Definiciones estándar de carga/descarga y SOH/SOC del sistema de almacenamiento de energía D-Cube

D-Cube Definiciones estándar de carga/descarga y SOH/SOC del sistema de almacenamiento de energía

Alcance: Serie Hoenergy D-Cube, tres especificaciones típicas: 261 / 418 / 5016 kWh

1 Parámetros nominales de modelos típicos

Nota: La capacidad nominal se calcula como $S(rated) = E(rated) / U(avg,cell)$, tomando como tensión media de trabajo de la celda el valor típico de LFP de 3,2 V. Para la configuración eléctrica detallada (número de packs, celdas en serie, topología serie-paralelo), consulte la hoja de especificaciones técnicas de cada modelo.

2 Ciclo de carga/descarga de celdas de ion-litio

Definición completa: Primero descargue hasta 2,9 V, luego cargue con corriente constante hasta 3,65 V, y a continuación descargue de nuevo hasta 2,9 V: todo este conjunto equivale a 1 ciclo.

Elementos clave:

• Condición de corte: tensión de la celda (no SOC del sistema)
• Tensión de corte de descarga: 2,9 V (límite inferior de la ventana de tensión de trabajo del D-Cube)
• Tensión de corte de carga: 3,65 V
• Modo de carga: corriente constante (CC)
• DoD de celda: 100% (respecto al intervalo de tensión de la celda)

Frontera con la hoja de especificaciones de la celda: El rango de 2,9 V-3,65 V indicado en esta sección es la ventana de tensión de trabajo aplicada de forma obligatoria por el BMS del sistema D-Cube; la tensión de安全工作 de la celda indicada en la hoja de especificaciones de la celda suele ser 2,5 V-3,65 V (especificación del fabricante). El rango de tensión más amplio es un margen de ingeniería reservado para pruebas extremas y no se alcanzará durante el funcionamiento del sistema.

3 Ciclo a nivel de sistema D-Cube

Definición completa: El sistema descarga desde 100% SOC hasta 5% SOC, y luego carga hasta 100% SOC, lo que equivale a 1 ciclo del sistema.

Elementos clave:

• Condición de corte: SOC del sistema (no tensión de celda)
• SOC de corte de descarga del sistema: 5%
• SOC de corte de carga del sistema: 100%
• Energía útil real = 95% × energía nominal
• DoD del sistema: 95% (respecto al intervalo de energía útil)

3.1 Comparación: ciclo de celda vs. ciclo de sistema

4 Cálculo de SOH por integración de amperios-hora

La integración de amperios-hora es un método que calcula la energía cargada o descargada integrando la corriente de carga/descarga de la batería a lo largo del tiempo, para así inferir la capacidad restante de la batería (SOC) o evaluar el estado de salud de la batería (SOH).

4.1 Fórmulas fundamentales

Cálculo de SOC en tiempo real:

$$SOC(t) = SOC(t_0) + \frac{1}{C_{rated}} \times \int_{t_0}^{t} I(\tau) \, d\tau$$

Donde:

• I(τ) = corriente instantánea (positiva durante la carga, negativa durante la descarga)
• C(rated) = capacidad nominal de la batería (Ah)
• SOC(t₀) = valor inicial de SOC

Cálculo de SoH:

$$SOH(t) = \frac{\text{capacidad útil real}(t)}{S_{rated}}$$

La capacidad útil real la calcula el BMS acumulando a largo plazo los Ah cargados y descargados; por ejemplo, cuando los Ah descargados acumulados alcanzan S(rated) se registra como una descarga completa, corregida con los puntos de calibración automática a plena carga.

4.2 Principio de funcionamiento

Proceso de carga: el sensor de corriente mide en tiempo real la corriente de carga (valor positivo), y el BMS acumula $\int I\, dt$ con una frecuencia de muestreo de milisegundos, obteniendo los "Ah cargados" y estimando con ello el aumento del SOC.

Proceso de descarga: el sensor de corriente mide en tiempo real la corriente de descarga (valor negativo), y el BMS continúa acumulando en sentido contrario, obteniendo los "Ah descargados" y estimando con ello la caída del SOC.

