การชาร์จด้วย USB 18650: วิธีเลือกวงจรการชาร์จที่ปลอดภัย

ชาร์จแบตเตอรี่ 18650 ด้วย USB ได้ไหม

คำตอบคือใช่ แต่เฉพาะเมื่อใช้ USB เป็นแหล่งพลังงานอินพุตสำหรับวงจรการชาร์จลิเธียมไอออนที่เหมาะสมเท่านั้น สาย USB อะแดปเตอร์โทรศัพท์ หรือพอร์ต USB-C ไม่ได้ให้โปรไฟล์การชาร์จแบบควบคุมที่จำเป็นสำหรับเซลล์ 18650 โดยอัตโนมัติ

แบตเตอรี่ 18650 ต้องมีสภาวะการชาร์จที่ตรงกับเคมี ช่วงแรงดันไฟฟ้า ข้อกำหนดกระแสไฟ และสถาปัตยกรรมการป้องกัน ระบบการชาร์จอาจรวมถึงอินพุต USB, IC สำหรับชาร์จ, ขั้นตอนการแปลงพลังงาน, PCM หรือ BMS, เซ็นเซอร์อุณหภูมิ, ขั้วต่อ และชุดแบตเตอรี่

สำหรับผู้บริโภค คำถามหลักก็คือว่าโมดูลการชาร์จแบบ USB นั้นเข้ากันได้กับแบตเตอรี่หรือไม่ สำหรับวิศวกร OEM คำถามที่สำคัญกว่านั้นคือสถาปัตยกรรมการชาร์จที่ขับเคลื่อนด้วย USB ที่สมบูรณ์จะยังคงปลอดภัย เสถียร และทำซ้ำได้ภายในอุปกรณ์ที่เสร็จสมบูรณ์หรือไม่

หลักการพื้นฐานของการชาร์จลิเธียมไอออนมีเนื้อหาครอบคลุมอยู่ กระบวนการชาร์จแบตเตอรี่ 18650 ที่ ปลอดภัย บทความนี้มุ่งเน้นไปที่การตัดสินใจในการออกแบบระบบเบื้องหลังการชาร์จ 18650 ที่ขับเคลื่อนด้วย USB

คำตอบด่วน: คุณสามารถชาร์จแบตเตอรี่ 18650 ด้วย USB ได้หรือไม่?

ใช่ แต่ USB จะต้องจ่ายวงจรการชาร์จที่เข้ากันได้แทนที่จะเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่โดยตรง

ระบบการชาร์จ 18650 ที่จ่ายไฟผ่าน USB ที่ถูกต้องควร:

• ใช้ USB เป็นแหล่งพลังงานอินพุต

• ควบคุมกระแสและแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ

• จับคู่จำนวนเซลล์ในซีรีย์

• สนับสนุนเคมีลิเธียมไอออนที่ถูกต้อง

• รวมถึงฟังก์ชันการป้องกันหรือการจัดการแบตเตอรี่ที่เหมาะสม

• ควบคุมอุณหภูมิการชาร์จ

• ให้การยุติการชาร์จที่ถูกต้อง

• ใช้ขั้วต่อ สายเคเบิล และการออกแบบกล่องหุ้มที่เข้ากันได้

อย่าเชื่อมต่อเซลล์เปลือย 18650 เข้ากับ:

• สาย USB;

• ที่ชาร์จโทรศัพท์

• อะแดปเตอร์แปลงไฟ USB-C;

• พอร์ต USB ของคอมพิวเตอร์

• แหล่งจ่ายไฟที่ไม่ได้กำหนดค่า

• โมดูลแบตเตอรี่ทั่วไปที่ไม่ทราบข้อมูลจำเพาะ

ความแตกต่างในทางปฏิบัตินั้นง่ายมาก:

USB สามารถเป็นส่วนหนึ่งของระบบการชาร์จ 18650 ที่ปลอดภัยได้ แต่ USB เพียงอย่างเดียวไม่ใช่เครื่องชาร์จ

ตัวหลัก

1. ทำความเข้าใจสถาปัตยกรรมการชาร์จที่ขับเคลื่อนด้วย USB

ระบบ 18650 ที่ใช้พลังงาน USB ทั่วไปมีโครงสร้างดังนี้:

แหล่งพลังงาน USB ↓ การป้องกันอินพุตและการจัดการพลังงาน ↓ IC การชาร์จ Li-Ion ↓ PCM หรือ BMS ↓ เซลล์หรือแบตเตอรี่ 18650

