電池模塊充放電控制方法及電池系統與流程
本發明涉及電池的充放電領域，具體地，是涉及電池模塊充放電的控制方法及實施這種方法的電池系統。
背景技術：
電池具有儲存電能的作用，已經得到廣泛的應用。現有的儀器、電子設備、工業裝置，甚至汽車都大量使用電池來供電。然而，單個電池儲存的電能往往有限，對于用電量較大的設備、汽車等，均使用具有多個電池模塊的電池系統來供電。電池模塊可以是單個的蓄電池，也可以是電池系統內被劃分出來能夠單獨拆卸、安裝、更換的部分。
例如，圖1所示的是一種具有多個電池模塊的電池系統，該電池系統具有排列成m行n列的電池模塊，因此電池模塊的數量為m×n個。受限于電池模塊的體積，每一個電池模塊所儲存的電能有限，因此需要經常為已經放電的電池模塊充電或者更換已經無法使用的電池模塊。然而，對電池模塊進行充電或者更換電池模塊將帶來困難。
首先，電池系統的多個電池模塊通常放置在固定的容器內，如需要對電池模塊進行充電，往往需要使用特殊的電線連接電池模塊以及充電設備，對于汽車使用的電池系統，電池模塊、充電設備的接口往往較為特殊，面對較為復雜的情況，可能需要經過培訓的人員才能實現電池模塊、充電設備與電線的連接，而且連接電線的工作量較大，電池模塊的充電極為不方便。
其次，由于電池系統內電池模塊較多，而裝在電池系統的容器往往只設置一個較小的裝卸口，例如，圖1中的電池系統上端為拆裝電池模塊的裝卸口，則安裝在容器內底部的電池模塊，如最后一行的電池模塊，即編號為[m,1]、[m,2]等多個電池模塊的拆裝以至更換極為困難。
最后，由于部分電池系統需要將電池模塊拆卸之后才能充電，然而由于電池模塊的重量通常較大，因此拆裝電池模塊需要耗費大量的勞力，且電池模塊的拆裝效率非常低。尤其是安裝在例如圖1中容器底部的電池模塊的拆裝更為困難，導致電池系統的充電效率非常低，而且耗費過多的勞力。
為此，人們設計出通過控制器控制多個電池模塊充放電的電池系統，如圖2所示，這種電池系統包括控制器10以及多個電池模塊，多個電池模塊排列成m行n列，并且裝載在一個容器內，控制器10可以控制多個電池模塊的充電與放電。
為了方便避免經常更換位于容器底部的電池模塊，控制器10對多個電池模塊的充電優先等級以及放電優先等級進行設置，具體的，增高電池系統中較難拆裝和/或更換的電池模塊的充電優先等級，并且降低電池系統中較易拆裝和/或更換的電池模塊的充電優先等級。控制器10控制多個電池模塊充電時，控制充電優先等級較高的電池模塊比充電優先等級較低的電池模塊優先充電，例如控制充電優先等級較高的電池模塊的相對充電電流強度大于充電優先等級較低的電池模塊的相對充電電流強度等。
并且，控制器10增高電池系統中較易拆裝和/或更換的電池模塊的放電優先等級，并且降低電池系統中較難拆裝和/或更換的電池模塊的放電優先等級，控制器10控制多個電池模塊放電時，控制放電優先等級較高的電池模塊比放電優先等級較低的電池模塊優先放電，例如，控制放電優先等級較高的電池模塊的相對放電電流強度大于放電優先等級較低的電池模塊的相對放電電流強度。
這種方法根據電池模塊的拆裝、更換難易程度確定多個電池模塊的充放電優先等級，讓較難拆裝、更換的電池模塊更少放電、更多充電，而讓較易拆裝、更換的電池模塊更多放電、更少充電，以達致增加拆裝、更換較易拆裝、更換的電池模塊，而減少拆裝、更換較難拆裝、更換的電池模塊。然而，這種方法或者在其他的情景下，電池系統中不同的電池模塊會經歷不同的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數。公知的事實是，電池模塊的剩余能量存儲容量、剩余電荷存儲容量、剩余壽命總能量存儲容量和剩余壽命總電荷存儲容量是隨電池模塊過往的平均放電深度和/或電池模塊曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數的增加而減少。故此，上述不同的電池模塊所經歷不同的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，會導致不同的電池模塊有不同的剩余能量存儲容量、剩余電荷存儲容量、剩余壽命總能量存儲容量和剩余壽命總電荷存儲容量。為了調節電池系統中不同的電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余電荷存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量和/或剩余壽命總電荷存儲容量，例如：為了刻意使不同的電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余電荷存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量和/或剩余壽命總電荷存儲容量平均化，以減少機會令個別電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余電荷存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量和/或剩余壽命總電荷存儲容量下降至需要淘汰該電池模塊，或者為了刻意使不同的電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余電荷存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量和/或剩余壽命總電荷存儲容量不平均，以加速令個別電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余電荷存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量和/或剩余壽命總電荷存儲容量下降至需要淘汰該電池模塊。