CN112003349A - 一种储能系统bms控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能系统BMS控制系统包括系统检测模块、系统评估模块、系统均衡模块、系统分析模块、逻辑控制模块，系统检测模块对BMS系统中的储能系统和控制系统进行检测，并将检测结果分别发送至系统中其他模块，系统评估模块对系统检测模块提供的检测结果进行BMS系统的评估，系统均衡模块根据系统检测模块的检测结果和系统评估模块的评估结果进行均衡方式选择，进行系统的充放电均衡，系统分析模块对储能系统和控制系统中的控制模块进行动态分析，得到BMS系统的控制策略，逻辑控制模块根据系统分析模块得到的控制策略对BMS系统中的各类设备进行控制。本发明具有高效准确的效果，可以为BMS系统在新能源中的应用推广提供良好的参考价值。

Description

一种储能系统BMS控制系统

技术领域

本发明涉及BMS控制技术领域，具体为一种储能系统BMS控制系统。

背景技术

电池管理系统(BMS)主要对电池组进行管理控制，提高电池利用率，避免电池出现充放电过量造成电池损害，BMS系统的广泛应用大大提升了电池的寿命，BMS系统在新能源电动汽车储能系统中被广泛应用，在对电池组进行管理的同时，通过对电池组的均衡，控制电池工作状况，在BMS控制系统中，现有技术还通过控制逻辑实现上锁、解锁功能，但是现有技术中存在以下问题：

1.现有技术中对电池组进行均衡时，电池在不同使用状况下的均衡效率有所不同，现有的均衡技术中，多通过对电池进行主动均衡或被动均衡的方式进行均衡，在进行电池均衡过程中，对系统芯片具有一定依赖性，如果没有芯片会影响系统均衡的效率；

2.系统在进行均衡控制过程中，无法对控制范围进行限制，对电池过度的充电放电会损害电池的健康，缩短电池寿命，降低电池的使用效率；

3.现有技术中，通常通过电池的SOC值进行电池健康状态预测，通过电池电量反应电池的健康程度，对电池进行评价时，单一的评价因子无法准确的反应出电池健康状况，易产生误差结果，无法对电池的健康程度进行正确和及时的掌握判断；

因此，人们需要一种可以提高系统控制效率和有利于电池健康状态的一种储能系统BMS控制系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一储能系统BMS控制系统，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：一种储能系统BMS控制系统包括系统检测模块、系统评估模块、系统均衡模块、系统分析模块、逻辑控制模块；

所述系统检测模块用于对BMS系统进行检测，所述BMS系统包括储能系统和控制系统，所述系统检测模块用于对所述BMS系统中的储能系统和控制系统进行检测，并将检测结果分别发送至系统评估模块、系统均衡模块、系统分析模块和逻辑控制模块；

所述系统评估模块用于对所述系统检测模块提供的检测结果进行BMS系统的评估，所述评估包括BMS系统的SOC值、SOE值和SOH值；

所述系统均衡模块用于根据所述系统检测模块的检测结果和所述系统评估模块的评估结果进行均衡方式选择，随后进行系统的充放电均衡；

所述系统分析模块用于对储能系统和控制系统中的控制模块进行动态分析，得到BMS系统的控制策略；

所述逻辑控制模块根据所述系统分析模块得到的控制策略对BMS系统中的各类设备进行控制。

进一步地，所述系统检测模块包括检测单元和分类发送单元；

所述检测单元用于对BMS系统内部的电池参数进行检测，所述电池参数包括电池初始容量值、电池负载电流值、电压值和电池充放电时的特征指标值；

所述分类发送单元用于将所述电池参数分别发送至系统评估模块的对应评估单元、系统均衡模块、系统分析模块和逻辑控制模块。

进一步地，所述系统评估模块包括SOC评估单元、SOE评估单元、SOH评估单元和综合评估单元；

所述SOC评估单元根据接收到的所述系统检测模块发送的电池初始容量值进行BMS系统的SOC评估；

所述SOE评估单元根据接收到的所述系统检测模块发送的电池负载电流值和电压值进行BMS系统的SOE评估；

所述SOH评估单元用于根据每次电池进行充放电时选择的特征指标值的不同进行BMS系统的SOH评估；

所述综合评估单元综合SOC评估结果、SOE评估结果和SOH评估结果，根据综合的结果对BMS系统进行整体控制评估。

优选地，所述SOC评估单元进行评估，根据公式：

其中，SOC(i)为BMS系统的电池剩余电量SOC估值，exp为电池评估参数，C为BMS系统中的电池初始容量，i为BMS系统中的电池，所述电池数量为n，Z为单块电池的SOC值；

