CN108819774A - 电动汽车以及其电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动汽车以及其电池管理系统，该系统包括电池单体、主板和若干子板，各子板对应多个电池单体；各子板通过CAN总线与主板进行信息交互，各子板分别采集对应的各电池单体的温度信息和电压信息并传输给主板，主板/子板根据子板在某时间段内平均温度的方差和平均电压的方差分别经排序算法所得的评分参数计算得到子板的得分；主板/子板再根据子板的得分情况对子板的优先级进行动态调整。解决了传统电池管理系统在通信时采用静态调度算法存在的较为重要的数据信息有时无法发送或者及时传送，进而造成电池管理系统不能及时发现电池缺陷的问题，实现了各子板报文信息传送的可靠性和安全性，进而提高了电动汽车的性能。

Description

电动汽车以及其电池管理系统
技术领域
本发明涉及电池管理系统的通信技术领域，特别涉及一种用于电动汽车的电池管理系统以及采用该电池管理系统的电动汽车。
背景技术
电池管理系统(Battery Management System，BMS)是电动汽车的核心，是电动汽车各个部件的中控中心，电池管理系统的良好运行对保证驾驶安全性和延长电池使用寿命等都有至关重要的意义。从拓扑架构上看，BMS根据不同项目需求可分为集中式和分布式两类。集中式BMS上集中所有采集单元，主控芯片同时负责采集电池信息和数据计算处理等功能，此种形式结构简单，成本低，同时各单元易于通讯。但是集中式BMS由于资源有限，所能支持的通道有限，同时适用性较差，采集精度不高，所以应用越来越少。分布式BMS结构设计多个处理模块，结构适用性较强，移植方便，可以通过CAN总线完成信息交互，已成为主流BMS结构。
分布式电池管理系统中涉及有众多处理模块和电池单元，包括主板模块和子板模块。众所周知，电池组是影响电动汽车电池管理系统性能的重要参数，而高电压的电池组将会是今后的一个发展方向，其原因主要有三：一是能量/功耗损失小；二是电机驱动效率更高；三是在输出功率相同的情况下，增加电池组电压就可以降低工作电流，这可能会降低功率器件的成本，而且功率器件在低电流工况下的可靠性也会提高。电池总电压升高后，电池单体的串联数量也会增加。为了便于管理，电池管理系统采用主从管理的方式，使电池管理系统中的各个子板模块(以下简称子板)分别监控多个电池单体，最后通过主板模块(以下简称主板)与子板之间的通信，实现对电池组的高效管理。然而随着电池单体数量的增多，主板与子板之间交互的信息量也越来越大，CAN报文不断增多，当主板与子板之间的通讯网段上节点发送报文量超过一定程度时，容易产生网络拥堵、信号传输延迟，甚至导致报文传输丢失的问题，从而影响电池管理系统的安全有效的运行。
针对上述问题，现有技术的做法是采用在CAN协议中，对各个子板定义优先级，优先级高的先行发送报文信息，并根据优先级进行仲裁。然而现有CAN协议中定义的优先级为静态优先级，即按照固定优先级向主板发送消息，这种方法虽然一定程度上缓解了信号传输延迟，甚至导致报文传输丢失的问题，但是相应的也产生了另外一个问题，电池管理系统在运行时，各个电池单体的工作状态时刻都有可能不同，从而使得电池单元在各个不同的时刻产生的消息的重要程度也会不一样，相应各子板收发信息的重要程度也不一样。如果不同子板间还是以固定的优先级发送消息，有时消息比较重要的子板可能会因为优先级比较低，导致消息发送失败，主板未能接收到重要信息进而影响电动汽车的性能。
发明内容
为了解决现有的电池管理系统中主板与子板之间因交互信息量大，报文数量多，容易产生网络拥堵、信号传输延迟，重要报文信息不能及时传送，从而影响BMS系统的可靠性和安全性，进而影响电动汽车性能的问题，本发明提出一种新型的电池管理系统，由主板/子板进行控制并通过特定的算法动态调整各子板优先级，实现各子板报文信息传送的可靠性和安全性，进而提高电动汽车的性能。本发明还涉及一种采用该电池管理系统的电动汽车。
本发明的技术方案如下：
一种电动汽车的电池管理系统，包括主板、若干子板以及若干电池单体，各所述子板对应多个电池单体；其特征在于，各所述子板通过CAN总线与主板进行信息交互，各所述子板分别采集对应的各电池单体的温度信息和电压信息并传输给主板，所述主板/子板根据子板在某时间段内平均温度的方差和平均电压的方差分别经排序算法所得的评分参数计算得到子板的得分；所述主板/子板再根据子板的得分情况对子板的优先级进行动态调整。
进一步地，当所述主板对子板的优先级进行动态调整时，所述主板根据子板在某时间段内平均温度的方差和平均电压的方差分别排序所得的第一评分参数和第二评分参数进行加权求和计算得到子板的得分，并根据各子板的得分情况进行排序，得分越高其优先级越高；当所述子板对子板的优先级进行动态调整时，所述子板根据其自身在某时间段内的平均温度的方差和平均电压的方差分别与其它子板进行比较排序所得的第一评分参数和第二评分参数进行加权求和计算得到自己的得分，并将自己的得分与其它子板进行比较并排序自行选择优先级，得分越高其优先级越高。