在一些情景下，需要根據電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余電荷存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量和/或剩余壽命總電荷存儲容量和/或其他因素，調節電池模塊的充電優先等級和/或放電優先等級，從而調節電池模塊的充電和/或放電的量，以至電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，達致調節電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余電荷存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量和/或剩余壽命總電荷存儲容量。
技術實現要素：
本發明的主要目的是提供一種有效調節電池系統中不同的電池模塊的剩余容量的電池模塊充放電控制方法。
本發明的另一目的是提供一種電池系統，其有能力調節其中不同的電池模塊的剩余容量。
為了實現上述的主要目的，本發明提供的電池模塊充放電控制方法包括確定電池系統中多個電池模塊的充電優先等級，控制多個電池模塊充電時，控制充電優先等級較高的電池模塊比充電優先等級較低的電池模塊優先充電；和/或確定電池系統中多個電池模塊的放電優先等級，控制多個電池模塊放電時，控制放電優先等級較高的電池模塊比放電優先等級較低的電池模塊優先放電；其中，確定電池系統中多個電池模塊的充電優先等級包括：根據電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余電荷存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量和/或剩余壽命總電荷存儲容量和/或外部選擇指令，調節電池模塊的充電優先等級；確定電池系統中多個電池模塊的放電優先等級包括：根據電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余電荷存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量和/或剩余壽命總電荷存儲容量和/或外部選擇指令，調節電池模塊的放電優先等級。
由上述方案可見，根據電池模塊的剩余容量，如電池模塊的剩余能量存儲容量、剩余電荷存儲容量、剩余壽命總能量存儲容量、剩余壽命總電荷存儲容量等，或者根據用戶輸入的選擇指令確定多個電池模塊的充電和/或放電優先等級，可以根據電池模塊的實際剩余容量情況來確定每個電池模塊的充電和/或放電優先等級，從而可以調節各個電池模塊的充電和/或放電的量，以至各個電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，達致調節各個電池模塊的剩余容量。
一個優選的方案是，調節一個電池模塊的充電優先等級及放電優先等級時，如調節電池模塊的充電優先等級增高時，則調節電池模塊的放電優先等級降低；如調節電池模塊的放電優先等級增高時，則調節電池模塊的充電優先等級降低。
由此可見，在增高電池模塊的充電優先等級時降低其放電優先等級，反之亦然，這樣可以讓電池模塊的充電優先等級與放電優先等級同步反方向調節，即要么減低相關電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，從而減慢該電池模塊的剩余容量的衰降，要么增加相關電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，從而加快該電池模塊的剩余容量的衰降。
進一步的方案是，控制充電優先等級較高的電池模塊比充電優先等級較低的電池模塊優先充電的方法包括：控制充電優先等級較高的電池模塊的相對充電電流強度大于充電優先等級較低的電池模塊的相對充電電流強度，一個電池模塊的相對充電電流強度是該電池模塊的充電電流強度與該電池模塊的能量存儲容量或者電荷存儲容量的比值。
由此可見，根據電池模塊的充電優先等級以及該電池模塊的能量存儲容量或者電荷存儲容量來決定給每一個電池模塊的充電電流強度，進而可以調節每一個電池模塊的充電量，可以讓充電優先等級較高的電池模塊的充電狀態的上升速率大于充電優先等級較低的電池模塊的充電狀態的上升速率，從而讓充電優先等級較高的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數的減少幅度大于充電優先等級較低的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數的減少幅度，達致充電優先等級較高的電池模塊的剩余容量的衰降的減慢幅度大于充電優先等級較低的電池模塊的剩余容量的衰降的減慢幅度。
一個可選的方案是，控制充電優先等級較高的電池模塊比充電優先等級較低的電池模塊優先充電的方法包括：向充電優先等級較高的電池模塊充電的同時停止向充電優先等級較低的電池模塊充電或者不向充電優先等級較低的電池模塊充電。
