块以及换向模块以对电荷状态SOC进行均衡。

根据本申请的又一方面，提出一种电动车辆，包括电池系统，其包括多个电池模组，每个电池模组中包括多个单体电池；以及如上所述的用于对电池系统的电池的电荷状态SOC进行均衡的系统。

根据本申请的再一方面，提出一种计算机可读存储介质，其上存储有包括可执行指令的计算机程序，所述可执行指令被处理器执行时使处理器实施根据如上所述的方法。

通过采用本申请提出的电池SOC均衡方案，可以在车辆外接充电机均衡系统的基础上，无需对电池系统的均衡系统元件进行复杂改动，引入电池模组的SOC均衡策略，简化电池系统中针对每个单体电池的电池SOC均衡过程，可以在最短的时间内完成电池特性分析并进行电池的SOC均衡，降低电池不一致导致的电池系统的性能影响，提高电池系统的动力性能，续航里程以及提高电池系统的使用寿命，实现高速高效并且具有成本优势的电池均衡控制。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请的保护范围。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例性实施例，本申请的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1为根据本申请的实施例的用于对电池系统的电池SOC进行均衡的系统的示意性框图；

图2为根据本申请的实施例的用于对电池系统的电池SOC进行均衡的均衡算法的示意性逻辑框图；

图3为根据本申请的实施例的用于对电池系统的电池SOC进行均衡的方法的示意性流程图；以及

图4为根据本申请的实施例的用于对电池系统的电池SOC进行均衡的电子设备的示意性框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本申请全面和完整，并将示例性实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能会夸大部分元件的尺寸或加以变形。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、元件等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法或者操作以避免模糊本申请的各方面。

在本申请中，电池之间的均衡可以理解为对电池(特别是单体电池)之间的电荷状态(SOC)的均衡，将单体电池的SOC控制在相同的水平。SOC通常采用百分比的形式，表示电池的当前电荷量占电池的额定(电荷)容量的比率。

电池的SOC可以通过该电池的正负极端子之间的电压(电势差)来计算。电池的不一致导致不同电池之间的SOC不同，体现为电池的正负极端子之间具有不同的电压。如果电池电压处于不均衡的状态，则在对电池系统的电池模组中的多个单体电池进行充电时，可能存在串联电池模组中某个/某些单体电池达到额定电压而停止充电，但是此时串联电池模组中的其它单体电池还没有充满而无法继续充电的情况。在没有电池SOC均衡控制的情况下，充电时的电池系统SOC在理论上以具有最高单体电池SOC(通过电压或额定电压)计算，而实际上电池系统中的所有单体电池并未都达到该理论电压值而降低电池系统的性能，续航里程以及电池寿命。在放电时，串联电池模组中某个/某些单体电池的SOC耗尽导致电池模组或电池系统的电压下降而无法继续放电以提供满足要求的电力，此时可能其它单体电池还有剩余SOC而浪费能量，或者按照具有最高SOC的单体电池进行放电而导致具有较低SOC的单体电池被过度放电而影响寿命。因此，在放电时通常按照电池系统/电池模组中的具有最低单体电池SOC(通过电压)计算。

电池均衡的目的在于将单体电池的SOC控制在相同的水平，即达到均衡目标SOC。现有的基于外接充电机的电池SOC均衡系统仅针对单个电池的SOC判断是否需要对单体电池进行SOC均衡，并未考虑以电池模组为对象考虑SOC均衡操作。根据本申请的实施例，对于其SOC高于均衡目标SOC的单体电池或电池模组，可以通过对该单体电池或电池模组(通过对该电池模组中的至少一个单体电池)进行放电以使其SOC减少到均衡目标SOC。对于其SOC高于均衡目标SOC的单体电池或电池模组，可以通过对该单体电池或电池模组(通过对该电池模组中的至少一个单体电池)进行充电以使其SOC增加到均衡目标SOC，用于均衡目的的放电和充电也可以被分别称为被动均衡放电和主动均衡充电。通过被动均衡放电，可以将具有高于均衡目标SOC的SOC的单体电池的电量转移出去；通过主动均衡充电，可以对具有低于均衡目标SOC的SOC的电池单体补充电池电量。

由此可见，对电池系统中的单体电池进行均衡可以有效缓解电池间的不一致对电池系统性能和寿命的影响。

图1示出对电池系统进行电池SOC均衡的均衡系统100的示意性结构框图。

电池系统包括多个电池模组110(在图1中仅示出其中一组)，每个电池模组110包括多个单体电池，例如单体电池101，102，103，104。这些单体电池属于相同的规格型号，具有相同的额定电压，额定内阻和额定容量。

均衡系统100主要包括电压采集模块120，单体电池被动均衡模块130，电池模组被动均衡模块140，单体电池选择模块150，换向模块160和控制器170。控制器170分别与上述模块130-160信号连接。均衡系统100基于具有大功率电阻的外接充电机180，通过对单体电池101-104的电压变化进行分析，判断电动车辆的动力电池是否需要均衡控制，以及采用相应的均衡策略控制电池系统的SOC均衡过程。

电压采集模块120包括与单体电池101-104对应的多个电压传感器，用于实时地获取每个单体电池的电压，即电池的正负电极端子之间的电势差。电压采集模块120与控制器170连接以将所获取的单体电池电压提供给控制器170，以便基于该单体电池电压确定单体电池的单体SOC。所有单体电池的单体SOC组成电池系统的单体SOC数据。

单体电池被动均衡模块130包括与单体电池101-104对应并且与每个单体电池并联的多个被动均衡电路131，132，133和134，用于对每个单体电池进行被动均衡放电。被动均衡电路131-134中的每一个由受控开关元件(例如，电路131中的MOS管131a)和单体电池被动均衡电阻(例如，电路131中的电阻131b)组成。以被动均衡电路131为例，受控开关元件131a在控制器170的控制下导通或关断被动均衡电路131实现对单体电池101的被动均衡放电。受控开关元件可以采用晶体管(BJT)，场效应管(MOS)，继电器等多种形式。在下文中以通过其栅极接收受控信号的MOS管为例介绍受控开关元件的功能。单体电池被动均衡电阻与单体电池的内阻决定单体电池的被动均衡放电速率。对于相同型号的单体电池，单体电池被动均衡电阻可以设定为具有相同的电阻值。

电池模组被动均衡模块140包括与电池模组110对应并且与每个电池模组并联的多个被动均衡电路。电池模组被动均衡模块140可以在电池模组的层面增加由控制器170设定模组间均衡控制策略，提高电池系统的SOC均衡控制的效率，通过增加最小的元件成本实现最优的SOC均衡控制改进。在图1中，仅示出与电池模组110对应的一个被动均衡电路，但是本领域技术人员将理解该图示仅作为示例而不是对电池模组被动均衡模块140中的被动均衡电路数量的限制。与电池模组110对应的被动均衡电路用于对该电池模组110进行模组间被动均衡放电，包括MOS管141和电池模组被动均衡电阻142。MOS管141在控制器170的控制下导通或关断被动均衡电路以实现对电池模组110的模组间被动均衡放电。电池模组被动均衡电阻142与电池模组内的单体电池的内阻决定电池模组110的被动均衡放电速率。电池模组110的模组间被动均衡放电通过对电池模组内的至少一个单体电池整体地进行被动均衡放电来实现。