การจัดเรียงที่แน่นอนขึ้นอยู่กับว่าแบตเตอรี่คือ:

• เซลล์ 18650 มาตรฐานหนึ่งเซลล์

• หลายเซลล์เชื่อมต่อกันแบบขนาน

• แพ็คซีรีย์หลายเซลล์

• แบตเตอรี่แบบถอดได้

• ชุดแบตเตอรี่ OEM ในตัว

• แบตเตอรี่อัจฉริยะพร้อมฟังก์ชันการสื่อสาร

อุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคขนาดกะทัดรัดอาจรวมขั้วต่อ USB, IC ชาร์จ และวงจรป้องกันไว้บน PCB เดียว แบตเตอรี่ OEM ที่มีขนาดใหญ่กว่าอาจใช้แผงชาร์จ ระบบการจัดการแบตเตอรี่ และขั้วต่อแบบกำหนดเองแยกต่างหาก

วงจรการชาร์จจะต้องได้รับการประเมินเป็นส่วนหนึ่งของระบบที่สมบูรณ์ โมดูลที่ทำงานร่วมกับเซลล์ 18650 ที่มีการป้องกันหนึ่งเซลล์อาจไม่เหมาะกับชุดแบตเตอรี่ 2S หรือ 3S

2. พลังงาน USB และการชาร์จแบตเตอรี่เป็นฟังก์ชันที่แตกต่างกัน

โดยปกติแหล่งพลังงาน USB จะให้แรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตที่กำหนดไว้และกระแสไฟสูงสุดที่มีอยู่ มันไม่ได้รู้โดยอัตโนมัติ:

• สถานะการชาร์จของแบตเตอรี่

• เคมีของแบตเตอรี่

• แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จที่ต้องการ

• กระแสไฟชาร์จที่ถูกต้อง

• เมื่อการชาร์จควรหยุดลง

• อุณหภูมิของเซลล์เป็นที่ยอมรับหรือไม่

• ว่าแบตเตอรี่มีสภาวะผิดปกติหรือไม่

IC ชาร์จลิเธียมไอออนมีหน้าที่ควบคุมสภาวะเหล่านี้ อาจจัดการ: ขึ้นอยู่กับวงจร

• การชาร์จเซลล์ที่ปล่อยออกมาอย่างล้ำลึก

• การชาร์จกระแสคงที่

• การชาร์จด้วยแรงดันคงที่

• การควบคุมกระแสประจุไฟฟ้า

• การสิ้นสุดการชาร์จ;

• การควบคุมความร้อน

• การจำกัดกระแสอินพุต

• ตัวบ่งชี้สถานะการชาร์จ

อะแดปเตอร์ USB จึงเป็นแหล่งพลังงานอัปสตรีม วงจรการชาร์จคืออุปกรณ์ที่แปลงอินพุตนั้นเป็นกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่ที่มีการควบคุม

ความแตกต่างนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อใช้ที่ชาร์จโทรศัพท์ ที่ชาร์จโทรศัพท์สามารถจ่ายไฟให้กับวงจรชาร์จที่เข้ากันได้ แต่ไม่ควรถือเป็นที่ชาร์จอเนกประสงค์สำหรับเซลล์ 18650 เปล่า

3. จับคู่วงจรกับการกำหนดค่าแบตเตอรี่ 18650

คำถามแรกเกี่ยวกับไฟฟ้าไม่ใช่ว่าแบตเตอรี่มีป้ายกำกับว่า '18650' หรือไม่ แต่อยู่ที่การกำหนดค่าเซลล์อย่างไร

แบตเตอรี่เซลล์เดียว 1S

เซลล์ 18650 เซลล์เดียวหรือกลุ่มขนานที่ออกแบบมาเพื่อทำงานเป็นกลุ่มอนุกรมเดียว อาจใช้วงจรการชาร์จลิเธียมไอออนเซลล์เดียว

วงจรจะต้องยังตรงกัน:

• เคมีของเซลล์

• แรงดันไฟชาร์จสูงสุดของเซลล์

• กระแสไฟชาร์จที่ต้องการ

• ความจุเซลล์คู่ขนาน

• ข้อตกลงการคุ้มครอง

• โหลดการทำงานของอุปกรณ์

วงจรการชาร์จเซลล์เดียวไม่เหมาะกับทุกเซลล์ 18650 โดยอัตโนมัติ

แพ็คซีรีย์หลายเซลล์

แพ็ค 2S, 3S หรือใหญ่กว่าต้องใช้สถาปัตยกรรมการชาร์จที่ออกแบบมาสำหรับจำนวนเซลล์ที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม

ระบบอาจต้องการ:

• เครื่องชาร์จแบบหลายเซลล์

• ระบบบีเอ็มเอส;

• การตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของเซลล์

• สมดุล;

• ขั้นตอนการแปลงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่เหมาะสม

• เครื่องชาร์จที่เข้ากันได้กับแรงดันไฟฟ้ารวมของแพ็ค

ไม่ควรใช้โมดูลการชาร์จ USB เซลล์เดียวเพื่อชาร์จชุดแบตเตอรี่แบบหลายเซลล์

สำหรับชุดแบตเตอรี่ OEM ควรยืนยันการกำหนดค่าเซลล์ก่อนเลือกเครื่องชาร์จ, BMS, ขั้วต่อ หรืออินพุต USB ที่มีอยู่ โซลูชันแบตเตอรี่ลิเธียม 18650 สามารถประเมินได้ตามข้อกำหนดด้านแรงดันไฟฟ้า ความจุ และบรรจุภัณฑ์ของอุปกรณ์

4. ตรวจสอบเคมีของแบตเตอรี่และแรงดันไฟชาร์จ

รูปแบบ 18650 อธิบายรูปร่างทางกายภาพของเซลล์ทรงกระบอก ไม่ได้กำหนดเคมีหรือแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จด้วยตัวเอง

เซลล์ 18650 จำนวนมากใช้เคมีลิเธียมไอออนแบบธรรมดา และโดยทั่วไปจะระบุด้วยแรงดันไฟฟ้าปกติประมาณ 3.6 V หรือ 3.7 V แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จสูงสุดมักจะอยู่ที่ประมาณ 4.2 V ต่อเซลล์ แต่ค่าจริงต้องได้รับการยืนยันจากเอกสารข้อมูลเซลล์ที่ได้รับอนุมัติ

เซลล์ทรงกระบอกอื่นๆ อาจใช้เคมีที่แตกต่างกัน เช่น ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต เซลล์เหล่านี้ต้องมีสภาวะการชาร์จที่แตกต่างกัน

ก่อนที่จะอนุมัติวงจรการชาร์จที่ใช้พลังงานจาก USB ให้ตรวจสอบสิ่งต่อไปนี้

• เคมีของเซลล์

• แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด;

• แรงดันการชาร์จสูงสุด

• แรงดันจำหน่ายขั้นต่ำ

• กระแสไฟชาร์จที่แนะนำ

• อุณหภูมิการชาร์จที่อนุญาต

• การจัดเก็บและสภาพการทำงาน

ไม่ควรเลือกที่ชาร์จเพียงเพราะขนาดแบตเตอรี่จริงเท่ากัน เซลล์สองเซลล์ที่มีขนาด 18650 เท่ากันอาจต้องใช้พารามิเตอร์การชาร์จที่แตกต่างกัน

5. จับคู่กระแสการชาร์จกับเซลล์และอินพุต USB

กระแสไฟชาร์จส่งผลต่อเวลาในการชาร์จ อุณหภูมิ อายุแบตเตอรี่ และความต้องการพลังงานของระบบ

กระแสไฟชาร์จที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับ:

• ความจุของเซลล์

• ข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิตเซลล์

• เวลาในการชาร์จที่ต้องการ

• สภาพความร้อน

• ความสามารถในการป้อนข้อมูล USB;

• การชาร์จขีดจำกัด IC;

• โหลดอุปกรณ์ระหว่างการชาร์จ

• การกำหนดค่าชุดแบตเตอรี่

สำหรับกลุ่มแบตเตอรี่แบบขนาน กระแสไฟชาร์จอาจต้องได้รับการประเมินโดยเทียบกับความจุรวมและกระแสไฟที่แนะนำของผู้ผลิตสำหรับทั้งกลุ่ม

กระแสไฟฝั่ง USB ไม่จำเป็นต้องเท่ากับกระแสไฟชาร์จฝั่งแบตเตอรี่ เมื่อใช้การแปลงแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟเข้าจะขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพและแรงดันไฟฟ้าในการทำงาน

การประมาณพลังงานพื้นฐานคือ:

กำลังไฟฟ้าเข้า µ กำลังการชาร์จแบตเตอรี่ ۞ ประสิทธิภาพการแปลง

หรือ:

Pinput µ (Vbattery × Icharge) τ η

ที่ไหน:

