Анализ электроники Фуян | Как выбрать зарядное устройство для аккумулятора: сначала рассчитаем четыре основных параметра аккумулятора 

В ходе исследования зарядных устройств B-end инженеры по аппаратному обеспечению и специалисты по снабжению часто сталкиваются с общими проблемами: они получают несколько образцов зарядных устройств с, казалось бы, схожими параметрами, но при тестировании на компьютере возникают такие неисправности, как недозаряд, перезаряд и ускоренное старение аккумулятора. Многие люди привыкли при выборе непосредственно смотреть на характеристики зарядного устройства, но компания Fuyang Electronics, основываясь на практике большого количества B-end-проектов, отмечает, что реальная основа для выбора на самом деле исходит изЧетыре основных параметра самой батареи: номинальное напряжение, напряжение отключения при полной зарядке, емкость батареи и допустимая скорость зарядки., все конфигурации зарядного устройства должны соответствовать исходным параметрам аккумулятора.

1. Что означают четыре основных параметра батареи?

1.Номинальное напряжение: Идентификационное напряжение, указанное на корпусе аккумулятора, представляет собой среднее рабочее напряжение аккумулятора при нормальном разряде.Не равно выходному напряжению зарядного устройства. Например, 13 рядов тройных литиевых батарей имеют номинальное напряжение 48,1 В, но выходное напряжение зарядного устройства не может быть установлено на 48,1 В.

2.Напряжение отключения при полной зарядке: самое высокое напряжение при полной зарядке аккумулятора, а также значение, которому должно соответствовать выходное напряжение зарядного устройства на этапе стабилизации напряжения (CV). Если напряжение слишком высокое, это приведет к перезарядке (литиевые батареи подвержены риску перезарядки и возгорания, а свинцово-кислотные батареи вызывают потерю воды и вздутие). Если напряжение слишком низкое, аккумулятор никогда не будет полностью заряжен. Здесь необходимо унифицировать калибр преобразования «от одной группы в целую»: тройной мономер лития полностью заряжается при 4,2 В, мономер литий-железофосфата полностью заряжается при 3,65 В, а свинцово-кислотный мономер полностью заряжается при напряжении около 2,45 В. Значение установки постоянного напряжения зарядного устройства пересчитывается на всю группу — например, свинцово-кислотный блок на 12 В (шесть последовательно соединенных мономеров по 2 В) полностью заряжается примерно при напряжении 14,4-14,8 В, а не 12 В.

3.Емкость аккумулятора (Ач, ампер-час): Отображает емкость аккумулятора и является основой для расчета зарядного тока.

4.Допустимая ставка зарядки (ставка C): кратное зарядному току относительно емкости аккумулятора 0,2С означает зарядку током, в 0,2 раза превышающим емкость; верхний предел показателя задается производителем аккумулятора. Если верхний предел будет превышен, произойдет аномальное повышение температуры, выпадение лития и серьезное повреждение элементов литиевой батареи.

Пример выбора электроники Fuyang: 3 ряда тройных литиевых батарей, номинальное напряжение одной ячейки 3,7 В, полная зарядка одной ячейки составляет 4,2 В; после последовательного соединения 3-х элементов весь комплект номинально 11,1В, а напряжение отсечки полного заряда 12,6В. Выходное напряжение зарядного устройства должно быть установлено на 12,6 В, а не на 11,1 В. Аккумулятор емкостью 10Ач, заряжающийся при температуре 0,1-0,5С, что соответствует зарядному току 1А-5А. (Этот диапазон является примером преобразования, для массового производства промышленного оборудования рекомендуется диапазон 0,1–0,3°С)

2. Основная логика зарядки аккумулятора: двухступенчатая зарядка CC‑CV, трехступенчатая зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов.

Литий-ионные аккумуляторы широко используютсяДвухступенчатая зарядка постоянного тока и постоянного напряжения (CC-CV). Полный процесс обычно таков: предварительная зарядка (струйка) → постоянный ток → постоянное напряжение → определение завершения – когда батарея чрезмерно разряжена (напряжение элемента ниже примерно 2,5–3,0 В), сначала выполните предварительную зарядку небольшим током (около 0,05–0,1 C), верните напряжение элемента в безопасный диапазон, а затем переключитесь на постоянный ток; постоянный ток. Напряжение батареи постепенно возрастает на этапе; после достижения напряжения отсечки полного заряда переключается режим постоянного напряжения, и ток постепенно падает обратно; когда ток падает до установленного порога (обычно используемого в промышленности 0,02C-0,05C, то есть C/20-C/50), батарея определяется как полная, и напряжение снижается или выход отключается. Точность установки постоянного напряжения (обычно требуется в пределах ±1%) так же важна, как и компенсация потерь в выходной линии в условиях сильного тока — если потери в линии не компенсируются, батарея не будет полностью заряжена при длительном токе и высоком токе. Также необходимо уточнить: после последовательного соединения ток, протекающий через каждую ячейку одновременно, совершенно одинаков (закон тока Кирхгофа). Разница напряжения между элементами в основном возникает из-за постоянства емкости элемента, внутреннего сопротивления, скорости саморазряда и способности балансировки BMS и не имеет прямой причинно-следственной связи с точностью постоянного тока зарядного устройства. Реальное влияние точности постоянного тока и выходной пульсации заключается в отклонении между фактическим зарядным током и заданным значением, повышении температуры батареи и определении точки поворота постоянного напряжения, которая определяет повторяемость процесса зарядки и срок службы всей аккумуляторной батареи. Если несколько групп последовательных ветвей соединены параллельно и образуют группу, разница во внутреннем сопротивлении между ветвями приведет к неравномерному распределению тока. Только в это время нужно обратить внимание на стабильность выходного тока зарядного устройства.