单体电池选择模块150包括与每个单体电池对应并且串联在单体电池正极与电力输入/输出端子之间的多个单体电池选择电路，用于选择要进行充电或放电操作的单体电池。如图1中所示，在每个单体电池101-104的两端与换向模块160之间串联有5个单体电池选择电路。在一个电池模组中，由于相邻的两个单体电池的正负电极端子串联并共用一个单体电池选择电路，因此单体电池选择电路的数量比电池模组内的单体电池的数量多一个。每个单体电池选择电路包括反向串联的两个MOS管(也可以用继电器)，两个MOS管分别并联极性相反的两个二极管控制电流的方向。在控制器170的控制下，两个MOS管分别处于导通和关断的状态来闭合特定方向的电流通路，使用来自外接充电机180的电流对所选择的单体电池进行充电，或者输出该单体电池的电力。单体电池选择电路的双向导通设置还可以实现隔离保护。

换向模块160设置在单体电池选择模块150与外接充电机180之间，通过其所包括的多个换向电路选择特定的单体电池或电池模组的组合进行充电或放电。与单体电池选择模块150中的单体电池选择电路类似，换向模块160中的换向电路包括反向串联的两个MOS管(或继电器)，两个MOS管分别并联极性相反的两个二极管控制电流的方向。在控制器170的控制下，两个MOS管分别处于导通和关断的状态来闭合特定方向的电流通路，实现对选定的单体电池和/或电池模组的组合进行充电和/或放电。通过换向电路与单体电池/电池模组的不同连接组合方式，可以实现电池系统的不同部分的充电/放电策略。

控制器170用于接收来自电压采集模块120的单体电池电压，基于所获取的单体电池电压确定每个单体电池的单体SOC，采用SOC均衡算法基于单体SOC数据计算每个电池模组的模组内均衡目标SOC数据，计算模组间均衡目标SOC数据，进而确定用于电池系统的SOC均衡策略，向单体电池被动均衡模块130、电池模组被动均衡模块140、单体电池选择模块150和/或换向模块160中的至少一个受控开关元件发送控制指令以控制相应电路的导通和关断，实现对电池系统的SOC均衡。

下面结合图2所示的用于对电池系统的电池SOC进行均衡的均衡算法的示意性逻辑流程介绍控制器170中实现的SOC均衡控制过程。

电池系统启用开始后，均衡系统100的控制器170开始监测电池系统的每个单体电池的SOC信息。其中，在框201处，控制器170接收由电压采集模块120实时采集的每个单体电池(诸如单体电池101-104)的电压。然后，控制器170在框202处估算并确定每个单体电池的单体SOC。

在判定203处，系统100检查是否存在实施SOC均衡控制功能的开启指令。如果存在开启指令则进行进一步操作，反之不进行进一步操作，持续监测电池系统。根据本申请的实施例，控制器170可以根据所监测的单体电池的单体SOC数据生成电池系统的SOC均衡状态信息。车辆的使用者，车载控制系统或车辆生产厂商可以在车辆本地或远程根据SOC均衡状态信息决定是否开启SOC均衡控制功能，并且在需要时发出开启指令。SOC均衡控制功能可以在车辆行驶一定里程后或周期性地启动以保持车辆的电池系统处于健康可控的SOC一致性状态。

当开启SOC均衡控制功能后，系统在框204处计算用于指定SOC均衡策略的电池系统的各个电池模组的模组内均衡目标SOC和模组间均衡目标SOC数据。

具体地，模组内均衡目标SOC的计算过程如下：

对于每个电池模组(例如电池模组110)，在该电池模组中的所有单体电池的单体SOC中所选择的最大单体SOC，SOC_max，以及最小SOC，SOC_min构成的单体SOC区间[SOC_max，SOC_min]中任意选取n个不同SOC值作为候选模组内均衡目标SOC，SOC_Ei，其中i＝1,2,3,…,n；SOC_max，SOC_min以及SOC_Ei的单位均为％。

下一步，需要从这些候选模组内均衡目标SOC_Ei中选择使得该电池模组的SOC均衡时间最小的候选模组内均衡目标SOC作为该电池模组的最优模组内均衡目标SOC。枚举的数量n与电池模组内的单体电池的数量无关，其取值越大(在单体SOC区间中的选取越密集)所计算的最优模组内均衡目标SOC越精确。例如，SOC_Ei可以通过公式(1)计算，其中在单体SOC区间中以相同间隔均匀选取n个SOC_Ei。

对于所选择的每个SOC_Ei，分别计算在该候选模组内均衡目标SOC下对该电池模组进行SOC均衡所用的模组内总均衡时间。模组内总均衡时间包括模组内被动均衡时间T_passive和模组内主动均衡时间T_active。对于每个SOC_Ei，电池模组内的单体电池按照其单体SOC与SOC_Ei的比较结果分为两部分，其中将单体SOC小于SOC_Ei的单体电池的数量记为m。单体SOC小于所选择的候选模组内均衡目标SOC的单体电池的当前容量还没有达到均衡目标SOC，需要对其进行主动均衡充电，而单体SOC不小于所选择的候选模组内均衡目标SOC的其它单体电池的当前容量已经超过均衡目标SOC，需要对其进行被动均衡放电。

模组内被动均衡时间T_passive表示对电池模组内的其单体SOC不小于SOC_Ei的单体电池进行被动均衡放电的时间。可以同时实施对这些单体SOC不小于SOC_Ei的单体电池的被动均衡放电。由于单体电池被动均衡模块130的每个均衡放电电路采用相同的单体电池被动均衡电阻，因此单体电池的被动均衡放电速率相同，而模组内被动均衡时间T_passive仅与具有最大单体SOC，SOC_max的单体电池的被动均衡放电时间有关(SOC_Ei一般小于SOC_max)。因此，T_passive通过公式(2)计算：

其中，C为单体电池的额定容量，单位为Ah；I_passive为单体电池的被动均衡电流，单位为A。I_passive例如可以通过单体电池的电压除以与该单体电池对应的单体电池被动均衡电阻和单体电池的内阻之和来计算。根据本申请的实施例，在不考虑单体电池的内阻的情况下，I_passive的计算可以简化为单体电池的电压除以与该单体电池对应的单体电池被动均衡电阻。

模组内主动均衡时间T_active表示对电池模组内所有m个单体SOC小于SOC_Ei的单体电池进行主动均衡充电所需的时间。与被动均衡放电不同的是，由于采用单个外接充电机，主动均衡充电一般需要对每个单体电池单独充电，即同一时间在电池系统内仅对一个单体电池充电。因此，T_active应当是对所有m个单体SOC小于SOC_Ei的单体电池进行主动均衡充电所需的时间的总和，通过公式(3)计算：