• Pinput คือกำลังไฟฟ้าเข้าโดยประมาณ

• Vbattery คือแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จแบตเตอรี่

• Icharge คือกระแสไฟชาร์จด้านแบตเตอรี่

• η คือประสิทธิภาพการแปลง

หากอุปกรณ์ทำงานขณะชาร์จ แหล่ง USB จะต้องจ่ายโหลดให้กับอุปกรณ์ด้วย:

กำลังอินพุตทั้งหมด µ กำลังการชาร์จ + กำลังการทำงานของอุปกรณ์ + การสูญเสียการแปลง

อะแดปเตอร์ที่มีป้ายกำกับว่ามีกระแสเอาต์พุต USB สูงไม่ได้หมายความว่าควรชาร์จแบตเตอรี่ด้วยกระแสไฟนั้น ข้อมูลจำเพาะของ IC การชาร์จและเซลล์จะกำหนดกระแสไฟด้านข้างแบตเตอรี่ที่เหมาะสม

6. ทำความเข้าใจว่า USB-C และ USB-C PD มีอะไรบ้าง

USB-C เป็นตัวเชื่อมต่อและอินเทอร์เฟซมาตรฐาน USB-C Power Delivery ยังสามารถต่อรองโปรไฟล์พลังงานที่แตกต่างกันระหว่างแหล่งกำเนิดและอ่างล้างจานที่เข้ากันได้

ทั้ง USB-C และ USB-C PD ไม่สามารถแทนที่วงจรการชาร์จลิเธียมไอออนได้

การออกแบบการชาร์จ USB-C อาจต้องการ:

• การป้องกันพอร์ต USB-C;

• การกำหนดค่าบทบาทอำนาจ

• sink-controller หรือการเจรจา PD หากมี

• การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินอินพุต;

• การควบคุมกระแสอินพุต

• ไอซีชาร์จลิเธียมไอออน

• ขั้นตอนการแปลง DC-DC ที่เหมาะสม

• การรวม BMS หรือ PCM

• การตรวจสอบความร้อน

แหล่งกำเนิด USB-C PD อาจให้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นหลังจากการเจรจาสำเร็จ แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่านั้นจะต้องถูกส่งไปยังขั้นตอนการแปลงพลังงานหรือการชาร์จที่เข้ากันได้ ไม่ควรใช้กับเซลล์ 18650 โดยตรง

สำหรับอุปกรณ์เซลล์เดียวธรรมดา อินพุต USB ที่มีการควบคุมอาจป้อน IC ชาร์จเซลล์เดียว สำหรับชุดแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ อาจใช้ USB-C PD เป็นแหล่งพลังงานอัปสตรีมสำหรับเครื่องชาร์จที่ซับซ้อนมากขึ้น แต่เครื่องชาร์จยังต้องได้รับการออกแบบสำหรับการกำหนดค่าซีรีส์ของแบตเตอรี่

หลักการออกแบบที่ถูกต้องคือ:

USB-C กำหนดวิธีที่พลังงานเข้าสู่ผลิตภัณฑ์ วงจรการชาร์จจะกำหนดวิธีการชาร์จแบตเตอรี่

7. เลือก PCM หรือ BMS ที่เหมาะสม

IC สำหรับชาร์จและระบบป้องกันหรือการจัดการทำหน้าที่ต่างกัน

PCM อาจให้การป้องกันขั้นพื้นฐานเช่น:

• การป้องกันขูดเลือดขูดเนื้อ;

• การป้องกันการคายประจุมากเกินไป

• การป้องกันกระแสเกิน;

• ป้องกันการลัดวงจร

BMS ขั้นสูงอาจสนับสนุนเพิ่มเติม:

• การตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของเซลล์

• สมดุล;

• การตรวจจับอุณหภูมิ

• การวัดกระแส

• การประมาณค่าสถานะ

• การสื่อสารกับอุปกรณ์โฮสต์

• การควบคุมการชาร์จและการคายประจุ

BMS ไม่ได้แทนที่เครื่องชาร์จลิเธียมไอออนที่ใช้งานร่วมกันได้โดยอัตโนมัติ อาจถอดแบตเตอรี่ออกเมื่อมีสภาวะผิดปกติเกิดขึ้น แต่ระบบการชาร์จยังคงต้องมีโปรไฟล์กระแสและแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้อง

ควรระบุระบบป้องกันร่วมกับ:

• จำนวนเซลล์

• การกำหนดค่าแบบอนุกรมและแบบขนาน

• กระแสต่อเนื่อง

• กระแสสูงสุด;

• กระแสไฟชาร์จ;

• ข้อกำหนดเซ็นเซอร์อุณหภูมิ

• ขั้วต่อพิน;

• ข้อกำหนดด้านการสื่อสาร

มีการอธิบายความแตกต่างระหว่างการป้องกันขั้นพื้นฐานและการจัดการขั้นสูงใน การเลือก PCM และ BMS สำหรับชุดแบตเตอรี่ลิเธียม.

