เครื่องชาร์จลิเธียม 48V (13S) กับ 52V (14S): เหตุใดแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จจึงไม่สามารถใช้แทนกันได้

ใครก็ตามที่ใช้เวลาในฟอรัมจักรยานไฟฟ้าได้เห็นคำถามที่ถามในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง: ฉันสามารถชาร์จแบตเตอรี่ 48V ด้วยเครื่องชาร์จ 52V ได้หรือไม่ คำตอบสั้น ๆ ที่ตรงไปตรงมาคือบริษัท ไม่ และคำตอบนั้นไม่ใช่คำเตือนผลิตภัณฑ์แบบอนุรักษ์นิยม มาจากวิธีสร้างชุดแบตเตอรี่ลิเธียมและแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนที่เครื่องชาร์จต้องจ่ายให้เต็มอย่างปลอดภัย

โดยปกติแล้วแพ็คลิเธียม 48V จะต่อสายเป็น 13 เซลล์ต่ออนุกรมกัน ซึ่งวิศวกรด้านการกำหนดค่าเรียกว่า 13S แพ็ค 52V ถูกสร้างขึ้นเป็น 14S เซลล์เพิ่มเติมหนึ่งเซลล์จะเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าปกติจาก 48.1V เป็น 51.8V และที่สำคัญกว่านั้นสำหรับการชาร์จ คือการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จที่ปลอดภัยสูงสุดจาก 54.6V เป็น 58.8V ทั้งสองแพ็คต้องการจุดชาร์จที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงไม่สามารถเปลี่ยนที่ชาร์จได้

เคมีเบื้องหลังการกำหนดค่า 13S และ 14S

เซลล์ลิเธียมไอออนที่ใช้ในจักรยานไฟฟ้า สกู๊ตเตอร์ โดรน เครื่องมือไฟฟ้า และ AGV ทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้าปกติที่ 3.6V หรือ 3.7V ต่อเซลล์ และแรงดันไฟฟ้าชาร์จสูงสุดที่เข้มงวดที่ 4.2V ต่อเซลล์ เมื่อเซลล์เชื่อมต่อแบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้าจะถูกรวมเข้าด้วยกัน ดังนั้น แพ็ค 13S จะมีแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดที่ 48.1V (13 เซลล์ ที่เซลล์ละ 3.7V) และแรงดันไฟฟ้าที่ชาร์จเต็มอยู่ที่ 54.6V (13 เซลล์ ที่เซลล์ละ 4.2V) แพ็ค 14S มีแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด 51.8V (14 เซลล์ เซลล์ละ 3.7V) และแรงดันไฟฟ้าชาร์จเต็ม 58.8V (14 เซลล์ เซลล์ละ 4.2V)

พารามิเตอร์	48V (13S)	52V (14S)
เซลล์เป็นอนุกรม	13	14
แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด	48.1V	51.8V
แรงดันไฟชาร์จเต็ม	54.6V	58.8V
แรงดันไฟฟ้าว่างทั่วไป	~39V	~42V
จุดตั้งค่า CV ของเครื่องชาร์จ	54.6V	58.8V

เมื่อเลขคณิตนี้ชัดเจน บทบาทของเครื่องชาร์จก็จะเข้าใจได้ง่ายขึ้นมาก เครื่องชาร์จมีหน้าที่รับผิดชอบไม่เพียงแต่ในการจ่ายกระแสไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังมีหน้าที่ในการหยุดที่แรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมอีกด้วย ในโปรไฟล์การชาร์จ CC-CV แรงดันไฟฟ้าสุดท้ายนั้นเป็นค่าเดียวที่ตัดสินว่าแบตเตอรี่จะเต็มอย่างปลอดภัยหรือไม่

เหตุใด 54.6V และ 58.8V จึงเป็นขีดจำกัดที่แน่นอน

เครื่องชาร์จลิเธียมส่วนใหญ่ใช้รูปแบบการชาร์จกระแสคงที่และแรงดันไฟฟ้าคงที่ (CC-CV) ในเฟสแรก เครื่องชาร์จจะจ่ายกระแสไฟฟ้าคงที่และแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น เมื่อแบตเตอรี่ถึงจุดที่กำหนดแรงดันไฟฟ้าของเครื่องชาร์จ เครื่องชาร์จจะคงแรงดันไฟฟ้านั้นไว้และปล่อยให้กระแสไฟลดลง เฉพาะเมื่อกระแสไฟลดลงเหลือเพียงเล็กน้อยของค่าเริ่มต้นเท่านั้นที่เครื่องชาร์จจะประกาศว่าแบตเตอรี่เต็ม ดังนั้นค่าที่ตั้งไว้ของแรงดันไฟฟ้าจึงไม่ใช่ข้อกำหนดรอง มันเป็นแกนหลักของการควบคุมการชาร์จ

