[发明专利]一种基于Simulink的三层架构BMS模型

说明书

本发明涉及储能电池BMS技术领域，具体公开了一种基于Simulink的三层架构BMS模型，在此模型中应用了实时采集电池内部温度的BMU模块，将采集到的数据进行汇总并传输到BCU模块，还有对电池的SOC值进行测算的BAU模块，并将检测到的数据在Scope模块上进行显示，本发明科学合理，使用安全方便，利用二阶RC等效电路对电路中的参数值进行模拟，从而能够观察实际值与仿真值的关系，通过此模型，能够对测试结果进行实时仿真，无需等到完整的硬件和代码出来后再进行仿真，使得操作结果较为方便，在电网储能的BMS领域有很强应用性。

技术领域

本发明涉及储能电池BMS技术领域，具体为一种基于Simulink的三层架构BMS模型。

背景技术

受全球新能源发电、电动汽车及新兴储能产业的大力推动，多类型储能技术于近年来取得长足进步，尤其是以锂离子电池为首的电池储能技术有很多商业潜力，电池储能技术利用电能和化学能之间的转换实现电能的存储和输出，具有快速响应和双向调节的技术特点，还具有环境适应性强、小型分散配置且建设周期短的技术优点；

其中，应用于储能工程的锂离子电池种类繁多，其中不乏包括磷酸铁电池、三元锂电池和梯次利用锂电池。其中，磷酸铁锂电池具有稳定性高、循环寿命长等优点，是国内电力储能系统的热门及应用最多的锂离子电池技术，在电池组中，电池的电荷状态是电池的重要参数，通常来描述电池的剩余电量，因此在电池中常常会利用SOC值来提高整个储能电池的性能，目前BMS设计应用的SOC预测模型多采用电池内阻法，实用但精度较低，而对锂离子电池的健康状态(SOH)预测模型研究则相对缺乏，未有突破性的研究成果，后采用卡尔曼滤波来对SOC值进行估算，但因其预算过程较为复杂且误差较大，所以常采用开路电压法和电流积分法来对电池内的SOC值进行估算，大型电池组通常是由电池单体串并联组合而成，在利用电池对整个模型进行供电时，常常都会在系统模型搭建成功后进行仿真结果，在搭建成功后的模型再进行修改时，会对整个系统的模型结果产生影响，因此，在MATLAB中选取Simulink作为对电池标准设计的实时仿真，对系统级开发和控制应用中，常采用等效电路的电池模型，它因相对简单而成为首选，配合利用等效电路对电池的热和电行为进行建模，能够及时对电池的各种参数结果进行仿真；

目前，工厂上比较常用且易于实现的电池等效电路模型主要有Rint模型、Thevenin模型、PNGV模型以及GNL模型，Rint模型是一种误差较大的简单模型，Thevenin模型和PNGV模型能更好的描述电池的动态输出特性，准确度较高，但是需要做大量的基础实验测试，其中，二阶Thevenin模型相比于PNGV模型能更好模拟出电池的实际输出，参数辨识精度较高，输出误差小等优点，因此，常采用Thevenin模型进行描述电池的动态输出特性。

所以，人们需要一种基于Simulink的三层架构BMS模型来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Simulink的三层架构BMS模型，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于Simulink的三层架构BMS模型，包括电池模块和采集电池模块数据的BMU模块、将电池模块中的各参数数据进行汇总的电池串BCU模块、将从电池串中采集到的数据进行分析的BAU模块以及将数据结果进行分析显示的scope显示模块。

优选的，该模型包括如下步骤：

S1：利用BMS的第一层架构BMU模块对电池内的电压、电流和温度进行采集，并将数据传输至Simulink中；

S2：利用BMS的第二层架构BCU模块对电池内的各种数据进行汇总；

S3：利用BMS的第三层架构BAU模块，利用开路电压法和电流积分法对电池的SOC值进行测算，并根据SOC-OCV曲线关系式，模拟出模型的相关数据；