其中，I_active为单体电池的主动均衡电流，单位为A，其与外接充电机提供的充电电流有关。在电池充电过程中，一般采用恒流充电，因此I_active恒定。

由于电池模组内的每个单体电池仅处于主动均衡充电状态和被动均衡放电状态中的一种状态，因此电池模组的单体电池的主动均衡充电和被动均衡放电过程可以同时进行。该电池模组的与所选择的SOC_Ei相对应的模组内总均衡时间T_balance为模组内被动均衡时间T_passive和模组内主动均衡时间T_active中的最大值，即公式(4)：

T_balance＝max{T_passive,T_active} (4)

在对所有所选择的SOC_Ei进行计算得到的与该SOC_Ei相对应的模组内总均衡时间T_balance中，选择用时最少的模组内总均衡时间最小值T_min所对应的候选模组内均衡目标SOC，SOC_Ei作为该电池模组的最优模组内均衡目标SOC_E。参见公式(5)，选择用时最小的SOC_Ei可以保证最快的模组内SOC均衡速度，提高SOC均衡效率，节约时间成本。

T_min＝min{T_balance} (5)

接下来，计算模组间均衡目标SOC。

对于电池系统中的多个电池模组，在计算确定每个电池模组的最优模组内均衡目标SOC_E之后，在这些电池模组中的所有最优模组内均衡目标中选择最大的最优模组内均衡目标SOC_E，SOC_Emax，以及最小的最优模组内均衡目标SOC_E，SOC_Emin构成的最优模组内均衡目标SOC区间[SOC_max，SOC_min]中任意选取k个不同SOC值作为候选模组间均衡目标SOC，SOC_Emodulei，其中i＝1,2,3,…,k；SOC_Emax，SOC_Emin以及SOC_Emodulei的单位均为％。

下一步，需要从这些候选模组间均衡目标SOC_Emodulei中选择使得电池系统的SOC均衡时间最小的候选模组间均衡目标SOC作为电池系统的最优模组间均衡目标SOC。电池系统的最优模组间均衡目标SOC(在下文中表示为SOC_Emodule)被设定为电池系统的每个单体电池的单体SOC的最终均衡目标SOC。与电池模组的SOC均衡过程类似，枚举的数量k可以与电池系统内的电池模组的数量无关，其取值越大(在最优模组内均衡目标SOC区间中的选取越密集)所计算的最优模组间均衡目标SOC越精确。例如，SOC_Emodulei可以通过公式(6)计算，其中在最优模组内均衡目标SOC区间中以相同间隔均匀选取k个SOC_Emodulei。

对于所选择的每个SOC_Emodulei，分别计算在该候选模组间均衡目标SOC下对电池系统进行SOC均衡所用的系统总均衡时间。模组间总均衡时间包括系统被动均衡时间T_syspassive和系统主动均衡时间T_sysactive。对于每个所选择的SOC_Emodulei，电池模组按照其最优模组内均衡目标SOC_E与SOC_Emodulei的比较结果分为两部分，其中一部分为最优模组内均衡目标SOC_E小于SOC_Emodulei的电池模组，另一部分为最优模组内均衡目标SOC_E不小于SOC_Emodulei的电池模组。

对于SOC_E不小于SOC_Emodulei的电池模组来说，该电池模组的当前容量已经超过所选择的SOC_Emodulei，需要对其进行被动均衡放电。模组间被动均衡时间T_{modulepassive}表示对电池系统中的其SOC_E不小于SOC_Emodulei的电池模组进行被动均衡放电的时间。与模组内被动均衡放电类似，可以同时实施对这些SOC_E不小于SOC_Emodulei的电池模组的被动均衡放电。由于电池模组被动均衡模块140的每个均衡放电电路采用相同的电池模组被动均衡电阻，因此电池模组的被动均衡放电速率相同，而模组间被动均衡时间T_{modulepassive}仅与具有最大SOC_E，SOC_Emax的电池模组的被动均衡放电时间有关(一般SOC_Emodulei小于SOC_Emax)。因此，T_{modulepassive}通过公式(7)计算：

其中，C_pack为电池模组的额定容量，单位为Ah；I_{modulepassive}为电池模组的被动均衡电流，单位为A。I_{modulepassive}例如可以通过电池模组的电压除以与该电池模组对应的电池模组被动均衡电阻和电池模组的单体电池的内阻之和来计算。根据本申请的实施例，在不考虑电池模组的单体电池的内阻的情况下，I_{modulepassive}的计算可以简化为电池模组的电压除以与该电池模组对应的电池模组被动均衡电阻。

电池系统中，电池模组内的单体电池的模组内被动均衡放电也可以与电池模组间的模组间被动均衡放电同时进行。因此，电池系统的系统被动均衡时间与所有电池模组的模组内被动均衡时间和与所选择的SOC_Emodulei对应的模组间被动均衡时间中的最大值有关，其通过公式(8)来计算：

T_syspassive＝max{T_passive,T_{modulepassive}} (8)

其中T_passive为所有电池模组的模组内被动均衡时间。

由于主动均衡是针对电池模组中的单体电池实施的，因此模组间主动均衡时间的计算不仅要考虑电池模组的SOC_E与SOC_Emodulei的比较结果，还要考虑该电池模组中的每个单体电池的单体SOC与该电池模组的SOC_E和SOC_Emodulei二者的关系。例如，虽然电池模组的SOC_E不小于所选择的SOC_Emodulei，但是该电池模组中的单体电池的单体SOC可能存在小于该SOC_Emodulei的情况。而在电池模组的SOC_E小于所选择的SOC_Emodulei时，该电池模组中的单体电池的某个或某些单体SOC可能大于该SOC_Emodulei。

对于模组间主动均衡时间的计算分为两种情况。

当电池模组中的单体电池的单体SOC小于所选择的SOC_Emodulei并且该单体SOC大于该电池模组的最优模组内均衡目标SOC_E时，将满足该条件的所有单体电池的数量记为l，则需要对电池系统中的各个电池模组中的所有l个单体电池进行主动均衡充电，以使其单体SOC达到所选择的SOC_Emodulei。将这些单体电池主动均衡充电所需的时间的总和作为与所选择的SOC_Emodulei相对应的模组间主动均衡时间T_moduleactive，如公式(9)所示：

其中，j＝1,2,3,…,l；SOC_i为满足上述条件的单体电池的单体SOC，单位为％；C为单体电池的额定容量，单位为Ah；I_acive为单体电池的主动均衡电流，单位为A，其与外接充电机提供的充电电流有关。如上所述，在恒流充电过程中I_active保持不变。

当电池模组中的单体电池的单体SOC小于该电池模组的最优模组内均衡目标SOC_E时，将满足该条件的所有单体电池的数量记为r，则需要对电池系统中的各个电池模组中的所有r个单体电池进行主动均衡充电，以使该单体电池所在的电池模组的最优模组内均衡目标SOC_E达到所选择的SOC_Emodulei。将这些单体电池主动均衡充电所需的时间的总和作为与所选择的SOC_Emodulei相对应的模组间主动均衡时间T_moduleactive，如公式(10)所示：