ที่ชาร์จที่มีเซ็ตพอยต์ 54.6V คือที่ชาร์จ 13S ตามการออกแบบ ที่ชาร์จที่มีเซ็ตพอยต์ 58.8V คือที่ชาร์จ 14S ป้าย "48V" หรือ "52V" ที่พิมพ์บนตัวเครื่องเป็นแบบชวเลขที่สะดวก แต่แรงดันไฟฟ้าที่ชาร์จเต็มคือตัวเลขที่กำหนดว่าเครื่องชาร์จและแบตเตอรี่เข้ากันได้หรือไม่ สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าของเซลล์และค่าที่ตั้งไว้ของเครื่องชาร์จได้ในคำแนะนำโดยละเอียดของเราที่ แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม .

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเครื่องชาร์จและแรงดันแบตเตอรี่ไม่ตรงกัน

การใช้ที่ชาร์จ 52V กับแบตเตอรี่ 48V (13S)

ข้อผิดพลาดที่อันตรายที่สุดคือการเชื่อมต่อเครื่องชาร์จ 52V เข้ากับแบตเตอรี่ขนาด 48V เครื่องชาร์จเก็บเอาต์พุตไว้ที่ 58.8V และแรงดันไฟฟ้านั้นวางอยู่บนเซลล์เพียง 13 เซลล์เท่านั้น เมื่อมีเซลล์ 13 เซลล์ต่ออนุกรมกัน แรงดันไฟฟ้าที่ใช้จะอยู่ที่ 4.52V ต่อเซลล์ เซลล์ลิเธียมพรีเมียมได้รับการจัดอันดับสูงสุด 4.2V ที่ 4.52V แคโทดจะสลายตัว การสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์จะเร่งขึ้น การผลิตก๊าซเริ่มขึ้น และบรรจุภัณฑ์อาจบวม ระบาย หรือติดไฟได้ แม้แต่การเชื่อมต่อเพียงครั้งเดียวก็อาจทำให้เกิดความเสียหายถาวรได้ ดังนั้นจึงต้องไม่ลองใช้การผสมผสานนี้

การใช้เครื่องชาร์จ 48V กับแบตเตอรี่ 52V (14S)

ข้อผิดพลาดแบบย้อนกลับเกิดขึ้นน้อยกว่าในรอบแรก แต่ก็ยังยอมรับไม่ได้ ที่ชาร์จ 48V หยุดที่ 54.6V ทั่วทั้ง 14 เซลล์ แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ใช้งานได้เพียง 3.9V ต่อเซลล์ ซึ่งเป็นสถานะการชาร์จประมาณ 60 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์สำหรับเคมีลิเธียมไอออนทั่วไป ชุดมีประจุต่ำกว่าปกติ รันไทม์ลดลง และ BMS ไม่เคยผ่านกระบวนการปรับสมดุลจนเสร็จสิ้น เนื่องจากโดยทั่วไปการปรับสมดุลจะเกิดขึ้นที่ด้านบนสุดของกราฟประจุ ในรอบหลายรอบ ความแปรผันระหว่างเซลล์ต่อเซลล์จะกว้างขึ้นและความจุลดลงเร็วกว่าปกติ

ที่ชาร์จ 48V ไม่สามารถปรับใช้กับแบตเตอรี่ 52V ได้หากเสียบปลั๊กไว้นานขึ้น เครื่องชาร์จจะคงค่าที่ตั้งไว้ในขณะที่กระแสไฟตก มันจะไม่สร้างแรงดันไฟฟ้าเกินขีดจำกัดการออกแบบ การชาร์จน้อยเกินไปไม่ใช่ความไม่สะดวกที่ไม่เป็นอันตราย เป็นความล้มเหลวในการปฏิบัติงานที่ทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่สั้นลง

