Плата для управления электроэнергией: рассказываем о сборке и технологии «мозга» накопителей VOLTS

Плата управления позволяет контролировать работу накопителя не вставая с дивана.

Накопитель электроэнергии VOLTS – это высокотехнологичное устройство. Его основная задача – резервировать электроэнергию и отдавать ее в сеть во время отключений света и скачков напряжения. Подробнее о продукте, его функциях и для каких задач он пригодится читайте в одной из статей.

Над созданием VOLTS трудилась международная команда талантливых разработчиков, которые спроектировали накопитель, основанный на литий-ионных аккумуляторах (именно тех, за развитие которых в 2019 году Джону Гуденафу, Стэнли Уиттингему и Акире Йошино вручили Нобелевскую премию по химии). Сегодня мы производим и поставляем накопители электроэнергии по собственной запатентованной технологии, разрабатываем IT-решения для системы домашнего электропотребления и развиваем дилерскую сеть в разных городах мира.

«Мозг» накопителя – плата собственной разработки, с помощью которой наши пользователи управляют VOLTS и электроэнергией в доме через мобильное приложение. К слову, программное обеспечение на плате – тоже наша разработка.

Основная задача интеллектуального центра, функции которого лежат на плате управления, – обеспечивать корректную работоспособность накопителя электроэнергии. Для этого плата собирает информацию с элементов системы: электрического счетчика на вводе и инвертора. Например, от инвертора мы получаем сведения о состоянии аккумуляторных батарей, напряжении, мощности, возможных ошибках и многом другом.

Так, плата управления аккумулирует все необходимые статистические данные о состоянии системы, характеристиках, текущих параметрах и отправляет их на сервер. Вся история работы накопителя хранится и обрабатывается на сервере, что как раз и позволяет вести актуальный мониторинг и управлять накопителем в мобильном приложении.

На плате также есть свои алгоритмы по автоматическому управлению. К примеру, когда отключается свет или скачет напряжение, плата управления считывает эти данные со счетчика и переключает электроснабжение дома на накопитель. Собственно, быстрая и автоматическая работа VOLTS во время неполадок с сетью – одно из наших ключевых преимуществ на рынке.

Поскольку накопитель всегда находится в рабочем состоянии, в случае необходимости он подхватывает электропитание дома за 0,01 сек. Настолько быстро, что даже чувствительные электроприборы в большинстве случаев этого не замечают. А еще, плата управляет кулерами охлаждения и контролирует напряжение аккумуляторных блоков (АКБ). Если оно слишком низкое, то плата отключает разряд.

Еще одна полезная функция, которую удалось реализовать благодаря нашей плате управления, – программирование VOLTS на определенное время зарядки от сети или солнечных панелей и разрядки на питание электроприборов. Это позволяет по запланированному графику отключаться от сети и переходить в автономный режим в дневное время для более эффективного использования солнечной энергии.

К слову, в случае с сетью такая опция позволяет экономить на счете за электроэнергию, на разнице тарифов день/ночь: можно настроить график зарядки накопителя ночью, когда стоимость электроэнергии ниже, и расходовать ее днем, когда стоимость электроэнергии возрастает.

Также программное обеспечение актуальной версии платы управления поддерживает функцию удаленного обновления. То есть накопитель может обновляться без непосредственного участия пользователя вне зависимости от его местонахождения. Это позволяет производить обновления прошивки без необходимости выезда специалиста и проводного подключения к плате.

Собираются платы управления вручную, на производстве VOLTS в Санкт-Петербурге. Для этого наша команда проделывает длинный путь, начиная от закупки необходимых комплектующих и заканчивая установкой уже готовых плат внутрь корпуса накопителей.

Немного о деталях.

Закупка

Для создания плат нужны SMD компоненты. Для своих мы закупаем их в США и Китае – у основных мировых поставщиков электронных элементов.

«SMD компоненты (чип-компоненты) — это компоненты электронной схемы, нанесенные на печатную плату с использованием технологии монтирования на поверхность — SMT технологии (англ. surface mount technology). Т.е все электронные элементы, которые «закреплены» на плате таким способом, носят название SMD компонентов (англ. surface mounted device)»

В плате управления VOLTS собрано около сотни видов SMD-компонентов: резисторы, конденсаторы, микросхемы, диоды и т.д. Каждый компонент отвечает за свою функцию и имеет сертификаты качества. Эти компоненты наносятся на печатные платы, созданные по нашим чертежам.

* «Тело» печатных плат мы сами не производим, но стремимся к этому. А пока заказываем у крупнейшего в России производителя плат – компании Резонит.

Склад

При приемке компонентов на склад, каждая позиция проходит через отдел технического контроля (ОТК) для проверки партии на соответствие стандартам качества нашего производства.

Дальше компоненты на производстве хранятся и ждут своего часа в антистатической таре из-за своей высокой чувствительности к статике. Мы используем антистатические сортировочные пакеты, контейнеры для хранения из АБС-пластика, а также герметичные шкафы.

Подготовительные работы

Каждое рабочее место для сборки плат оборудовано всем необходимым в соответствии с нормами и стандартами. Во владениях специалиста по монтажу радиоэлектронной аппаратуры и приборов (РЭАиП): термостол, паяльная станция, электронный микроскоп, осциллограф, освещение, и, конечно, всевозможные пинцеты. А еще – конструкторская документация, схемы и инструкции, разработанные нашей командой.

Этап 1: расстановка

Нанесение с помощью ручного дозатора паяльной пасты на площадки, расположенные на плате управления. После нанесения пасты, специалист начинает расстановку SMD компонентов по внутрипроизводственным схемам.

Этап 2: проверка под микроскопом

Проверка установки чип-компонентов с помощью микроскопа перед финальной сборкой – важная деталь. Если какие-то элементы будут установлены неверно, плата не запустится и придется тратить много времени на исправление ошибок. Поскольку сборка от винтика до готового к отправке накопителя происходит, в среднем, за один-два дня, контролируем этот этап крайне тщательно.

Этап 3: нагревание

После установки SMD компонентов, подготовленные платы отправляются в инфракрасно-конвекционную печь. В ней при температуре 200 °C, за счет используемой в печи технологии циркуляции воздуха, воздушные потоки заданной температуры равномерно распределяются по всей рабочей зоне и оплавляют припой. У этого процесса есть три стадии: преднагрев, выход на рабочую температуру и постепенное охлаждение.

Так, плата находится в печи около пяти минут.

Этап 4: обработка

Дальше следует качественная обработка плат в ультразвуковой ванне. Платы погружаются в специальный раствор и при 39°С очищаются от химических загрязнений с помощью акустических потоков, которые создают эффект микрофибрилляции в ванне.

Этап 5: сушка

Для просушки плата вновь помещается в инфракрасную печь на пять минут при температуре 40°С.

Этап 6: прошивка

После финальной проверки плат под микроскопом, их прошивают и настраивают для корректной работы с мобильным приложением. После платы облицовывают корпусом и устанавливают внутрь накопителя электроэнергии.

Подробнее о VOLTS и наших проектах – на официальном сайте.