Чаще всего используются свинцово-кислотные аккумуляторы.Трехступенчатая зарядка: Добавьте этап плавающего заряда после постоянного тока и постоянного напряжения, чтобы компенсировать потери саморазряда аккумулятора. Следует напомнить, что полное зарядное/плавающее напряжение свинцово-кислотных и литий-железо-фосфатов должно компенсироваться температурой (свинцово-кислотные батареи составляют около -3~-5мВ/℃/мономер, то есть для блока 12 В это около -18~-30мВ/℃). Низкую температуру следует соответствующим образом повысить, а высокую температуру следует соответствующим образом снизить. В противном случае также произойдет недозаряд или перезаряд.

Fuyang Electronics напоминает, что соответствие экспортным проектам энергоэффективности должно различать категории продуктов: Европейский Союз (ЕС) 2019/1782, который касается внешних источников питания (EPS), распространяется только на источники питания с паспортной выходной мощностью не более 250 Вт и поддерживает бытовую и офисную технику и четко исключает «зарядные устройства без функций источника питания»; этот регламент был принят (ЕС) 2025/2052 г. Заменен (вступает в силу с 14 декабря 2025 г., обязателен с 14 декабря 2028 г.), новые правила включают беспроводные зарядные устройства, беспроводные зарядные панели и «общие портативные зарядные устройства для аккумуляторов». Таким образом, мощные зарядные устройства промышленного класса не могут просто применять принцип «потребление энергии на холостом ходу + средний эффективный КПД». На этапе выбора вам следует сначала подтвердить, подпадает ли продукт под определение EPS, и одновременно проверить другие требования к энергоэффективности и доступу на целевом рынке — Североамериканский DoE Level VI/CEC, канадский NRCan, австралийский и новозеландский GEMS, EU CoC Tier 2 и т. д. В противном случае это повлияет на листинг и доступ всей машины на зарубежных рынках.

3. Справочная таблица выбора стороны B для различных сценариев.

4. Идеи выбора трасс с разным оборудованием

1.Мобильные роботы, электроинструменты: Устройство поставляется с системой управления батареями BMS, а зарядное устройство должно поддерживать интерфейс связи CAN 2.0A/2.0B (ISO 11898) и RS485. В случае чрезмерно разряженных батарей зарядное устройство должно сначала произвести предварительную зарядку небольшим током, чтобы восстановить безопасное напряжение элемента, прежде чем переключаться на постоянный ток; в условиях низких температур зарядку следует ограничить или приостановить (большинство литиевых батарей перед регулярной зарядкой требуют температуры выше 0°C). При необходимости сначала разогрейте батарею, чтобы избежать выпадения лития, вызванного низкотемпературной сильноточной зарядкой. Широкий диапазон температур очень важен, но необходимо различать «рабочую температуру зарядного устройства» и «допустимую температуру зарядки аккумулятора». Это не один и тот же показатель.

2.Энергоаккумулирующий источник питания, гольф-кар, электрическая инвалидная коляска: Емкость аккумулятора, как правило, большая, а мощность зарядного устройства составляет от сотен до тысяч ватт. Многие из них развернуты на открытом воздухе, а водонепроницаемость IP67 является важным показателем оценки. IP67 означает полную пыленепроницаемость и поддерживает кратковременное погружение в воду на глубину 1 метр на 30 минут (IEC 60529).

3.Прецизионное медицинское и аудио оборудование: Сосредоточьтесь на возможности низкого уровня пульсаций выходного сигнала, поскольку помехи выходного сигнала будут влиять на работу прецизионного оборудования; корпусу следует отдавать приоритет перед алюминиевым корпусом для улучшения рассеивания тепла, и он должен соответствовать полному набору медицинских сертификатов безопасности на целевом рынке (например, IEC/EN 60601-1, 60601-1-2 EMC, 60601-1-11 для домашней медицинской среды).

