宇電智聯(lián) 2000W 雙向逆變戶外電源方案解析

shoumudashen  5月 18, 2023

前言

宇電智聯(lián)是一家2005年成立的專業(yè)電子產(chǎn)品硬件及嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的方案提供商，可以為客戶提供包括硬件開(kāi)發(fā)，PCB設(shè)計(jì)，單片機(jī)編程以及一系列技術(shù)支持。宇電智聯(lián)專注于儲(chǔ)能電源及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)，為客戶提供整體解決方案和電源模塊產(chǎn)品。

充電頭網(wǎng)近期了解到，宇電智聯(lián)推出了 2000W 雙向逆變戶外電源方案，其核心是YD48-2000W雙向逆變模塊以及時(shí)下設(shè)計(jì)戶外電源主要會(huì)采用的磷酸鐵鋰電池組。前者性能強(qiáng)悍，為更加豐富的產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)提供可能，后者有安全、穩(wěn)定、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

下面充電頭網(wǎng)就對(duì)宇電智聯(lián)這一戶外電源方案進(jìn)行解析和測(cè)試。

方案解析

YD48-2000W雙向逆變模塊

宇電智聯(lián)這一戶外電源方案核心是YD48-2000W雙向逆變模塊，采用全數(shù)字控制，采用圖騰柱PFC和全橋LLC電路，整流模式和逆變模式的最大輸出功率均為2000W，升維功率2400W，逆變輸出支持110/220VAC切換，整流模式輸出電壓范圍為42-58.8VDC。具有APS不間斷電源技術(shù)。

此外雙向逆變模塊具備完備的保護(hù)功能，包括輸出短路保護(hù)，過(guò)載保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)功能。

雙向逆變模塊全部采用數(shù)字控制，由MCU運(yùn)行軟件算法進(jìn)行逆變及充電控制，同時(shí)還進(jìn)行太陽(yáng)能MPPT跟蹤。軟件全部由宇電智聯(lián)開(kāi)發(fā)，著作權(quán)獲國(guó)家版權(quán)局保護(hù)。

輸入/輸出端焊接濾波電感和切換繼電器，器件打膠加固。

主板一側(cè)可以看到并聯(lián)的輸入端濾電容、升降壓電感等，全部打膠加固，散熱片上通過(guò)螺絲固定MOS管進(jìn)行散熱。

左邊垂直焊接的小板用于驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出和與快充面板通信。

另一側(cè)也垂直焊接兩塊小板，與散熱片間有麥拉片進(jìn)行隔離絕緣，左邊小板上導(dǎo)線插拔式設(shè)計(jì)，方便生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行組裝。

控制小板上焊接MCU，運(yùn)放和熱敏電阻插座。

右邊輔助電源小板用于為高壓側(cè)供電，上面焊接整流橋，初級(jí)主控芯片以及穩(wěn)壓芯片等。

另一端兩散熱片之間有諧振電感，諧振電容。

俯瞰視角下，可以看到主板中間區(qū)域還有高壓電解電容、電流互感器、濾波電感等。

主板背面大電流走線露銅加錫，降低內(nèi)阻增加載流，焊接多顆驅(qū)動(dòng)器用于開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)。

測(cè)得雙向逆變模塊長(zhǎng)度約為27.5cm。

寬度約為19cm。

高度約為5.3cm。

另外測(cè)得模塊的重量2.34kg。

BMS板

YD16S鐵鋰-BMS板具有軟啟動(dòng)技術(shù)，防止開(kāi)機(jī)產(chǎn)生的沖擊電流，使用美國(guó) MPS 專用AFE芯片。

除此之外，板子上還有ARM控制器，具有多重軟件和硬件保護(hù)，內(nèi)置電池電量管理算法，并且支持電池均衡。

電池組

宇電智聯(lián)戶外電源方案YD48-2000W雙向逆變模塊支持與14串三元鋰電池組或16串磷酸鐵鋰電池組搭配，儲(chǔ)能電量方面更大且電芯自由選擇。此外支持內(nèi)部加裝散熱風(fēng)扇用于為雙向逆變板散熱，帶走大功率充放電產(chǎn)生的熱量。

此次展示的電池組采用32700尺寸磷酸鐵鋰電池，共80節(jié)電池通過(guò)16串5并方式組成電池組，容量為6000mAh，額定電壓為3.2V。

功能面板

方案的雙向逆變模塊集成一路24V降壓電路，用于為快充面板供電，從而支持豐富且實(shí)用的功能擴(kuò)展應(yīng)用。如上圖快充面板正面展示的那樣，設(shè)有液晶屏，照明燈，USB快充接口和DC輸出接口。

大屏LCD面板可同時(shí)顯示輸入輸出功率和剩余時(shí)間等；4C2A六個(gè)USB接口，兩個(gè)USB-C口支持100W PD快充，兩路1C1A接口支持24W輸出，具備12V直流輸出，還負(fù)責(zé)整機(jī)控制功能，支持系統(tǒng)升級(jí)。UART接口可實(shí)現(xiàn)信息交換和雙重保護(hù)，并且支持外部接口進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)。