可見，在適當的時候，停止向或者不向充電優先等級較低的電池模塊充電，可以讓充電優先等級較高的電池模塊獲得足夠大的充電電流強度，從而實現充電優先等級較高的電池模塊的優先充電，并且可以增加充電優先等級較低的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，從而加快充電優先等級較低的電池模塊的剩余容量的衰降。上述增加充電優先等級較低的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，最低限度部分是因為停止向或者不向充電優先等級較低的電池模塊充電時，充電優先等級較低的電池模塊會經歷自放電。
另一個可選的方案是，控制多個電池模塊的充電的方法包括：由放電優先等級較高的電池模塊放電從而向充電優先等級較高的電池模塊充電。
由此可見，通過放電優先等級較高的電池模塊向充電優先等級較高的電池模塊充電來實現充電優先等級較高的電池模塊的優先充電，并且可以實現放電優先等級較高的電池模塊的優先放電，從而減少充電優先等級較高的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，達致減慢充電優先等級較高的電池模塊的剩余容量的衰降，并且增加放電優先等級較高的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，達致加快放電優先等級較高的電池模塊的剩余容量的衰降。
可選的方案是，控制放電優先等級較高的電池模塊比放電優先等級較低的電池模塊優先放電的方法包括：控制放電優先等級較高的電池模塊的相對放電電流強度大于放電優先等級較低的電池模塊的相對放電電流強度，一個電池模塊的相對放電電流強度是該電池模塊的放電電流強度與該電池模塊的能量存儲容量或者電荷存儲容量的比值。
可見，根據電池模塊的放電優先等級以及該電池模塊的能量存儲容量或者電荷存儲容量來決定每一個電池模塊的放電電流強度，進而可以調節每一個電池模塊的放電量，可以讓放電優先等級較高的電池模塊的充電狀態的下降速率大于放電優先等級較低的電池模塊的充電狀態的下降速率，從而讓放電優先等級較高的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數的增加幅度大于放電優先等級較低的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數的增加幅度，達致放電優先等級較高的電池模塊的剩余容量的衰降的加快幅度大于放電優先等級較低的電池模塊的剩余容量的衰降的加快幅度。
可選地，控制放電優先等級較高的電池模塊比放電優先等級較低的電池模塊優先放電的方法包括：控制放電優先等級較高的電池模塊放電的同時停止放電優先等級較低的電池模塊放電或者不讓放電優先等級較低的電池模塊放電。
這樣，在特定的場合下，停止或者不讓放電優先等級較低的電池模塊放電，可以減少放電優先等級較低的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，從而減慢放電優先等級較低的電池模塊的剩余容量的衰降。
為實現上述的另一目的，本發明提供的電池系統包括多個電池模塊及控制器，控制器用于確定多個電池模塊的充電優先等級和/或放電優先等級，控制器控制多個電池模塊充電時，控制充電優先等級較高的電池模塊比充電優先等級較低的電池模塊優先充電；和/或控制多個電池模塊放電時，控制放電優先等級較高的電池模塊比放電優先等級較低的電池模塊優先放電；其中，控制器根據電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余電荷存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量和/或剩余壽命總電荷存儲容量和/或外部選擇指令，調節電池模塊的充電優先等級；和/或控制器根據電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余電荷存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量和/或剩余壽命總電荷存儲容量和/或外部選擇指令，調節電池模塊的放電優先等級。
由上述方案可見，根據電池模塊的剩余容量，如電池模塊的剩余能量存儲容量、剩余電荷存儲容量、剩余壽命總能量存儲容量、剩余壽命總電荷存儲容量等，或者根據用戶輸入的選擇指令，控制器確定電池系統中多個電池模塊的充電和/或放電優先等級，可以讓充電優先等級較高的電池模塊的充電狀態的上升速率大于充電優先等級較低的電池模塊的充電狀態的上升速率，從而讓充電優先等級較高的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數的減少幅度大于充電優先等級較低的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數的減少幅度，達致充電優先等級較高的電池模塊的剩余容量的衰降的減慢幅度大于充電優先等級較低的電池模塊的剩余容量的衰降的減慢幅度，并且可以讓放電優先等級較高的電池模塊的充電狀態的下降速率大于放電優先等級較低的電池模塊的充電狀態的下降速率，從而讓放電優先等級較高的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數的增加幅度大于放電優先等級較低的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數的增加幅度，達致放電優先等級較高的電池模塊的剩余容量的衰降的加快幅度大于放電優先等級較低的電池模塊的剩余容量的衰降的加快幅度。
