顛覆性單電芯設(shè)計(jì)！沛城1KWh便攜電源測評：200W雙向逆變+光伏充電實(shí)戰(zhàn)表現(xiàn)

星球測評 04-28 10:57 169 閱讀 2 贊 3 收藏 0 評論

一、產(chǎn)品概述

在傳統(tǒng)儲能系統(tǒng)普遍采用多串電池組的今天，沛城電子的PP-1K200-PC40521-1.1以極具顛覆性的3.3V單電芯架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了1KWh大容量儲能的工程突破。這款產(chǎn)品不僅是一臺便攜電源，更是一次對儲能系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路的重新思考——它用精妙的拓?fù)鋬?yōu)化和數(shù)字控制算法，在200×170×33mm的緊湊空間內(nèi)（凈重僅1kg），完成了傳統(tǒng)方案需要復(fù)雜BMS才能實(shí)現(xiàn)的安全與效率平衡。

三大設(shè)計(jì)突破

單電芯高能效架構(gòu)

徹底規(guī)避多串電池的均衡難題，通過創(chuàng)新的DC-DC升壓方案實(shí)現(xiàn)3.3V→230V高效轉(zhuǎn)換。

三模能量管理引擎

市電/光伏/電池三輸入智能調(diào)度算法，自適應(yīng)MPPT算法在12-36V寬輸入范圍內(nèi)保持99%追蹤效率。

硬件級安全防護(hù)體系

從電芯到逆變器的五級保護(hù)鏈路（OVP/UVP/OCP/OTP/SCP），三段式磷酸鐵鋰充電曲線。

星球測評工程師問：為什么敢用單電芯做1KWh？

這個看似違反常識的設(shè)計(jì)，恰恰體現(xiàn)了沛城對拓?fù)鋬?yōu)化和熱管理的極致把控。這款產(chǎn)品或許會為你的下一個儲能項(xiàng)目帶來全新靈感——畢竟，當(dāng)別人還在為多串電池的均衡煩惱時，沛城已經(jīng)用單電芯架構(gòu)打開了另一扇門。

二、樣機(jī)介紹

1.公布參數(shù)分類

主要參數(shù)

| 總結(jié)

輸入：支持3.3V電池（磷酸鐵鋰單電芯）、12-36V光伏、176-264V市電輸出：200W純正弦波AC + 3.3V/60A DC功能：高效MPPT、多重保護(hù)、UPS功能“無縫切換 ” 2.原理結(jié)構(gòu)圖

由于圖片清晰度的問題，完整版原理圖請聯(lián)系客服獲取。

三樣機(jī)實(shí)測1.AC輸出效率測試

| 測試方法

電池端輸入使用直流穩(wěn)壓電源，模擬單節(jié)電池，PCBA板端輸入電壓調(diào)至3.2V，使用儀器助手功率采集器，分別接輸入和輸出，記錄輸入電流、電壓、輸出電流、電壓、計(jì)算轉(zhuǎn)換效率。

| 測試結(jié)果

電池電壓2.85V，輸出50W-175W，效率范圍：73.29%-77.19%（低電壓最大只能輸出175W）。

電池電壓3.2V，輸出50W-200W，效率范圍：73.5%-83.44%。

電池電壓3.65V，輸出50W-200W，效率范圍：71.01%-84.32%。

AC輸出功率50W

AC輸出功率100W

AC輸出功率150W

AC輸出功率200W

| 測試結(jié)論

系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)工作電壓范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換效率表現(xiàn)優(yōu)異，完全符合規(guī)格書設(shè)計(jì)要求。各電壓段均能保持理想的能效水平，展現(xiàn)出出色的電壓適應(yīng)性和工況兼容性。其中，中壓段運(yùn)行最為穩(wěn)定可靠，效率表現(xiàn)均衡；高壓段可實(shí)現(xiàn)峰值效率輸出，但存在一定波動；低壓段自動限制輸出功率的同時，仍能維持良好的工作效率。整體而言，系統(tǒng)在不同電壓條件下的性能表現(xiàn)均能滿足各類應(yīng)用場景的需求。

2.AC輸入充電效率測試

| 測試方法

AC-IN端輸入，接220V/50Hz交流，電池端接穩(wěn)壓源和負(fù)載機(jī)，模擬電池功能，負(fù)載機(jī)設(shè)置恒壓模式3.2V，使用儀器助手功率采集器，在輸入和電池端各接一個功率采集器，記錄交流輸入的電壓、電流、電池端電壓、電流，計(jì)算轉(zhuǎn)換效率。

| 測試結(jié)果

電池電壓2.5V時，轉(zhuǎn)換效率范圍：71.04%-71.3%；電池電壓3.2V時，轉(zhuǎn)換效率范圍：81.79%-81.97%；電池電壓3.6V時，轉(zhuǎn)換效率范圍：81.28%-81.76%