สำหรับเซลล์ 18650 ที่มีการป้องกันและไม่มีการป้องกัน วิธีการชาร์จจะต้องยังคงเข้ากันได้กับการออกแบบเซลล์และแพ็ค เซลล์ที่ได้รับการป้องกันไม่ได้ทำให้การเชื่อมต่อ USB ที่ไม่เหมาะสมปลอดภัย

8. ตรวจสอบการออกแบบพอร์ต USB สายเคเบิล และตัวเชื่อมต่อ

แบตเตอรี่ที่ใช้พลังงานจาก USB ก็เป็นปัญหาทางกลไกและการออกแบบอินเทอร์เฟซเช่นกัน

ทีมงานผลิตภัณฑ์ควรกำหนด:

• ประเภทขั้วต่อ USB;

• ความต้องการกำลังไฟฟ้าเข้า

• ประเภทสายเคเบิล

• ความยาวสายเคเบิล

• การเก็บรักษาตัวเชื่อมต่อ

• ที่ตั้งท่าเรือ

• การป้องกันทางเข้า

• การป้องกันขั้วย้อนกลับหรือการเชื่อมต่อผิด

• การแยกส่วนต่อประสานการชาร์จและการคายประจุ

• บรรเทาความเครียด;

• การเข้าถึงบริการ

สายเคเบิลและขั้วต่ออาจส่งผลต่อแรงดันไฟฟ้าตก อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และความน่าเชื่อถือในระยะยาว ขั้วต่อขนาดเล็กอาจมีกำลังไฟฟ้าเพียงพอสำหรับต้นแบบ แต่ไม่เหมาะสมทางกลไกสำหรับการใช้ในการผลิตซ้ำ

ควรตรวจสอบพอร์ต USB กับตัวเครื่องด้วย:

• มีระยะห่างเพียงพอรอบๆ ขั้วต่อหรือไม่?

• สายเคเบิลสามารถโค้งงอโดยไม่ทำให้ PCB ตึงได้หรือไม่?

• พอร์ตสัมผัสกับความชื้นหรือฝุ่นหรือไม่?

• ผู้ใช้สามารถเสียบขั้วต่อไม่ถูกต้องได้หรือไม่?

• สายเคเบิลรบกวนแบตเตอรี่หรือไม่?

• พอร์ตอยู่ใกล้กับส่วนประกอบที่สร้างความร้อนหรือไม่?

คำถามเหล่านี้มีความสำคัญเมื่อมีการติดตั้งขั้วต่อ USB โดยตรงบนชุดแบตเตอรี่แบบกำหนดเองหรือภายในอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัด

9. พิจารณาการออกแบบการระบายความร้อนระหว่างการชาร์จ USB

การชาร์จจะสร้างความร้อนในแบตเตอรี่ IC สำหรับชาร์จ ส่วนประกอบการแปลงพลังงาน ขั้วต่อ และสายเคเบิล

อุณหภูมิอาจเพิ่มขึ้นเนื่องจาก:

• กระแสไฟชาร์จสูง

• การสูญเสียการแปลง

• การทำงานของอุปกรณ์พร้อมกัน

• การกระจายความร้อนไม่ดี

• พื้นที่จำกัดของตู้;

• ส่วนประกอบที่สร้างความร้อนในบริเวณใกล้เคียง

• อุณหภูมิแวดล้อมสูง

• เซลล์ที่มีอายุหรือมีความต้านทานสูง

การออกแบบการระบายความร้อนควรคำนึงถึง:

• กระแสไฟชาร์จ;

• พื้นที่ทองแดง PCB;

• พิกัดอุณหภูมิส่วนประกอบ

• อุณหภูมิแบตเตอรี่

• วัสดุตู้;

• การไหลของอากาศหรือการนำความร้อน

• ชาร์จขณะใช้งาน

• ตำแหน่งเซ็นเซอร์อุณหภูมิ

• ขีดจำกัดอุณหภูมิการชาร์จ

วงจรการชาร์จที่ทำงานได้ดีบนม้านั่งแบบเปิดอาจร้อนกว่าภายในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ดังนั้นการตรวจสอบความถูกต้องของ OEM จึงควรดำเนินการกับแบตเตอรี่ อุปกรณ์ชาร์จ กล่องหุ้ม สายเคเบิล และอุปกรณ์ในขั้นสุดท้าย