进一步地，所述主板/子板根据子板在某时间段内的平均温度的方差和平均电压的方差分别排序所得的第一评分参数和第二评分参数，并结合所述时间段内子板处于最高温度的次数和最低温度的次数所得的第三评分参数和第四评分参数，以及将第一、二、三、四评分参数结合自身的权重值进行加权求和计算得到子板的得分；所述第一评分参数和第二评分参数的权重值作为主权重因子均大于第三评分参数和第四评分参数的作为次权重因子的权重值。
进一步地，所述主板/子板还结合所述时间段内各子板的丢包数量所得的第五评分参数，以及将第一、二、三、四、五评分参数结合自身的权重值进行加权求和计算得到子板的得分；所述第五评分参数权重值作为辅权重因子小于第三评分参数和第四评分参数的作为次权重因子的权重值。
进一步地，所述主板/子板根据子板的得分以及第一批标识符，对子板的优先级进行动态调整；其中，所述第一批标识符用于表示前一次调整所得到的各子板对应的优先级。
进一步地，当所述主板根据子板的得分以及第一批标识符，对子板的优先级进行动态调整时，具体包括如下步骤：
步骤一：主板获取表示各子板优先级高低次序的第一批标识符；
步骤二：主板获取各子板的得分并对所述各子板的得分进行排序；
步骤三：主板将所述第一批标识符中表示优先级最低的标识符所对应的子板在所述步骤二排序中的位置信息与第二批标识符中表示优先级高低次序的标识符进行匹配；其中，所述第二批标识符用于表示调整后子板的优先级；
步骤四：主板更新第一批标识符，重复步骤三和步骤四，直至将所述第二批标识符中表示各子板优先级高低次序的标识符与各子板匹配完毕，进而实现对子板优先级的调整；
或，当所述子板根据子板的得分以及第一批标识符，对子板的优先级进行动态调整时，具体包括如下步骤：
步骤一’：子板响应于获取到主板发送的更新优先级的指令，所述第一批标识符中表示优先级高低次序的标识符所对应的优先级最低的子板获取除所述子板自身外其他各子板的得分；
步骤二’：所述优先级最低的子板将自身得分与除自身外其他子板的得分进行比较并排序，获得该子板在排序中的位置；
步骤三’：子板将所述步骤二’排序中的位置与第二批标识符中表示调整后子板优先级高低次序的标识符进行匹配，获得该子板的优先级；
步骤四’：子板更新第一批标识符，重复前述步骤一’至步骤三’，直至将所述第二批标识符中表示各子板优先级高低次序的标识符与各子板匹配完毕，进而实现对子板优先级的调整。
进一步地，当主板/子板计算得到的子板的得分存在相同得分情况时，所述相同得分的子板在第二批标识符中相互随机设置优先级高低；或根据所述相同得分的子板在第一批标识符中的优先级高低来确定其在第二批标识符中表示的调整后的优先级。
进一步地，当所述主板对子板的优先级进行动态调整时，所述主板将各子板在某时间段内平均温度的方差和平均电压的方差利用冒泡排序法或插入排序法进行排序处理得到第一评分参数和第二评分参数。
进一步地，所述子板在某时间段内平均温度的方差排序所得的第一评分参数与所述平均温度的方差成正相关，所述子板在某时间段内平均电压的方差排序所得的第二评分参数与所述平均电压的方差成正相关。
本发明还提供一种电动汽车，所述电动汽车包括上述的电池管理系统。
本发明的技术效果如下：
本发明提供的一种电动汽车的电池管理系统，各子板通过CAN总线与主板进行信息交互，各所述子板分别采集对应的各电池单体的温度信息和电压信息等并传输给主板，由主板/子板进行控制并通过特定的算法能够动态调整各子板优先级。具体地，实现了根据电池组中各电池单体的实时温度信息、电压信息和丢包数量信息，并对各电池单体的实时温度信息、电压信息和丢包数量信息，进行处理，根据处理得到的得分情况，动态分配BMS系统中各子板的优先级顺序，进而实现对CAN总线通信的动态调度，解决了传统电池管理系统在通信时采用静态调度算法存在的较为重要的数据信息有时无法发送或者及时传送，进而造成电池管理系统不能及时发现电池的缺陷的问题，实现了各子板报文信息传送的可靠性和安全性，进而提高了电动汽车的性能。
本发明所涉及的电动汽车的电池管理系统，各电池单体的实时温度信息和电压信息均由相对应的子板采集，再传输给主板，主板进行后续具体参数计算处理，比如子板在某时间段内的平均温度方差的计算、平均电压方差的计算、最高温度次数的计算、处于最低温度次数的计算、子板丢包数量计算等等，然后由主板/子板进行评分处理，即主板根据上述具体参数计算处理得到子板的得分并根据各子板的分数高低来重新确定子板的优先级；或者由各子板单独控制，各子板可从主板处获取上述具体参数后处理得到自己的分数并根据自己分数的高低来重新确定自己的优先级，实现主板/子板控制下的子板的优先级的动态调整。主板/子板根据子板在某时间段内的平均温度的方差和平均电压的方差分别排序所得的第一评分参数和第二评分参数进行加权求和计算得到子板的得分，第一评分参数和第二评分参数结合各自的权重值进行加权求和，实现了最基本的评分功能，其实质是设计了一个评分系统，该评分系统由主板控制或由各子板单独控制，根据评分系统的结果动态调整各子板优先级，实现各子板报文信息传送的可靠性和安全性。
