리튬 배터리로 구동되는 선외 모터. 구성표, 설명

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리튬 배터리로 구동되는 선외 모터. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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바다에서는 보트에서 선외 전기 모터를 사용하는 낚시꾼을 만나는 것이 점점 더 가능해졌습니다. 가솔린 엔진에 비해 여러 가지 장점이 있습니다. 디자인이 매우 간단하고 켜고 끄기가 즉각적이며 소음이 거의 없으며 부산물이 물로 배출되지 않습니다. 전기 모터의 가장 큰 단점은 배터리의 질량(일반적으로 납산)이 모터 자체의 질량보다 몇 배 더 큰 전원이 필요하다는 것입니다. 무거운 배터리를 어딘가에 배치해야하는 고무 보트에서 낚시를 할 때 특히 불편합니다. 편의 시설 및 연결 전선을 만들지 마십시오.

동시에 비슷한 에너지 강도로 납산 배터리보다 질량이 훨씬 낮은 배터리가 있습니다. 여기에는 다양한 유형의 리튬 배터리가 포함됩니다. 다음은 리튬 소스에 직접 배치된 소형 선외 전기 모터에 대해 설명합니다. 전기 모터의 작동에 필요한 다이어그램과 전자 장치의 전원이 제공됩니다. 전체적인 선외 모터의 다양한 파라미터도 측정되었습니다.

이를 위해 12볼트 18단 Sevylor SBM2,5 선외 모터가 사용되었으며 무게(배터리 제외)는 약 18kg입니다(동일한 모터는 Aqua Marina T 14,7 브랜드로도 생산됨). 더 빠른 속도에서는 배터리 전원이 모터에 직접 공급되고 더 낮은 속도에서는 추가 저항을 통해 공급됩니다. 후자의 경우 측정에서 알 수 있듯이 배터리에서 소비되는 에너지의 7/8,1이 저항을 가열하는 데 사용됩니다. 즉, 낭비됩니다. 모터 여권에 따르면 고속에서 소비되는 전류는 3,6A에 이르고 저속에서는 11A에 이릅니다. 이 경우 첫 번째 경우 모터는 2,5kgf의 계류력을 발생시켜야하며 두 번째 경우에는 - XNUMXkgf. 측정에 따르면 XNUMXV의 공급 전압에서 모터는 선언된 값에 가까운 낮은 속도에서 약 XNUMXkgf의 힘을 발생시켰습니다.

원래 버전에서 전원은 직렬로 연결된 26650개의 배터리로 구성된 배터리였으며, 각각은 5200mAh의 용량으로 병렬로 연결된 XNUMX개의 IMR XNUMX(KeepPower) 리튬 이온 배터리로 구성되었습니다.

아시다시피 리튬 배터리는 매우 "부드러운" 전원입니다. 각 유형에 대해 배터리를 충전할 수 있는 최대 전압이 설정되고 방전될 때의 최소 전압이 설정됩니다. 리튬 이온 배터리의 경우 셀당 이 값은 각각 4,1 및 2,9 ... 3,2 V이며 배터리 온도가 50 ... 60을 초과하지 않도록 해야 합니다. ^оC.

모든 배터리는 카세트에 넣었고 본체에 이러한 전원이 설치된 선외 모터의 질량은 3,9kg이었습니다. 테스트할 때 전기 모터는 물이 채워진 욕조에 설치되어 원래 프로펠러로 더 낮은 속도로 작동했습니다. 전압이 허용 가능한 낮은 수준으로 떨어지면 배터리를 자동으로 분리하기 위해 아래 다이어그램에 따라 조립된 전자 장치가 사용되었습니다. 종료하기 전에 모터는 한 시간 반 동안 계속 작동했습니다. 동시에 소비 전류는 7,5A에서 5,3A로 감소했습니다.

테스트 결과 다음과 같은 문제가 드러났습니다. 측정 결과 전체 충전 전원 공급 장치의 내부 저항이 210mΩ인 것으로 나타났습니다. 7,5A에서 배터리에서 소비되는 전력은 약 12W입니다. 닫힌 케이스에 있으면 매우 강하게 가열됩니다. 약 50 시간 연속 작동 후 온도가 XNUMX에 도달합니다. ^оC는 계속해서 상승합니다. 두 개의 소형 XNUMX와트 팬을 사용하여 냉각하여 이 문제를 제거했습니다. 동시에 케이스의 디자인은 배터리와 전자 장치가 물의 침투로부터 보호되는 동시에 공기 흐름이 보장되도록 다소 복잡해야 했습니다.

최종 버전은 리튬 폴리머 배터리를 사용합니다. 내부 저항이 훨씬 낮기 때문에 밀폐된 케이스에서 장기간 연속 작동하더라도 강제 냉각이 필요하지 않습니다. 또한 저속에서 구동할 때 원래 모터에서 발생하는 에너지 손실을 제거하기 위해 펄스 전원 공급 모드를 사용했습니다. 무엇보다도 이를 통해 선외 모터의 동력과 이에 따라 보트의 속도를 원활하게 조정할 수 있습니다.