10. ตัดสินใจระหว่างโมดูลการชาร์จและการออกแบบการชาร์จของ OEM

โมดูลการชาร์จ USB ที่มีจำหน่ายทั่วไปอาจมีประโยชน์ในระหว่างการสร้างต้นแบบในช่วงแรกๆ แต่ไม่ควรถือเป็นโซลูชันการผลิตโดยอัตโนมัติ

ก่อนใช้โมดูล ให้ยืนยัน:

• เคมีของเซลล์ที่รองรับ

• การกำหนดค่าซีรีส์ที่รองรับ

• ความจุแบตเตอรี่สูงสุด

• ช่วงกระแสไฟชาร์จ;

• การตั้งค่าแรงดันประจุ

• ฟังก์ชั่นการป้องกัน

• พฤติกรรมทางความร้อน

• ช่วงแรงดันไฟฟ้าขาเข้า

• ข้อกำหนดของตัวเชื่อมต่อและสายเคเบิล

• เอกสารการผลิต

• ความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบ

การออกแบบ OEM แบบกำหนดเองอาจมีความเหมาะสมมากกว่าเมื่อผลิตภัณฑ์ต้องการ:

• อินเทอร์เฟซ USB-C พิเศษ

• ชุดแบตเตอรี่หลายเซลล์

• ชาร์จขณะใช้งาน

• กระแสไฟชาร์จสูง

• ตู้ขนาดกะทัดรัด

• การสื่อสาร BMS แบบกำหนดเอง

• การตรวจสอบอุณหภูมิ

• ขั้วต่อและสายเคเบิลคงที่

• การตรวจสอบย้อนกลับการผลิต

• การควบคุมส่วนประกอบในระยะยาว

แบตเตอรี่ อุปกรณ์ชาร์จ และระบบป้องกันควรได้รับการอนุมัติให้เป็นระบบเดียว แทนที่จะเป็นส่วนประกอบที่ไม่เกี่ยวข้องกัน

11. ตรวจสอบระบบแบตเตอรี่ที่ใช้พลังงานจาก USB อย่างสมบูรณ์

ควรทดสอบการออกแบบ 18650 ที่ใช้พลังงาน USB ด้วยการกำหนดค่าที่เสร็จสิ้นแล้ว

การตรวจสอบความถูกต้องทางไฟฟ้า

ตรวจสอบ:

• แรงดันไฟฟ้าอินพุต USB;

• ขีด จำกัด กระแสอินพุต;

• แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ;

• กระแสไฟชาร์จด้านแบตเตอรี่

• การสิ้นสุดการชาร์จ;

• ขั้วแพ็ค;

• แรงดันไฟฟ้าตก;

• กระแสไฟสแตนด์บาย;

• โหลดอุปกรณ์ระหว่างการชาร์จ

• พฤติกรรมการรีสตาร์ทหลังจากการเชื่อมต่อ USB ใหม่

การตรวจสอบการป้องกัน

ตรวจสอบฟังก์ชั่นที่เกี่ยวข้อง:

• การป้องกันขูดเลือดขูดเนื้อ;

• การป้องกันการคายประจุมากเกินไป

• การป้องกันกระแสเกิน;

• ป้องกันการลัดวงจร

• การป้องกันอุณหภูมิเกิน

• การป้องกันการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำ

• การตอบสนองความไม่สมดุลของเซลล์

• พฤติกรรมการสื่อสาร

การทดสอบการป้องกันควรดำเนินการโดยบุคลากรที่มีคุณสมบัติโดยใช้ขั้นตอนการทดสอบที่ได้รับอนุมัติและการควบคุมความปลอดภัยที่เหมาะสม อย่าทำการลัดวงจร การเจาะ เปิด หรือบังคับให้นำแบตเตอรี่ลิเธียมกลับมาใช้ใหม่ด้วยตนเอง

การตรวจสอบความร้อน

วัด:

• อุณหภูมิของเซลล์

• ชาร์จอุณหภูมิไอซี;

• อุณหภูมิบีเอ็มเอส;

• อุณหภูมิขั้วต่อ USB;

• อุณหภูมิปลายสายเคเบิล

• อุณหภูมิพื้นผิวของตู้;

• อุณหภูมิระหว่างการชาร์จและการทำงานพร้อมกัน

การตรวจสอบระดับอุปกรณ์

ทดสอบแบตเตอรี่ภายในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูประหว่าง:

• การทำงานปกติ

• การดำเนินการโหลดสูงสุด

• การเริ่มต้น;

• ปิดเครื่อง;

• สแตนด์บาย;

• การเชื่อมต่อและการตัดการเชื่อมต่อ USB ซ้ำ;

• ชาร์จขณะใช้งาน

• สภาพอุณหภูมิแวดล้อมที่สมจริง

การทดสอบแบบตั้งโต๊ะอาจผ่านไปได้ในขณะที่อุปกรณ์ที่เสร็จแล้วยังคงมีแรงดันไฟฟ้าตก การสะสมความร้อน ความเค้นของขั้วต่อ หรือการปิดเครื่องโดยไม่คาดคิด

12. ข้อผิดพลาดในการชาร์จ USB 18650 ทั่วไป

การเชื่อมต่อสาย USB เข้ากับเซลล์เปลือยโดยตรง

สาย USB จ่ายไฟแต่ไม่ได้ควบคุมกระบวนการชาร์จของเซลล์

การใช้ที่ชาร์จโทรศัพท์เหมือนกับเครื่องชาร์จแบตเตอรี่สากล

อะแดปเตอร์โทรศัพท์อาจจ่ายไฟให้กับวงจรการชาร์จที่เข้ากันได้ แต่ไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อโดยตรงกับเซลล์ 18650 โดยอัตโนมัติ

การใช้โมดูลเซลล์เดียวสำหรับชุดข้อมูล

ที่ชาร์จ 1S ไม่เหมาะสำหรับแบตเตอรี่ซีรีส์ 2S, 3S หรือใหญ่กว่า เว้นแต่ว่าสถาปัตยกรรมที่สมบูรณ์จะได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการกำหนดค่านั้น

สมมติว่า USB-C PD เป็นเครื่องชาร์จแบตเตอรี่

USB-C PD สามารถต่อรองโปรไฟล์พลังงานอินพุตได้ แต่ไม่สามารถควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่ที่ต้องการได้ด้วยตัวเอง

สมมติว่า BMS มาแทนที่เครื่องชาร์จ

BMS อาจให้การตรวจสอบและการป้องกัน แต่ไม่จำเป็นต้องให้โปรไฟล์การชาร์จที่สมบูรณ์ตามที่แบตเตอรี่ต้องการ

การเลือกเครื่องชาร์จตามรูปทรงแบตเตอรี่เพียงอย่างเดียว

รูปแบบ 18650 ไม่ได้ระบุคุณสมบัติทางเคมีของเซลล์ แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ หรือกระแสไฟชาร์จที่แนะนำ

ละเว้นการทำงานของอุปกรณ์พร้อมกัน

แหล่งที่มา USB ต้องรองรับทั้งโหลดของอุปกรณ์และความต้องการชาร์จแบตเตอรี่เมื่อผลิตภัณฑ์ทำงานขณะชาร์จ

การอนุมัติโมดูลโดยไม่มีการทดสอบกล่องหุ้ม

ลักษณะการระบายความร้อน ความเค้นของตัวเชื่อมต่อ และการเดินสายเคเบิลสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมากหลังจากติดตั้งระบบการชาร์จในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

คำถามที่พบบ่อย

ฉันสามารถเชื่อมต่อสาย USB เข้ากับแบตเตอรี่ 18650 โดยตรงได้หรือไม่

ไม่ ไม่ควรเชื่อมต่อสายเคเบิล USB หรืออะแดปเตอร์เข้ากับเซลล์ 18650 โดยตรง แบตเตอรี่ต้องใช้วงจรการชาร์จลิเธียมไอออนที่ใช้งานร่วมกันได้ซึ่งควบคุมแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ กระแสไฟฟ้า และการสิ้นสุด

แหล่งจ่าย USB 5 V สามารถชาร์จเซลล์ 4.2 V 18650 ได้หรือไม่

แหล่งจ่ายไฟ USB ขนาด 5 V อาจจ่ายไฟให้กับวงจรการชาร์จเซลล์เดียวที่เหมาะสม แต่ไม่ควรเชื่อมต่อเข้ากับเซลล์โดยตรง วงจรการชาร์จจะต้องควบคุมอินพุตและจัดเตรียมโปรไฟล์การชาร์จด้านแบตเตอรี่ที่ถูกต้อง

USB-C PD สามารถชาร์จแบตเตอรี่ 18650 ได้หรือไม่?