Ejemplo: armario de 261 kWh (S(rated) = 81.640 Ah)

• SOC inicial = 50%, es decir, se han cargado 40.820 Ah
• Descarga con corriente constante de 314 A durante 1 hora: se descargan 314 Ah
• Nuevo SOC = (40.820 - 314) / 81.640 = 49,62%

6 Métodos de calibración de SOC

El SOC (State of Charge, estado de carga) lo calibra automáticamente el BMS al 100% cuando el sistema está completamente cargado.

Principio de funcionamiento:

1. Cada vez que el sistema se carga hasta el estado de plena carga (alcanzando la condición de corte de carga), el BMS restablece automáticamente el SOC al 100%.
2. Criterio de plena carga: la tensión de la celda alcanza los 3,65 V y se mantiene durante un tiempo determinado, o la corriente de carga cae por debajo del umbral establecido (lógica de terminación estándar CC-CV).
3. Durante la calibración, el BMS realiza un seguimiento del valor del SOC en tiempo real mediante integración de amperios-hora.
4. Se ejecuta de forma totalmente automática, sin intervención manual.

Comparación: calibración de SOC vs. calibración de SoH

7 Registro de ciclos del BMS y criterio de conteo de EFC

Definición de ciclo en fase de operación (1 EFC, Equivalent Full Cycle):

1. El sistema se carga hasta SoH × S(rated)
2. A continuación, se descarga hasta 0,95 × SoH × S(rated)

Regla de conteo de EFC: cada uno de los ciclos descritos anteriormente cuenta como 1 EFC. El compromiso contractual de energía total procesada se calcula según la siguiente fórmula:

$$E(total) = \text{número de EFC} \times S(rated) \times DoD$$

Flujo de datos: BMS (conteo local de ciclos) → EMS local (agregación, almacenamiento) → EMS del cliente superior (visualización en la nube, informes)

Ciclo SAT de fábrica vs. ciclo en fase de operación

8 Ciclo equivalente EFC

EFC consiste en sumar todas las cargas y descargas de la batería y ver cuánta energía equivalente a una "carga completa" se ha descargado en total. Es como calcular cuántos "vasos llenos" de agua has bebido en total: sin importar que cada vez bebas medio vaso o un tercio, todo se prorratea en "vasos llenos".

8.1 Por qué se necesita EFC

• En la práctica, la batería no siempre se descarga del 0% al 100%. En una ocasión puede descargarse un 30%, en la siguiente un 50% y en otra un 80%.

• Si se cuenta por "veces": 3 veces.

• Pero el trabajo total real de la batería = 30% + 50% + 80% = 160% = 1,6 EFC.

• El EFC refleja de forma más realista cuánto se ha "cansado" la batería.

8.2 Un ejemplo

Armario de baterías D-Cube-261D, capacidad equivalente a 1 armario completo:

Como puede verse, también se trata de "carga/descarga". Aunque en el tercer caso el número de ciclos es alto, en realidad cada uno es poco profundo y causa poco daño a la batería, por lo que el EFC prorrateado resulta razonable.

8.3 Cómo se calcula la vida útil

El compromiso de "8000 EFC o 10 años" significa:

• La batería alcanza el fin de su vida útil cuando se han descargado 8000 "armarios completos" de energía
• O también se alcanza el fin de la vida útil cuando han transcurrido 10 años
• Lo que se alcance primero es lo que aplica

Si la batería se usa de forma poco profunda cada día (0,5 EFC al día), teóricamente puede funcionar 8000 ÷ 0,5 ÷ 365 ≈ 44 años. Si la batería se usa de forma profunda cada día (2 EFC al día), solo podrá funcionar 8000 ÷ 2 ÷ 365 ≈ 11 años. La vida útil real depende de las condiciones de operación.

9 Referencia rápida de parámetros clave

10 Tabla comparativa de capacidades de corte de ciclo de modelos típicos (referencia SoH = 100%)