舷外机由锂电池供电。方案、说明

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锂电池供电的舷外发动机。无线电电子电气工程百科全书

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在水库上，您可以越来越多地看到渔民在船上使用舷外电动机。与汽油发动机相比，它们具有许多优点：设计非常简单，开关立即发生，并且几乎没有噪音或副产品释放到水中。电动机的最大缺点是需要有电源——可充电电池，其质量（通常是铅酸）比电动机本身的质量大几倍。这在橡皮船上钓鱼时尤其不方便，因为橡皮船上需要放置沉重的电池。连接电线也不会带来便利。

与此同时，有些电池的能量容量相当，但质量却明显小于铅酸电池。其中包括各种类型的锂电池。下面描述了一种由直接位于其自身的锂源供电的小型舷外电动机。示出了电子设备运行所需的电动机和电源的图。还测量了舷外发动机整体的各种参数。

为此，使用了 12 伏两速 Sevylor SBM18 舷外发动机，其重量（不含电池）约为 2,5 千克（Aqua Marina T 18 品牌也提供相同的发动机）。在较高的速度下，来自电池的电力直接提供给电动机，而在较低的速度下，则通过附加的电阻器提供。在后一种情况下，正如测量结果所示，电池消耗的能量有三分之一用于加热电阻器，即被浪费了。根据电机护照，较高速度下的电流消耗达到 14,7 A，较低速度下为 7 A。此外，在第一种情况下，电机必须对系泊装置产生 8,1 kgf 的力，而在第二种情况下，则为 3,6 kgf千克力。根据测量，电源电压为11V时，电机在较低速度下产生约2,5kgf的力，接近标称值。

最初的版本中，电源是由三块电池串联组成的电池，每块电池又由两块并联的IMR 26650（KeepPower）锂离子电池组成，容量为5200mAh。

如您所知，锂电池是非常“脆弱”的电源：每种类型的电池都有充电时的最大电压和放电时的最小电压。对于锂离子电池，每个电池的这些值分别为 4,1 和 2,9...3,2 V。此外，您需要确保电池温度不超过 50...60 ^оS.

所有电池均放置在一个盒中；安装在其外壳中的这种电源的舷外发动机的重量为 3,9 千克。在测试过程中，电动机被安装在装满水的浴缸中，并以较低的速度与原始螺旋桨一起工作。为了在电压降至最低允许水平时自动关闭电池，使用了根据下图组装的电子设备。停机前，发动机连续工作了一个半小时。同时，电流消耗从 7,5 A 降至 5,3 A。

测试发现以下问题。测量显示整个充电电源的内阻为210毫欧。电流为 7,5 A 时，电池消耗的功率约为 12 W。在密闭的情况下，它的升温非常强烈：连续运行约一个小时后，其温度达到50 ^оC并持续上升。为了冷却它，使用了两个微型一瓦风扇，从而消除了这个问题。同时，有必要使外壳的设计稍微复杂一些，以保护电池和电子设备免受进水，同时确保空气流通。

最终版本使用锂聚合物电池。它的内阻低一个数量级，因此即使在密封情况下长期连续工作，也不需要强制冷却。此外，为了消除原电机在低速运行时出现的能量损失，采用了脉冲供电模式。除此之外，这使您可以平稳地调节舷外发动机的功率，并相应地调节船的速度。

电源是 Turnigy Multistar 14,8V 电池。其容量为 16 Ah，重量为 1,3 kg。对于锂聚合物电池，充电时的最大电压为每节 4,2 V，放电时的最小电压为 3...3,3 V。电池由四节电池组成，充电状态下的总电压为 16,8 V。显示内阻为 8 mOhm，因此即使在 10 A 电流下，电池中消耗的功率也将小于 XNUMX 瓦。

舷外机控制电路如图1所示。 1. 当电池电压降至最低允许水平时，电池自动关闭是由晶体管 VT2 和 VT13 上装配的施密特触发器执行的。该电平（在我们的例子中为 2 V）由微调电阻 RXNUMX 设置。请注意，为了精确安装，建议使用所谓的多圈微调电阻器（带有蜗轮）。

米。 1、舷外机控制图（点击放大）

当短按SB2按钮时，晶体管VT1打开，VT2关闭。这导致晶体管VT3打开。结果，包含在该晶体管的集电极电路中的继电器K1被激活。其触点在闭合电路上运行，可切换功率高达 16 A、电压高达 24 V 的直流电。

由于存在相对较大的电容器 C1 和电阻器 R2，组装在 DD14 微电路元件上的矩形脉冲发生器会稍微延迟地接收电源电压。延迟允许您使用低功率按钮来启动电动机。来自元件DD1.3输出的电压脉冲周期性地打开晶体管V74，在其漏极电路中连接有电动机M1。其反转由开关SA1 执行。当电源电压下降到较低的设定水平（随着电池放电）时，晶体管 W1 关闭，整个设备以相反的方向运行：继电器触点打开，电源断开。要关闭在较高电压下运行的发动机，请使用 SB1 按钮。

根据图中所示的部件额定值，脉冲重复率约为 50 Hz。提供给电动机的电压脉冲的持续时间由可变电阻器R6控制。选择电阻器 R8 和 R9 的值，以便在电池充满电的情况下，流过电动机的平均电流可以在大约 5 A 到 9 A 之间平稳变化。

设备部件安装在尺寸为 138x47 毫米的玻璃纤维板上。晶体管V74安装在一个小散热器上。它消耗的功率不超过一瓦。

在图中。图 2 显示了电池电压及其温度与最大电动机功率下连续运行时间的关系。还显示了其消耗的电流与时间的关系图。带有原始螺旋桨的电机本身固定在水浴中。该图显示，电池电压在放电时非常平稳地下降到大约 14,3 V 的值，然后急剧下降。对于锂聚合物电池来说，电压在接近允许的较低水平时会迅速下降。电源在密闭情况下连续运行两小时后最高温度不超过45...46 ^оC. 同时，研究表明，位于电池旁边的晶体管 VT4 和继电器 K1 的散热器对发热做出了重大贡献。

锂电池驱动的舷外马达
米。 2. 电池电压和温度对连续工作时间的依赖性

电池和发动机控制板位于舷外发动机上的密封硬铝盒内。盒子的盖子可以打开，可以轻松取出电池。电机的总体视图如图 3 所示。 4,4（也可以从中判断其大小）。电机连同电池的重量约为XNUMX千克。

锂电池驱动的舷外马达
米。 3. 电机总视图

船上发动机的测试是在没有波浪的湖面上进行的。两人座橡皮艇 JAM 220 T 的总负载约为 100 公斤。电池充满电且发动机最大功率时的速度为 4,5 公里/小时。发动机连续工作了2小时20分钟才停止。在最小功率下，这些数字分别为 3,6 公里/小时和 3 小时 45 分钟。

因此，从所提供的数据可以清楚地看出，锂聚合物电池可以成功地用于制造易于使用且重量轻的舷外电动船发动机，其电源直接位于发动机上。

作者：A.加夫里洛夫

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