Заметки об аккумуляторах для электродвигателей на судне

Эта статья поможет разобраться с тем какой аккумулятор подходит под конкретные задачи

Года 3 назад выбор типа аккумулятора был небольшим: AGM либо GEL. Оба свинцового типа. Удельная емкость на единицу веса крайне низкая, что означает ваш электромотор будет работать недолго от батареи разумного для парусной лодки веса.

Теперь же, с развитием литиевых технологий, литиевый аккумулятор в долгосрочной перспективе стал выгоднее свинцового.

Свинец есть смысл ставить на свою лодку в качестве аккумулятора для двигателя только если вам устраивает крайне малое время работы электродвигателя (до 2-3х часов) от одного заряда аккумулятора, либо вы хотите ставить гибридную установку и аккумулятор будет нужен только как буферный (т.е. генератор будет работать всегда, пока работает электродвигатель). В этом случае преимущества тихого хода будут вам недоступны. Также придется долго ждать для полной зарядки аккумуляторов, т.к. свинец можно заряжать током не более 0,1С (т.е. одна десятая от их емкости, общее время заряда - 10 часов).

Литий может иметь различную химию. Для себя я в первую очередь разделяю на опасную и безопасную химию:

Опасная:

  • LiPo
  • все элементы типоразмера 18650

Безопасная:

  • LiFePO4, LFP
  • Li-Ti (Li4Ti5O12Li2TiO3)

Опасная химия имеет лучшие показатели емкости на единицу веса, чем безопасная и дешевле стоимость. Но, как следует из названия, при неправильной эксплуатации может загореться и потушить будет очень сложно.

У меня на лодке сервисные батареи имеют тип LiFePO4 или литий-ферум. Каждая ячейка этого типа имеет среднее напряжение 3,2В, нижнее напряжение 2,5В, верхнее напряжение - 3,6В-3,65В.

Собирал мне их мастер с ником Leon, которого я нашел на форуме Электроавтосам

Каждая батарея состоит из 4х последовательно соединенных (4s) ячеек литий-ферума по 100Ач. Итого получилась батарея средним напряжением 12,8В что подходит для бортовой электроники. В каждой батарее стоит BMS, которая выполняет работу присмотра за напряжением на ячейках и отключению разряда или заряда когда напряжение выходит из интервала нормальной работы батареи, чтобы предотвратить разрушение ячеек, т.к. литий очень чувствителен к перезаряду или переразряду. Также, BMS выполняет функцию балансировки заряда между ячейками чтобы не было ситуации когда одна ячейка из четырех заряжена полностью, а остальные не до конца.

Использовать этот тип батарей для мотора вполне реально и многие так и делают, особенно если есть деньги и место внутри лодки где можно разместить АКБ достаточной емкости.

Для своей лодки я заказал АКБ LiPo типа в качестве источника энергии для электродвигателя. Я сделал выбор в сторону меньшей стоимости и меньшего веса вместо большей безопасности. Однако, я придерживаюсь необходимых правил безопасности при работе с таким типом батарей. Сюда входит обязательное наличие надежной BMS, проверка напряжения ячеек время от времени, правильная настройка зарядных устройств, некоторые хитрости направленные на увеличение безопасности. 

Я убежден что использование литиевых АКБ что опасного что не опасного типа без BMS или хотя бы активных балансиров совершенно неприемлимо.

Напряжение АКБ для двигателя лучше выбирать в зависимости от мощности двигателя которая вам нужна. Если у вас небольшая лодка и достаточно мощности до 5 кВт, то я рекомендую выбрать напряжение АКБ 48В. Это достаточно безопасное для человека напряжение, больше - уже надо придерживаться дополнительных мер предосторожности при работе с кабелями. Для больших лодок, которым требуется 10 кВт и больше придется повышать напряжение иначе толщина кабелей необходимых для пропускание требуемой мощности будет чересчур большой. Однако, я не рекомендую использовать напряжение больше 84В (максимальное напряжение заряженной АКБ) в любом случае, т.к. тогда вы попадете на контроллер внушительной стоимости. В отдельных случаях допускаю максимальное напряжение АКБ - 100В. Все что больше уже за гранью разумного с точки зрения кошелька.

Маленький бонус у 48В напряжения - существует множество блоков питания для телекоммуникационного оборудования, которые стоят копейки и как раз настроены на зарядку 48В АКБ, что позволит относительно недорого собраться всю систему в первом приближении и уже ходить с новым двигателем. Позднее можно заменить зарядное на более надежное, либо просто возить с собой запасной телекоммуникационный блок, т.к. они стоят копейки. Например зарядное Delta стоит в районе 500 грн (20  долларов США), его мощность 1,5 кВт чего обычно вполне достаточно. Под другое напряжение придется заказывать переделку такого блока на нужное напряжение либо покупку дорогого специализированного зарядного (цена такого будет в 10-20 раз больше "дельты").

Еще советую ставить максимально простую и неубиваемую BMS, т.к. все навороты типа блютус, wifi и т.д. снижают надежность этого блока, а он очень важен.

Размещать АКБ лучше недалеко от контроллера электромотора, однако не нарушая развесовку лодки. Я разместил их около киля. Кабеля естественно лучше не проводит под пайолами, т.к. там может быть вода. Я провел под боковыми койками.

Как рассчитать необходимую емкость АКБ

Если у вас гибридный двигатель, т.е. есть генератор - то вам не обязательно иметь на борту большую емкость АКБ. Возьмите АКБ емкостью достаточной для одного часа работы двигателя. Т.е. если мотор 3 кВт, то вам нужно 3 кВт*ч батарея. Если напряжение батареи 48В, то емкость в Ач будет в этом случае: 3000 Вт / 48 В = 62,5 Ач. Вам требуется батарея 48В и 60-70 Ач. 

Если у вас чисто электрический движитель, то тут уже зависит от того сколько у вас есть денег, т.к. емкости АКБ много не бывает. У меня на борту сейчас 7 кВт*ч, однако я планирую увеличить запас энергии до 12 кВт*ч к следующей навигации.

Вес батареи подбирайте такой чтоб вы могли ее поднять в одиночку.

Комментарии статьи(0)

Еще нет комментариев. Будьте первым!

Только авторизованные пользователи могут оставлять комментарии Вход