背面焊接直流輸入和輸出導(dǎo)線，連接到逆變器和電池組保護(hù)板的導(dǎo)線通過(guò)插接件連接。板子上有主控MCU，屏幕驅(qū)動(dòng)芯片，降壓電路以及電容和電感等。

功能介紹

宇電智聯(lián)儲(chǔ)能方案擁有功能全面的控制面板，具備4C2A六個(gè)USB端口、DC 12V端口輸出和四模式的 LED 照明燈，并支持輸入/輸出功率和剩余使用時(shí)間顯示；此外，可通過(guò)面板對(duì)接 BMS 板和雙向逆變板，進(jìn)行電池組充電管理，并預(yù)留 lOT 升級(jí)接口，實(shí)現(xiàn)面板、BMS、AC板的固件升級(jí)。

在 AC 端方面，可配置多組五口 AC強(qiáng)電接口，擁有獨(dú)立開(kāi)關(guān)設(shè)置， AC 端最大輸出功率為 2000W，滿足多數(shù)家用電器的供電需求。

同時(shí)，宇電智聯(lián)儲(chǔ)能方案的雙向逆變模塊支持輸出最大功率可達(dá)2000W，同時(shí)支持 DC 和 太陽(yáng)能充電，最大功率可達(dá) 600W，并且自動(dòng)識(shí)別直流電源和太陽(yáng)能充電模式，跟蹤效率可達(dá)99%。在安全性方面，逆變器交流側(cè)和直流側(cè)均具有過(guò)壓/欠壓保護(hù)，過(guò)流/短路保護(hù)和溫度保護(hù)。

場(chǎng)景測(cè)試

搭載宇電智聯(lián)儲(chǔ)能方案的戶外電源在實(shí)際使用時(shí)的表現(xiàn)如何呢？下面就看看具體性能吧。

端口測(cè)試

通過(guò) POWER-Z KM003C 測(cè)試儀測(cè)試左側(cè)USB-C 端口，實(shí)測(cè)具備 FCP、SCP、AFC、QC3.0、SFCP、MTK、DCP、SAM 2A、Apple 2.4A 和 PD3.0 等充電協(xié)議。

PDO報(bào)文方面，實(shí)測(cè)左側(cè) USB-C 端口支持 5V/9V/12V/15V/20V 5A 五組固定電壓檔位。

通過(guò) POWER-Z KM003C 測(cè)試儀測(cè)試右側(cè) USB-C 端口，實(shí)測(cè)具備 FCP、AFC、QC3.0、SFCP、MTK、DCP、SAM 2A 和 PD3.0 等充電協(xié)議。

PDO報(bào)文方面，實(shí)測(cè)右側(cè) USB-C 端口支持 5V3A、9V2.65A和12V2A三組固定電壓檔位。

通過(guò) POWER-Z KM003C 測(cè)試儀測(cè)試 USB-A 端口，實(shí)測(cè)具備 FCP、AFC、QC3.0、SFCP、MTK、DCP、SAM 2A 等充電協(xié)議。

兼容性測(cè)試

兼容性測(cè)試環(huán)節(jié)可以清楚的得知充電器為各個(gè)設(shè)備的充電情況，充電頭網(wǎng)會(huì)使用數(shù)十款設(shè)備搭配充電器進(jìn)行測(cè)試，為讀者呈現(xiàn)真實(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)。

USB-C1

將 OPPO Find X6 Pro 連接宇電智聯(lián)戶外電源C1口使用 POWER-Z KM003C測(cè)試儀讀取功率為 9.02V 1.92A 17.33W，屏中顯示成功握手PD快充協(xié)議。

將 紅米 Note11T Pro+ 連接宇電智聯(lián)戶外電源C1口使用 POWER-Z KM003C測(cè)試儀讀取功率為 9.02V 1.47A 13.92W，屏中顯示成功握手PD快充協(xié)議。

將所測(cè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)匯總至表格，所測(cè)機(jī)型中手機(jī)主要分為9V和5V兩個(gè)電壓檔位，游戲機(jī)和平板握手15V電壓，筆記本握手20V電壓。

繪制出柱狀圖，在C1口兼容性測(cè)試中，充電功率最高的是 Mac Book Pro16 M1 Max 為92.17W，最低是 realme GT2大師探索版 為9.02W，從圖中可以看出宇電智聯(lián)戶外電源對(duì)筆記本這類大功率電子產(chǎn)品兼容性較為友好，同樣對(duì)游戲機(jī)、平板的充電兼容性較為優(yōu)秀，其余機(jī)型則在10-26W區(qū)間。

USB-A1

將 紅米 Note11T Pro+ 連接宇電智聯(lián)戶外電源A1口使用 POWER-Z KM003C測(cè)試儀讀取功率為 9.01V 1.21A 10.90W，屏中顯示成功握手QC快充協(xié)議。

將所測(cè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)匯總至表格，所測(cè)機(jī)型中大部分手機(jī)都能握手9V電壓檔位。