USB-C PD สามารถจ่ายไฟเข้าให้กับสถาปัตยกรรมการชาร์จแบตเตอรี่ที่เข้ากันได้ ไม่ได้แทนที่ IC ชาร์จ, ตัวแปลง DC-DC หรือ BMS ที่จำเป็นสำหรับการกำหนดค่าแบตเตอรี่

โมดูล USB หนึ่งตัวสามารถชาร์จแบตเตอรี่ 2S หรือ 3S 18650 ได้หรือไม่

เฉพาะในกรณีที่โมดูลและระบบการชาร์จทั้งหมดได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการกำหนดค่าซีรีส์นั้นเท่านั้น ไม่ควรใช้โมดูลการชาร์จเซลล์เดียวสำหรับชุดเซลล์หลายเซลล์

แบตเตอรี่ 18650 ที่มีการป้องกันจำเป็นต้องมีวงจรชาร์จ USB หรือไม่?

ใช่. การป้องกันที่ติดตั้งอยู่ในเซลล์ไม่ได้ขจัดความจำเป็นในการใช้ที่ชาร์จที่เข้ากันได้ ระบบการชาร์จจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดทางเคมีของเซลล์ แรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟ

ใช้กับที่ชาร์จโทรศัพท์กับถ่าน 18650 ได้มั้ยคะ?

ที่ชาร์จโทรศัพท์อาจใช้เป็นแหล่งอินพุตสำหรับวงจรการชาร์จที่เข้ากันได้ ไม่ควรเชื่อมต่อโดยตรงกับเซลล์ 18650 หรือใช้แทนเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

โมดูลชาร์จ USB ที่มีจำหน่ายทั่วไปเหมาะสำหรับการผลิต OEM หรือไม่

อาจเหมาะสำหรับการสร้างต้นแบบตั้งแต่เนิ่นๆ หลังจากตรวจสอบข้อกำหนดแล้ว สำหรับการผลิต โมดูลควรได้รับการตรวจสอบกับเซลล์สุดท้าย BMS กล่องหุ้ม ขั้วต่อ โหลดอุปกรณ์ และสภาวะการชาร์จ

OEM ควรให้ข้อมูลอะไรบ้างเมื่อขอโซลูชันแบตเตอรี่ 18650 ที่ใช้พลังงาน USB

จัดเตรียม:

• เคมีของเซลล์

• การกำหนดค่าแบบอนุกรมและแบบขนาน

• แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด;

• ความจุ;

• เป้าหมายเวลาในการชาร์จ

• ประเภทอินพุต USB;

• กระแสไฟชาร์จ;

• ปัจจุบันของอุปกรณ์ปกติและสูงสุด

• ข้อกำหนดในการชาร์จขณะใช้งาน

• ข้อจำกัดของตัวเชื่อมต่อและกล่องหุ้ม

• อุณหภูมิในการทำงาน

• BMS หรือข้อกำหนดด้านการสื่อสาร

บทสรุป

สามารถใช้ USB เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ 18650 ได้ แต่พอร์ต USB เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของสถาปัตยกรรมการชาร์จเท่านั้น

ระบบที่เชื่อถือได้ต้องตรงกับเคมีของแบตเตอรี่ การกำหนดค่าของเซลล์ แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ กระแสไฟ ระบบป้องกัน อินเทอร์เฟซ USB การออกแบบการระบายความร้อน และโหลดของอุปกรณ์ USB-C และ USB-C PD สามารถปรับปรุงความยืดหยุ่นในการป้อนข้อมูลได้ แต่ไม่สามารถแทนที่ IC ชาร์จหรือ BMS ที่จำเป็นสำหรับชุดแบตเตอรี่

สำหรับการใช้งาน OEM ควรมีการตรวจสอบแบตเตอรี่ วงจรการชาร์จ ระบบป้องกัน ขั้วต่อ และกล่องหุ้มทั้งหมดด้วยกัน วิธีการนี้จะช่วยป้องกันอันตรายจากการเชื่อมต่อโดยตรง ความไม่เสถียรในการชาร์จ ความร้อนสูงเกินไป และความไม่เข้ากันระหว่างตัวอย่างที่ได้รับอนุมัติและอุปกรณ์การผลิตขั้นสุดท้าย

ต้องการโซลูชันแบตเตอรี่ 18650 ที่ขับเคลื่อนด้วย USB สำหรับอุปกรณ์ OEM หรือไม่ ติดต่อ ZERNE เพื่อขอการออกแบบชุดแบตเตอรี่ลิเธียมแบบกำหนดเองและการสนับสนุนระบบการชาร์จ