Розробка системи керування зарядом акумуляторних батарей для гібридної енергосистеми

Abstract

Об'єкт дослідження – гібридна енергосистема з акумуляторним накопичувачем на основі LiFePO₄ батарей. Предмет дослідження – система керування зарядом акумуляторних батарей, що включає алгоритми оцінювання SOC/SOH, заряджання-розряджання та захисні функції. Мета роботи – розроблення системи керування зарядом, яка забезпечує оптимальні режими заряджання LiFePO₄ батарей, подовження їхнього ресурсу та підвищення енергоефективності гібридної енергосистеми. Обґрунтовано вибір LiFePO₄ батарей та визначено параметри цільової гібридної енергосистеми: PV-масив 10 кВт, вітрогенератор 5 кВт, резервний ДГ 5 кВт, акумуляторний блок 16S2P ємністю 200 А·год (9,6 кВт·год), режим gridinteractive. Розроблено структурну схему BMS на базі STM32F407VGT6, BQ76920, ACS758LCB-100B, IRFP4568PbF та EV200. Побудовано Two-RC модель LiFePO₄ осередку, реалізовано алгоритм CCCV (заряд від SOC 20% до 90% за 1,7 год, струм CC = 100 А) та комбінований метод оцінювання SOC (CCOCV, похибка ≤ 3–5%). Розраховано параметри DC-DC перетворювача: L = 25 мкГн, C = 2200 мкФ, ККД = 97,3%. Загальний ККД системи – 89,0%. Застосування BMS збільшує ресурс АКБ у 4–5 разів (до 3000–3500 циклів), зменшує річні втрати енергії на 215,8 кВт·год/рік. MTBF = 95 556 год, термін окупності ≈1,1 року, економічний ефект за 10 років – 5616 у.о., скорочення CO₂ – 3663 кг. Результати апробовано на ХІV Міжнародній конференції«Енергоефективний університет» (Київ, 2025).