Тяговый аккумулятор для лодочного электромотора ( Li-ion ).

Анализ пожеланий рыбаков и туристов.

         Что у рыболовов, что у туристов требования к энергоустановке лодки примерно одинаковые. Все хотят плавать далеко, быстро, безопасно и не напрягаться при перевозке и сборке транспортного средства для отдыха . Лодочный электромотор как основной двигатель лодки в сочетании с индикатором разряда батареи и экономайзером расхода электроэнергии , способен во многом удовлетворить эти пожелания. При весе 2-7 кг, он практически не требует сервисного обслуживания, обладает огромным ресурсом, обеспечивает в зависимости от типа лодки максимальную скорость 4-7 км/ч. Классическим источником энергии для такого электромотора является аккумулятор. Важно, что запас хода, по мнению большинства рыболовов и туристов, должен быть не менее двух часов, при максимальной мощности потребляемой электромотором и четыре часа при половинной. Кроме того, вес батареи в 20кг. считается весьма утомительным. Стандартный путь аккумулятора троллингового мотора - от дома до автомобиля, от автомобиля до лодки, и соответственно в обратную сторону. И автомобиль может стоять в сотнях метров от дома и уж тем более расстояние от авто до места загрузки батареи в лодку, легко может достигать сотен метров, особенно во время весенних паводков. Каждому, кто хоть раз тащил домой для зарядки автомобильный аккумулятор, известно насколько это утомительная затея, а ведь это всего 15-16кг. Хотелось бы, чтобы аккумулятор был не обслуживаемым, то есть попользовался и забыл до следующего сезона, то есть не нужно проделывать процедур типа дозарядки. Каков выбор на сегодня? Основные варианты выбора это свинцово-кислотный, гелевый аккумулятор, литий-ионный (Li-ion) аккумулятор, литий-полимерный аккумулятор (Li-pol), литий-железо-фосфатный аккумулятор. Далее будут рассмотрены батареи для самых распространённых, и поэтому недорогих лодочных электромоторов с максимальным потребляемым током в 30А и номинальным напряжением питания 12В. В разряд таких троллинговых электромоторов попадают модели: Minn Kota Endura 30 C2, Moratti Buddy 18, Moratti Buddy 30,Haswing Osapian 30, WaterSnake FWT30TH, WaterSnake T18, WaterSnake T24, Flover 33 F и тд. Надувная рыболовная лодка или туристическая байдарка с таким мотором при токе 15А (при использовании ШИМ регулятора) будет двигаться со скоростью 4-5 км/час. Исходя из желательного времени движения с максимальной скоростью 2часа, далее будем рассматривать батареи разных типов ёмкостью 60-80Ач.

Особенности тяговых Li-ion аккумуляторов.

         Мы не будем специально рассматривать литий-полимерный аккумулятор (Li-pol) и литийжелезофосфатный аккумулятор, так как они заметно дороже и тяжелее Li-ion, а их специфические особенности, такие как высокие токи заряда/разряда для тягового аккумулятора лодочного мотора практически не важны, так как движетель электромотора, то есть гребной винт, работает в вязкой среде, что исключает повышенные пусковые токи, в отличии, например, от мотовелосипедов.

Достоинства.

        1. Низкий вес 11.1V батареи 60Ач будет 5-6 кг. Высокая енергоёмкость (140-240 Вт/кг). Не высокая цена 250-600 уе./(кВт/час). По сути это самый низкий вес в пересчёте на запасённую энергию.
        2. Низкий ток саморазряда 5-10 % в год, не требуется дозарядка при длительном хранении.
        3. При разряде за 2 часа, то есть при разряде током 0.5C, извлекаемая из батареи ёмкость, примерно 90%.
        4. Большинство аккумуляторов Li-ion работоспособно в интервале температур от -30 до +60 °С.
        5. Сколько проработает батарея, при включении типичного троллингового мотора с тягой 30lbs и максимальным током 30А? Далее приведены данные натурных испытаний.

Начальный ток 29.2А Напряжение на клеммах 11.8В
Через   10мин ток 26.0А Напряжение на клеммах 11.63В Извлечённая ёмкость 4.4Ачас.
Через   30мин ток 24.0А Напряжение на клеммах 11.32В Извлечённая ёмкость 8.7Ачас.
Через   60мин ток 23.0А Напряжение на клеммах 11.00В Извлечённая ёмкость 20.4Ачас.
Через   90мин ток 22.2А Напряжение на клеммах 10.77В Извлечённая ёмкость 35.5Ачас.
Через 120мин ток 22.0А Напряжение на клеммах 10.63В Извлечённая ёмкость 46.5Ачас.
Через 150мин ток 21.4А Напряжение на клеммах 10.45В Извлечённая ёмкость 57.4Ачас.
Через 158мин ток 20.0А Напряжение на клеммах   9.10В Извлечённая ёмкость 60.3Ачас.