其中，j＝1,2,3,…,r；SOC_Ej为满足上述条件的单体电池j所在的电池模组的SOC_E，单位为％。

可见，在上述两种情况中，使用电池模组的最优模组内均衡目标SOC_E和电池模组中的单体电池的单体SOC中的最大值确定对该单体电池进行主动均衡充电以达到所选择的SOC_Emodulei所需的时间。

由于电池系统中的单体电池需要单独进行主动均衡充电，因此电池系统的主动均衡时间T_sysactive应当是与所选择的SOC_Emodulei相对应的模组间主动均衡时间T_moduleactive和电池系统的所有电池模组的主动均衡充电时间的总和，如公式(11)所示：

T_sysactive＝T_moduleactive+T_active (11)

与模组内主动均衡充电类似，由于每个单体电池仅处于主动均衡充电状态和被动均衡放电状态中的一种状态，因此电池系统的主动均衡充电和被动均衡放电过程可以同时进行。电池系统的与所选择的SOC_Emodulei相对应的系统总均衡时间T_sysbalance为系统被动均衡时间T_syspassive和系统主动均衡时间T_sysactive中的最大值，即公式(12)：

T_sysbalance＝max{T_syspassive,T_sysactive} (12)

在对所有所选择的SOC_Emodulei进行计算得到的与该SOC_Emodulei相对应的系统总均衡时间T_sysbalance中，选择用时最少的系统总均衡时间最小值T_sysmin所对应的候选模组间均衡目标SOC，SOC_Emodulei作为该电池系统的最优模组间均衡目标SOC_Emodule。参见公式(13)，选择用时最小的SOC_Emodulei可以保证最快的系统SOC均衡速度，提高电池系统的SOC均衡效率，节约时间成本。

T_sysmin＝min{T_sysbalance} (13)

至此，控制器170完成对电池系统的最优模组内均衡目标SOC_E以及最优模组间均衡目标SOC_Emodule的确定。

进一步，控制器170还可以检测电动车辆的发动机(驱动电机)是否处于怠速状态。如果发动机处于需要使用电池系统的电力的非怠速状态，则表明车辆需要消耗电池系统的电力进行车辆驱动，单体电池的单体SOC会进一步变化，控制器170不进行进一步操作；如果发动机处于不消耗电池系统的电力的怠速状态或停止(关闭)状态，则表明车辆没有对驱动车辆的电池电力的迫切需求，可以进行电池系统的电池SOC均衡，控制器170进行进一步操作。

当确定可以进一步进行SOC均衡操作后，系统100基于所确定的最优模组内均衡目标SOC_E以及最优模组间均衡目标SOC_Emodule，分别对电池系统中的每个电池模组以及电池模组中的单体电池确定SOC均衡策略。

假设电池系统具有p个电池模组，第i个电池模组的最优模组内均衡目标SOC为SOC_Ei，其中i＝1,2,3,…,p。该第i个电池模组中具有q个单体电池，其中第j个单体电池的单体SOC为SOC_j，其中j＝1,2,3,…,q。如上文所述，电池系统的最优模组间均衡目标SOC为SOC_Emodule。

如图2所示，对电池系统的SOC均衡策略分为模组间SOC均衡控制和模组内SOC均衡控制两个独立的部分，这两部分可以分别执行，也可以同步进行。

在图2左上部分的模组间均衡控制200-1中，首先针对每个电池模组，在判断205处判断该电池模组i的最优模组内均衡目标SOC_Ei是否大于最优模组间均衡目标。当SOC_Ei≤SOC_Emodule时，该电池模组i的最优模组内均衡目标SOC不高于电池系统的最优模组间均衡目标SOC，即该电池模组i的均衡目标SOC不大于整个电池系统的均衡目标SOC，无需进行模组间被动均衡放电，系统在框208处通过控制器107控制电池模组i的被动均衡模块140中的MOS管141关断以关闭模组间被动均衡，此时相当于不需要对电池系统进行模组间均衡(被动均衡放电)控制。

当SOC_Ei>SOC_Emodule时，该电池模组i的最优模组内均衡目标SOC高于电池系统的最优模组间均衡目标SOC，即该电池模组i的均衡目标SOC大于整个电池系统的均衡目标SOC，需要在框206处通过控制器107控制电池模组i的被动均衡模块140中的MOS管141导通来连接/开启电池模组被动均衡电阻142，以对该电池模组i开启模组间被动均衡来进行被动均衡放电，使其SOC达到电池系统的最优模组间均衡目标SOC_Emodule。被动均衡放电的时间由公式(7)计算的模组间被动均衡时间T_{modulepassive}控制。由于多个电池模组的模组间被动均衡放电可以同时进行，因此可以在判断205中确定所有其最优模组内均衡目标SOC_Ei高于电池系统的最优模组间均衡目标SOC_Emodule的那些电池模组来计算模组间被动均衡时间T_{modulepassive}。

在判断207处，控制器107判断对电池模组i的被动均衡放电所持续的时间T是否达到上文中所计算的模组间被动均衡时间T_{modulepassive}。如果没有达到T_{modulepassive}则保持被动均衡放电状态并继续监控持续时间T，如果达到T_{modulepassive}则在框208处通过控制器107关断MOS管141，以关闭模组间被动均衡。在此，使用模组间被动均衡时间T_{modulepassive}判断模组间被动均衡放电是否完成而不使用最优模组内均衡目标SOC_Ei的更新值与最优模组间均衡目标SOC_Emodule的比较结果在于单体电池的电压存在波动，使得无法准确计算SOC_Ei。

在模组间均衡控制200-1中，主要完成模组间被动均衡放电。根据本申请的实施例，对于电池模组i的SOC_Ei≤SOC_Emodule时而需要对电池模组中的单体电池进行主动均衡充电控制的情况，可以在图2中下半部分的模组内均衡控制200-2中完成。实际上，对电池模组的主动均衡充电也是通过对该电池模组中的需要SOC主动均衡控制的每个单体电池进行主动均衡充电完成的。

在模组内均衡控制200-2中，系统首先在框209处判断电池模组的最优模组内均衡目标SOC是否高于电池系统的最优模组间均衡目标SOC。

当SOC_Ei>SOC_Emodule时，该电池模组i的最优模组内均衡目标SOC高于电池系统的最优模组间均衡目标SOC，即该电池模组i的均衡目标SOC大于整个电池系统的均衡目标SOC，则该电池模组i中必然包括至少一个单体电池j的单体SOC_j大于SOC_Emodule以使得电池模组i的SOC_Ei大于SOC_Emodule。