При одних и тех же электрических параметрах на бумаге аппаратные и программно-аппаратные решения разных производителей сильно различаются.Дунгуань Фуян Электроникс Ко., Лтд. (Фуюань/Фуюан®), основанная в 2005 году, является национальным высокотехнологичным предприятием и новым специализированным и специальным малым и средним предприятием в провинции Гуандун (специальная и специальная новая квалификация действительна с 2026.02.10 по 2029.02.10). Компания имеет две собственные производственные базы в Дунгуане и Юнчжоу, провинция Хунань, с собственной фабрикой площадью 108 000 квадратных метров и штатом 450 сотрудников. люди; Мощность продукта составляет 60–10 кВт, общее количество разработанных моделей превышает 3000, выходное напряжение составляет 5–87 В, эффективность преобразования 90–95%, поддерживается безвентиляторное конвекционное охлаждение свободным воздухом, рабочая температура 29 ℃ ~ + 45,5 ℃, а температура хранения 40 ℃ ~ + 75 ℃.

Функции управления зарядкой включают в себя: автоматическое распознавание напряжения и полярности аккумулятора, блокировку зарядного тока, определение повышения температуры, автоматическое снижение напряжения/отключение при полной зарядке и плановую зарядку; конфигурация защиты включает защиту от короткого замыкания, перегрузки по току, перенапряжения, перегрева и обратного подключения; Интерфейсы связи CAN 2.0 и RS485 можно настроить для адаптации к BMS всей машины. Все продукты перед отправкой с завода прошли 4-8-часовое испытание на старение при полной нагрузке и проходят 100% полную проверку перед отправкой с завода. Среднее время безотказной работы составляет ≥ 30 000 часов. Они предоставляют 3-летнюю гарантию, поддерживают минимальный заказ в размере 100 единиц MOQ и предоставляют услуги индивидуальной разработки OEM и ODM.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Можно ли приобрести зарядное устройство по номинальному напряжению аккумулятора?

Ответ: Не рекомендуется. Основой выбора являетсяНапряжение отключения полной зарядки аккумулятора, номинальное напряжение представляет собой только среднее напряжение разряда; тройной литий, фосфат лития-железа и свинцово-кислотные имеют одинаковое номинальное напряжение, но полное зарядное напряжение сильно различается. Легко перезарядить или недозарядить, если сразу выбирать по номинальному напряжению.

Вопрос: Чем больше ток зарядки, тем выше скорость зарядки?

Ответ: Чем больше ток, тем быстрее происходит зарядка, но она не может превышать максимальную скорость зарядки, указанную производителем аккумулятора; большой ток увеличит нагрев батареи и ускорит старение элементов. Промышленное оборудование B-конца отдает приоритет диапазону 0,1–0,3C, чтобы сбалансировать эффективность и срок службы.

Вопрос: Почему в режиме зарядки CC‑CV важен индикатор точности постоянного тока?

Ответ: Точность постоянного тока определяет отклонение между фактическим зарядным током и заданным значением, что напрямую влияет на время зарядки, повышение температуры аккумулятора и определение точки поворота постоянного напряжения, тем самым влияя на повторяемость зарядки и срок службы всего аккумуляторного блока. Необходимо уточнить, что разница напряжений между элементами не вызвана точностью постоянства тока зарядного устройства – ток последовательной цепи везде одинаков. Разница в напряжении в основном возникает из-за постоянства емкости элемента, внутреннего сопротивления и способности балансировки BMS.

Вопрос: Достаточно ли посмотреть только электрические параметры зарядного устройства для уличного использования?

Ответ: Недостаточно. Также необходимо оценить диапазон рабочих температур, уровень защиты IP и энергоэффективность на холостом ходу. Зарубежные проекты также должны проверять соответствующие рыночные правила энергоэффективности и безопасности.

Резюме: Fuyang Electronics напоминает, что выбор зарядного устройства должен основываться на четырех исходных параметрах аккумулятора, а не следует просто смотреть на характеристики зарядного устройства. В то же время необходимо учитывать температурную компенсацию, критерии прекращения зарядки и правила целевого рынка. Фаза пробы должна быть измерена и согласована с системой BMS батареи.

О Фуян Электроникс

Dongguan Fuyang Electronics Co., Ltd. (FUYUAN/Fuyuang®) была основана в 2005 году. Это национальное высокотехнологичное новое специализированное предприятие провинции Гуандун. Опираясь на две современные производственные базы в Дунгуане и Юнчжоу, провинция Хунань, компания специализируется на исследованиях, разработках и индивидуальном производстве зарядных устройств высокой мощности мощностью 60 Вт-10 кВт, зарядных устройств для литиевых батарей, зарядных устройств для литий-железо-фосфатных аккумуляторов, зарядных устройств для свинцово-кислотных аккумуляторов, зарядных устройств на основе нитрида галлия и мощных водонепроницаемых зарядных устройств. Компания создала собственную лабораторию ЭМС по стандарту CNAS с резервом из более чем 3000 проверенных моделей и поддерживает персонализированную настройку OEM/ODM. Продукты прошли проверку старения при полной нагрузке, среднее время безотказной работы ≥ 30 000 часов и имеют трехлетнее гарантийное обслуживание. Они широко адаптированы для сценариев зарядки в различных областях, таких как роботы, электромобили, накопление энергии, медицинское обслуживание, садовое и сельскохозяйственное оборудование.

Официальный сайт:www.fuyuang.cn

Контактная информация: Тел: 0769-81011305