Définitions standard de charge/décharge et SOH/SOC pour le système de stockage d'énergie D-Cube

Définitions standard de charge/décharge et SOH/SOC pour le système de stockage d'énergie D-Cube

Champ d'application : Hoenergy D-Cube séries 261 / 418 / 5016 kWh, trois spécifications typiques

1 Paramètres nominaux des modèles typiques

Note : La capacité nominale est calculée selon $S(rated) = E(rated) / U(avg,cell)$, la tension de fonctionnement moyenne par cellule prenant la valeur typique LFP de 3,2 V. Pour la configuration électrique détaillée (nombre de packs, nombre de cellules en série, topologie série/parallèle), voir la fiche technique de chaque modèle.

2 Cycle de charge/décharge d'une cellule lithium-ion

Définition complète : décharger d'abord à 2,9 V, puis charger à courant constant jusqu'à 3,65 V, puis décharger à nouveau à 2,9 V — l'ensemble de cette séquence compte pour 1 cycle.

Éléments clés :

• Condition de coupure : tension de cellule (et non SOC système)
• Tension de fin de décharge : 2,9 V (limite basse de la fenêtre de tension de fonctionnement D-Cube)
• Tension de fin de charge : 3,65 V
• Mode de charge : courant constant (CC)
• DoD par cellule : 100 % (par rapport à la plage de tension de cellule)

Frontière avec la fiche technique cellule : la plage 2,9 V-3,65 V donnée dans cette section est la fenêtre de tension de fonctionnement imposée par le BMS du système D-Cube ; la plage de tension de sécurité de la cellule indiquée dans la fiche technique est généralement 2,5 V-3,65 V (spécification fabricant). La plage plus large est une marge d'ingénierie réservée aux tests limites, qui ne sera jamais atteinte en fonctionnement système.

3 Cycle au niveau système D-Cube

Définition complète : le système décharge de 100 % SOC à 5 % SOC, puis recharge à 100 % SOC — cela compte pour 1 cycle système.

Éléments clés :

• Condition de coupure : SOC système (et non tension de cellule)
• SOC de fin de décharge système : 5 %
• SOC de fin de charge système : 100 %
• Énergie utilisable réelle = 95 % × énergie nominale
• DoD système : 95 % (par rapport à la plage d'énergie utilisable)

3.1 Comparaison cycle cellule vs cycle système

4 Calcul du SOH par intégration ampère-heure

La méthode d'intégration ampère-heure consiste à intégrer le courant de charge/décharge de la batterie dans le temps afin de calculer la quantité de charge entrante ou sortante, et ainsi déduire la capacité restante (SOC) ou évaluer la santé de la batterie (SOH).

4.1 Formules clés

Calcul SOC en temps réel :

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

Où :

• I(τ) = courant instantané (positif en charge, négatif en décharge)
• C(rated) = capacité nominale de la batterie (Ah)
• SOC(t₀) = valeur SOC initiale

Calcul SoH :

$$SOH(t) = \frac{\text{capacité utilisable réelle}(t)}{S_{rated}}$$

La capacité utilisable réelle est déduite par le BMS via l'accumulation à long terme des Ah de charge/décharge — par exemple, lorsque les Ah cumulés déchargés atteignent S(rated), on enregistre une décharge complète, en combinaison avec les points d'étalonnage automatique en pleine charge pour correction.

4.2 Principe de fonctionnement

Processus de charge : le capteur de courant mesure en temps réel le courant de charge (valeur positive), le BMS accumule ∫I dt à une fréquence d'échantillonnage de l'ordre de la milliseconde, obtient les « Ah chargés » et en déduit l'augmentation du SOC.

Processus de décharge : le capteur de courant mesure en temps réel le courant de décharge (valeur négative), le BMS continue l'accumulation mais en sens inverse, obtient les « Ah déchargés » et en déduit la diminution du SOC.

Exemple : armoire 261 kWh (S(rated) = 81 640 Ah)

• SOC initial = 50 %, soit 40 820 Ah déjà chargés
• Décharge à courant constant 314 A pendant 1 heure : 314 Ah déchargés
• Nouveau SOC = (40 820 - 314) / 81 640 = 49,62 %

6 Méthode d'étalonnage SOC

Le SOC (State of Charge, état de charge) est automatiquement étalonné à 100 % par le BMS lorsque le système est complètement chargé.

Principe de fonctionnement :

1. À chaque fois que le système atteint l'état de pleine charge (conditions de fin de charge remplies), le BMS réinitialise automatiquement le SOC à 100 %.
2. Critère de pleine charge : tension de cellule atteignant 3,65 V et maintenue pendant un certain temps, ou courant de charge descendant sous un seuil défini (logique d'arrêt standard CC-CV).
3. Pendant l'étalonnage, le BMS suit le SOC en temps réel via l'intégration ampère-heure.
4. Entièrement automatique, aucune intervention manuelle requise.

Comparaison étalonnage SOC vs étalonnage SoH

7 Enregistrement des cycles BMS et convention de comptage EFC

Définition du cycle en phase d'exploitation (1 EFC, Equivalent Full Cycle) :

1. Le système charge jusqu'à SoH × S(rated)
2. Puis décharge jusqu'à 0,95 × SoH × S(rated)

Règle de comptage EFC : chaque cycle tel que décrit ci-dessus compte 1 EFC. L'engagement de throughput énergétique total du contrat est calculé par :

$$E(total) = \text{nombre d'EFC} \times S(rated) \times DoD$$

Flux de données : BMS (comptage local des cycles) → EMS local (agrégation, stockage) → EMS client amont (affichage cloud, rapports)

Cycle SAT usine vs cycle en exploitation

8 Cycle EFC équivalent

EFC consiste à cumuler toutes les charges et décharges de la batterie pour voir combien de « charges pleines » ont été déchargées au total. C'est comme calculer combien de « verres entiers » vous avez bus au total — que vous buviez un demi-verre ou un tiers de verre à chaque fois, tout est converti en « verre plein ».

8.1 Pourquoi avons-nous besoin de l'EFC

• En pratique, la batterie ne décharge pas toujours de 0 % à 100 %. Cette fois-ci peut-être 30 %, la prochaine 50 %, puis 80 %.

• En comptant par « nombre de fois » : 3 fois.

• Mais le travail total réel de la batterie = 30 % + 50 % + 80 % = 160 % = 1,6 EFC.

• L'EFC reflète plus fidèlement le « niveau de fatigue » réel de la batterie.

8.2 Un exemple

Armoire batterie D-Cube-261D, capacité comptée comme 1 armoire entière :

On voit que pour la même notion de « charge/décharge », le troisième cas de figure, bien que plus fréquent, est peu profond à chaque occurrence, donc moins agressif pour la batterie, et l'EFC converti reste raisonnable.

8.3 Comment calculer la durée de vie

L'engagement « 8000 EFC ou 10 ans » signifie :

• La batterie atteint sa fin de vie après avoir déchargé 8000 « charges pleines d'armoire »
• Ou après 10 ans de service, elle atteint aussi sa fin de vie
• Le premier des deux critères atteints s'applique

Si la batterie est utilisée légèrement chaque jour (0,5 EFC/jour), elle peut théoriquement durer 8000 ÷ 0,5 ÷ 365 ≈ 44 ans. Si la batterie est utilisée intensément chaque jour (2 EFC/jour), elle ne durera que 8000 ÷ 2 ÷ 365 ≈ 11 ans. Les conditions réelles d'exploitation déterminent la durée de vie effective.

9 Référence rapide des paramètres clés

10 Tableau comparatif des capacités de fin de cycle des modèles typiques (SoH = 100 % comme référence)