所述SOE评估单元进行评估，根据公式：

其中，SOE为所述SOE评估单元的评估结果，SOC为所述SOC评估单元的SOC估值结果，I为BMS系统中的电池负载电流值，U为BMS系统中的电压值；

所述SOH评估单元进行评估，根据公式：

其中，SOH为BMS系统内所有电池组的电池健康度，n为BMS系统中的电池数量，SOC(Z)为BMS系统中单块电池的SOC值；

所述综合评估单元在进行BMS系统整体控制评估时，选择系统评估系数对SOC值、SOE值和SOH值进行处理，所述处理公式为:

D＝τ(SOC*SOE+SOH)；

其中，D为综合评估单元的处理结果，τ为系统评估系数。

通过对BMS系统进行整体控制评估判断进行均衡方式选择，选择适合该系统的控制方式，节约系统控制资源，通过资源的最小利用率提高系统均衡效率，将BMS系统中包含的电池组之间达到最佳工作状态。

进一步地，所述系统均衡模块包括均衡方式选择单元和电平均衡单元；

所述均衡方式选择单元用于根据所述系统评估模块的各项评估结果选择系统控制均衡方式，所述系统控制均衡方式包括充电均衡和放电均衡，所述均衡方式选择单元中设有电平识别装置；

所述电平均衡单元根据所述电平识别装置的电平识别信息和所述均衡方式选择单元的选择结果，进行电平状态的均衡。

优选地，所述均衡方式选择单元在进行控制均衡方式选择时，选择系统控制均衡方式，对系统中的高低电平出现频率分别进行识别判断，同时根据系统时延大小确定系统控制均衡方式，根据公式：

其中，P为高低电平出现频率，D为综合评估单元处理结果，BMS系统的电池剩余电量估值，t为高低电平变换时延，ΔC为电池电荷容量差，η为电池效率；

当P的值大于0.5时，所述均衡方式选择单元选择放电均衡，当P的值小于0.5同时大于0时，所述均衡方式选择单元选择充电均衡。

根据高低电平频率选择最优控制均衡方式，高低电平频率可以直观的反应BMS系统中电池的当前状态，包括电池剩余电量、电平变换时延和电池电荷容量都可以通过高低电平效率进行反应，在提高系统均衡性的同时减化系统均衡控制过程。

进一步地，所述系统分析模块包括动态分析单元和控制指令生成单元；

所述动态分析单元用于对系统中的高低电平进行分析检测，对BMS控制系统进行上锁或解锁控制；

所述指令生成单元用于根据所述动态分析单元生成上锁或解锁指令，并将指令发送至逻辑控制模块。

进一步地，所述逻辑控制模块包括系统异常监控单元和指令执行单元；

所述系统异常监控单元用于对正在在进行系统均衡和系统分析的系统进行实时监控，及时发现出现的问题和异常，向对应单元发出异常预警提醒；

所述指令执行单元用于接收所述指令生成单元发送的指令，根据指令执行相关命令，同时对电池起到保护作用，用于控制电池正常充放电，当指令执行前，对电池的快速判断确定电池执行命令是否准确，再进一步执行，系统中的各模块之间的连接相辅相成，可以降低系统资源占用率的情况下提高系统执行效率。