接下来，在判断210中判断电池模组i中的每个单体电池j的单体SOC_j是否小于该电池模组i的最优模组内均衡目标SOC_Ei。

如果单体电池j的单体SOC_j<SOC_Ei，则该单体电池j的SOC小于最优模组内均衡目标SOC，需要对其进行主动均衡充电。系统在框211处通过控制器107控制单体电池被动均衡模块130中的与该单体电池j对应的被动均衡电路中的MOS管(例如，MOS管131a)关断来关闭单体电池被动均衡电阻(例如，131b)，以及控制单体电池选择模块150中与该单体电池j对应的单体电池选择电路中的两个MOS管中的每一个导通/关断并且控制换向模块150中与该电池模组i和/或该单体电池j相对应的MOS管中的每一个导通/关断，以对该单体电池j开启主动均衡来进行主动均衡充电，使其SOC达到电池模组i的最优模组间均衡目标SOC_Emodule。

主动均衡充电的时间由公式(3)计算的模组内主动均衡时间T_active控制。在判断212处，控制器107判断对单体电池j的主动均衡充电所持续的时间T是否达到上文中所计算的模组内主动均衡时间T_active。如果没有达到T_active则保持主动均衡充电状态并继续监控持续时间T，如果达到T_active则在框213处通过控制器107控制与该单体电池j对应的单体电池选择电路中的两个MOS管中的每一个关断并且控制换向模块150中与该电池模组i和/或该单体电池j相对应的MOS管中的每一个关断，以对该单体电池j关闭主动均衡来停止主动均衡充电。使用模组内主动均衡时间T_active判断主动均衡充电是否完成在于，在进行主动均衡充电过程中，单体电池SOC的电压存在波动而无法准确计算其所在电池模组的SOC_Ei。

如果在判断210中单体电池j的单体SOC_j≥SOC_Ei，则该单体电池j的SOC大于模组内均衡目标SOC，需要对其进行被动均衡放电。系统在框214处通过控制器107控制单体电池被动均衡模块130中的与该单体电池j对应的被动均衡电路中的MOS管(例如，MOS管131a)导通来开启/连接单体电池被动均衡电阻(例如，131b)，以及控制单体电池选择模块150中与该单体电池j对应的单体电池选择电路中的两个MOS管中的每一个关断并且控制换向模块150中与该电池模组i和/或该单体电池j相对应的MOS管中的每一个关断，以对该单体电池j开启被动均衡并关闭主动均衡来进行被动均衡放电，使其SOC达到电池模组i的最优模组内均衡目标SOC_Emodule。

在判断215处，控制器107判断对单体电池j的被动均衡放电是否使该单体电池j的SOC_j达到电池模组i的最优模组内均衡目标SOC_Ei。如果没有达到SOC_Ei则保持被动均衡放电状态并继续监控SOC_j，如果达到SOC_Ei(即SOC_j<SOC_Ei)则在框216处通过控制器107控制单体电池被动均衡模块130中的与该单体电池j对应的被动均衡电路中的MOS管(例如，MOS管131a)关断来关闭单体电池被动均衡电阻(例如，131b)，以对该单体电池j关闭被动均衡来停止被动均衡放电。

对于判断209中的另一种情况，即当SOC_Ei≤SOC_Emodule时，该电池模组i的最优模组内均衡目标SOC不高于电池系统的最优模组间均衡目标SOC，即该电池模组i的均衡目标SOC不大于整个电池系统的均衡目标SOC，则该电池模组i需要进行主动均衡充电以使其最优模组内均衡目标SOC_Ei达到电池系统的最优模组间均衡目标SOC_Emodule。但是，电池模组i中可能包括单体电池j的单体SOC_j大于SOC_Emodule的情况，以使得该单体电池j需要被动均衡放电而不是像其它单体电池一样需要主动均衡充电以达到电池系统的SOC_Emodule。

因此接下来，在判断217中判断电池模组i中的每个单体电池j的单体SOC_j是否小于电池系统的最优模组间均衡目标SOC_Emodule。

如果该电池模组i中的单体电池j的单体SOC_j<SOC_Emodule，则该单体电池j的SOC小于最优模组间均衡目标SOC，需要对其进行主动均衡充电。系统在框218处通过控制器107控制单体电池被动均衡模块130、单体电池选择模块150和换向模块150中的相应部分，对该单体电池j开启主动均衡来进行主动均衡充电，使其SOC达到电池系统的最优模组间均衡目标SOC_Emodule。控制器107开启主动均衡充电的操作与框211处类似。

在判断219处，控制器107判断单体电池j的SOC_j是否达到电池系统的最优模组间均衡目标SOC_Emodule。如果SOC_j没有达到SOC_Emodule则保持主动均衡充电状态并继续监控SOC_j，如果达到SOC_Emodule(即SOC_j<SOC_Emodule)则在框220处通过控制器107控制单体电池被动均衡模块130、单体电池选择模块150和换向模块150中的相应部分，以对该单体电池j关闭主动均衡来停止主动均衡充电。单体电池j的主动均衡充电时间可以通过模组内主动均衡时间T_active计算。控制器107关闭主动均衡充电的操作与框213处类似。

如果在判断217中确定SOC_j≥SOC_Emodule时，该电池模组i中存在其单体SOC_j大于电池系统的最优模组间均衡目标SOC_Emodule的情况，则该单体电池j需要被动均衡放电。系统在框221处通过控制器107控制单体电池被动均衡模块130、单体电池选择模块150和换向模块150中的相应部分，对该单体电池j开启被动均衡来进行被动均衡放电，使其SOC达到电池系统的最优模组间均衡目标SOC_Emodule。控制器107开启被动均衡放电的操作与框214处类似。

在判断222处，控制器107判断单体电池j的SOC_j是否达到电池系统的最优模组间均衡目标SOC_Emodule。如果SOC_j没有达到SOC_Emodule则保持被动均衡放电状态并继续监控SOC_j，如果达到SOC_Emodule(即SOC_j<SOC_Emodule)则在框223处通过控制器107控制单体电池被动均衡模块130、单体电池选择模块150和换向模块150中的相应部分，以对该单体电池j关闭被动均衡来停止被动均衡放电。控制器107关闭被动均衡放电的操作与框216处类似。

通过采用上述均衡策略，系统能够使电池系统的每个单体电池的单体SOC以及每个电池模组的最优模组内均衡目标SOC_E达到电池系统的最优模组间均衡目标SOC_Emodule，并且保证该系统SOC均衡过程的均衡时间最小。

图3示出根据本申请的实施例的用于对电池系统的电池SOC进行均衡的方法300的示意性流程图。

方法300主要包括步骤S310至S340。

在步骤S310中，基于获取的多个单体电池的电压确定多个单体电池的单体SOC数据，其中单体SOC数据由每个单体电池的单体SOC组成。步骤S310用于对电池系统的单体电池的电压以及进一步对其单体SOC进行监测。

在步骤S320中，基于单体SOC数据确定每个电池模组的模组内均衡目标SOC数据。根据实施例，在步骤S310和S320之间还可以设置判断环节301，检测是否开启对电池系统进行SOC均衡控制的均衡指令。当均衡指令开启时，方法进行到步骤S320，否则系统持续监测单体电池的电压和单体SOC。

