D-Cube Система зберігання енергії: стандартні визначення заряджання/розряджання та SOH/SOC

D-Cube Система зберігання енергії: стандартні визначення заряджання/розряджання та SOH/SOC

Сфера застосування: Hoenergy D-Cube серія — три типові специфікації 261 / 418 / 5016 kWh

1 Номінальні параметри типових моделей

Примітка: номінальна ємність розраховується за формулою $S(rated) = E(rated) / U(avg,cell)$, середня робоча напруга комірки береться як типове значення LFP — 3.2 V. Детальну електричну конфігурацію (кількість pack'ів, кількість послідовно з'єднаних комірок, топологія послідовно-паралельного з'єднання) див. у технічних специфікаціях кожної моделі.

2 Цикл заряджання/розряджання літієвої комірки

Повне визначення: спочатку розрядити до 2.9 V, потім зарядити постійним струмом до 3.65 V, потім знову розрядити до 2.9 V — цей повний набір становить 1 цикл.

Ключові елементи:

• Умова завершення: напруга комірки (не SOC системи)
• Кінцева напруга розряджання: 2.9 V (нижня межа робочого вікна напруги D-Cube)
• Кінцева напруга заряджання: 3.65 V
• Спосіб заряджання: постійний струм (CC)
• DoD комірки: 100% (відносно діапазону напруги комірки)

Межа з технічним паспортом комірки: наведений тут діапазон 2.9 V–3.65 V — це робоче вікно напруги, яке BMS системи D-Cube примусово підтримує; безпечна робоча напруга комірки, зазначена у паспорті комірки, зазвичай становить 2.5 V–3.65 V (специфікація виробника). Ширший діапазон напруги — це інженерний запас, зарезервований для граничних випробувань, якого система не досягає під час експлуатації.

3 Цикл на рівні системи D-Cube

Повне визначення: система розряджається від 100% SOC до 5% SOC, потім заряджається до 100% SOC — це становить 1 системний цикл.

Ключові елементи:

• Умова завершення: SOC системи (не напруга комірки)
• Кінцевий SOC розряджання системи: 5%
• Кінцевий SOC заряджання системи: 100%
• Фактично доступна енергія = 95% × номінальна енергія
• DoD системи: 95% (відносно діапазону доступної енергії)

3.1 Порівняння: цикл комірки vs системний цикл

4 Розрахунок SOH методом інтегрування ампер-годин

Метод інтегрування ампер-годин полягає в обчисленні кількості зарядженої або розрядженої електрики шляхом інтегрування струму заряджання/розряджання батареї в часі, що дозволяє розрахувати залишкову ємність батареї (SOC) або оцінити стан здоров'я батареї (SOH).

4.1 Основні формули

Розрахунок SOC у реальному часі:

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

Де:

• I(τ) = миттєвий струм (заряджання — додатне, розряджання — від'ємне)
• C(rated) = номінальна ємність батареї (Ah)
• SOC(t₀) = початкове значення SOC

Розрахунок SoH:

$$SOH(t) = \frac{\text{фактично доступна ємність}(t)}{S_{rated}}$$

Фактично доступна ємність визначається BMS шляхом тривалого накопичення ампер-годин заряджання/розряджання — наприклад, коли сукупна кількість розряджених Ah досягає S(rated), це фіксується як одне повне розряджання, з коригуванням за точками автоматичного калібрування при повному заряджанні.

4.2 Принцип роботи

Процес заряджання: датчик струму вимірює струм заряджання в реальному часі (додатне значення), BMS з частотою дискретизації в мілісекундах накопичує I dt, отримуючи «кількість заряджених Ah», і на цій основі розраховує зростання SOC.

Процес розряджання: датчик струму вимірює струм розряджання в реальному часі (від'ємне значення), BMS продовжує накопичення у протилежному напрямку, отримуючи «кількість розряджених Ah», і на цій основі розраховує зниження SOC.

Приклад: шафа 261 kWh (S(rated) = 81,640 Ah)

• Початковий SOC = 50%, тобто заряджено 40,820 Ah
• Розряджання постійним струмом 314 A протягом 1 години: розряджено 314 Ah
• Новий SOC = (40,820 - 314) / 81,640 = 49.62%

6 Методи калібрування SOC

SOC (State of Charge, стан заряду) автоматично калібрується BMS до 100% при повному заряджанні системи.

Принцип роботи:

1. Кожного разу, коли система заряджається до повного стану (досягнуто умов завершення заряджання), BMS автоматично скидає SOC до 100%
2. Критерій визначення повного заряджання: напруга комірки досягає 3.65 V і утримується протягом певного часу, або струм заряджання знижується нижче встановленого порогового значення (стандартна логіка завершення CC-CV)
3. Під час калібрування BMS відстежує значення SOC у реальному часі методом інтегрування ампер-годин
4. Виконується повністю автоматично, без втручання оператора

Порівняння: калібрування SOC vs калібрування SoH

7 Облік циклів BMS та правила підрахунку EFC

Визначення циклу на етапі експлуатації (1 EFC, Equivalent Full Cycle — еквівалентний повний цикл):

1. Система заряджається до SoH × S(rated)
2. Потім розряджається до 0.95 × SoH × S(rated)

Правило підрахунку EFC: кожен такий цикл рахується як 1 EFC. Загальне зобов'язання щодо пропускної енергії за контрактом розраховується за формулою:

$$E(total) = EFC \cdot S(rated) \cdot DoD$$

Потік даних: BMS (локальний підрахунок циклів) → локальна EMS (агрегація, зберігання) → верхньорівнева клієнтська EMS (хмарне відображення, звіти)

Заводський SAT-цикл vs експлуатаційний цикл

8 Еквівалентний цикл EFC

EFC — це спосіб підсумувати всі заряджання та розряджання батареї й подивитися, скільки всього було видано енергії у перерахунку на «повний заряд». Це схоже на підрахунок, скільки всього «повних склянок води» ви випили — незалежно від того, чи п'єте ви щоразу по пів склянки, чи по третині, все переводиться у «повні склянки».

8.1 Навіщо потрібен EFC

• Реальна батарея не кожного разу розряджається від 0% до 100%. Цього разу може бути розряджено 30%, наступного — 50%, а потім — 80%.

• Якщо рахувати за «кількістю разів»: 3 рази.

• Але фактична сукупна робота батареї = 30% + 50% + 80% = 160% = 1.6 EFC.

• EFC більш реалістично відображає те, наскільки батарея «втомилася».

8.2 Приклад

Шафа батарей D-Cube-261D, ємність рахуємо як 1 повну шафу:

Бачите, у всіх трьох випадках є «заряджання/розряджання», але у третьому випадку, хоча кількість циклів велика, кожен з них неглибокий і менш шкідливий для батареї, тому перерахунок в EFC є обґрунтованим.

8.3 Як розрахувати ресурс

Зобов'язання «8000 EFC або 10 років» означає:

• Коли батарея віддасть 8000 «повних шаф» електроенергії, вона досягне кінця ресурсу
• Або коли пройде 10 років експлуатації — також кінець ресурсу
• Що настане раніше, те й застосовується

Якщо батарея використовується неглибоко (0.5 EFC на день), вона може пропрацювати 8000 ÷ 0.5 ÷ 365 ≈ 44 роки (теоретично). Якщо батарея використовується глибоко (2 EFC на день), вона пропрацює лише 8000 ÷ 2 ÷ 365 ≈ 11 років. Реальний ресурс визначається фактичними умовами експлуатації.

9 Швидкий довідник ключових параметрів

10 Порівняння кінцевих ємностей циклів типових моделей (базове значення SoH = 100%)