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为什么快充要提升电压?提升电压会不会带来危险?

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(作者:小林家的垃圾王)
封面:63424909

鉴于最近很多人问我这个问题的时候我简单的回答并不能帮助各位理解提升电压与提升充电速度的关系,故作此文科普解惑。
早期提高移动设备充电速度的方法(QC1.0)是将原有的5V0.5A/5V1A提升到5V2A,而今天的快充QC2.0 CLASS A(9V2A/12V2A)及以上的协议(QC3.0 CLASS A最大支持12V2A,CLASS B甚至达到了夸张的20V)采用的是提升电压的方法。各位对于提升电压产生疑惑和不理解我个人也是完全可以理解的。这里我们先用电动车电机和不间断电源(UPS)的发展过程解释一下提高电压对提升充电速度的意义:
早期的电动车和不间断电源都是利用电池作为储能的载体的一种电器。它们在发展的过程中随着功率的增大电池组的电压也在不断升高。从早期的12V开始提升到24V,36V,以及48V,甚至还有大于72V的电池组。在现在的消费者看来也就是市面上不同型号的电动车和不间断电源有着不同电压的组合。这往往让人晕头转向。不过仔细观察后很容易发现越是高功率的型号电池组的电压也就往往越高,而小功率的型号往往电压不会很高。提高电压貌似成为了提高功率的必须条件。让我们结合理论分析观察结果。
根据电功率的计算式P=UI(电功率=电压乘以电流,注意这里的电压是负载分压,近似于电源电压)我们不难理解要想提高电功率可以通过两种形式:提高电压或者提升电流。而各大厂商纷纷选择提升电压的方法是因为另一个公式:焦耳定律的数学表达式Q=I²rt。结合这两个公式,我们发现在提高电路电流的同时,线路的发热在以二次方的速度增加。而由于现有的技术水平和成本考虑,降低输电线路(在充电过程中是充电线)的电阻又代价太大。因此在最需要提高效率的使用环境中,电动车和不间断电源纷纷发展成了提升电池组的电压。这样就能在不必增加太多成本的同时提高充电/放电功率并且保证效率。
如果没有明确的概念还可以参考一下接下来这段内容:我们设某电动机的最大电流是5A工作在12V,另一个电动机的最大电流也是5A但工作在24V。那么第一个电机的功率就是12V×5A=60W,而第二个电机则是24V×5A=120W。同样是5A的电流通过电机,电压高的电机功率就大。当功率一定是,提升电压就可以降低工作电流,这样对线路是非常有利的。电网的高压输电所利用的就是这个原理。
当提高充电电压不仅不会带来危险,反而会降低线路的发热,从而减少火灾的风险。而且目前市面上合格的充电器的最大输出电压都在安全电压范围内,因此请各位同学安心。


1楼2017-12-16 09:07回复
    懂了一半,感觉还是有道理。


    来自手机贴吧3楼2020-09-20 13:28
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