背负式移动通讯及加固通讯设备锂电池设计方案

作者: admin
发布于: 2025-03-03 00:00
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一、背负式移动通讯及加固通讯设备项目背景

    短波通信设备(频率范围3-30MHz)作为一种传统但不可替代的无线通信技术,其应用背景主要基于其独特的技术优势及特定场景下的刚性需求,短波通讯其核心应用背景分析:

不可替代的通信保障需求

▲ 抗毁性与自主通信能力

1、短波通信不依赖卫星、基站等网络枢纽或中继设施,设备部署灵活,在战争、灾害等极端环境下,当卫星被摧毁或地面基础设施瘫痪时,短波成为唯一可靠的通信手段。例如,汶川地震时短波电台与卫星电话互补使用,解决了卫星资源不足和地形障碍问题。军事领域更是将其作为战场指挥的保底通信方式,尤其在电磁干扰严重的环境中仍能运行。

▲ 全球覆盖能力

2、短波通过电离层反射(天波传播)可实现数千公里的超视距通信,覆盖范围远超超短波和微波,甚至卫星通信也难以完全替代。例如,在戈壁、海洋等无地面网络覆盖区域,短波是唯一经济可行的远程通信选择。

经济性与广泛适用性

1、低成本优势

   短波设备造价低且无需支付卫星话费或基站维护费用,适合预算有限的场景。例如,农业、渔业等民用领域通过短波实现低成本预警信息发布和日常联络。

2、多领域普适性

▲ 军事与国防:用于战场指挥、战术通信及电子对抗,如澳大利亚的HF-90H跳频电台通过智能调频提升抗干扰能力。  

▲ 应急救灾:在地震、洪水等灾害中快速建立应急通信网络,保障救援指挥。  

▲ 航海与航空:全球海上遇险与安全系统(GMDSS)依赖短波实现船岸通信,高空飞行器亦需短波作为备用通信手段。  

▲ 偏远地区通信:如山区、极地等缺乏基础设施的地区,短波成为唯一通信选项。

3、高速数据传输需求

   传统短波以语音和低速数据为主,但近年来通过OFDM多载波调制、PACTOR-Ⅲ协议等技术,已支持图像传输和综合业务组网,满足渔业预警、物流监控等新需求。

政策与安全需求驱动

1、国家安全与保密性  

   短波通信天然具备抗截获特性,结合加密和跳频技术,成为军事和敏感领域的重要工具。例如,中国在军用通信装备国产化进程中,短波技术始终占据核心地位。

2、国际标准与行业规范

   国际电信联盟(ITU)持续优化短波频谱分配,推动标准化协议(如AX.25、CCIR493)的应用,促进全球短波网络的兼容性与扩展性。未来挑战与发展方向

尽管短波通信在抗毁性和覆盖能力上无可替代,但仍面临频带窄、多径干扰等技术瓶颈。未来发展方向包括:  

▲ 自适应跳频与调制技术:实时应对电离层变化,提升信道利用率。  

▲ 高频段扩展与5G融合:探索高频板与5G技术的结合,支持低延迟、高带宽的战术通信网络。  

▲ 生态协同应用:与物联网、无人机等新兴技术结合,扩展环境监测、智能交通等场景。

总之短波通信设备的应用背景根植于其不可替代的可靠性、经济性和广泛适用性,尤其在军事、应急、偏远地区及特殊行业场景中,仍是不可或缺的通信手段。随着技术迭代与需求升级,短波正从“保底通信”向“智能综合业务平台”转型,未来将在更多领域发挥关键作用。

随着便携式通讯设备的快速发展,其对电源保障也不断提出新标准要求,而锂电池凭借其高能量密度、轻便型、长循环寿命、环保等优势,几乎完全替代传统电池,成为便携通讯系统的首选方案。本方案针对备负式移动通讯及加固通讯设备项目的锂电池应用需求,满足多元化应用高需求,锂电池在保障设备各种复杂环境条件下提供安全、高效、定制化的电源解决方案。