附圖說明
圖1是現有一種電池系統的結構框圖。
圖2是現有另一種電池系統的結構框圖。
圖3是本發明電池系統實施例的結構框圖。
圖4是本發明電池模塊充放電控制方法實施例的流程圖。
圖5是本發明電池模塊充放電控制裝置實施例中所應用的電池模塊的剩余容量估算系統的框圖。
圖6是本發明電池模塊充放電控制方法實施例中電池模塊的剩余容量估算方法的流程圖。
以下結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
具體實施方式
本發明的電池系統包括多個電池模塊，一個典型的例子如圖3所示，多個電池模塊可以排列成m行n列，可以裝載在一個容器內。例如，電池系統為電動汽車使用的電池系統時，則多個電池模塊裝載在電動汽車特定的容器內。當然，電池系統也可以是應用在其他領域上的電池系統，如應用在電子設備、儀表儀器、機械裝備等多種場合的電池系統。當然，多個電池模塊并不一定放置在一個容器內，且多個電池模塊也不一定以多行多列的方式布置，可以是排列成一條直線或者其他方式布置。
本發明的電池系統還設有一個控制器20，用于控制多個電池模塊的充電和/或放電，具體的，控制器20是根據每個電池模塊的剩余容量的情況確定每一個電池模塊的充電優先等級和/或放電優先等級，并且根據每一個電池模塊的充電優先等級、放電優先等級來確定每一個電池模塊的充電、放電。
本發明的有兩個主要構思如下：
一、盡可能增加剩余容量較少的電池模塊的充電，并且減少剩余容量較少的電池模塊的放電，同時，盡可能減少剩余容量較多的電池模塊的充電，并且增加剩余容量較多的電池模塊的放電，從而盡可能使剩余容量較少的電池模塊的充電狀態上升，減少剩余容量較少的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，同時，盡可能使剩余容量較多的電池模塊的充電狀態下降，增加剩余容量較多的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，達致盡可能減慢剩余容量較少的電池模塊的剩余容量的衰降，同時，盡可能加快剩余容量較多的電池模塊的剩余容量的衰降，目的是刻意使剩余容量較少的電池模塊和剩余容量較多的電池模塊的剩余容量平均化，以減少機會令個別剩余容量較少的電池模塊的剩余容量下降至需要淘汰該電池模塊。
二、盡可能減少剩余容量較少的電池模塊的充電，并且增加剩余容量較少的電池模塊的放電，同時，盡可能增加剩余容量較多的電池模塊的充電，并且減少剩余容量較多的電池模塊的放電，從而盡可能使剩余容量較少的電池模塊的充電狀態下降，增加剩余容量較少的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，同時，盡可能使剩余容量較多的電池模塊的充電狀態上升，減少剩余容量較多的電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，達致盡可能加快剩余容量較少的電池模塊的剩余容量的衰降，同時，盡可能減慢剩余容量較多的電池模塊的剩余容量的衰降，目的是刻意使剩余容量較少的電池模塊和剩余容量較多的電池模塊的剩余容量更不平均，以加速令個別剩余容量較少的電池模塊的剩余容量下降至需要淘汰該電池模塊。
因此，首先需要對多個電池模塊進行分級，也就是根據各個電池模塊的剩余容量情況確定各個電池模塊的充電優先等級和/或放電優先等級。
本實施例中，電池模塊的剩余容量可以是電池模塊的剩余能量存儲容量、剩余電荷存儲容量、剩余壽命總能量存儲容量或者剩余壽命總電荷存儲容量，具體的，電池模塊的剩余能量存儲容量是電池模塊在一次充電完成后能夠存儲的能量上限，或者是電池模塊在一次充電完成后能夠存儲并能夠隨后釋放的能量上限。電池模塊的剩余電荷存儲容量是電池模塊在一次充電過程中，充電電流產生的總電荷流動的上限，或者是電池模塊在一次充電完成后，電池模塊的放電電流隨后能夠產生的總電荷流動的上限。
電池模塊的剩余壽命總能量存儲容量是在電池模塊的剩余壽命內電池模塊總共能夠存儲的能量上限，或者是在電池模塊的剩余壽命內電池模塊總共能夠存儲并能夠隨后釋放的能量上限。電池模塊的剩余壽命總能量存儲容量與電池模塊的剩余能量存儲容量或者剩余能量存儲容量的指標、電池模塊在完成一個充電周期后的一個固定時間內的自放電量、電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳和當前時間之間的差、電池模塊過往的平均放電深度、電池模塊曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數等因素有關，因此，本實施例通過測量和/或記錄至少一個計算參數，計算參數包括電池模塊的剩余能量存儲容量或者剩余能量存儲容量的指標、電池模塊在完成一個充電周期后的一個固定時間內的自放電量、電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳、電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳和當前時間之間的差、電池模塊過往的平均放電深度、電池模塊曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數的至少一個，并通過一個數學關系計算電池模塊的剩余壽命總能量存儲容量。其中，電池模塊的放電深度為電池模塊的充電狀態的補數，即使用一減去充電狀態的百分比獲得的計算結果。