进一步地，主板/子板在计算子板的得分时，除了第一评分参数和第二评分参数外，可以进一步考虑该时间段内子板处于最高温度的次数和最低温度的次数，并计算这两个具体参数各自的得分，即结合了第三评分参数和第四评分参数，将第一、二、三、四评分参数结合自身的权重值进行加权求和计算得到子板的得分，采用主权重因子结合次权重因子的计算处理技术能够使得子板的得分更加准确，评分系统的功能更加完善，进一步提高了各子板报文信息传送的可靠性和安全性。更进一步地，除了第一、二、三、四评分参数外，还可以进一步考虑该时间段内各子板的丢包数量，计算该具体参数的得分，即进一步结合了第五评分参数，将第一、二、三、四、五评分参数结合自身的权重值进行加权求和计算得到子板的得分，采用主权重因子、次权重因子以及辅权重因子多重考虑的计算处理的技术进一步完善评分机制，快速精准地得到子板的得分，为子板的优先级的动态调整提供了保证，彻底避免了高重要性子板信息报文传送不及时或遗漏的问题，保证了各子板报文信息传送的可靠性和安全性，电池管理系统能够及时发现电池的缺陷，进一步提高了电动汽车的性能。
进一步地，本发明电池管理系统中，主板/子板根据子板的得分情况对子板的优先级进行动态调整时可采用特殊的各子板优先级调整方法，即根据子板的得分以及用于表示前一次调整所得到的各子板对应的优先级的第一批标识符实现对子板的优先级进行动态调整，比如，主板/子板根据前一次表示优先级高低次序的第一批标识符中表示优先级最低所对应的子板先行根据自身得分在所有子板的得分中的排序位置，获得相应的在第二批标识符中的优先级，重复前面步骤，直到所有的子板优先级调整完毕。解决了各子板中存在多个得分情况相同的子板在分配表示优先级高低次序的标识符时存在冲突的问题，效果显著。
进一步地，本发明电池管理系统中，当主板对子板的优先级进行动态调整时，主板将各子板在某段时间内平均温度的方差和平均电压的方差利用冒泡排序法或插入排序法排序方法进行处理，得到第一评分参数和第二评分参数。该排序算法的使用，使得程序开发成本大大减少，且易于实现。
附图说明
图1是本发明用于电动汽车的电池管理系统的结构框图。
图2是本发明电池管理系统的主板与子板的通信流程图。
图3是本发明电池管理系统的主板与子板一优选通信流程图。
图4是本发明电池管理系统的主板与子板又一优选通信流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明。
结合图1和图2所示，分别为本发明提供一种电动汽车的电池管理系统的结构框图和工作原理图，所述系统包括若干电池单体，还包括主板和若干子板，各所述子板对应多个电池单体。如图1可理解为是所述若干电池单体分成了多个电池单体组，每个子板对应一个电池单体组，每个电池单体组包括所述多个电池单体。各子板通过CAN总线与主板进行信息交互，图2也可称为是主板与子板的通信流程图，各所述子板分别采集对应的各电池单体的温度信息和电压信息并传输给主板，所述主板/子板根据子板在某时间段内平均温度的方差和平均电压的方差分别经排序算法所得的评分参数计算得到子板的得分；所述主板/子板再根据子板的得分情况对子板的优先级进行动态调整。
具体地，假设本发明的电动汽车的电池管理系统(Battery Management System，BMS)包括一块主板和NN个子板，不失一般性，一个子板下有MM个电池单体，每个子板会采集对应的电池单体的温度信息和电压信息，上述子板通过CAN总线将采集到的其所对应的各电池单体的温度信息和电压信息传输至主板，主板对接收到的温度信息和电压信息进行计算；即主板进行后续具体参数计算处理，可以是子板在某时间段内的平均温度方差的计算、平均电压方差的计算、最高温度次数的计算、处于最低温度次数的计算、子板丢包数量计算等等。假设各子板每隔一秒向主板发送报文，则在1分钟内，各子板向主板分别发了60个报文，主板/子板通过这60NN个报文中的数据信息来调整子板的优先级。
记1分钟内，
第i个子板处于最高温度的次数为Mi，(i＝1,2,…,NN)；
第i个子板处于最低温度的次数为mi，(i＝1,2,…,NN)；
第i个子板的丢包数量为Li，(i＝1,2,…,NN)；
第i个子板的第j个单体的平均温度为Tij，(i＝1,2,…,NN,j＝1,2,…,MM)；
第i个子板的平均温度为
第i个子板的第j个单体的平均电压为Vij，(i＝1,2,…,NN,j＝1,2,…,MM)；
第i个子板的平均电压为
整个电池组的平均温度为
整个电池组的平均电压
第i个子板的平均温度的方差为
第i个子板的平均电压的方差为
