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星球測評
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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)

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
  • 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

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。

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)
  • 單電芯高能效架構(gòu)相比傳統(tǒng)多串電池組,減少均衡電路損耗,提升系統(tǒng)可靠性
  • 三模輸入(市電/太陽能/電池)支持200W光伏快充(12-36V寬電壓輸入,MPPT追蹤效率≥99%)  
  • 純正弦波逆變輸出(230V/50Hz)兼容精密電子設(shè)備與電機(jī)類負(fù)載(如醫(yī)療設(shè)備、電動工具)
  • 軍用級環(huán)境適應(yīng) -20℃極寒放電/60℃高溫運(yùn)行,3000米海拔適用(2000米以上智能降額)  
  • 五重安全防護(hù)過壓/欠壓/過流/過溫/短路全保護(hù),符合IEC61000-4-5防雷標(biāo)準(zhǔn)
這款產(chǎn)品以“小體積、大能量、高安全”為核心,重新定義了便攜儲能的性能邊界,尤其適合追求輕量化與高可靠性的戶外探險者、應(yīng)急備災(zāi)家庭及專業(yè)領(lǐng)域用戶。

本文測試過程中用到的InstruHelper儀器助手測試工具,如有需要的工程師請聯(lián)系星球測評客服專員--沛沛,數(shù)量有限,先到先得。

沛城電子銷售聯(lián)系方式:

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