进一步地，所述一种储能系统BMS控制系统通过以下步骤进行实现：

步骤1：对BMS系统进行检测，并将检测结果分别发送至系统各模块中分别进行结果处理；

步骤2：对所述步骤1提供的检测结果进行BMS系统的评估，所述评估包括BMS系统的SOC值、SOE值和SOH值；

步骤3：根据所述步骤1检测结果和所述步骤2的评估结果进行均衡方式选择，随后进行系统的充放电均衡；

步骤4：对储能系统和控制系统中的控制模块进行动态分析，得到BMS系统的控制策略；

步骤5：根据所述步骤4得到的控制策略对BMS系统中的各类设备进行控制。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过逻辑控制模块与其他模块结合控制电池的充放电，通过对电池高低电平的出现和转化频率对电池状态判断，在电池出现异常状况时，可以快速切断，提高电池安全性，防止过量充电或者过量放电损坏电池，提高电池利用率，减少系统资源占用，使系统在不断工作过程中始终保持一定设备的空闲和正确连接。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种储能系统BMS控制系统模块结构示意图；

图2是本发明一种储能系统BMS控制系统模块结构连接示意图；

图3是本发明一种储能系统BMS控制系统工作方式结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供技术方案：一种储能系统BMS控制系统，包括系统检测模块、系统评估模块、系统均衡模块、系统分析模块、逻辑控制模块；

系统检测模块用于对BMS系统进行检测，BMS系统包括储能系统和控制系统，系统检测模块用于对BMS系统中的储能系统和控制系统进行检测，并将检测结果分别发送至系统评估模块、系统均衡模块、系统分析模块和逻辑控制模块；

系统评估模块用于对系统检测模块提供的检测结果进行BMS系统的评估，评估包括BMS系统的SOC值、SOE值和SOH值；

系统均衡模块用于根据系统检测模块的检测结果和所述系统评估模块的评估结果进行均衡方式选择，随后进行系统的充放电均衡；

系统分析模块用于对储能系统和控制系统中的控制模块进行动态分析，得到BMS系统的控制策略；

逻辑控制模块根据系统分析模块得到的控制策略对BMS系统中的各类设备进行控制。

系统检测模块包括检测单元和分类发送单元；

检测单元用于对BMS系统内部的电池参数进行检测，电池参数包括电池初始容量值、电池负载电流值、电压值和电池充放电时的特征指标值；

分类发送单元用于将所述电池参数分别发送至系统评估模块的对应评估单元、系统均衡模块、系统分析模块和逻辑控制模块。

系统评估模块包括SOC评估单元、SOE评估单元、SOH评估单元和综合评估单元；

SOC评估单元根据接收到的所述系统检测模块发送的电池初始容量值进行BMS系统的SOC评估；

SOE评估单元根据接收到的所述系统检测模块发送的电池负载电流值和电压值进行BMS系统的SOE评估；

SOH评估单元用于根据每次电池进行充放电时选择的特征指标值的不同进行BMS系统的SOH评估；

综合评估单元综合SOC评估结果、SOE评估结果和SOH评估结果，根据综合的结果对BMS系统进行整体控制评估。

系统评估模块中不同评估单元分别进行评估，SOC评估单元进行评估，根据公式：

其中，SOC(i)为BMS系统的电池剩余电量SOC估值，exp为电池评估参数，C为BMS系统中的电池初始容量，i为BMS系统中的电池，所述电池数量为n，Z为单块电池的SOC值；

SOE评估单元进行评估，根据公式：

其中，SOE为SOE评估单元的评估结果，SOC为SOC评估单元的SOC估值结果，I为BMS系统中的电池负载电流值，U为BMS系统中的电压值；

SOH评估单元进行评估，根据公式：

其中，SOH为BMS系统内所有电池组的电池健康度，n为BMS系统中的电池数量，SOC(Z)为BMS系统中单块电池的SOC值；

综合评估单元在进行BMS系统整体控制评估时，选择系统评估系数对SOC值、SOE值和SOH值进行处理，所述处理公式为:

D＝τ(SOC*SOE+SOH)；

其中，D为综合评估单元的处理结果，τ为系统评估系数。

系统均衡模块包括均衡方式选择单元和电平均衡单元；

均衡方式选择单元用于根据系统评估模块的各项评估结果选择系统控制均衡方式，系统控制均衡方式包括充电均衡和放电均衡，均衡方式选择单元中设有电平识别装置；

电平均衡单元根据电平识别装置的电平识别信息和所述均衡方式选择单元的选择结果，进行电平状态的均衡。

均衡方式选择单元在进行控制均衡方式选择时，选择系统控制均衡方式，对系统中的高低电平出现频率分别进行识别判断，同时根据系统时延大小确定系统控制均衡方式，根据公式：

其中，P为高低电平出现频率，D为综合评估单元处理结果，BMS系统的电池剩余电量估值，t为高低电平变换时延，ΔC为电池电荷容量差，η为电池效率；

当P的值大于0.5时，均衡方式选择单元选择放电均衡，当P的值小于0.5同时大于0时，均衡方式选择单元选择充电均衡。

系统分析模块包括动态分析单元和控制指令生成单元；

动态分析单元用于对系统中的高低电平进行分析检测，对BMS控制系统进行上锁或解锁控制；

指令生成单元用于根据动态分析单元生成上锁或解锁指令，并将指令发送至逻辑控制模块。

逻辑控制模块包括系统异常监控单元和指令执行单元；

系统异常监控单元用于对正在在进行系统均衡和系统分析的系统进行实时监控，及时发现出现的问题和异常，向对应单元发出异常预警提醒；

指令执行单元用于接收所述指令生成单元发送的指令，根据指令执行相关命令，同时对电池起到保护作用，用于控制电池正常充放电。

一种储能系统BMS控制系统工作过程包括以下步骤：

步骤1：对BMS系统进行检测，并将检测结果分别发送至系统各模块中分别进行结果处理；

步骤2：对所述步骤1提供的检测结果进行BMS系统的评估，所述评估包括BMS系统的SOC值、SOE值和SOH值；

步骤3：根据所述步骤1检测结果和所述步骤2的评估结果进行均衡方式选择，随后进行系统的充放电均衡；

步骤4：对储能系统和控制系统中的控制模块进行动态分析，得到BMS系统的控制策略；

步骤5：根据所述步骤4得到的控制策略对BMS系统中的各类设备进行控制。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种储能系统BMS控制系统，其特征在于，包括系统检测模块、系统评估模块、系统均衡模块、系统分析模块、逻辑控制模块；

所述系统检测模块用于对BMS系统进行检测，所述BMS系统包括储能系统和控制系统，所述系统检测模块用于对所述BMS系统中的储能系统和控制系统进行检测，并将检测结果分别发送至系统评估模块、系统均衡模块、系统分析模块和逻辑控制模块；

所述系统评估模块用于对所述系统检测模块提供的检测结果进行BMS系统的评估，所述评估包括BMS系统的SOC值、SOE值和SOH值；

所述系统均衡模块用于根据所述系统检测模块的检测结果和所述系统评估模块的评估结果进行均衡方式选择，随后进行系统的充放电均衡；

所述系统分析模块用于对储能系统和控制系统中的控制模块进行动态分析，得到BMS系统的控制策略；

所述逻辑控制模块根据所述系统分析模块得到的控制策略对BMS系统中的各类设备进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种储能系统BMS控制系统，其特征在于，所述系统检测模块包括检测单元和分类发送单元；

所述检测单元用于对BMS系统内部的电池参数进行检测，所述电池参数包括电池初始容量值、电池负载电流值、电压值和电池充放电时的特征指标值；

所述分类发送单元用于将所述电池参数分别发送至系统评估模块的对应评估单元、系统均衡模块、系统分析模块和逻辑控制模块。

3.根据权利要求2所述的一种储能系统BMS控制系统，其特征在于，所述系统评估模块包括SOC评估单元、SOE评估单元、SOH评估单元和综合评估单元；

所述SOC评估单元根据接收到的所述系统检测模块发送的电池初始容量值进行BMS系统的SOC评估；

所述SOE评估单元根据接收到的所述系统检测模块发送的电池负载电流值和电压值进行BMS系统的SOE评估；

所述SOH评估单元用于根据每次电池进行充放电时选择的特征指标值的不同进行BMS系统的SOH评估；

所述综合评估单元综合SOC评估结果、SOE评估结果和SOH评估结果，根据综合的结果对BMS系统进行整体控制评估。

4.根据权利要求3所述的一种储能系统BMS控制系统，其特征在于，所述系统评估模块中不同评估单元分别进行评估，所述SOC评估单元进行评估，根据公式：

其中，SOC(i)为BMS系统的电池剩余电量SOC估值，exp为电池评估参数，C为BMS系统中的电池初始容量，i为BMS系统中的电池，所述电池数量为n，Z为单块电池的SOC值；