Данные по току и напряжению не очень точны, в силу турбулентностетей при испытаниях, но данные по извлечённой ёмкости достаточно точны, в силу логики измерения ёмкости ваттметром.

Это означает, что включив максимальную скорость электромотор проработает два часа тридцать восемь минут и израсходует 100% паспортной ёмкости батареи, это время почти на 60 процентов дольше, чем для гелеевого аккумулятора с паспортной ёмкостью 60Ачас. При этом этом мощность двигателя будет меньше, в среднем примерно на 9%. Основной прирост времени работы обеспечивается не пониженным током, а лучшей извлекаемостью энергии у Li-ion технологии.

Недостатки.

        1. Не высокое количество циклов заряд/разряд, типовое значение 500циклов. После чего ёмкость снижается до 80 % от начальной емкости. Чтобы увеличить число циклов заряд/разряд, возможно заряжать батарею не полностью. При заряде батареи до 80% ёмкости количество циклов заряд/разряд возрастает то 1000-1500.
        2. Пониженное 11.1V рабочее напряжение. Это значение определяется рабочим напряжением единичного элемента батареи 3.7V. Большинство лодочных электромоторов рассчитаны на работу от источника питания 12V, поэтому при пониженном напряжении будут отдавать несколько меньшую мощность. Поскольку при разряде снижается напряжение для всех типов аккумуляторов, то это скорее не недостаток, а особенность Li-ion аккумуляторов.
        3. Необходимость использовать контроллер заряда/разряда, для защиты от переразряда, перезаряда, перегрузки при разряде. В настоящее время это типовая задача решена хорошо отлаженными решениями, на основе специализированной элементной базы. Применение такого контроллера, попутно решает задачу защиты двигателя от перегрузок по току.
        4. Заряд аккумуляторов рекомендуется проводить при положительных температурах, обычно от 0 до +50 °С.

Особенности тяговых свинцовых гелевых LEAD ACID аккумуляторов.

         Мы не будем рассматривать в обзоре автомобильные аккумуляторы для питания лодочного мотора, так как они не предназначены для сколько-нибудь глубокого разряда, то есть отдачи в нагрузку значительной от номинальной энергии без значительной деградации по ёмкости.

Достоинства.

         1. Не высокая цена 200 у.е. для 80Ач.
         2. Распространённость и как следствие лёгкость в приобретении.
         3. Высокие, до сотен ампер токи разряда.
         4. Номинальное напряжение питания 12В, для которого разработано большинство недорогих лодочных электромоторов.

Недостатки.

         1. Высокий вес. Вес батареи 60Ач будет 18-20кг. Не высокая енергоёмкость (30-50 Вт/кг).Следствием высокого веса гелевых аккумуляторов, является неободимость защиты дна надувных лодок от нежелательного вытягивания.
         2. Высокий ток саморазряда, требуется дозарядка при длительном хранении. У исправных аккумуляторов при t=+1...+20 С за 1 сутки составляет 1% от номинальной емкости, или 30% за месяц. При снижении температуры ток саморазряда уменьшается. По мере старения аккумулятора саморазряд протекает более интенсивно. Следовательно, в «межсезонье» аккумулятор необходимо периодически заряжать.
         3. Не высокое количество циклов заряд/разряд, типовое значение 300-400 циклов.У наиболее продвинутых батарей анонсированно 1000 циклов.
         4. При разряде за 2 часа, то есть при разряде током 0.5C, извлекаемая из батареи ёмкость, примерно 60-70%. Именно по этой причине продавцы свинцовых тяговых батарей рекомендуют ёмкости 80-150Ач., так как при этом время извлечения энергии увеличивается и соответственно увеличивается извлекаемая ёмкость. Вес гелевой батареи при этом увеличивается до 20-28кг.

        5. Сколько проработает батарея, при включении типичного троллингового мотора с тягой 30lbs и максимальным током 30А? Далее приведены данные натурных испытаний.

Начальный ток 32.0А Напряжение на клеммах 12.1В
Через  10мин ток 28.0А Напряжение на клеммах 12.04В Извлечённая ёмкость  4.7Ачас.
Через   30мин ток 25.5А Напряжение на клеммах 11.85В Извлечённая ёмкость 13.6Ачас.
Через   60мин ток 24.5А Напряжение на клеммах 11.50В Извлечённая ёмкость 26.0Ачас.
Через   90мин ток 23.0А Напряжение на клеммах 10.90В Извлечённая ёмкость 37.8Ачас.
Через 100мин ток 21.2А Напряжение на клеммах 10.10В Извлечённая ёмкость 41.5Ачас.