BMS ไม่สามารถปกป้องแพ็คได้เต็มที่

ผู้ใช้บางรายคาดหวังว่าระบบการจัดการแบตเตอรี่จะปฏิเสธเครื่องชาร์จที่ไม่ถูกต้องโดยอัตโนมัติ ในทางปฏิบัติ BMS เป็นอุปกรณ์ควบคุมและป้องกัน ไม่ใช่ตัวควบคุมการชาร์จ สามารถตัดอินพุตการชาร์จได้เมื่อแรงดันไฟฟ้าของเซลล์เกินเกณฑ์การแจ้งเตือน ซึ่งโดยปกติจะตั้งค่าไว้ที่ใกล้ 4.25V ต่อเซลล์ ในสถานการณ์ 52V-on-48V แต่ละเซลล์จะปีนขึ้นไปที่ 4.52V BMS อาจสะดุด แต่อาจตอบสนองช้าเกินไปหรือไม่สามารถเปิด MOSFET ชาร์จได้อย่างน่าเชื่อถือ แม้ว่าการป้องกันจะทำงาน แต่เซลล์ต่างๆ ก็ถูกผลักให้เกินระดับที่กำหนดไปแล้ว

การปรับสมดุลของเซลล์ไม่สามารถแก้ไขปัญหาได้เช่นกัน การปรับสมดุลแบบพาสซีฟจะสับเปลี่ยนเพียงสิบมิลลิแอมป์ ในขณะที่เครื่องชาร์จจะส่งแอมป์ หากแรงดันไฟฟ้าของเครื่องชาร์จผิด วงจรปรับสมดุลจะไม่สามารถดูดซับส่วนที่เกินได้ BMS ควรถือเป็นแนวป้องกันสุดท้ายเสมอ ไม่ใช่เป็นการอนุญาตให้ใช้เครื่องชาร์จโดยพลการ

จับคู่เครื่องชาร์จกับจำนวนเซลล์ ไม่ใช่แค่ฉลาก

ในการเปลี่ยนและการเลือกที่ชาร์จ OEM/ODM ข้อผิดพลาดทั่วไปคือการระบุ "ที่ชาร์จ 48V" หรือ "ที่ชาร์จ 52V" ตามฉลากบนตัวเครื่องโดยไม่ตรวจสอบค่าที่ตั้งไว้ของแรงดันไฟฟ้าคงที่ในตารางข้อมูลจำเพาะ สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม ตัวระบุที่มีความหมายคือจำนวนเซลล์อนุกรม: 13S หรือ 14S ค่า CV ที่กำหนดของเครื่องชาร์จต้องตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่ชาร์จเต็มของชุด และกระแสไฟที่ปลายสายควรสอดคล้องกับข้อกำหนด BMS การตั้งค่าที่ไม่ถูกต้องจะทำให้ชาร์จประเภทแพ็คหนึ่งน้อยเกินไปหรือชาร์จอีกประเภทมากเกินไปตั้งแต่รอบแรก

48V 52V Lithium Battery Charger with Fast Charging and Safety Protections

เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม 48V 52V พร้อมการชาร์จที่รวดเร็วและการป้องกันความปลอดภัย ที่ชาร์จนี้รองรับชุดแบตเตอรี่ลิเธียม 48V และ 52V สำหรับ e-bikes, e-scooters และที่เก็บข้อมูล มีการป้องกันความปลอดภัยเก้าชั้นและการตรวจจับอัตโนมัติสำหรับ Li-ion และ LiFePO4 ซึ่งมีประโยชน์เมื่อตรวจสอบจุดกำหนด CV สำหรับการบูรณาการ ดูผลิตภัณฑ์ →

ผู้ผลิตเครื่องชาร์จที่มีชื่อเสียงจะสร้างแต่ละรุ่นโดยใช้เซลล์อนุกรมจำนวนคงที่ และพิมพ์ทั้งแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่ระบุและแรงดันไฟฟ้าที่ชาร์จเต็มบนป้ายแสดงระดับ สำหรับผู้ประกอบกิจการที่ทำงานเกี่ยวกับสกู๊ตเตอร์ไฟฟ้า จักรยานไฟฟ้า UAV เครื่องมือไฟฟ้า หรือ AGV ที่ชาร์จเป็นส่วนหนึ่งของสถาปัตยกรรมระบบ ไม่ใช่สิ่งที่ต้องคิดในภายหลัง รูปแบบการชาร์จเร็วสามารถเพิ่มกระแสไฟในเฟสกระแสคงที่ได้ แต่ยังคงต้องคำนึงถึงขอบเขตแรงดันไฟฟ้า CC-CV เดียวกัน เมื่อคุณประเมินที่ชาร์จสำหรับโครงการการผลิตหรือการรวมระบบ ให้ยืนยันจุดตั้งค่า CV ตรวจสอบเกณฑ์การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน และตรวจสอบว่ากระแสไฟปลายทางเข้ากันได้กับ BMS ของชุด การตรวจสอบเหล่านี้ใช้เวลาไม่กี่นาทีและป้องกันความล้มเหลวของฟิลด์ซึ่งมีราคาแพงกว่ามากในการแก้ไขในภายหลัง

