Jak dobrać baterię do silnika elektrycznego do elektrycznej deski surfingowej?

Dzień dobry wszystkim!

Studiuję wzornictwo, jestem w trakcie robienia projektu dyplomowego, elektrycznego napędu do deski surfingowej. Mam za zadanie zaprojektować moduł z napędem pod względem innowacyjności, użyteczności, funkcjonalności oraz wyglądu.
Będzie to moduł z napędem, doczepiany w miejsce fina, pasujący do każdej deski surfingowej, windsurfingowej lub deski SUP pozwalający na pływanie w bezwietrzne dni/dni bez fal. Wykorzystuje w projekcie pędnik wodnoodrzutowy (water jet).
Jest dostępny na rynku napęd który osiąga ok. 8 km/h. www - currentdrives.com/collections/products/products/electrafin
Ja chciałbym osiągać prędkość ok. 30-50 km/h. Obliczyliśmy że potrzebuje silnik o mocy ok. 5000W - 6500W.

Niestety nie jestem inżynierem, mam możliwość konsultacji niektórych aspektów technicznych-konstrukcyjnych z moim kolegą inżynierem konstruktorem. Jednak potrzebuje konsultacji w kwestii doboru baterii do silnika. Tutaj bardzo liczę na waszą pomoc.

Dobrałam silnik:
(www - leopardhobby.com/html/en/pro/Boat/LBP56_B_Series/20151106/224.html)
Max Amps: 140A
Max Voltage: 40V
Max Power: 5500W
KV (RPM/Volt): 1000KV
Resistance: 0.0073
No-load Current (15V): 3A
Na stronie są też inne warianty. Czy sądzicie że ten silnik to dobry wybór czy powinnam użyć któregoś innego z tej strony, o innym stosunku U/I ?

Myślę nad zasilaniem bateriami Lithium-ion albo LiPo.
Znalazłam baterię “18650 Rechargeable Battery, 3.7V 3500mAh Protected Lithium-ion Batteries”. www - amazon.com/Rechargeable-Soonbuy-Protected-Lithium-ion-Flashlight/dp/B06XCKT817/ref=sr_1_10?ie=UTF8&qid=1492963691&sr=8-10&keywords=best+Rechargeable+Li-ion+Battery
Czy jest to dobry wybór żeby połączyć je w obwód i zrobić akumulator?
Ile sztuk takich baterii potrzebowałbym żeby używać silnika przez ok. 30 minut jazdy? Zależy mi na jak najmniejszej wadze i objętości akumulatora ponieważ będzie on umieszczony w module obok silnika (nie na desce, jak w istniejącym ELECTRAFIN)

Z góry bardzo dziękuję za jakiekolwiek wskazówki

EwelinaSURFING napisał:

Jest dostępny na rynku napęd który osiąga ok. 8 km/h. www - currentdrives.com/collections/products/products/electrafin
Ja chciałbym osiągać prędkość ok. 30-50 km/h. Obliczyliśmy że potrzebuje silnik o mocy ok. 5000W - 6500W.

Jak to obliczyliście? Moim zdaniem jest to po prostu niemożliwe, chcieć można ale w praktyce może zbliżycie się do prędkości 20km/h.

EwelinaSURFING napisał:

Czy sądzicie że ten silnik to dobry wybór

Zacznij od powiedzenia co ma napędzać ten silnik. Jaki masz pędnik?

EwelinaSURFING napisał:

Czy jest to dobry wybór żeby połączyć je w obwód i zrobić akumulator?

A jak myślisz co się stanie z akumulatorem o latarki gdy pobierzemy z niego 140A?

EwelinaSURFING napisał:

Ile sztuk takich baterii potrzebowałbym żeby używać silnika przez ok. 30 minut jazdy?

No tak +- druga deska wyjdzie

Taka wodna przyczepka

Oto obliczenie teoretyczne, nie uwzględniajace rzeczywistych ograniczonych możliwości ogniw litowych (np. oporność wewnetrzna, żywotność itp.).

Ogniwo litowe 3,7V/3500mAh ma zgromadzoną energię ok. 12Wh (watogodzin), czyli ok. 46000Wsek (watosekund). Pobierając z takiego ogniwa moc 6500W mamy ogniwo całkowicie wyładowane po 7 sekundach (w rzeczywistości żadne ogniwo nie wytrzyma takiego obciążenia).
Aby zapewnić napęd na 30 minut (=1800 sekund) potrzeba energię z 260 takich ogniw.
Ponieważ wyładowanie ogniw dużymi prądami powoduje znaczny spadek ich pojemności, do kalkulacji trzeba przyjąć baterię złożoną z ponad 500 takich ogniw.

Projektowanie jakichkolwiek urządzeń technicznych nie jest możliwe bez znajomosci fizyki (choćby w zakresie szkoły sredniej).

