Разработка систем автономного питания

На стадиях модернизации или проектирования мобильной аппаратуры нередко возникают задачи по усовершенствованию или разработке новых автономных систем электропитания. В данной области наша компания имеет богатый производственный и инженерный опыт. Это позволяет осуществлять полный цикл проектирования систем питания: техническое задание – проект – опытный образец – испытания – серийное изделие. Работы на каждой стадии производятся в тесном контакте с инженерными службами заказчика, что позволяет получить сбалансированное техническое решение в установленные сроки.

Для обоснованного выбора химических источников тока (ХИТ) и конструкции батареи на их основе в задании на проектирование должна содержаться следующая исходная информация:

  • номинальное напряжение питания оборудования;
  • минимальное и максимальное рабочее напряжение;
  • постоянная и пиковая потребляемые мощности;
  • желаемое время автономной работы;
  • температурные условия эксплуатации;
  • максимальные габаритные размеры;
  • требования к продолжительности заряда;
  • весовые требования;
  • требования к безопасности;
  • способы фиксации и коммутации батареи в корпусе оборудования;
  • периодичность и особенности эксплуатации.
Для выбора химической системы и типа элементов решающее значение часто имеет один из вышеперечисленных факторов. Батареи автономного питания могут быть изготовлены как из аккумуляторов (вторичных ХИТ), так и на основе неперезаряжаемых элементов питания (первичных ХИТ). Несомненным достоинством аккумуляторов является возможность их многократного заряда и повторного использования. Первичные ХИТ, в частности литий-тионилхлоридные элементы. обладают рядом других существенных преимуществ перед аккумуляторами:
  • больший запас энергии – в 4-8 раз выше, чем в никелевых (NiMh, NiCd) аккумуляторах и в 2-4 раз выше, чем в литиевых (Li-ion, Li-pol) аккумуляторах аналогичных габаритов;
  • широкий температурный диапазон эксплуатации: от -55 до +200 0С;
  • очень малый саморазряд – 1-2% в год;
  • длительные сроки хранения – до 10 лет.
Для ряда применений эти преимущества элементов питания более значимы, чем возможность многократного заряда аккумуляторов. Большинство этих задач связано с автономным питанием систем промышленной телеметрии, аппаратуры для геофизического исследования скважин и бескабельных телеметрических систем (MWD/LWD) для бурения нефтегазовых скважин. Подробнее об элементах, производителях и технических решениях можно прочесть на нашем сайте, посвященном высокотемпературным элементам питания www. electrochem. ru.

Для аккумуляторных батарей, работающих во взрывоопасных зонах, в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51330.10-99 (МЭК 60079-11-99 ), производится расчет токоограничительных искробезопасных выходных цепей и разработка конструкции корпуса с заданным температурным классом. Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы оснащаются индивидуальными микроконтроллерными схемами, которые обеспечивают балансировку элементов батареи, защиту от короткого замыкания, глубокого разряда и ограничивают верхнее напряжение при заряде. При необходимости схемы могут иметь интерфейс связи с оборудованием для передачи информации о текущем заряде аккумулятора.

Для получения более подробной информации о текущем состоянии и об истории эксплуатации возможно оснащение любых батареи из первичных и вторичных ХИТ специализированными системами сбора и хранения данных.

Для всех видов производимых аккумуляторных батарей мы сможем подобрать оптимальный вариант зарядного устройства из существующей номенклатуры изделий российских производителей или разработать и изготовить собственное зарядное устройство, учитывающее особенности конструкции и эксплуатации конкретной батареи.

Помимо электрохимического и схемотехнического проектирования источников питания мы производим конструкторскую разработку корпусов батарей любой сложности. Конструкция корпуса зависит от требований безопасности, способов крепления и электрического соединения батареи в аппаратуре, а также объема производства.

Гибкость и универсальность наших технологий производства позволяет изготавливать любые партии продукции, начиная от 1 штуки. Это особенно ценно при изготовлении тестовых образцов батарей в процессе разработки новой аппаратуры.