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: ฉันสามารถใช้ที่ชาร์จ 52V กับแบตเตอรี่ 48V ได้หรือไม่

ไม่ การเชื่อมต่อเดียวจะบังคับให้แพ็ค 13S เป็น 4.52V ต่อเซลล์ แม้แต่เหตุการณ์แรงดันไฟฟ้าเกินเพียงครั้งเดียวก็สามารถลดระดับแคโทด ทำให้เกิดก๊าซ และในกรณีที่รุนแรง อาจเกิดการติดไฟให้กับแบตเตอรี่ได้ อย่าพยายามแม้จะเป็นเพียงช่วงเวลาสั้นๆ

คำถามที่ 2: ที่ชาร์จ 48V จะชาร์จแบตเตอรี่ 52V จนเต็มในที่สุดหรือไม่

ไม่ ค่า CV ของเครื่องชาร์จ 48V คือ 54.6V ในแพ็ค 14S ให้พลังงานเพียงประมาณ 3.9V ต่อเซลล์ ซึ่งมีสถานะการชาร์จประมาณ 60 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ โปรไฟล์ CC-CV จะรักษาแรงดันไฟฟ้าไว้ที่ 54.6V และลดกระแสไฟลง แรงดันไฟฟ้าของแพ็คไม่เคยถึง 58.8V

คำถามที่ 3: เพราะเหตุใดแบตเตอรี่ 48V ของฉันจึงอ่านค่า 54.6V หลังจากชาร์จแล้ว

เนื่องจาก 13 เซลล์ต่ออนุกรม แต่ละเซลล์ที่ 4.2V รวมกันได้ 54.6V นั่นคือแรงดันไฟฟ้าชาร์จเต็มที่ถูกต้องสำหรับชุดแบตเตอรี่ลิเธียม 48V (13S)

คำถามที่ 4: เครื่องชาร์จกรดตะกั่วสามารถใช้กับชุดแบตเตอรี่ลิเธียมได้หรือไม่

ไม่ เครื่องชาร์จกรดตะกั่วใช้เกณฑ์แรงดันไฟฟ้าและกราฟการชาร์จที่แตกต่างกัน และอาจชาร์จเซลล์ลิเธียมมากเกินไปหรือน้อยเกินไปอย่างรุนแรง ที่ชาร์จต้องได้รับการออกแบบสำหรับเคมีลิเธียมและสำหรับจำนวนเซลล์อนุกรมเฉพาะของแพ็ค

สรุป: แรงดันไฟฟ้าเป็นข้อกำหนด ไม่ใช่การตั้งค่า

ป้าย 48V และ 52V เป็นการจดชวเลขที่สะดวก แต่ซ่อนรายละเอียดทางเทคนิคที่สำคัญไว้ ก้อน 48V คือก้อน 13S ที่มีเกณฑ์การชาร์จเต็ม 54.6V; แพ็ค 52V คือแพ็ค 14S ที่มีเกณฑ์ 58.8V ที่ชาร์จได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมตามเกณฑ์เหล่านั้น และความแตกต่างหนึ่งเซลล์ทำให้ที่ชาร์จเข้ากันไม่ได้ทางไฟฟ้า

เมื่อคุณระบุ ซื้อ หรือออกแบบเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม ให้ตรวจสอบค่าที่ตั้งไว้ของแรงดันไฟฟ้าคงที่เทียบกับจำนวนเซลล์แบบอนุกรมของแบตเตอรี่ ห้ามเปลี่ยนที่ชาร์จสำหรับการกำหนดค่าอื่น วินัยง่ายๆ นี้ป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน ปกป้องอายุการใช้งานแบตเตอรี่ และช่วยให้จักรยานไฟฟ้า สกู๊ตเตอร์ โดรน และ AGV ทำงานอย่างปลอดภัยภายในขอบเขตแรงดันไฟฟ้าที่ออกแบบไว้