也就是说，上述子板在某时间段内平均温度的方差由公式(i＝1,2,…,NN)得到，其中D(Ti)表示在某段时间内第i个子板的平均温度的方差，MM表示电池单体的数量，NN表示子板的数量，Tij表示某段时间内第i个子板中第j个电池单元的温度，表示电池组的平均温度。上述平均电压的方差由公式得到，其中，D(Vi)表示在某段时间内第i个子板的平均电压的方差，Vij表示某段时间内第i个子板中第j个电池单元的电压，表示电池组的平均电压。
子板在某时间段内平均温度的方差和平均电压的方差分别经排序算法所得的上述评分参数具体可以包括子板在平均电压处的第一评分参数和子板在平均温度处的第二评分参数；上述对评分参数计算得到子板的得分是对两个评分参数结合进行特定算法的计算。优选地，本申请将第一评分参数和第二评分参数进行加权求和计算得到子板的得分，得分越高对应的子板的优先级越高。
上述主板/子板再根据子板的得分情况对子板的优先级进行动态调整包括以下两种情况：
当主板对子板的优先级进行动态调整时，主板根据子板在某段时间内平均温度的方差和平均电压的方差分别排序所得的第一评分参数和第二评分参数进行加权求和计算得到子板的得分，并根据各子板的得分情况进行排序。
当子板控制对各子板的优先级进行动态调整时，子板根据其自身在某时间段内的平均温度的方差和平均电压的方差分别与其它子板进行比较排序所得的第一评分参数和第二评分参数进行加权求和计算得到自己的得分，并将自己的得分与其它子板进行比较并排序自行选择优先级。
上述主板/子板根据子板在某时间段内平均温度的方差和平均电压的方差分别经排序算法所得的评分参数计算得到子板的得分中提到的排序算法分为两种情况：当主板控制时，优选采用冒泡排序法或插入排序法进行排序；当子板控制时，优选采用比较排序法。也就是说，若由主板控制，则主板将各子板的平均温度的方差D(Ti)可利用冒泡排序法、插入排序法等算法进行排序；若由子板控制，则各子板将自己的平均温度的方差D(Ti)与其它子板进行比较，然后确定自己的排位。
对于上述提到的主板/子板根据子板在某时间段内平均温度的方差和平均电压的方差分别经排序算法所得的评分参数计算得到子板的得分，下面举例作详细说明，以子板在平均温度的方差处所得的分数为例。
假如子板i的平均温度的方差D(Ti)为最大值，则令该子板i在平均温度的方差D(Ti)处所得的分数S(D(Ti))记为Smax，并将其放置于表示排序结果最大的位置，采用同样的方法，得到D(Ti)最小的子板在平均温度的方差D(Ti)处所得分数为Smin，其余子板的平均温度的方差D(Ti)所得的分数设置为处于最大值与最小值之间，即其余子板在平均温度的方差D(Ti)处所得的分数S(D(Ti))处于Smax和Smin之间，可以理解为，各子板所得分数S(D(Ti))与D(Ti)值成正相关，即上述第一评分参数与平均温度的方差成正相关关系；对于子板的平均电压的方差为D(Vi)，也进行相同的算法，得到各子板在平均电压的方差为D(Vi)处所得的分数S(D(Vi))，即第二评分参数与平均电压的方差成正相关关系。
需要说明的是，上述得分可以是直接将排序后对应的排序数值赋值给对应的子板，也可以是按照上述第一评分参数与平均温度的方差成正相关关系给子板在平均温度的方差处赋值的得分，这里为了计算和取值的方便，优选采用直接将排序后对应的排序数值赋值给对应的子板。
第一评分参数和第二评分参数均结合自身的权重值进行加权求和计算得到子板的得分，第一评分参数和第二评分参数各自的权重值均为主权重因子，设S(D(Ti))和S(D(Vi))的权重因子为K1、K2，记第i个子板的得分为Si(i＝1,2,…,NN)，则Si＝K1S(D(Ti))+K2S(D(Vi))。
本发明所涉及的电动汽车的电池管理系统，各电池单体的实时温度信息和电压信息均由相对应的子板采集，再传输给主板，主板进行后续具体参数计算处理，比如子板在某时间段内的平均温度方差的计算、平均电压方差的计算、最高温度次数的计算、处于最低温度次数的计算、子板丢包数量计算等等，然后由主板/子板进行评分处理，即主板根据上述具体参数计算处理得到子板的得分并根据各子板的分数高低来重新确定子板的优先级；或者由各子板单独控制，各子板可从主板处获取上述具体参数后处理得到自己的分数并根据自己分数的高低来重新确定自己的优先级，实现主板/子板控制下的子板的优先级的动态调整。主板/子板根据子板在某时间段内的平均温度的方差和平均电压的方差分别排序所得的第一评分参数和第二评分参数进行加权求和计算得到子板的得分，第一评分参数和第二评分参数结合各自的权重值进行加权求和，实现了最基本的评分功能，其实质是设计了一个评分系统，该评分系统由主板控制或由各子板单独控制，根据评分系统的结果动态调整各子板优先级，实现各子板报文信息传送的可靠性和安全性。
