[發明專利]一種基于Simulink的三層架構BMS模型

在審

• 申請號: 202010951210.4
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112214874A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 尚德華;王嘉興
• 申請（專利權）人: 傲普（上海）新能源有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00;G01R31/367;G01R31/382;G01R31/3828;G01R31/396;G06F119/08
• 代理公司: 上海劍秋知識產權代理有限公司 31382
• 代理人: 徐浩俊

本發明涉及儲能電池BMS技術領域，具體公開了一種基于Simulink的三層架構BMS模型，在此模型中應用了實時采集電池內部溫度的BMU模塊，將采集到的數據進行匯總并傳輸到BCU模塊，還有對電池的SOC值進行測算的BAU模塊，并將檢測到的數據在Scope模塊上進行顯示，本發明科學合理，使用安全方便，利用二階RC等效電路對電路中的參數值進行模擬，從而能夠觀察實際值與仿真值的關系，通過此模型，能夠對測試結果進行實時仿真，無需等到完整的硬件和代碼出來后再進行仿真，使得操作結果較為方便，在電網儲能的BMS領域有很強應用性。

技術領域

本發明涉及儲能電池BMS技術領域，具體為一種基于Simulink的三層架構BMS模型。

背景技術

受全球新能源發電、電動汽車及新興儲能產業的大力推動，多類型儲能技術于近年來取得長足進步，尤其是以鋰離子電池為首的電池儲能技術有很多商業潛力，電池儲能技術利用電能和化學能之間的轉換實現電能的存儲和輸出，具有快速響應和雙向調節的技術特點，還具有環境適應性強、小型分散配置且建設周期短的技術優點；

其中，應用于儲能工程的鋰離子電池種類繁多，其中不乏包括磷酸鐵電池、三元鋰電池和梯次利用鋰電池。其中，磷酸鐵鋰電池具有穩定性高、循環壽命長等優點，是國內電力儲能系統的熱門及應用最多的鋰離子電池技術，在電池組中，電池的電荷狀態是電池的重要參數，通常來描述電池的剩余電量，因此在電池中常常會利用SOC值來提高整個儲能電池的性能，目前BMS設計應用的SOC預測模型多采用電池內阻法，實用但精度較低，而對鋰離子電池的健康狀態(SOH)預測模型研究則相對缺乏，未有突破性的研究成果，后采用卡爾曼濾波來對SOC值進行估算，但因其預算過程較為復雜且誤差較大，所以常采用開路電壓法和電流積分法來對電池內的SOC值進行估算，大型電池組通常是由電池單體串并聯組合而成，在利用電池對整個模型進行供電時，常常都會在系統模型搭建成功后進行仿真結果，在搭建成功后的模型再進行修改時，會對整個系統的模型結果產生影響，因此，在MATLAB中選取Simulink作為對電池標準設計的實時仿真，對系統級開發和控制應用中，常采用等效電路的電池模型，它因相對簡單而成為首選，配合利用等效電路對電池的熱和電行為進行建模，能夠及時對電池的各種參數結果進行仿真；

目前，工廠上比較常用且易于實現的電池等效電路模型主要有Rint模型、Thevenin模型、PNGV模型以及GNL模型，Rint模型是一種誤差較大的簡單模型，Thevenin模型和PNGV模型能更好的描述電池的動態輸出特性，準確度較高，但是需要做大量的基礎實驗測試，其中，二階Thevenin模型相比于PNGV模型能更好模擬出電池的實際輸出，參數辨識精度較高，輸出誤差小等優點，因此，常采用Thevenin模型進行描述電池的動態輸出特性。

所以，人們需要一種基于Simulink的三層架構BMS模型來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于Simulink的三層架構BMS模型，以解決上述背景技術中提出的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種基于Simulink的三層架構BMS模型，包括電池模塊和采集電池模塊數據的BMU模塊、將電池模塊中的各參數數據進行匯總的電池串BCU模塊、將從電池串中采集到的數據進行分析的BAU模塊以及將數據結果進行分析顯示的scope顯示模塊。

優選的，該模型包括如下步驟：

S1：利用BMS的第一層架構BMU模塊對電池內的電壓、電流和溫度進行采集，并將數據傳輸至Simulink中；

S2：利用BMS的第二層架構BCU模塊對電池內的各種數據進行匯總；

S3：利用BMS的第三層架構BAU模塊，利用開路電壓法和電流積分法對電池的SOC值進行測算，并根據SOC-OCV曲線關系式，模擬出模型的相關數據；