電池模塊的剩余壽命總電荷存儲容量是在電池模塊的剩余壽命內，電池模塊的充電電流總共能夠產生的總電荷流動的上限，或者是在電池模塊的剩余壽命內，電池模塊的放電電流總共能夠產生的總電荷流動的上限。電池模塊的剩余壽命總電荷存儲容量與電池模塊的剩余電荷存儲容量或者剩余電荷存儲容量的指標、電池模塊在完成一個充電周期后的一個固定時間內的自放電量、電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳和當前時間之間的差、電池模塊過往的平均放電深度、電池模塊曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數等因素有關，因此，本實施例通過測量和/或記錄至少一個計算參數，計算參數包括電池模塊的剩余電荷存儲容量或者剩余電荷存儲容量的指標、電池模塊在完成一個充電周期后的一個固定時間內的自放電量、電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳、電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳和當前時間之間的差、電池模塊過往的平均放電深度、電池模塊曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數的至少一個，并通過一個數學關系計算電池模塊的剩余壽命總電荷存儲容量。
圖4所示的是控制器20控制多個電池模塊充電以及放電的方法流程圖，其中步驟s1是確定多個電池模塊的充電優先等級以及放電優先等級。本實施例中，控制器20根據各個電池模塊的剩余容量確定各個電池模塊的充電優先等級，其中，是依照上述構思一，增高剩余容量較少的電池模塊的充電優先等級，同時，降低剩余容量較多的電池模塊的充電優先等級；或者是依照上述構思二，降低剩余容量較少的電池模塊的充電優先等級，同時，增高剩余容量較多的電池模塊的充電優先等級。
類似地，控制器20根據各個電池模塊的剩余容量確定各個電池模塊的放電優先等級，其中，是依照上述構思一，降低剩余容量較少的電池模塊的放電優先等級，同時，增高剩余容量較多的電池模塊的放電優先等級；或者是依照上述構思二，增高剩余容量較少的電池模塊的放電優先等級，同時，降低剩余容量較多的電池模塊的放電優先等級。
確定了各個電池模塊的充電優先等級以及放電優先等級后，如控制器20在步驟s2判斷電池系統需要充電時，則在步驟s3根據各個電池模塊的充電優先等級控制各個電池模塊的充電，即充電優先等級較高的電池模塊獲得較高的充電優先，而充電優先等級較低的電池模塊獲得較低的充電優先。
控制充電優先等級較高的電池模塊比充電優先等級較低的電池模塊的優先充電可以通過以下方式實現：控制充電優先等級較高的電池模塊的相對充電電流強度大于充電優先等級較低的電池模塊的相對充電電流強度。由于不同電池模塊的能量存儲容量有可能并不完全相同，如加載相同的充電電流強度，則能量存儲容量較少的電池模塊的充電狀態上升速率更高，而能量存儲容量較大的電池模塊的充電狀態上升速率反而變低，因此，如果只是給充電優先等級較高的電池模塊提供較大的充電電流強度，則有可能因為充電優先等級較高的電池模塊具有較大的能量存儲容量而導致充電狀態上升速率更低，因此需要給充電優先等級較高的電池模塊提供較大的相對充電電流強度。
因此，本發明的一種方式是為充電優先等級較高的電池模塊提供較大的相對充電電流強度，而為充電優先等級較低的電池模塊提供較小的相對充電電流強度。本發明的相對充電電流強度是加載到電池模塊的充電電流強度與該電池模塊的能量存儲容量的比值，相對充電電流強度也可以是電池模塊的充電電流強度與該電池模塊的電荷存儲容量的比值。因而充電優先等級越高的電池模塊可以獲得越大的相對充電電流強度。
在本發明的另一種方式中，可以為充電優先等級較高的電池模塊充電的同時，停止向或者不向充電優先等級較低的電池模塊充電。因此，控制器20執行步驟s2后，如判斷需要向電池系統充電，則執行步驟s3，可以是為充電優先等級較高的電池模塊提供較大的相對充電電流強度，并為充電優先等級較低的電池模塊提供較小的相對充電電流強度，或者是停止向充電優先等級較低的電池模塊充電，或者不向充電優先等級較低的電池模塊充電。
類似地，如控制器20在步驟s4判斷電池系統需要放電時，則在步驟s5根據各個電池模塊的放電優先等級控制各個電池模塊的放電，也就是具有較高的放電優先等級的電池模塊的相對放電電流強度大于具有較低的放電優先等級的電池模塊的相對放電電流強度，相對放電電流強度是電池模塊的放電電流強度與該電池模塊的能量存儲容量的比值，相對放電電流強度也可以是電池模塊的放電電流強度與該電池模塊的電荷存儲容量的比值。
在本發明的另一種方式中，可以控制放電優先等級較高的電池模塊放電的同時，停止或者不讓放電優先等級較低的電池模塊放電。因此，控制器20執行步驟s4后，如判斷電池系統需要放電，則執行步驟s5，可以是控制放電優先等級較高的電池模塊輸出較大的相對放電電流強度，并控制放電優先等級較低的電池模塊輸出較小的相對放電電流強度，或者是停止或者不讓放電優先等級較低的電池模塊放電。