AC輸入 220V/50Hz

| 測試結(jié)論

磷酸鐵鋰最佳能量區(qū)間（3.0-3.3V）實(shí)現(xiàn)81.2%-81.9%充電效率，充電轉(zhuǎn)換效率隨電池電壓升高顯著提升。3.2V時達(dá)到峰值81.97%，2.5V低壓段效率較低（71%左右），主要受DC-DC轉(zhuǎn)換損耗影響，3.2V-3.6V高效區(qū)間效率穩(wěn)定在81%以上。

3.PV輸入充電效率測試

| 測試方法

PV輸入端口，分別輸入DC 12V/15V/20V/24V/36V,電池端接負(fù)載機(jī)和2.5V穩(wěn)壓源模擬電池，負(fù)載機(jī)設(shè)置恒壓模式2.5V-3.6V，使用儀器助手功率采集器，在輸入和電池端各接一個功率采集器，記錄PV輸入的電壓、電流、電池端電壓、電流，計(jì)算轉(zhuǎn)換效率。

| 測試結(jié)果

實(shí)際測試中，大電流的時候，連接上線有一定程度線損壓降，為了測量精確，我們單獨(dú)額外增加了一個功率采集器，接到PCBA電池輸入端，專門測試電池端電壓。

12V輸入，電池電壓2.5V-3.6V，轉(zhuǎn)換效率范圍83.01%-88.15%

15V輸入，電池電壓2.5V-3.6V，轉(zhuǎn)換效率范圍81.62%-87.6%

20V輸入，電池電壓2.5V-3.6V，轉(zhuǎn)換效率范圍78.65%-85.97%

24V輸入，電池電壓2.5V-3.6V，轉(zhuǎn)換效率范圍78.87%-86.06%

36V輸入，電池電壓2.5V-3.6V，轉(zhuǎn)換效率范圍78%-85.26%

PV輸入 DC 12V/15V/20V/24V/36V

| 測試結(jié)論

測試數(shù)據(jù)顯示，12V輸入時達(dá)到峰值效率88.15%，36V輸入時效率降至85.26%，全電壓范圍內(nèi)效率波動幅度約10%（78%-88%），低壓段（12-15V）效率優(yōu)勢明顯，比較規(guī)格書標(biāo)稱值（90%）差距1.4-8.4個百分點(diǎn)之間。

4.AC滿載溫度測試

| 測試方法

電池端輸入電壓3.6V，交流輸出負(fù)載200W，測試30分鐘，測試過程中，帶PCBA自配的風(fēng)扇散熱，記錄前級MOS溫度、后級MOS溫度，變壓器溫度、電感溫度。

| 測試結(jié)果

測試中風(fēng)扇正常開啟，電感52.8度、變壓器60.5度、后級MOS 47.6度、前級MOS 47.6度。

AC滿載溫度測試

| 測試結(jié)論

關(guān)鍵器件溫度均控制在安全范圍內(nèi)小于65℃，變壓器為最高溫部件，但仍處于安全閾值，MOS管溫度表現(xiàn)優(yōu)異，顯示良好散熱設(shè)計(jì)，雙風(fēng)扇散熱方案有效，溫度均衡性優(yōu)秀，無局部過熱現(xiàn)象，持續(xù)滿載30分鐘溫度曲線平穩(wěn)。

5.PV充電溫度測試

| 測試方法

PV端口36V輸入，充電30分鐘，記錄PV降壓模塊上的MOS和電感溫度。

| 測試結(jié)果

PV輸入mos溫度52.7℃、降壓mos溫度50.8℃、電感度38.8℃。

PV充電溫度測試

| 測試結(jié)論

關(guān)鍵器件溫升合理，PV輸入MOS（52.7℃）、降壓MOS（50.8℃）、電感（38.8℃）均遠(yuǎn)低于安全閥值，電感溫度最低（<40℃），持續(xù)充電30分鐘無過熱，溫度曲線平穩(wěn)，符合工業(yè)級可靠性要求。

6.AC充電溫度測試

| 測試方法

AC輸入端使用220V/50HZ交流，風(fēng)扇正常開啟，充電30分鐘，記錄變壓器，前級MOS、后級MOS溫度。

| 測試結(jié)果

變壓器溫度56.5℃、前級MOS溫度39.5℃、后級MOS溫升度42.1℃。

AC充電溫度測試

| 測試結(jié)論

所有器件溫度均顯著低于規(guī)格書75℃降額閾值，風(fēng)扇散熱效果顯著，確保MOS管溫度、變壓器溫度可控，支持持續(xù)滿載運(yùn)行，30分鐘持續(xù)充電無過熱現(xiàn)象，溫度曲線穩(wěn)定，實(shí)測數(shù)據(jù)較規(guī)格書留有充足余量。