Dziękuję bardzo za odpowiedzi,
Wychodzi na to że dobraliśmy złą baterię..

Czy wiecie jak to działa w takich deskach elektrycznych, czy mają one inny sposób zasilania? Link do deski elektrycznej Lampuga:
www - esquire.pl/aktualnosci/708/lampuga-boost-najlepsza-deska-surfingowa-na-swiecie


Dane deski Lampuga:
Max Speed:
(km/h) - 54,4
(m/s) - 15,11
(Mph) - 34
Power (Watts) - 11 186
Range (Km) - 19,3
Weight (kg) - 36,7
Battery Type - Li 50.4 Volt
Battery Duration - Up to 40 min.
Charging Time - 120 min.

EwelinaSURFING napisał:

Czy wiecie jak to działa w takich deskach elektrycznych, czy mają one inny sposób zasilania?

Szukaj akumulatorów modelarskich o wysokiej wydajności prądowej (10C, 20C, 30C itp).
Ciekawe są akumulatory lifepo4, ale tutaj do poczytania czy idzie gdzieś je sensownie kupić.
Ale teraz zaczyna się kwestia bezpieczeństwa, zwarcie albo przebicie takiego akumulatora kończy się natychmiastową eksplozją
Fakt, że dookoła jest woda tylko pogorszy sprawę (paliwo do reakcji )

szymon122 napisał:

EwelinaSURFING napisał:

Czy wiecie jak to działa w takich deskach elektrycznych, czy mają one inny sposób zasilania?

Szukaj akumulatorów modelarskich o wysokiej wydajności prądowej (10C, 20C, 30C itp).
Ciekawe są akumulatory lifepo4, ale tutaj do poczytania czy idzie gdzieś je sensownie kupić.
Ale teraz zaczyna się kwestia bezpieczeństwa, zwarcie albo przebicie takiego akumulatora kończy się natychmiastową eksplozją
Fakt, że dookoła jest woda tylko pogorszy sprawę (paliwo do reakcji )

Dzięki wielkie za polecenie akumulatorów,
Jak myślisz, jakiej potrzebuje pojemności?
Czy dla silnika 50V, 110 mAh, 5500W (zaznaczonego na żółto) wystarczyłaby bateria LiFePo 4 60Ah, czy inna pojemność?

EwelinaSURFING napisał:

Jak myślisz, jakiej potrzebuje pojemności?

Szczerze mówiąc nie mam pojęcia
Nie wiem czy jakoś idzie to policzyć.
Silnik max 110A, a więc teoretycznie pół godziny pełnej mocy, powinno być ok. Jeszcze pytanie czy znajdziesz regulator do tego silnika. Pokaż ten akumulator, większość akumulatorów tego typu to pojedyncze ogniwo o napięciu 3.6V. Zobacz jaki jest maksymalny prąd rozładowania tego akumulatora, czasami prąd maksymalny który jest podawany dla temperatury 25°C oraz 30 sekund obciążenia. Weź pod uwagę to, że możliwe, że akumulatory trzeba będzie chłodzić, podczas obciążenia grzeją się, gdy się przegrzeją to tak jak mówiłem - mamy eksplozje

Ps Poczytaj jak się ładuje te ogniwa żeby nie zostać z akumulatorem bez ładowarki

Witam,
spróbujcie zbadać dostępność ogniw koreańskiej firmy Kokam:
http://kokam.com/data/Kokam_Cell_Brochure_V.3.pdf
są aktualnie uznawani za najlepszego producenta w tej branży na świecie.
Robią w szczególności ogniwa do pojazdów latających, o skrajnie dużej gęstości energii. Wymyślili czas jakiś temu ogniwo typu "pouch", które ma znacznie większą powierzchnię chłodzenia i wyraźnie lepsze charakterystyki elektryczne.
Musicie jeszcze do budowanej baterii zaprojektować jakiś sensowny BMS, monitorujący i zabezpieczający ogniwa: przed nadmiernym rozładowaniem, przeładowaniem, przegrzaniem, wyziębieniem (to akurat niekoniecznie, deski raczej rzadko używane są na mrozie), może jeszcze w jakiś sposób zarządzać ładowaniem oraz standardowo wyliczać SOC i SOH, plus jakieś dodatkowe funkcje, na przykład wysyłanie informacji do sterownika silnika o aktualnym maksymalnym prądzie wyjściowym, zależnym od stopnia rozładowania. Dla zwiększenia zasięgu, szczególnie na nieco zużytych ogniwach, można zrealizować tak zwany "active cell balancing".
Nie jest to niestety zbyt proste i wymaga doświadczenia w budowie układów zarządzających bateriami trakcyjnymi.

Pozdrawiam