除此之外，本發明還可以控制具有較高放電優先等級的電池模塊向具有較高充電優先等級的電池模塊放電，當然，接收放電電流的具有較高充電優先等級的電池模塊即為正在充電。
當然，電池模塊的充電優先等級以及放電優先等級并不唯一根據電池模塊的剩余容量確定，還可以根據外部的選擇指令確定，例如，根據使用電池模塊的用戶所輸入的指令確定各個電池模塊的充電優先等級以及放電優先等級，也就是電池模塊的充電優先等級以及放電優先等級可以由用戶的選擇確定。
為了確定多個電池模塊的充電優先等級以及放電優先等級，可能需要確定多個電池模塊的剩余容量，即確定多個電池模塊的剩余能量存儲容量、剩余電荷存儲容量、剩余壽命總能量存儲容量和/或者剩余壽命總電荷存儲容量。
本實施例中，估算電池模塊的剩余能量存儲容量通過以下的方法實現，在電池模塊的充電周期的第一時間點測量電池模塊的初始充電狀態，在充電周期隨后的第二時間點測量電池模塊的最終充電狀態，并且測量在充電周期中，第一時間點與第二時間點之間輸入到電池模塊的能量，并且將初始充電狀態、最終充電狀態和輸入到電池模塊的能量來計算電池模塊的剩余能量存儲容量的指標。
其中，電池模塊的充電狀態(stateofcharge)是電池模塊在某一時刻所存儲的能量與該電池模塊的能量存儲容量之間的比值，即電池模塊在某一時刻的充電狀態可以表示為：電池模塊充電狀態＝電池模塊當前所存儲的能量/電池模塊的能量存儲容量，其中電池模塊的能量存儲容量是電池模塊當前的能量存儲容量，也就是電池模塊當前能夠存儲的能量的上限。電池模塊的充電狀態也可以是電池模塊在某一時刻所存儲的電荷與該電池模塊的電荷存儲容量之間的比值，即電池模塊在某一時刻的充電狀態可以表示為：電池模塊充電狀態＝電池模塊當前所存儲的電荷/電池模塊的電荷存儲容量，其中電池模塊的電荷存儲容量是電池模塊當前的電荷存儲容量，也就是電池模塊當前能夠存儲的電荷的上限。因此，電池模塊的初始充電狀態是電池模塊在第一時間點下的充電狀態，而電池模塊的最終充電狀態是電池模塊在第二時間點下的充電狀態。
本實施例中，估算電池模塊的剩余能量存儲容量的方法是將第一時間點與第二時間點之間輸入到電池模塊的能量除以最終充電狀態和初始充電狀態之間的差，即可以通過式1計算：
其中，ce為電池模塊的剩余能量存儲容量的指標，e為在第一時間點與第二時間點之間輸入到電池模塊的能量，se,f為電池模塊在第二時間點的充電狀態，也就是最終充電狀態，se,0為電池模塊在第一時間點的充電狀態，也就是初始充電狀態；估算電池模塊的剩余電荷存儲容量的方法是將第一時間點與第二時間點之間電池模塊的充電電流所產生的總電荷流動除以最終充電狀態和初始充電狀態之間的差，即可以通過式2計算：
其中，cq為電池模塊的剩余電荷存儲容量的指標，q為在第一時間點與第二時間點之間電池模塊的充電電流總共能夠產生的總電荷流動，sq,f為電池模塊在第二時間點的充電狀態，也就是最終充電狀態，sq,0為電池模塊在第一時間點的充電狀態，也就是初始充電狀態。可選地，式2中的q也可以由e取代。
為了確保估算電池模塊的剩余容量，控制器20內運行有電池模塊的剩余容量估算系統，如圖5所示，該系統包括充電狀態記錄模塊30，用于測量和記錄電池模塊在充電周期的第一時間點下的初始充電狀態，并且測量和記錄電池模塊在充電周期的第二時間點下的最終充電狀態。優選地，充電狀態記錄模塊30設置有充電狀態測量裝置。
電池模塊的剩余容量估算系統還設置有輸入能量測量模塊31，用于測量和記錄在充電周期中第一時間點與第二時間點之間輸入到電池模塊的能量，輸入能量測量模塊31以及充電狀態記錄模塊30將數據輸出至剩余能量存儲容量指標計算模塊32，剩余能量存儲容量指標計算模塊32根據式1計算出電池模塊的剩余能量存儲容量的指標。
由于電池模塊的剩余容量還包括電池模塊的剩余壽命總能量存儲容量，因此剩余容量估算系統還計算電池模塊的剩余壽命總能量存儲容量。由于電池模塊的剩余壽命總能量存儲容量與電池模塊的剩余能量存儲容量或者剩余能量存儲容量的指標、電池模塊在完成一個充電周期后的一個固定時間內的自放電量、電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳和當前時間之間的差、電池模塊過往的平均放電深度、電池模塊曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數等因素有關，因此，剩余容量估算系統設置有計算參數記錄模塊33，用于測量和/或記錄至少一個計算參數，計算參數包括電池模塊的剩余能量存儲容量或者剩余能量存儲容量的指標、電池模塊在完成一個充電周期后的一個固定時間內的自放電量、電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳、電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳和當前時間之間的差、電池模塊過往的平均放電深度、電池模塊曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數的至少一個。剩余容量估算系統還設置有剩余能量存儲容量及剩余壽命總能量存儲容量計算模塊34，用于使用上述的計算參數計算電池模塊的剩余壽命總能量存儲容量。