进一步地，主板/子板在计算子板的得分时，除了第一评分参数S(D(Ti))和第二评分参数S(D(Vi))外，可以进一步考虑该时间段内子板处于最高温度的次数Mi和最低温度的次数mi，并计算这两个具体参数各自的得分，即结合了第三评分参数S(Mi)和第四评分参数S(mi)，将第一、二、三、四评分参数结合自身的权重值进行加权求和计算得到子板的得分Si。其中，S(Mi)和S(mi)的权重值作为次权重因子分别为K3、K4，主权重因子K1、K2均大于次权重因子K3、K4。记第i个子板的得分为Si(i＝1,2,…,NN)，则
Si＝K1S(D(Ti))+K2S(D(Vi))+K3S(Mi)+K4S(mi)
采用主权重因子结合次权重因子的计算处理的技术能够使得子板的得分更加准确，评分系统的功能更加完善，进一步提高了各子板报文信息传送的可靠性和安全性。
更进一步地，如图3所示的本发明提供一种电动汽车的电池管理系统的一优选实施方式。各所述子板通过CAN总线与主板进行信息交互，各所述子板分别采集对应的各电池单体的温度信息和电压信息并传输给主板，主板/子板根据子板在某时间段内的平均温度的方差和平均电压的方差分别排序所得的第一评分参数和第二评分参数，并结合所述时间段内子板处于最高温度的次数、最低温度的次数以及丢包数量所得的第三评分参数、第四评分参数和第五评分参数，也就是说，主板/子板在计算子板的得分时，除了第一评分参数S(D(Ti))、第二评分参数S(D(Vi))、第三评分参数S(Mi)和第四评分参数S(mi)外，进一步考虑了该时间段内各子板的丢包数量Li，计算该具体参数的得分，即进一步结合了第五评分参数S(Li)，将第一、二、三、四、五评分参数结合自身的权重值进行加权求和计算得到子板的得分Si。其中，S(Li)的权重值作为辅权重因子为K5，主权重因子K1、K2均大于次权重因子K3、K4，辅权重因子K5小于次权重因子K3、K4。记第i个子板的得分为Si(i＝1,2,…,NN)，则
Si＝K1S(D(Ti))+K2S(D(Vi))+K3S(Mi)+K4S(mi)+K5S(Li)
采用主权重因子、次权重因子以及辅权重因子多重考虑的计算处理的技术进一步完善评分机制，快速精准地得到子板的得分，所述主板/子板再根据子板的得分情况对子板的优先级进行动态调整，从而为子板的优先级的动态调整提供了保证，彻底避免了子板报文传送不及时或遗漏的问题，保证了各子板报文信息传送的可靠性和安全性，电池管理系统能够及时发现电池的缺陷，进一步提高了电动汽车的性能。
需要说明的是，主板/子板在计算子板的得分时，除上述实施例外，可以有其它实施方式，比如，主板/子板根据子板在某时间段内的平均温度的方差和平均电压的方差分别排序所得的第一评分参数和第二评分参数，结合所述第三评分参数或第四评分参数或第五评分参数，以及将前述结合的第三评分参数或第四评分参数或第五评分参数的权重值进行加权求和计算得到子板的得分，也就是说，除第一评分参数和第二评分参数外，也可以结合第三、四、五评分参数中的一种或两种进行子板的得分计算；所述主板/子板再根据子板的得分情况对子板的优先级进行动态调整。
结合图1和图4，本发明提供一种电动汽车的电池管理系统的又一优选实施方式。该系统包括若干电池单体，主板和若干子板。各所述子板对应多个电池单体；各所述子板通过CAN总线与主板进行信息交互，各所述子板分别采集对应的各电池单体的温度信息和电压信息并传输给主板，主板/子板根据子板在某时间段内的平均温度的方差和平均电压的方差分别排序所得的第一评分参数和第二评分参数，并结合所述时间段内子板处于最高温度的次数、最低温度的次数以及丢包数量所得的第三评分参数、第四评分参数和第五评分参数，以及将第一、二、三、四、五评分参数结合自身的权重值进行加权求和计算得到子板的得分；主板/子板根据子板的得分以及第一批标识符，对子板的优先级进行动态调整；其中，所述第一批标识符用于表示前一次调整所得到的各子板对应的优先级。
上述主板/子板根据子板的得分以及第一批标识符，对子板的优先级进行动态调整，分为两种情况，当主板根据子板的得分以及第一批标识符，对子板的优先级进行动态调整时，具体包括如下步骤：
步骤一：主板获取表示各子板优先级高低次序的第一批标识符；
步骤二：主板获取各子板的得分并对所述各子板的得分进行排序；
步骤三：主板将所述第一批标识符中表示优先级最低的标识符所对应的子板在所述步骤二排序中的位置信息与第二批标识符中表示优先级高低次序的标识符进行匹配；其中，所述第二批标识符用于表示调整后子板的优先级；
步骤四：主板更新第一批标识符，重复步骤三和步骤四，直至将所述第二批标识符中表示各子板优先级高低次序的标识符与各子板匹配完毕，进而实现对子板优先级的调整。
也就是说，若由主板控制，则主板利用排序算法将Si进行排序，然后根据Si的大小对子板进行优先级分配，且Si越大，其优先级越高。为了避免优先级与ID冲突，通信协议中预留2*NN个ID，第一次用前NN个ID，排序之后主板向子板发送更换优先级指令。子板切换到后NN个ID，主板先分配上一次优先级低的子板的优先级；下一次动态分配时子板采用前NN个ID与优先级，从而完成了由主板控制的动态调整子板优先级的工作。