7.電池充電過壓保護(hù)測試

| 測試方法

在AC充電輸入端，接市電交流220V，使用儀器助手功率采集器記錄電池電壓和電池端充電電流，充電過程中記錄電池過壓保護(hù)的電壓點(diǎn)。

| 測試結(jié)果

電池電壓3.68V，電池端充電電流開始下降，電池電壓3.7V，等待約5秒，充電截止，進(jìn)入過壓保護(hù)狀態(tài)。

電池充電過壓保護(hù)測試

| 測試結(jié)論

過壓保護(hù)按照規(guī)格書參數(shù)精準(zhǔn)觸發(fā)，3.7V時完全截止（符合規(guī)格書標(biāo)稱值3.65V±0.1V），觸發(fā)后保持了5秒確認(rèn)狀態(tài)，避免誤動作。

| 保護(hù)優(yōu)化建議

磷酸鐵鋰電池（LiFePO?）的推薦最高充電截止電壓為 3.65V，超過此電壓可能影響電池壽命及安全性。

| 優(yōu)化方案

采用多級動態(tài)保護(hù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)電壓控制，防止過充：

01.預(yù)警階段（3.58V~3.60V）

檢測到電壓進(jìn)入該范圍，快速降低充電電流，避免電壓突變。

02. 逐級截止保護(hù)

3.65V（1秒）→ 充電完全截止（標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)） 3.70V（500ms）→ 緊急截止（增強(qiáng)保護(hù)） 3.75V（300ms）→ 強(qiáng)制截止（極端情況保護(hù)）

| 預(yù)期效果

有效防止電池過充，提高安全性；減少電壓突變對電池壽命的影響；兼顧充電效率與保護(hù)可靠性。

8.電池放電欠壓保護(hù)測試

| 測試方法

使用儀器助手功率采集器記錄電池電壓和放電電流，設(shè)置電池電壓3.0V開始，一直到2.0V，記錄電池放電欠壓保護(hù)點(diǎn)。

| 測試結(jié)果

電池在2.8V延時約1秒進(jìn)入欠壓保護(hù)，所有輸出關(guān)閉。

電池放電欠壓保護(hù)測試

| 測試結(jié)論

系統(tǒng)在電池電壓降至2.8V時觸發(fā)欠壓保護(hù)，保護(hù)動作延時1秒確認(rèn)后切斷放電回路，保護(hù)點(diǎn)設(shè)置完全符合規(guī)格書要求（2.8V±0.1V）。

9.電池欠壓禁止充電保護(hù)測試

| 測試方法

在AC充電輸入端，接市電交流220V，使用儀器助手功率采集器記錄電池電壓和充電輸入功率，記錄允許充電的電池電壓點(diǎn)。

| 測試結(jié)果

當(dāng)電池電壓小于2.5V時，充電截止，充電輸入功率下降接近零，當(dāng)電池電壓等于2.5V，充電開始，充電輸入功率大于一百瓦。

電池欠壓禁止充電保護(hù)測試

| 測試結(jié)論

當(dāng)電池電壓<2.5V時，系統(tǒng)切斷充電（功率≈0W），電壓≥2.5V時自動恢復(fù)充電（功率>100W），欠壓保護(hù)點(diǎn)符合規(guī)格書標(biāo)稱值（2.5V±0.1V），有效防止過放電池的強(qiáng)制充電風(fēng)險。

| 保護(hù)優(yōu)化建議

針對磷酸鐵鋰電池的特性（完全放電電壓可能低至2.0V），建議在電池電壓低于2.5V時實(shí)施以下保護(hù)機(jī)制：

01.預(yù)充電緩升機(jī)制 - 采用漸進(jìn)式充電方式，避免大電流沖擊

02.預(yù)充電超時管理 - 設(shè)置合理的充電時間閾值，確保電池安全

該方案可實(shí)現(xiàn)三重效益：

01.延長電池使用壽命

02.提升用戶體驗(yàn)（解決低電壓無法充電問題）

03.優(yōu)化安全性與用戶體驗(yàn)的平衡

實(shí)施后可有效降低因電池低壓無法充電導(dǎo)致的售后。

04測試儀器

本次測試過程中所使用的測試儀器如下：

艾德克斯直流電源

IT6533C是一款高性能，0-120V，6kW，直流大功率電源。該系列電源以其高分辨率、高精度和低噪音的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。IT6533C特別適用于需要穩(wěn)定和精確直流電源的場景，如電子設(shè)備測試、研發(fā)實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)線測試等。

艾德克斯負(fù)載機(jī)

IT8904A是一款高性能直流可編程電子負(fù)載，支持4kW功率和八種工作模式，具備高精度測量、動態(tài)測試、OCP/OPP保護(hù)測試及電池放電功能，適用于電源、充電樁等測試場景，并可通過并機(jī)擴(kuò)展功率，提供RS232、USB、LAN等多種通信接口。

儀器助手功率采集器/溫度采集器

這是一款儀器助手推出的功率采集器/溫度采集器，用于采集直流和交流電壓、電流、功率、PF值、頻率、溫度，還有無線通訊功能，可以和電腦進(jìn)行連接，電腦端軟件能幫助工程師實(shí)現(xiàn)各種測試數(shù)據(jù)分析，溫度曲線、轉(zhuǎn)換效率、充放電曲線，電流曲線，功率曲線，電壓曲線等功能，是電子工程師的理想測試工具。

PCBA方案核心亮點(diǎn)