二、设备需求特点分析

1、设备应用特性

▲ 设备类型:极限环境下的应急通讯,应急救援,无人作业等,无线传输等。

▲ 工作环境:温度范围,零下-40℃~+70℃。

▲ 功率需求:持续/峰值功率大、续航时间长,电压平台一般采用3.7V、7.4V、12V、24、36V等电压平台。

2、锂电池核心要求

▲ 高安全性:满足特种设备严苛工况下的防爆、抗震、耐高低温等需求。

▲ 长循环寿命:≥500次(80%容量保持率)。

▲ 快速充电:支持2~3小时快充,适应高强度作业。

▲ 大功率放电:电池支持大电流持续放电,满足大功率设备对大电流需求,满足设备持续稳定工作。

▲ 智能化管理:BMS(电池管理系统)具备过充保护、过放保护、过流保护、短路保护、温度保护、故障诊断等功能,电池更智能。

▲ 放电温度范围:- 40℃ ~ +70℃范围,低温-40℃环境下,电池放电效率>70%以上。更宽的适应环境温度。

▲ 充电温度充电:-20℃ ~ +50℃范围,更宽的适应环境温度。

三、方案设计

1、电池选型

▲ 电芯类型:三元锂电池(超低温、高能量密度、高安全性)、磷酸铁锂电池(超低温、高安全性、长寿命)、钠离子电池(高安全性、长寿命、低温性能好),按不同应用场景匹配选型不同体系电芯。

▲ 电池组合配置结构:根据设备需求电压、容量需求设计串并联方案,来满足不同的输出电压平台要求。

▲ 结构设计:IP65-IP68防护等级、抗震结构、防爆、耐腐蚀外壳(适用于极端环境或者高压环境)。

2、BMS管理系统

核心功能:

▲ 实时监控单体电芯电压、温度、SOC(电量状态)、SOH(健康状态)。

▲ 电池充电主动均衡技术,增加电芯之间使用一致性,延长电池组寿命。

▲ I2C/SMBUS/CAN/RS485通信接口,与设备主控系统交互数据及通讯。

▲ 库仑计算法,电池SOC更精准,电池更智能。

3、充电方案

▲ 充电设备:定制智能充电器/充电机/充电柜,支持恒流恒压(CC-CV)充电。

▲ 充电策略:根据工况需求选择快充/慢充模式,避免电池过载。

▲ 智能管控:根据电池技术性能特点,智能化管控电池充电过程及故障判定。

四、安全与合规

1、安全防护

▲ 热管理:采用合理的结构布局,降低热失控,可物理控温(高功率场景应用),确保电池使用中的温度均匀性,有效控制电池热失控。

▲ 故障保护:过充、过放、短路、过流、过温等多重硬件保护机制。

▲ 故障保护:短路、过流、过温等多重硬件保护机制。

▲ 防爆认证:设计可通过各类安规认证。

2、标准符合性

▲ 符合国家标准:GB31241-2022(便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全技术规范)、GB 17761—2024(电动自行车安全技术规范)、GB/T 34131(电力储能用锂电池)、GB 38031(电动汽车用电池安全要求)等。

▲ 如何国内及国际认证:GB认证,UN38.3、UL认证、IEC认证、CE认证等各类认证要求。

五、项目实施计划

编号

进度阶段

项目内容

周期计划

1

需求调研

设备参数、工况数据采集

1周内

2

方案设计

电池组定制、BMS开发

2~3周

3

样品测试

充放电、高低温、安全防护,结构性能验证测试,设计符合性验证测试

3~4周

4

小批试产

备料计划、生产组装、老化、全检测试

2~3周

5

中批试产

备料计划、生产组装、老化、全检测试

2~3周

6

批量生产

备料计划、生产组装、老化、全检测试

4~6周

7

交付运维

安装调试、操作培训

1周内

六、经济效益分析

1、成本方向

▲ 锂电池作为新能源新兴产品,节能环保,便携轻便,成本偏低,维修便利,对比于交流有线供电更为优越。

2、节能效益:

▲ 充电效率>95%,显著减少能耗。

3、维护成本:

▲ 免维护设计,大大减少人工巡检以及制造成本。

七、售后服务

1、质保期:1~5年售后质保,500~800次以上循环寿命(以先到为准)。

2、远程监控:按实际需求状态,提供云平台实时监控电池状态,预警潜在故障。

3、应急响应:4小时内响应,8小时内出解决方案,24~48小时内提供现场技术支援。

提示:  

▲ 需根据具体设备参数(如电压、容量、尺寸限制)细化方案;  

▲ 若涉及特殊环境(如防爆、高压),需增加对应防护设计;   

▲ 建议与设备制造商联合调试,确保电池与整机系统兼容性。

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