Данные по току и напряжению не очень точны, в силу турбулентностетей при испытаниях, но данные по извлечённой ёмкости достаточно точны, в силу логики измерения ёмкости ваттметром.

Это означает, что включив максимальную скорость электромотор проработает один час сорок минут и израсходует 68% процентов от паспортной ёмкостьи батареи, после чего напряжение батареи уменьшится до предельно низкого напряжения.

Вывод.

        Если позволяет бюджет, то тяговый Li-ion аккумулятор предпочтительней свинцового.

Что доступно на рынке?

        Батарея Espada – Esp60-12/30 – тяговый Li-ion аккумулятор с ёмкостью 60Ач и весом 5.2кг, максимальным допустимым током нагрузки 30А и номинальным напряжением 11.1вольт. В линейке продуктов также доступны ESPADA-ESP 80-12/30 и ESPADA-ESP 100-12/30. Эти модели отличаются от базовой модели только ёмкостью и максимальным зарядным током. Для моторов с напряжением питания 24В доступна модель ESPADA-ESP 60-24/35 ёмкостью 60Ач и максимальным током разряда 35А.
Все батареи снабжены контроллером заряда/разряда, для защиты от переразряда, перезаряда, перегрузки при разряде, дополнительным биметаллическим предохранителем и защитой батареи от перегрева. Ток саморязряда и ток потребляемый контроллером (30мкА) позволяют хранить батарею без дозарядки до двух лет. Герметичный IP-65 корпус выполнен из высокопрочного пластика толщиной 4мм и обеспечивает защиту от водяных струй с любого направления. Входящее в комплект зарядное устройство обеспечивает стандартную - двухступенчатую, сначала током в 4А, потом напряжением, диаграмму зарядки Li-ion аккумулятора. В качестве опции доступно зарядное устройство с током заряда 6А. Для моделей ESPADA-ESP 80-12/30 и ESPADA-ESP 100-12/30 доступно зарядное устройство с током заряда 6А и 10А.

Инструкция пользователя Espada – Esp60-12/30

Скачать инструкцию пользователя .doc




Гарантийный период и обязательства.

        На аккумулятор предоставляется стандартная гарантия 1год. Изготовитель не несет ответственность за повреждения, вызванные неправильным использованием элемента, нарушениями условий и требований, приведенных в данном документе.

         Меры безопасности при эксплуатации батареи Espada – Esp60-12/30.

• При заклинивании мотора, по причине намотки водорослей, отсоедините клеммы троллингового электромотора от батареи до того как приступите к очистке лопастей от водорослей.
• При срабатывании защиты напряжение с клемм батареи будет снято. Для сброса защиты, то есть включения батареи, отключите накрузку от клемм батареи и подождите. Время самоотключения защиты зависит от того, какая из защит срабортала, и может колебатьмя от 0.01сек. до 1 минуты.
• Не используйте клеммы электромотора типа "крокодил". Это существенно снижает эффективность радиаторов охлаждения батареи и уменьшает её ресурс.
• Проверте качество соединения клемм электромотора с проводами. Низкое качество обжимного соединения может вызывать сильный дополнительный нагрев радиаторов батареи,из-за высокого переходного сопротивления клемма-провод, заметное снижение мощности электромотора при этом возможно снижение количества циклов заряд/разряд аккумулятора . По возможности припаяйте клеммы к проводам.
• Не погружайте аккумулятор в воду. Храните его в сухом прохладном месте, если не используете его по назначению.
• Не ограничивайте доступ воздуха к выводам батареи, поскольку контакты батареи одновременно являются радиаторами контроллера батареи.
• Не используйте и не оставляйте аккумулятор вблизи источников открытого огня или тепла.
• При заряде используйте только предназначенные для данного аккумулятора зарядные устройства и разъём предназначенный для заряда.
• Не соединяйте батареи между собой. Последовательное или параллельное соединение двух или более батарей может привести к выходу батарей из строя.
• Не подключайте аккумулятор к устройствам, не предназначенным для питания от него.
• Не замыкайте положительный и отрицательный выводы батареи металлическими предметами или проводами, во избежании короткого замыкания аккумулятора.
• Не располагайте аккумулятор рядом с металлическими предметами, такими как рыболовные катушки, карбоновые удилища, элементы металлического корпуса лодки и т.п., чтобы не вызвать короткого замыкания батареи.

Где купить?





Купить на PC-Controllers ru