전원은 Turnigy Multistar 14,8V 배터리였습니다. 용량은 16Ah, 무게는 1,3kg입니다. 리튬 폴리머 배터리의 경우 충전 시 최대 전압은 셀당 4,2V이고 방전 시 최소 전압은 3...3,3V입니다. 배터리는 16,8개의 셀로 구성되며 충전 상태의 총 전압은 8V입니다. 측정 결과 이 경우 내부 저항은 10mΩ이므로 XNUMXA의 전류에서도 배터리에서 소비되는 전력은 XNUMX와트 미만입니다.

선외 모터 제어 회로는 Fig. 1. 전압이 최소 허용 수준으로 떨어지면 배터리가 자동으로 차단됩니다. 트랜지스터 VT1 및 VT2에 조립된 슈미트 트리거에 의해 수행됩니다. 이 레벨(이 경우 13V와 같음)은 트리머 저항 R2로 설정됩니다. 정확한 설정을 위해서는 소위 멀티턴 튜닝 저항(웜 기어 포함)을 사용하는 것이 바람직합니다.

쌀. 1. 선외 모터 제어 회로(확대하려면 클릭)

SB2 버튼을 짧게 누르면 트랜지스터 VT1이 열리고 VT2가 닫힙니다. 이로 인해 트랜지스터 VT3이 열립니다. 결과적으로 이 트랜지스터의 컬렉터 회로에 포함된 릴레이 K1이 활성화됩니다. 접점은 단락 회로에서 작동하며 최대 16V의 전압에서 최대 24A의 전력으로 DC 스위칭을 허용합니다.

DD1 마이크로 회로의 요소에 조립된 직사각형 펄스 생성기에서 상대적으로 큰 커패시터 C2와 저항 R14의 존재로 인해 공급 전압이 약간 지연되어 공급됩니다. 지연을 통해 저전력 버튼을 사용하여 모터를 시작할 수 있습니다. 요소 DD1.3의 출력에서 나오는 전압 펄스는 모터 M74이 연결된 드레인 회로에서 트랜지스터 V1를 주기적으로 엽니 다. 그 반대는 스위치 SA1에 의해 이루어집니다. 공급 전압이 더 낮은 설정 수준으로 떨어지면(배터리가 방전됨에 따라) 트랜지스터 W1이 닫히고 전체 장치가 반대 방향으로 작동합니다. 릴레이 접점이 열리고 전원이 분리됩니다. 더 높은 전압에서 작동하는 엔진을 끄려면 SB1 버튼을 사용하십시오.

다이어그램에 표시된 부품의 정격에서 펄스 반복률은 약 50Hz입니다. 모터에 적용되는 전압 펄스의 지속 시간은 가변 저항 R6에 의해 조절됩니다. 저항 R8 및 R9의 값은 완전히 충전된 배터리로 전기 모터를 통해 흐르는 평균 전류가 약 5A에서 9A로 원활하게 변경될 수 있도록 선택됩니다.

장치의 세부 사항은 138x47mm 크기의 유리 섬유 보드에 장착됩니다. V74 트랜지스터는 작은 방열판에 장착됩니다. 그것에 의해 소비되는 전력은 XNUMX와트를 초과하지 않습니다.

무화과에. 도 2는 전기 모터의 최대 출력에서 연속 작동 시 축전지 전압과 온도의 의존성을 보여준다. 시간에 따라 소비되는 전류의 의존성 그래프도 제공됩니다. 원래 프로펠러가 있는 모터 자체는 수조에 고정되었습니다. 그림에서 배터리 전압이 방전되면서 약 14,3V의 값으로 다소 완만하게 감소한 후 급격히 감소함을 알 수 있습니다. 허용 가능한 낮은 수준에 가까워짐에 따라 전압이 급격히 떨어지는 것은 리튬 폴리머 배터리에서 일반적입니다. 45시간 연속 작동 후 닫힌 케이스에서 전원 공급 장치의 최대 온도는 46...XNUMX을 초과하지 않았습니다. ^оC. 동시에 연구 결과에 따르면 트랜지스터 VT4의 방열판과 배터리 옆에 위치한 릴레이 K1이 가열에 크게 기여합니다.

리튬 배터리 구동 선외 모터
쌀. 2. 연속 작동 시간에 따른 배터리 전압 및 온도의 의존성

엔진 제어 보드와 함께 배터리는 선외 모터의 밀봉된 두랄루민 상자에 있습니다. 상자의 뚜껑이 열리도록 되어 있어 배터리를 쉽게 꺼낼 수 있습니다. 모터의 일반적인 모습은 Fig. 3(크기를 판단하는 데 사용할 수도 있음). 배터리와 함께 모터의 질량은 약 4,4kg입니다.

리튬 배터리 구동 선외 모터
쌀. 3. 모터의 일반적인 모습

흥분이없는 호수에서 보트의 모터 테스트가 수행되었습니다. 이중 고무 보트 JAM 220 T의 총 하중은 약 100kg이었습니다. 완전히 충전 된 배터리와 최대 엔진 출력의 속도는 4,5km / h였습니다. 모터는 2시간 20분 동안 계속 작동하다가 정지했습니다. 최소 출력에서 이 수치는 각각 3,6km/h 및 3시간 45분이었습니다.

따라서 위의 데이터에서 리튬 폴리머 배터리를 성공적으로 사용하여 전원을 모터에 직접 배치하여 사용하기 쉽고 무게가 적은 선외 전기 모터를 만들 수 있음을 알 수 있습니다.

저자: A. 가브릴로프

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