所述SOE评估单元进行评估，根据公式：

SOE＝C∫₀ ^socI·U dSOC；

其中，SOE为所述SOE评估单元的评估结果，SOC为所述SOC评估单元的SOC估值结果，I为BMS系统中的电池负载电流值，U为BMS系统中的电压值；

所述SOH评估单元进行评估，根据公式：

其中，SOH为BMS系统内所有电池组的电池健康度，n为BMS系统中的电池数量，SOC(Z)为BMS系统中单块电池的SOC值；

所述综合评估单元在进行BMS系统整体控制评估时，选择系统评估系数对SOC值、SOE值和SOH值进行处理，所述处理公式为：

D＝τ(SOC*SOE+SOH)；

其中，D为综合评估单元的处理结果，τ为系统评估系数。

5.根据权利要求4所述的一种储能系统BMS控制系统，其特征在于，所述系统均衡模块包括均衡方式选择单元和电平均衡单元；

所述均衡方式选择单元用于根据所述系统评估模块的各项评估结果选择系统控制均衡方式，所述系统控制均衡方式包括充电均衡和放电均衡，所述均衡方式选择单元中设有电平识别装置；

所述电平均衡单元根据所述电平识别装置的电平识别信息和所述均衡方式选择单元的选择结果，进行电平状态的均衡。

6.根据权利要求5所述的一种储能系统BMS控制系统，其特征在于，所述均衡方式选择单元在进行控制均衡方式选择时，选择系统控制均衡方式，对系统中的高低电平出现频率分别进行识别判断，同时根据系统时延大小确定系统控制均衡方式，根据公式：

其中，P为高低电平出现频率，D为综合评估单元处理结果，BMS系统的电池剩余电量估值，t为高低电平变换时延，ΔC为电池电荷容量差，η为电池效率；

当P的值大于0.5时，所述均衡方式选择单元选择放电均衡，当P的值小于0.5同时大于0时，所述均衡方式选择单元选择充电均衡。

7.根据权利要求6所述的一种储能系统BMS控制系统，其特征在于，所述系统分析模块包括动态分析单元和控制指令生成单元；

所述动态分析单元用于对系统中的高低电平进行分析检测，对BMS控制系统进行上锁或解锁控制；

所述指令生成单元用于根据所述动态分析单元生成上锁或解锁指令，并将指令发送至逻辑控制模块。

8.根据权利要求7所述的一种储能系统BMS控制系统，其特征在于，所述逻辑控制模块包括系统异常监控单元和指令执行单元；

所述系统异常监控单元用于对正在在进行系统均衡和系统分析的系统进行实时监控，及时发现出现的问题和异常，向对应单元发出异常预警提醒；

所述指令执行单元用于接收所述指令生成单元发送的指令，根据指令执行相关命令，同时对电池起到保护作用，用于控制电池正常充放电。

9.根据权利要求8所述的一种储能系统BMS控制系统，其特征在于，所述一种储能系统BMS控制系统工作过程包括以下步骤：

步骤1：对BMS系统进行检测，并将检测结果分别发送至系统各模块中分别进行结果处理；

步骤2：对所述步骤1提供的检测结果进行BMS系统的评估，所述评估包括BMS系统的SOC值、SOE值和SOH值；

步骤3：根据所述步骤1检测结果和所述步骤2的评估结果进行均衡方式选择，随后进行系统的充放电均衡；

步骤4：对储能系统和控制系统中的控制模块进行动态分析，得到BMS系统的控制策略；

步骤5：根据所述步骤4得到的控制策略对BMS系统中的各类设备进行控制。

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