電池模塊的剩余容量估算系統還設置有電荷流動測量模塊36，用于測量和記錄在充電周期中第一時間點與第二時間點之間電池模塊的充電電流所產生的總電荷流動，電荷流動測量模塊36以及充電狀態記錄模塊30將數據輸出至剩余電荷存儲容量指標計算模塊37，剩余電荷存儲容量指標計算模塊37根據式2計算出電池模塊的剩余電荷存儲容量的指標。
由于電池模塊的剩余容量還包括電池模塊的剩余壽命總電荷存儲容量，因此剩余容量估算系統還計算電池模塊的剩余壽命總電荷存儲容量。由于電池模塊的剩余壽命總電荷存儲容量與電池模塊的剩余電荷存儲容量或者剩余電荷存儲容量的指標、電池模塊在完成一個充電周期后的一個固定時間內的自放電量、電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳和當前時間之間的差、電池模塊過往的平均放電深度、電池模塊曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數等因素有關，因此，剩余容量估算系統設置有計算參數記錄模塊33，用于測量和/或記錄至少一個計算參數，計算參數包括電池模塊的剩余電荷存儲容量或者剩余電荷存儲容量的指標、電池模塊在完成一個充電周期后的一個固定時間內的自放電量、電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳、電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳和當前時間之間的差、電池模塊過往的平均放電深度、電池模塊曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數的至少一個。剩余容量估算系統還設置有剩余電荷存儲容量及剩余壽命總電荷存儲容量計算模塊38，用于使用上述的計算參數計算電池模塊的剩余壽命總電荷存儲容量。
優選地，控制器20內設置一個實時時鐘來記錄時間，從而方便地計算電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳和當前時間之間的差等多個時間參數。
其中，電池模塊的自放電量是電池模塊在完成一個充電周期后的一個固定時間內，并且在電池模塊沒有外在的放電電路的情況下，電池模塊的充電狀態下降百分比，而電池模塊的充電狀態下降百分比可以通過式3計算。
其中，σ0是在固定時間開始時電池模塊的充電狀態，σf是固定時間結束時電池模塊的充電狀態。
為了計算特定的電池模塊的剩余壽命總能量存儲容量，需要對一個或者多個電池模塊在一個或者多個時間點的已知的剩余壽命總能量存儲容量與相對應的電池模塊在相對應時間點的計算參數進行統計、分析，例如通過回歸法或者神經網絡法進行計算分析，從而推算電池模塊的剩余壽命總能量存儲容量與計算參數之間的數學關系。本實施例中，數學關系推算模塊35用于對一個或者多個電池模塊在一個或者多個時間點的已知的剩余壽命總能量存儲容量與相對應的電池模塊在相對應時間點的已知的剩余能量存儲容量或者剩余能量存儲容量的指標、在完成一個充電周期后的一個固定時間內的自放電量、第一次充電和/或放電周期的時間戳和相對應時間點之間的差、過往的平均放電深度、曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數等的至少一個計算參數進行分析，推算數學關系。
首先，收集一個或者多個電池模塊在一個或者多個時間點的大量個案的已知的數據，如個案1、2、…、n的數據，每一個個案的一組數據包括：相對應的電池模塊在相對應時間點的剩余壽命總能量存儲容量、以及相對應的電池模塊在相對應時間點的剩余能量存儲容量或者剩余能量存儲容量的指標、在完成一個充電周期后的一個固定時間內的自放電量、第一次充電和/或放電周期的時間戳和相對應時間點之間的差、過往的平均放電深度和/或曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數。建基于這些個案的已知的數據，可以應用回歸法或者神經網絡法推算數學關系。
應用回歸法時，以電池模塊在某個時間點的剩余壽命總能量存儲容量作為因變量y，并以電池模塊在該個時間點的剩余能量存儲容量或者剩余能量存儲容量的指標、在完成一個充電周期后的一個固定時間內的自放電量、第一次充電和/或放電周期的時間戳和該個時間點之間的差、過往的平均放電深度和/或曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數作為各個自變量x1、x2、…、xm，并設定一條回歸等式
然后使用優化方法求取β1,…,βp的最優化值b1,…,bp，從而最小化
應用神經網絡(neuralnetwork)法推算數學關系時，以神經網絡的輸出(output)
然后進行監督學習(supervisedlearning)，即將
最后，雖然理論上不能亦不需要獲得
獲得上述的數學關系后，將計算參數記錄模塊33所測量和/或記錄的計算參數代入或者輸入上述數學關系，剩余能量存儲容量及剩余壽命總能量存儲容量計算模塊34計算出電池模塊的剩余壽命總能量存儲容量，例如，剩余能量存儲容量及剩余壽命總能量存儲容量計算模塊34將上述計算參數作為自變量x1、x2、…、xm代入上述回歸等式的x1,i、x2,i、…、xm,i中，該回歸等式的