步骤S320进一步包括子步骤S321，其中针对电池系统的每个电池模组，从候选模组内均衡目标SOC中选择最优模组内均衡目标SOC，以使电池模组的SOC均衡时间最小。

候选模组内均衡目标SOC可以从在电池模组中的多个单体电池的单体SOC数据中的最大单体SOC和最小单体SOC构成的单体SOC区间内选择。在最优模组内均衡目标SOC的确定过程中，对于每个候选模组内均衡目标SOC，计算对具有最大单体SOC的单体电池进行被动均衡放电以使其单体SOC达到所选择的候选模组内均衡目标SOC所需的时间作为电池模组的模组内被动均衡时间；计算对其单体SOC小于所选择的候选模组内均衡目标SOC的所有单体电池进行主动均衡充电以使其单体SOC达到所选择的候选模组内均衡目标SOC所需的时间的总和作为电池模组的模组内主动均衡时间；将模组内被动均衡时间和模组内主动均衡时间中的最大值作为与所选择的候选模组内均衡目标SOC相对应的模组内总均衡时间；以及将与所有所选择的候选模组内均衡目标SOC的对应的模组内总均衡时间中的最小值相对应的候选模组内均衡目标SOC作为电池模组的最优模组内均衡目标SOC。

确定最优模组内均衡目标SOC以及模组内主动均衡时间等参数之后，方法进入步骤S330，基于模组内均衡目标SOC数据和单体SOC数据确定电池系统的模组间均衡目标SOC数据。步骤S330进一步包括子步骤S331，其中在多个电池模组的最大最优模组内均衡目标SOC和最小最优模组内均衡目标SOC构成的最优模组内均衡目标SOC区间内选择多个候选模组间均衡目标SOC，并进一步将使电池系统的SOC均衡时间最小的候选模组间均衡目标SOC作为电池系统的最优模组间均衡目标SOC。

在最优模组间均衡目标SOC的确定过程中，针对所选择的每个候选模组间均衡目标SOC，计算对具有最大最优模组内均衡目标SOC的电池模组进行被动均衡放电以使其最优模组内均衡目标SOC达到所选择的候选模组间均衡目标SOC所需的时间作为电池系统的模组间被动均衡时间；计算电池系统的模组间主动均衡时间；将与所有所选择的候选模组间均衡目标SOC对应的模组间被动均衡时间与所有电池模组的模组内被动均衡时间中的最大值作为电池系统的系统被动均衡时间；将与所有所选择的候选模组间均衡目标SOC对应的模组间主动均衡时间与所有电池模组的模组内主动均衡时间的总和作为电池系统的系统主动均衡时间；将系统被动均衡时间和系统主动均衡时间中的最大值作为与所选择的候选模组间均衡目标SOC相对应的系统总均衡时间；以及将与所有所选择的候选模组间均衡目标SOC的对应的系统总均衡时间中的最小值相对应的候选模组间均衡目标SOC作为电池系统的最优模组间均衡目标SOC。

对于电池系统的模组间主动均衡时间，其可以通过如下两种方式确定：针对每个电池模组，当电池模组中的单体电池的单体SOC小于所选择的候选模组间均衡目标SOC并且单体SOC大于电池模组的最优模组内均衡目标SOC时，计算对电池模组中的每个单体电池进行主动均衡充电以使其单体SOC达到所选择的候选模组间均衡目标SOC所需的时间的总和作为模组间主动均衡时间；以及，当电池模组中的单体电池的单体SOC小于电池模组的最优模组内均衡目标SOC时，计算对电池模组中的每个单体电池进行主动均衡充电以使电池模组的最优模组内均衡目标SOC达到所选择的候选模组间均衡目标SOC所需的时间的总和作为模组间主动均衡时间。

在确定最优模组间均衡目标SOC以及诸如模组间被动均衡时间的相关参数后，方法在步骤S340中基于模组间均衡目标SOC数据，模组内均衡目标SOC数据和单体SOC数据确定用于电池系统的SOC均衡策略。根据一个实施例，在步骤S330和S340之间还可以设置判断环节302，检测是否电动车辆是否需要使用电池系统的电力。在车辆不使用电池系统的电力时，方法进行到步骤S340，否则系统持续更新模组内以及模组间均衡目标SOC数据等信息。

在步骤S340中，进一步在子步骤S341中确定模组间均衡控制策略以及在步骤S342中确定模组内均衡控制策略。

在子步骤S341中，针对每个电池模组，当电池模组的最优模组内均衡目标SOC大于最优模组间均衡目标SOC时，对电池模组进行被动均衡放电持续模组间被动均衡时间；以及，当电池模组的最优模组内均衡目标SOC不大于最优模组间均衡目标SOC时，不对电池模组进行被动均衡放电。子步骤S341主要完成电池模组的被动均衡放电控制。

在子步骤S342中，针对每个电池模组：1)当电池模组的最优模组内均衡目标SOC大于最优模组间均衡目标SOC时，针对电池模组中的每个单体电池：当单体电池的单体SOC小于最优模组内均衡目标SOC时，对单体电池进行主动均衡充电持续电池模组的模组内主动均衡时间；以及当单体电池的单体SOC不小于最优模组内均衡目标SOC时，对单体电池进行被动均衡放电以使单体电池的单体SOC达到最优模组内均衡目标SOC；2)当电池模组的最优模组内均衡目标SOC不大于最优模组间均衡目标SOC时，针对电池模组中的每个单体电池：当单体电池的单体SOC小于最优模组间均衡目标SOC时，对单体电池进行主动均衡充电以使单体电池的单体SOC达到最优模组间均衡目标SOC；以及当单体电池的单体SOC不小于最优模组间均衡目标SOC时，对单体电池进行被动均衡放电以使单体电池的单体SOC达到最优模组间均衡目标SOC。

方法300与上文中描述图2所述的示例性均衡算法中类似的部分不再赘述。

通过采用本申请的实施例提出的电池SOC均衡方案，可以在车辆外接充电机均衡系统的基础上，无需对电池系统的均衡系统元件进行复杂改动，引入电池模组的SOC均衡策略，简化电池系统中针对每个单体电池的电池SOC均衡过程，可以在最短的时间内完成电池特性分析并进行电池的SOC均衡，降低电池不一致导致的电池系统的性能影响，提高电池系统的动力性能，续航里程以及提高电池系统的使用寿命，实现高速高效并且具有成本优势的电池均衡控制。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于对电池系统的电池SOC进行均衡的系统的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。作为模块或单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。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申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本申请的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序包括可执行指令，该可执行指令被例如处理器执行时可以实现上述任意一个实施例中所述用于对电池系统的电池SOC进行均衡的方法的步骤。在一些可能的实施方式中，本申请的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书用于对电池系统的电池SOC进行均衡的方法中描述的根据本申请的各种示例性实施例的步骤。