繪制出柱狀圖，A1口測(cè)試中充電功率最高的是 realme GT2大師探索版 為 17.22W，最低是 黑鯊5 Pro 為8.00W，從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中來(lái)看宇電智聯(lián)戶外電源A1口對(duì)OPPO系機(jī)型兼容性較為優(yōu)秀，其余機(jī)型則在10-16W區(qū)間。

USB-C3

將 OPPO Find X6 Pro 連接宇電智聯(lián)戶外電源C3口使用 POWER-Z KM003C測(cè)試儀讀取功率為 9.02V 1.92A 17.32W，屏中顯示成功握手PD快充協(xié)議。

將所測(cè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)匯總至表格，所測(cè)機(jī)型中大部分手機(jī)都能握手9V電壓檔位。

繪制出柱狀圖，在C3口測(cè)試中充電功率最高的是 iPhone14 為23.84W，最低的是 華為 P40 Pro 為11.65W，從柱狀圖中可以看出 iPhone 三款手機(jī)的充電功率都達(dá)到24W左右，其余機(jī)型則在13-17W區(qū)間整體差距不大。

多口同時(shí)輸出測(cè)試

宇電智聯(lián)戶外電源共有4C2A六個(gè)接口，其中C1/C2為100W，其余四個(gè)接口充電功率最高都為24W，在極端多口輸出環(huán)境下的分配情況，還需要實(shí)際測(cè)試一下。

多口同時(shí)輸出時(shí)從上到下依次為：67.75W、81.74W、7.81W、6.28W、8.43W、7.56W。

通過(guò)功率檢測(cè)儀讀取電源市電充電功率，實(shí)測(cè)充電功率可達(dá) 1549W。

充放電測(cè)試

一款戶外電源的充放電耗時(shí)能夠決定它適用于何種場(chǎng)景，也能讓用戶提前進(jìn)行準(zhǔn)備工作。

充電全程測(cè)試

將宇電智聯(lián)戶外電源與AC 充電線連接，并接通貝奇單通道數(shù)字功率計(jì)進(jìn)行充電數(shù)據(jù)記錄，測(cè)試結(jié)果如下。

將充電數(shù)據(jù)繪制成折線圖，可以看出通過(guò)連接市電為戶外電源充電20%耗時(shí)18分鐘，充電50%耗時(shí)44分鐘，充電80%耗時(shí)1小時(shí)12分鐘，完全充滿則需要1小時(shí)29分鐘。

USB-C 輸出全程

將戶外電源的USB模塊進(jìn)行負(fù)載測(cè)試，以20V 5A 100W的功率持續(xù)輸出，直至電量耗盡，并記錄數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)果如下。

這是使用負(fù)載儀以20V 5A 100W的恒功率持續(xù)輸出，直至戶外電源電量耗盡，共耗時(shí)14小時(shí)22分鐘。

將數(shù)據(jù)繪制成折線圖，可以看出戶外電源持續(xù)輸出2小時(shí)電量剩余86%，4小時(shí)剩余電量72%，6小時(shí)剩余電量58%，10小時(shí)剩余電量30%，14小時(shí)22分鐘電量耗盡。

系統(tǒng)升級(jí)

通過(guò)宇電智聯(lián)推出的在線升級(jí)測(cè)試工具，可以為戶外電源產(chǎn)品進(jìn)行免拆機(jī)升級(jí)，方便調(diào)節(jié)產(chǎn)品參數(shù)，而無(wú)需拆開(kāi)產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)。

通過(guò)USB-C線連接到戶外電源的USB-A口，另一頭連接到升級(jí)工具。

升級(jí)工具與戶外電源連接成功，正在升級(jí)，整個(gè)升級(jí)過(guò)程僅需數(shù)秒，非常快捷。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

宇電智聯(lián)這款戶外電源方案中，軟硬件全部由宇電智聯(lián)設(shè)計(jì)。其中核心的雙向逆變儲(chǔ)能方案采用全數(shù)字控制，支持2000W逆變輸出和降壓充電。雙向逆變模塊具備完善的保護(hù)功能，交流側(cè)和直流側(cè)都具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、短路保護(hù)，具備過(guò)熱保護(hù)。

雙向逆變模塊支持使用14串三元鋰電池組或16串磷酸鐵鋰電池組，滿足不同客戶要求。雙向逆變模塊還具備一路升降壓輸入，用于太陽(yáng)能板和外接電源輸入，最大功率為600W。還具備一路24V輸出，用于直流輸出和直流快充功能。搭配使用的快充面板，支持100W PD快充，滿足筆記本電腦及手機(jī)的充電需求。

宇電智聯(lián)還推出了300/800/2000/3600W不同功率的雙向逆變快充儲(chǔ)能電源方案，以及對(duì)應(yīng)的功能模塊，能夠供應(yīng)儲(chǔ)能電源的PCBA模塊，以及提供電源產(chǎn)品的技術(shù)解決方案，滿足不同客戶的量產(chǎn)需求。