當然，計算電池模塊的剩余能量存儲容量時，也可以先使用已知電池模塊的剩余能量存儲容量與計算參數之間的關系推算出一個數學關系，再應用這個數學關系和當前電池模塊的計算參數計算出當前電池模塊的剩余能量存儲容量。例如，收集一個或者多個電池模塊在一個或者多個時間點的大量個案的已知的數據，如個案1、2、…、n的數據，每一個個案的一組數據包括：相對應的電池模塊在相對應時間點的剩余能量存儲容量以及相對應的電池模塊在相對應時間點的計算參數，計算參數可以包括剩余能量存儲容量的指標、在完成一個充電周期后的一個固定時間內的自放電量、第一次充電和/或放電周期的時間戳和相對應時間點之間的差、過往的平均放電深度和/或曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數等。然后，建基于這些個案的已知的數據，可以應用回歸法或者神經網絡法推算一個用于計算電池模塊的剩余能量存儲容量的數學關系。應用回歸法或者神經網絡法推算數學關系的過程與推算用于計算電池模塊的剩余壽命總能量存儲容量的數學關系的過程相同，不再贅述。
推算出用于計算電池模塊的剩余能量存儲容量的數學關系后，通過計算參數記錄模塊33獲取當前電池模塊的上述計算參數，然后剩余能量存儲容量及剩余壽命總能量存儲容量計算模塊34使用這些計算參數以及數學關系計算出電池模塊的剩余能量存儲容量。
為了計算特定的電池模塊的剩余壽命總電荷存儲容量，其過程與上述計算特定的電池模塊的剩余壽命總能量存儲容量的過程相同，除了以下幾點例外：上述剩余壽命總能量存儲容量由剩余壽命總電荷存儲容量取代；上述剩余能量存儲容量由剩余電荷存儲容量取代；剩余能量存儲容量的指標由剩余電荷存儲容量的指標取代；剩余能量存儲容量及剩余壽命總能量存儲容量計算模塊34由剩余電荷存儲容量及剩余壽命總電荷存儲容量計算模塊38取代。
參見圖6，對電池模塊的剩余能量存儲容量或者剩余壽命總能量存儲容量進行估算時，首先測量和記錄電池模塊在充電周期的第一時間點下的初始充電狀態以及在充電周期的第二時間點下的最終充電狀態，即執行步驟s11。
并且，執行步驟s12，通過測量裝置測量和記錄在充電周期中第一時間點與第二時間點之間輸入到電池模塊的能量，接著執行步驟s13，計算電池模塊的剩余能量存儲容量的指標，例如，通過計算機按照式1計算出電池模塊的剩余能量存儲容量的指標。
在計算出電池模塊的剩余能量存儲容量的指標后，還計算電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量，此時執行步驟s14，獲取至少一個計算參數，該些計算參數除了可選地包括已經計算出的電池模塊的剩余能量存儲容量或者剩余能量存儲容量的指標，還可選地包括電池模塊在完成一個充電周期后的一個固定時間內的自放電量、電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳和當前時間之間的差、電池模塊過往的平均放電深度、電池模塊曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數等。自放電量可以采用測量裝置進行測量并計算獲得，自放電量的計算方法與前述描述的方法相同，不再贅述。而電池模塊的第一次充電和/或放電周期的時間戳、電池模塊過往的平均放電深度、電池模塊曾經經歷過的充電和/或放電周期的次數可以通過本發明的剩余容量估算系統恒常地自動記錄，也可以手動記錄并在計算電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量時輸入到剩余容量估算系統中。
最后，執行步驟s15，應用數學關系計算電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量。優選地，電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量與計算參數的數學關系預先推算并且存儲在電池系統的剩余容量估算系統內，計算電池模塊的剩余能量存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量時，只需要將計算參數代入或者輸入到該數學關系，計算機可以自動從測量裝置獲取相應的計算參數，從而實現剩余能量存儲容量和/或剩余壽命總能量存儲容量的估算。
通過本發明的方案，電池系統根據各個電池模塊的剩余容量，調節各個電池模塊的充電和/或放電優先，從而調節各個電池模塊的充電狀態，以至各個電池模塊所經歷的放電深度和/或充電和/或放電周期的次數，達致調節各個電池模塊的剩余容量的衰降，目的是調節各個電池模塊的剩余容量平均程度，以調節個別電池模塊的剩余容量下降至需要淘汰該電池模塊的先后。
當然，上述的方案只是本發明優選的實施方案，實際應用時還可以有更多的變化，例如，本發明不排除，還可以根據電池模塊的剩余能量存儲容量、剩余電荷存儲容量、剩余壽命總能量存儲容量、剩余壽命總電荷存儲容量和外部選擇指令之外的其他因素，調節電池模塊的充電優先等級和/或放電優先等級。在本發明的剩余能量存儲容量、剩余電荷存儲容量、剩余壽命總能量存儲容量、剩余壽命總電荷存儲容量，以及式1至3內的各變量可以由有類似意義的代理(proxy)變量取代。推算數學關系時，不一定使用上述介紹的所有計算參數，而是只使用其中一個或多個計算參數，或者不一定直接使用上述介紹的計算參數，而是使用與它門有類似意義的代理計算參數，或者使用其他計算參數；推算數學關系時還可以應用其他的方法計算。
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