当子板根据子板的得分以及第一批标识符，对子板的优先级进行动态调整时，具体包括如下步骤：
步骤一’：子板响应于获取到主板发送的更新优先级的指令，所述第一批标识符中表示优先级高低次序的标识符所对应的优先级最低的子板获取除所述子板自身外其他各子板的得分；
步骤二’：所述优先级最低的子板将自身得分与除自身外其他子板的得分进行比较并排序，获得该子板在排序中的位置；
步骤三’：子板将所述步骤二’排序中的位置与第二批标识符中表示调整后子板优先级高低次序的标识符进行匹配，获得该子板的优先级；
步骤四’：子板更新第一批标识符，重复前述步骤一’至步骤三’，直至将所述第二批标识符中表示各子板优先级高低次序的标识符与各子板匹配完毕，进而实现对子板优先级的调整。
也就是说，若由子板控制，则各子板将自己所得分数Si与其它子板进行比较，然后子板根据Si的大小自行选择优先级，且Si越大，其优先级越高。为了避免得到相同分数的子板争抢同一优先级，通信协议中预留2*NN个ID，第一次用前NN个ID，排序之后主板向子板发送更换优先级指令，子板切换到后NN个ID，而且由优先级低的子板先与其它子板进行比较，得出自己排在第几位，然后选择对应的优先级，然后再由优先级第二低的子板进行选择，直到全部子板选择完毕，从而完成了由子板控制的动态调整子板优先级的工作。
需要说明的是，在执行上述步骤过程中，当主板/子板计算得到的子板的得分存在相同得分情况时，所述相同得分的子板在第二批标识符中相互随机设置优先级高低；或根据所述相同得分的子板在第一批标识符中的优先级高低来确定其在第二批标识符中表示的调整后的优先级。
本发明电池管理系统中，主板/子板根据子板的得分情况对子板的优先级进行动态调整时可采用特殊的各子板优先级调整方法，即根据子板的得分以及用于表示前一次调整所得到的各子板对应的优先级的第一批标识符实现对子板的优先级进行动态调整，比如，主板/子板根据前一次表示优先级高低次序的第一批标识符中表示优先级最低所对应的子板先行根据自身得分在所有子板的得分中的排序位置，获得相应的在第二批标识符中的优先级，重复前面步骤，直到所有的子板优先级调整完毕。解决了各子板中存在多个得分情况相同的子板在分配表示优先级高低次序的标识符时存在冲突的问题，效果显著。
列举一个实际的例子来对本发明技术方案进行作介绍。
假设用于电动汽车的电池管理系统包括一个主板、10个子板、一个子板下有12个电池单体，主板预留20个ID，前10个为第一批标识符，后10个为第二批标识符，且设D(Ti)最大值的子板在平均温度的方差D(Ti)处所得的分数S(D(Ti))为10，D(Ti)第二大的子板在平均温度的方差D(Ti)处所得的分数为9，依此类推，得到D(Ti)最小的子板在平均温度的方差D(Ti)处所得分数为1；对于子板的平均电压的方差为D(Vi)，也进行相同的算法，得到各子板在平均电压的方差为D(Vi)处所得的分数S(D(Vi))。而各子板的在最高温度的次数，最低温度的次数，丢包数量处所得的分数分别记为S(Mi)＝Mi/60，S(mi)＝mi/60，S(Li)＝Li/60。设S(D(Ti))和S(D(Vi))的权重因子(或者说是权重值)均为3，S(Mi)和S(mi)的权重因子(或者说是权重值)均为1.5，S(Li)的权重因子(或者说是权重值)为1。记第i个子板的得分为Si(i＝1,2,…,10)，则
Si＝3×S(D(Ti))+3×S(D(Vi))+1.5×S(Mi)+1.5×S(mi)+S(Li)。
设初始状态各子板的优先级如下列表1所示，预留20个优先级，10个子板的优先级分别为0-9，优先级越高，其对应的数字越小。
表1
优先级 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
第i个子板 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
优先级 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
第i个子板
在1分钟内各子板的具体参数以及所得相应分数如下列表2所示：
表2
