Уралэлемент

С развитием направления разработки и производства литий-ионных аккумуляторов и аккумуляторных батарей на их основе актуальным стал вопрос о создании на предприятии подразделения, занимающегося разработкой систем контроля и управления (СКУ).

В результате, около 10 лет назад на предприятии было создано бюро специальной электронной техники, в котором в настоящее время трудятся высококвалифицированные специалисты, владеющие самыми современными методами конструирования СКУ различной степени сложности.

СКУ являются важнейшей частью литий-ионной аккумуляторной батареи, обеспечивающей ее надежную и безопасную эксплуатацию. Основные функциональные требования к СКУ рассмотрим на примере конструирования высокоэнергетической литий-ионной аккумуляторной батареи (ЛИАБ), состоящей из батарейных модулей (БМ) и устанавливаемой в аккумуляторной яме (АЯ) заказа.

1) СКУ ЛИАБ должна обеспечивать контроль, защиту, управление и регистрацию состояния ЛИАБ, а также видеоконтроль за состоянием ЛИАБ в АЯ, контроль температуры межэлементных соединений, контроль сопротивления изоляции ЛИАБ.

2) СКУ должна автоматически осуществлять регистрацию параметров, событий и команд в специальном электронном аккумуляторном журнале на энергонезависимом носителе информации в течение всего срока службы ЛИАБ.

3) В интегрированную систему управления (ИСУ) электроэнергетической системы (ЭЭС) заказа должны выдаваться следующие измеряемые и контролируемые СКУ параметры:

• напряжение ЛИАБ;
• токи заряда и разряда ЛИАБ;
• емкость заряда, разряда и остаточная емкость ЛИАБ;
• энергия ЛИАБ;
• сигнал о необходимости изменения режима заряда ЛИАБ;
• сигнал о необходимости завершения заряда ЛИАБ;
• предупредительный сигнал о достижении конечного напряжения при заряде и разряде ЛИАБ, любого/каждого аккумулятора;
• аварийный сигнал о достижении предельного напряжения при заряде и разряде ЛИАБ, любого/каждого аккумулятора;
• предупредительный сигнал о достижении максимальной рабочей температуры на каждом/любом аккумуляторе;
• аварийный сигнал о достижении предельной температуры на каждом/любом аккумуляторе;
• сопротивление изоляции ЛИАБ (СКУ указывает конкретный БМ со сниженным сопротивлением изоляции) по вызову оператора;
• сигнал о выходе из строя аккумулятора.

4) От ИСУ заказа в СКУ должны выдаваться следующие параметры:

• отключение измерения сопротивления изоляции ЛИАБ;
• отключение ЛИАБ при достижении аварийных сигналов по предельному напряжению заряда (разряда), по достижению предельной температуры и выходу из строя аккумуляторов.

5) СКУ должна иметь иерархическую структуру, с количеством уровней не менее трех, в том числе:

• уровень литий-ионного аккумулятора, обеспечивающий управление, защиту, а также контроль параметров литий-ионного аккумулятора;
• уровень БМ, обеспечивающий управление, защиту, а также контроль параметров на уровне батарейных модулей;
• уровень ЛИАБ, обеспечивающий управление, защиту, контроль параметров, вывод информации, связь с ИСУ на уровне батарейных модулей.

6) Для контроля и измерения параметров ЛИАБ должны быть определены:

• параметры датчиков температуры, измерителей напряжения и тока;
• места установки датчиков температуры, измерителей напряжения и тока;
• метод измерения сопротивления изоляции.

7) В случае отключения ЛИАБ от ИСУ заказа (например, при хранении) потребление энергии элементами СКУ от ЛИАБ должно быть минимальным, чтобы избежать быстрого саморазряда ЛИАБ.

При работе отдела специальной электронной техники в рамках Гособоронзаказа специалистами решаются сложные задачи обеспечения качественной работы СКУ в условиях ограничения массогабаритных параметров, но, в то же время, при необходимости использования отечественной элементной базы.

Зарядные устройства для аккумуляторных батарей, преимущественно, выполняются в 19` конструктиве, работают совместно с установленными на изделиях системами контроля и управления и позволяют получить информацию об аккумуляторной батареи и провести её заряд.

Самое главное достижение отдела специальной электронной техники – возможность самостоятельно разрабатывать СКУ и ЗУ любой сложности, в результате чего АО «Уралэлемент» имеет возможность полностью сконцентрировать конструирование ЛИАБ для любых заказов в своих руках.