根据本申请的实施例的用于实现上述方法的程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本申请的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

在本申请的示例性实施例中，还提供一种电子设备，该电子设备可以包括处理器，以及用于存储所述处理器的可执行指令的存储器。其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述任意一个实施例中的用于对电池系统的电池SOC进行均衡的方法的步骤。

所属技术领域的技术人员能够理解，本申请的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本申请的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。

下面参照图4来描述根据本申请的这种实施方式的电子设备400。图4显示的电子设备400仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，电子设备400以通用计算设备的形式表现。电子设备400的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元410、至少一个存储单元420、连接不同系统组件(包括存储单元420和处理单元410)的总线430、显示单元440等。

其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元410执行，使得所述处理单元410执行本说明书用于用于对电池系统的电池SOC进行均衡的方法中描述的根据本申请各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元410可以执行如图3中所示的步骤。

所述存储单元420可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)4201和/或高速缓存存储单元4202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)4203。

所述存储单元420还可以包括具有一组(至少一个)程序模块4205的程序/实用工具4204，这样的程序模块4205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线430可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备400也可以与一个或多个外部设备500(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备400交互的设备通信，和/或与使得该电子设备400能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口450进行。并且，电子设备400还可以通过网络适配器460与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器460可以通过总线430与电子设备400的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备400使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本申请实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行根据本申请实施方式的用于对电池系统的电池SOC进行均衡的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (23)

1.一种用于对电池系统的电池的电荷状态SOC进行均衡的方法，所述电池系统包括多个电池模组，每个所述电池模组包括多个单体电池，所述方法包括：

基于获取的所述多个单体电池的电压确定所述多个单体电池的单体SOC数据，所述单体SOC数据包括每个所述单体电池的单体SOC；

基于所述单体SOC数据确定每个电池模组的模组内均衡目标SOC数据；

基于所述模组内均衡目标SOC数据和所述单体SOC数据确定所述电池系统的模组间均衡目标SOC数据；以及

基于所述模组间均衡目标SOC数据，所述模组内均衡目标SOC数据和所述单体SOC数据确定用于所述电池系统的SOC均衡策略。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述单体SOC数据确定每个电池模组的模组内均衡目标SOC数据包括：

针对每个电池模组，在所述电池模组中的多个单体电池的所述单体SOC数据中的最大单体SOC和最小单体SOC构成的单体SOC区间内选择使所述电池模组的SOC均衡时间最小的模组内均衡目标SOC作为所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，选择使所述电池模组的SOC均衡时间最小的模组内均衡目标SOC作为所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC包括：

从所述单体SOC区间内选择多个模组内均衡目标SOC；

针对所选择的模组内均衡目标SOC中的每一个：

计算对具有最大单体SOC的单体电池进行被动均衡放电以使其单体SOC达到所选择的模组内均衡目标SOC所需的时间作为所述电池模组的模组内被动均衡时间；

计算对其单体SOC小于所选择的模组内均衡目标SOC的所有单体电池进行主动均衡充电以使其单体SOC达到所选择的模组内均衡目标SOC所需的时间的总和作为所述电池模组的模组内主动均衡时间；

将所述模组内被动均衡时间和所述模组内主动均衡时间中的最大值作为与所选择的模组内均衡目标SOC相对应的模组内总均衡时间；以及

将与所有所选择的模组内均衡目标SOC的对应的模组内总均衡时间中的最小值相对应的模组内均衡目标SOC作为所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述模组内均衡目标SOC数据和所述单体SOC数据确定所述电池系统的模组间均衡目标SOC数据包括：

在所述多个电池模组的最大最优模组内均衡目标SOC和最小最优模组内均衡目标SOC构成的最优模组内均衡目标SOC区间内选择使所述电池系统的SOC均衡时间最小的模组间均衡目标SOC作为所述电池系统的最优模组间均衡目标SOC。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，选择使所述电池系统的SOC均衡时间最小的模组间均衡目标SOC作为所述电池系统的最优模组间均衡目标SOC包括：

从所述最优模组内均衡目标SOC区间内选择多个模组间均衡目标SOC；

针对所选择的模组间均衡目标SOC中的每一个：

计算对具有最大最优模组内均衡目标SOC的电池模组进行被动均衡放电以使其最优模组内均衡目标SOC达到所选择的模组间均衡目标SOC所需的时间作为所述电池系统的模组间被动均衡时间；以及

计算所述电池系统的模组间主动均衡时间；

将与所有所选择的模组间均衡目标SOC对应的模组间被动均衡时间与所有电池模组的模组内被动均衡时间中的最大值作为所述电池系统的系统被动均衡时间；

将与所有所选择的模组间均衡目标SOC对应的模组间主动均衡时间与所有电池模组的模组内主动均衡时间的总和作为所述电池系统的系统主动均衡时间；

将所述系统被动均衡时间和所述系统主动均衡时间中的最大值作为与所选择的模组间均衡目标SOC相对应的系统总均衡时间；以及

将与所有所选择的模组间均衡目标SOC的对应的系统总均衡时间中的最小值相对应的所述模组间均衡目标SOC作为所述电池系统的最优模组间均衡目标SOC。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，计算所述电池系统的模组间主动均衡时间进一步包括：

针对每个电池模组：

当电池模组中的单体电池的单体SOC小于所选择的模组间均衡目标SOC并且所述单体SOC大于所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC时，计算对所述电池模组中的每个所述单体电池进行主动均衡充电以使其单体SOC达到所选择的模组间均衡目标SOC所需的时间的总和作为所述模组间主动均衡时间；以及

当电池模组中的单体电池的单体SOC小于所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC时，计算对所述电池模组中的每个所述单体电池进行主动均衡充电以使所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC达到所选择的模组间均衡目标SOC所需的时间的总和作为所述模组间主动均衡时间。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述SOC均衡策略包括：

针对每个电池模组：

当所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC大于所述最优模组间均衡目标SOC时，对所述电池模组进行被动均衡放电持续所述模组间被动均衡时间；以及，

当所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC不大于所述最优模组间均衡目标SOC时，不对所述电池模组进行被动均衡放电。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述均衡策略进一步包括：

针对每个电池模组：

当所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC大于所述最优模组间均衡目标SOC时，针对所述电池模组中的每个单体电池：

当所述单体电池的单体SOC小于所述最优模组内均衡目标SOC时，对所述单体电池进行主动均衡充电持续所述电池模组的模组内主动均衡时间；以及

当所述单体电池的单体SOC不小于所述最优模组内均衡目标SOC时，对所述单体电池进行被动均衡放电以使所述单体电池的单体SOC达到所述最优模组内均衡目标SOC；

当所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC不大于所述最优模组间均衡目标SOC时，针对所述电池模组中的每个单体电池：