需要说明的是，下述详细阐述是在主板控制的前提下进行的。子板1至子板10采集其所对应的各个电池单体在1分钟内的温度信息和电压信息(表中未列出)，并发送给主板，主板根据前述对电压信息计算公式为Vij得出第个子板i的第j个单体的平均电压。例如，第1个子板的第2个单体在1分钟内的平均电压即为V12，其计算步骤就是按照常规的平均公式计算，即将第1个子板的第2个电池单体在一分钟内的60个电压信息求平均。同样的计算方法，求得该子板1的其余11个电池单体在1分钟内的平均电压，以及其余9个子板所对应的电池单体在1分钟内的平均电压；然后利用公式将第i个子板对应的所有电池单体的平均电压再次求平均值，得到该子板所对应的所有电池单体的平均电压。例如，将前述1分钟内计算得到的子板1对应的12个电池单体的平均电压再次求平均，得到V1。根据公式得到1分钟内各子板对应的平均电压例如，得到前述10个子板在1分钟内的平均电压V1至V10，那么对V1至V10求平均值最后根据公式求得第i个子板的平均电压的方差；重复前面的步骤，求得10个子板的平均电压的方差D(Vi)。用同样的方法，求得在本例中子板的平均温度的方差D(Ti)，本例中的子板的平均温度的方差和子板的平均电压的方差参见表2中的D(Ti)和D(Vi)行。将子板所对应的各电池单体在1分钟内平均温度的最高值作为子板的温度，将子板与其他子板的温度进行比较，得到子板在1分钟内温度处于最高值的次数，得到该子板的最高温度次数Mi，同理，得到该子板的最低温度次数mi，统计子板在1分钟内丢失数据包的次数，得到子板的丢包数据量Li，计算结果参见表2中Mi、mi和Li行。将D(Vi)行的10个子板对应的数值采用冒泡排序法进行排序，并按照排序后的各子板的所在位置，得到各子板在平均电压的方差处的得分，参见表2的S(D(Vi))行，平均电压的方差与子板在平均电压的方差处的得分成正向关系。类似可得出各子板在平均温度的方差处的得分，参见表2中的S(D(Ti))行。例如，针对子板1，其平均温度的方差D(Ti)为1.20，与其它子板的D(Ti)排序得到排第1位，得分S(D(Ti))为1；平均电压的方差D(Vi)为0.20，与其它子板的D(Vi)排序得到排第1位，得分S(D(Vi))为1；处于最高温度的次数Mi为3，得分S(Mi)＝3/60＝0.050；处于最低温度的次数mi为200，得分S(mi)＝200/60＝3.333；丢包数量Li为20，得分S(Li)＝20/60＝0.333；根据下述公式，将上述得到的参数值对应带入下面的公式对应的参数部分，即代入Si＝3×S(D(Ti))+3×S(D(Vi))+1.5×S(Mi)+1.5×S(mi)+S(Li)，得到各子板在1分钟内的得分Si＝3×1+3×1+1.5×0.050+1.5×3.333+1×0.333＝11.408。如表2所示得到了1分钟内10个子板各自的得分Si。
最后，主板对得分进行排序，得到各子板的优先级。调整后各子板的优先级如下列表3所示：
表3
优先级 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
第i个子板
优先级 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
第i个子板 6 5 7 4 8 3 9 2 10 1
本例中，在通信协议中设置两倍子板数目的优先级，前面一半的优先级对应前一次各子板的优先级，称为第一批标识符，后面一半对应调整后的优先级，称为第二批标识符。为了避免相同得分的优先级争抢同一优先级，主板先获取第一批标识符中表示优先级最低的子板的得分，并将其与其他子板的得分进行排序，得到子板的位置，并将其与第二批标识符中表示相应优先级的标识符与之匹配，例如，参见表1，找出优先级最低的子板10，并在表2中获取子板10得分为16.926，将该得分与其他子板的得分进行排序，得到该子板在排序中的位置为第9位，那么就将该子板在第二批标识符中的位置也设置为第9位，在表3中作为该子板更新后的新的优先级18。然后再找出表1中优先级第二低的子板9，在表2中获得子板9得分为31.642，将该得分与其他子板的得分进行排序，得到该子板在排序中的位置为第7位，那么就将该子板在第二批标识符中的位置也设置为第7位，在表3中作为该子板更新后的新的优先级16。依照这种方法，依次对其他子板的优先级进行调整，直到所有的子板都调整完毕，实现各子板的优先级的动态调整。需要补充的是，当若干相同得分的子板在更新优先级的时候，比如有两个得分一样的子板，那么在调整优先级的时候，优先级低的那个子板在第二批标识符中挑选优先级时，可以排在这两个子板所对应的位置中的较高位(低优先级)或者较低位(高优先级)，不做具体限定。
本申请还提供一种电动汽车，该电动汽车采用了前述所有实施方式的电池管理系统，该电池管理系统(或称为BMS系统)由主板/子板进行控制并通过特定的算法动态调整各子板优先级，实现各子板报文信息传送的可靠性和安全性，BMS系统作为电动汽车的核心，高可靠性和高安全性的BMS系统能够为电动汽车的各个部件安全工作提供保障，保证电动汽车驾驶安全性，使得该电动汽车的性能显著提高。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种电动汽车的电池管理系统，包括主板、若干子板以及若干电池单体，各所述子板对应多个电池单体；其特征在于，各所述子板通过CAN总线与主板进行信息交互，各所述子板分别采集对应的各电池单体的温度信息和电压信息并传输给主板，所述主板/子板根据子板在某时间段内平均温度的方差和平均电压的方差分别经排序算法所得的评分参数计算得到子板的得分；所述主板/子板再根据子板的得分情况对子板的优先级进行动态调整。