Какую выбрать батарею для двигателя?

Question

[slagoris]

Здравствуйте.
Загорелся идеей собрать электроплавник/электромотор для своего сапборда. Детали что/почему/зачем/а почему не лодка - мы с товарищами - большая группа энтузиастов именно сапбордистов, сплавы, прогулки. Иногда не хочется заниматься греблей, а просто прокатиться до нужного места водоема по кайфу. Вот поэтому было решено заняться темой электроплавника. Смотрел готовые варианты - отлично, но большинство в моем бюджете либо маломощные, либо с маленькой батареей (уж не знаю, что там за батарейки... поэтому и пишу). В общем всё это риторика - основные компоненты я собрал, напечатал корпус, есть контроллер, есть мотор, но вот не сильно я разбираюсь в батареях, вот и вопрос, какую выбрать, много стало всяких батареек и LiFePo4 и LiPo и стандартные Li-Ion. Сам вопрос: какую выбрать батарею, чтобы подошла к имеющимся комплектующим, тянула, и хватало на 1.5-2 часа, ну может на 1.5 часа непрерывной работы? Естественно работа будет не на всю мощность, где-то газануть, где-то процентов на 40-50 основное использование.

Двигатель: 1350W, KV:200, DC30-60V (вот такой https://aliexpress.ru/item/1005004748742768.html?s...)

Контроллер: Напряжение: 14-84 В (4-20S) , Постоянный ток: 100А, Максимальный ток: 120А вот такой (https://aliexpress.ru/item/1005003307454862.html?s...)

Буду очень признателен за ликбез, и рекомендацию батареи: тип, вольтаж, емкость... может не так пишу, но уж не обессудьте.

Comments

[Модератор]

Вопрос вне тематики ресурса. Тут в основном всё связанное с ИТ - о программах для проектирования и моделирования, о ПО контроллеров (в части собственно программ, не железа). По железу тут опять же связанное с ИТ - процессоры, аккумы для ноутов, всё вот это вот.
Вопросы по железу лучше задавать на тематических ресурсах.

Answer 1

[hint000]

Арифметика-то простая.

DC30-60V

Очевидно, что максимальной мощности мотор достигает при подаче максимального напряжения 60V. При этом потребляемый ток (в амперах) будет = 1350 W / 60 V.
Чтобы не терять энергию на DC-DC преобразователе, лучше сразу подобрать батарею на подходящее напряжение 60V. Грубо считаем, полтора часа на 50% мощности это 0.75 часа на 100% мощности. Значит нужна ёмкость батареи 0.75 h * 1350 W / 60 V ~= 17 A*h
Это при КПД 100% у батареи и КПД 100% у контроллера, а в реальности значит нужна несколько бОльшая ёмкость.
Просто оценка снизу - это 60 V, 17 A*h.

Надо учитывать, что разряд полной ёмкости литиевой батареи за 1.5 часа - это приемлемая, но всё же довольно тяжёлая нагрузка (именно для любой литиевой технологии), будет вызывать заметный нагрев батареи и желательно это как-то контролировать. При сильном перегреве возможно возгорание батареи, в очень редких случаях взрыв.
Допустим, что решили пойти безопасным путём и взяли свинцовую батарею (которой пофигу высокий ток разрядки, в отличие от литиевой), прикидываем её вес на основании имеющихся свинцовых батарей других ёмкостей и напряжений, получаем 25-30 кг для 60 V, 17 A*h. Думаю, неприемлемо. Прикидываем для обычных литиевых АКБ формата 18650, их потребуется около 100 штук (это если брать самые лучшие, ~3400 mA*h, а если брать подешевле меньшей ёмкости, то их количество ещё нужно увеличивать) и весить они будут (без учёта какой-то конструкции, в которой они будут держаться) около 5 кг. Уже вполне терпимо, но ещё раз скажу: контролируйте нагрев таких батарей, как при заряде, так и при разряде!
Если где-то найдёте подходящую тяговую батарею (т.е. изначально рассчитаную для питания электромотора на каком-то транспорте), то это, вероятно, будет оптимально. Попробуйте поискать батареи для электровелосипедов, для электросамокатов; я не знаю, какие там характеристики, но вполне возможно, что подберёте что-то подходящее.

Смотрел готовые варианты - отлично, но большинство в моем бюджете либо маломощные, либо с маленькой батареей

Бюджет не озвучен, так что прикидывайте самостоятельно. По-моему 100 штук самых крутых (по ёмкости) батареек 18650 будут стоить не так уж мало.

Comments

[Василий Банников]

свинцовую батарею (которой пофигу высокий ток разрядки

Не пофигу. В свинцовых батареях на высоком токе точно также происходит перегрев и кипение электролита.

[hint000]

Василий Банников, строго говоря, там "кипение" нужно брать в кавычки, потому что это не кипение в результате нагрева, (или снижения давления), т.е. это не фазовый переход, а электрохимический процесс выделения пузырьков газа на электродах, это только внешне похоже на кипение.

Не пофигу.

Ну давайте посмотрим на автомобильный аккумулятор, что у меня под рукой, на нём указано 480 A (подразумевается стартовый ток), ёмкость 50 A*h, т.е. официально он рассчитан производителем на почти десятикратный ток относительно своей ёмкости, хоть и кратковременно, но когда машина не заводится, можно делать подряд десятки попыток завести без ущерба для аккумулятора (паузу рекомендуют делать, чтобы не перегреть стартер, а именно аккумулятору пофиг вплоть до разрядки, реальный ток потребляемый стартером легковушки порядка 100..150 A, на каком-нибудь условном Крузере или Газели может быть и все 200 A). Теперь возьмём свинцово-кислотный аккумулятор от ИБП. При переходе на батарею, ИБП может высасывать её, в зависимости от нагрузки, даже за 5 минут. И это штатный режим, при котором качественная батарея живёт по меньшей мере 3 года и выдерживает много десятков циклов зарядки-разрядки.
А представьте, что будет с литиевым аккумулятором, если его разрядить со 100% до нуля за 5 минут. :) Не-не-не, умный контроллер просто не допустит этого, но если умного контроллера не будет или терморезистора не будет, то в лучшем случае будет пламя без взрыва, в худшем - взрыв с пламенем. В этом огромная разница со свинцовыми. Да, некоторый нагрев происходит при больших нагрузках, но даже горячая кислота и горячий свинец не воспламеняются и не взрываются.

[slagoris]

Спасибо за подробности! Да, свинцовые - очень тяжело, есть и тяговые свинцовые, но тяжело. Железофосфатные - идеально, но очень дорого. А литиевые, думаю - будет самое то

[Виктор]

slagoris, в основном я согласен с автором ответа (плюсанул). Добавлю только, что по моей оценке (делал самостоятельно батареи для электровелов), наилучшее отношение "цена/качество" получается не с 18650 (около 2500...2700 мАч), а с 26650 (около 5000 мАч). Особенно с учётом того, что при оптовой закупке (а сто штук - явный опт) китайская Лиитокала делает очень приличные скидки - иногда до 25...30%. Но, конечно, такие надо поискать, а не бросаться на первые попавшиеся предложения. И разумеется, смотреть репутацию продавца и внимательно читать отзывы, чтобы не оказаться жертвой мошенника, втюхивающего отбраковку.