当所述单体电池的单体SOC小于所述最优模组间均衡目标SOC时，对所述单体电池进行主动均衡充电以使所述单体电池的单体SOC达到所述最优模组间均衡目标SOC；以及

当所述单体电池的单体SOC不小于所述最优模组间均衡目标SOC时，对所述单体电池进行被动均衡放电以使所述单体电池的单体SOC达到所述最优模组间均衡目标SOC。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法应用于电动车辆的动力电池系统。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括在电动车辆不使用所述电池系统的电力时对所述SOC进行均衡。

11.一种用于对电池系统的电池的电荷状态SOC进行均衡的系统，所述电池系统包括多个电池模组，每个所述电池模组中包括多个单体电池，所述设备包括：

电压采集模块，其被配置为获取所述单体电池的电压；

单体电池被动均衡模块，其与每个所述单体电池对应并且被配置为对所述单体电池进行被动均衡放电；

电池模组被动均衡模块，其与每个所述电池模组对应并且被配置为对所述电池模组进行被动均衡放电；

单体电池选择模块，其被配置为选择要充电或放电的单体电池；

换向模块，其与所述电池系统连接并且被配置为对所述单体电池和/或所述电池模组进行充电或放电；以及

控制器，其被配置为控制与其连接的所述电压采集模块、所述单体电池被动均衡模块、所述电池模组被动均衡模块、所述单体电池选择模块以及所述换向模块以对所述电荷状态SOC进行均衡。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步被配置为：

基于获取的所述多个单体电池的电压确定所述多个单体电池的单体SOC数据，所述单体SOC数据包括每个所述单体电池的单体SOC；

基于所述单体SOC数据确定每个电池模组的模组内均衡目标SOC数据；

基于所述模组内均衡目标SOC数据和所述单体SOC数据确定所述电池系统的模组间均衡目标SOC数据；以及

基于所述模组间均衡目标SOC数据，所述模组内均衡目标SOC数据和所述单体SOC数据确定用于所述电池系统的SOC均衡策略。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步被配置为：

针对每个电池模组，在所述电池模组中的多个单体电池的所述单体SOC数据中的最大单体SOC和最小单体SOC构成的单体SOC区间内选择使所述电池模组的SOC均衡时间最小的模组内均衡目标SOC作为所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步被配置为：

从所述单体SOC区间内选择多个模组内均衡目标SOC；

针对所选择的模组内均衡目标SOC中的每一个：

计算对具有最大单体SOC的单体电池进行被动均衡放电以使其单体SOC达到所选择的模组内均衡目标SOC所需的时间作为所述电池模组的模组内被动均衡时间；

计算对其单体SOC小于所选择的模组内均衡目标SOC的所有单体电池进行主动均衡充电以使其单体SOC达到所选择的模组内均衡目标SOC所需的时间的总和作为所述电池模组的模组内主动均衡时间；

将所述模组内被动均衡时间和所述模组内主动均衡时间中的最大值作为与所选择的模组内均衡目标SOC相对应的模组内总均衡时间；以及

将与所有所选择的模组内均衡目标SOC的对应的模组内总均衡时间中的最小值相对应的模组内均衡目标SOC作为所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步被配置为：

在所述多个电池模组的最大最优模组内均衡目标SOC和最小最优模组内均衡目标SOC构成的最优模组内均衡目标SOC区间内选择使所述电池系统的SOC均衡时间最小的模组间均衡目标SOC作为所述电池系统的最优模组间均衡目标SOC。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步被配置为：

从所述最优模组内均衡目标SOC区间内选择多个模组间均衡目标SOC；

针对所选择的模组间均衡目标SOC中的每一个：

计算对具有最大最优模组内均衡目标SOC的电池模组进行被动均衡放电以使其最优模组内均衡目标SOC达到所选择的模组间均衡目标SOC所需的时间作为所述电池系统的模组间被动均衡时间；以及

计算所述电池系统的模组间主动均衡时间；

将与所有所选择的模组间均衡目标SOC对应的模组间被动均衡时间与所有电池模组的模组内被动均衡时间中的最大值作为所述电池系统的系统被动均衡时间；

将与所有所选择的模组间均衡目标SOC对应的模组间主动均衡时间与所有电池模组的模组内主动均衡时间的总和作为所述电池系统的系统主动均衡时间；

将所述系统被动均衡时间和所述系统主动均衡时间中的最大值作为与所选择的模组间均衡目标SOC相对应的系统总均衡时间；以及

将与所有所选择的模组间均衡目标SOC的对应的系统总均衡时间中的最小值相对应的所述模组间均衡目标SOC作为所述电池系统的最优模组间均衡目标SOC。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步被配置为：

针对每个电池模组：

当电池模组中的单体电池的单体SOC小于所选择的模组间均衡目标SOC并且所述单体SOC大于所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC时，计算对所述电池模组中的每个所述单体电池进行主动均衡充电以使其单体SOC达到所选择的模组间均衡目标SOC所需的时间的总和作为所述模组间主动均衡时间；以及

当电池模组中的单体电池的单体SOC小于所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC时，计算对所述电池模组中的每个所述单体电池进行主动均衡充电以使所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC达到所选择的模组间均衡目标SOC所需的时间的总和作为所述模组间主动均衡时间。

18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述SOC均衡策略包括：

针对每个电池模组：

当所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC大于所述最优模组间均衡目标SOC时，对所述电池模组进行被动均衡放电持续所述模组间被动均衡时间；以及，

当所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC不大于所述最优模组间均衡目标SOC时，不对所述电池模组进行被动均衡放电。

19.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述均衡策略进一步包括：

针对每个电池模组：

当所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC大于所述最优模组间均衡目标SOC时，针对所述电池模组中的每个单体电池：

当所述单体电池的单体SOC小于所述最优模组内均衡目标SOC时，对所述单体电池进行主动均衡充电持续所述电池模组的模组内主动均衡时间；以及

当所述单体电池的单体SOC不小于所述最优模组内均衡目标SOC时，对所述单体电池进行被动均衡放电以使所述单体电池的单体SOC达到所述最优模组内均衡目标SOC；

当所述电池模组的最优模组内均衡目标SOC不大于所述最优模组间均衡目标SOC时，针对所述电池模组中的每个单体电池：

当所述单体电池的单体SOC小于所述最优模组间均衡目标SOC时，对所述单体电池进行主动均衡充电以使所述单体电池的单体SOC达到所述最优模组间均衡目标SOC；以及

当所述单体电池的单体SOC不小于所述最优模组间均衡目标SOC时，对所述单体电池进行被动均衡放电以使所述单体电池的单体SOC达到所述最优模组间均衡目标SOC。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的系统，其特征在于，所述设备应用于电动车辆的动力电池系统。

21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步被配置为在电动车辆不使用所述电池系统的电力时对所述SOC进行均衡。

22.一种电动车辆，包括：

电池系统，其包括多个电池模组，每个所述电池模组中包括多个单体电池；以及

根据权利要求11至21中任一项所述的系统。

23.一种计算机可读存储介质，其上存储有包括可执行指令的计算机程序，所述可执行指令被处理器执行时使所述处理器实施根据权利要求1至10中任一项所述的方法。

Images