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，当所述主板对子板的优先级进行动态调整时，所述主板根据子板在某时间段内平均温度的方差和平均电压的方差分别排序所得的第一评分参数和第二评分参数进行加权求和计算得到子板的得分，并根据各子板的得分情况进行排序，得分越高其优先级越高；当所述子板对子板的优先级进行动态调整时，所述子板根据其自身在某时间段内的平均温度的方差和平均电压的方差分别与其它子板进行比较排序所得的第一评分参数和第二评分参数进行加权求和计算得到自己的得分，并将自己的得分与其它子板进行比较并排序自行选择优先级，得分越高其优先级越高。
3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述主板/子板根据子板在某时间段内的平均温度的方差和平均电压的方差分别排序所得的第一评分参数和第二评分参数，并结合所述时间段内子板处于最高温度的次数和最低温度的次数所得的第三评分参数和第四评分参数，以及将第一、二、三、四评分参数结合自身的权重值进行加权求和计算得到子板的得分；所述第一评分参数和第二评分参数的权重值作为主权重因子均大于第三评分参数和第四评分参数的作为次权重因子的权重值。
4.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，所述主板/子板还结合所述时间段内各子板的丢包数量所得的第五评分参数，以及将第一、二、三、四、五评分参数结合自身的权重值进行加权求和计算得到子板的得分；所述第五评分参数权重值作为辅权重因子小于第三评分参数和第四评分参数的作为次权重因子的权重值。
5.根据权利要求1至4之一所述的电池管理系统，其特征在于，所述主板/子板根据子板的得分以及第一批标识符，对子板的优先级进行动态调整；其中，所述第一批标识符用于表示前一次调整所得到的各子板对应的优先级。
6.根据权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，当所述主板根据子板的得分以及第一批标识符，对子板的优先级进行动态调整时，具体包括如下步骤：
步骤一：主板获取表示各子板优先级高低次序的第一批标识符；
步骤二：主板获取各子板的得分并对所述各子板的得分进行排序；
步骤三：主板将所述第一批标识符中表示优先级最低的标识符所对应的子板在所述步骤二排序中的位置信息与第二批标识符中表示优先级高低次序的标识符进行匹配；其中，所述第二批标识符用于表示调整后子板的优先级；
步骤四：主板更新第一批标识符，重复步骤三和步骤四，直至将所述第二批标识符中表示各子板优先级高低次序的标识符与各子板匹配完毕，进而实现对子板优先级的调整；
或，当所述子板根据子板的得分以及第一批标识符，对子板的优先级进行动态调整时，具体包括如下步骤：
步骤一’：子板响应于获取到主板发送的更新优先级的指令，所述第一批标识符中表示优先级高低次序的标识符所对应的优先级最低的子板获取除所述子板自身外其他各子板的得分；
步骤二’：所述优先级最低的子板将自身得分与除自身外其他子板的得分进行比较并排序，获得该子板在排序中的位置；
步骤三’：子板将所述步骤二’排序中的位置与第二批标识符中表示调整后子板优先级高低次序的标识符进行匹配，获得该子板的优先级；
步骤四’：子板更新第一批标识符，重复前述步骤一’至步骤三’，直至将所述第二批标识符中表示各子板优先级高低次序的标识符与各子板匹配完毕，进而实现对子板优先级的调整。
7.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，当主板/子板计算得到的子板的得分存在相同得分情况时，所述相同得分的子板在第二批标识符中相互随机设置优先级高低；或根据所述相同得分的子板在第一批标识符中的优先级高低来确定其在第二批标识符中表示的调整后的优先级。
8.根据权利要求2至4之一所述的电池管理系统，其特征在于，当所述主板对子板的优先级进行动态调整时，所述主板将各子板在某时间段内平均温度的方差和平均电压的方差利用冒泡排序法或插入排序法进行排序处理得到第一评分参数和第二评分参数。
9.根据权利要求2至4之一所述的电池管理系统，其特征在于，所述子板在某时间段内平均温度的方差排序所得的第一评分参数与所述平均温度的方差成正相关，所述子板在某时间段内平均电压的方差排序所得的第二评分参数与所述平均电压的方差成正相关。
10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括权利要求1至9之一所述的电池管理系统。
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