ИОНИСТОР ВМЕСТО АККУМУЛЯТОРА

Суперконденсатор или Гибридный Аккумулятор в авто

Пред история:
Отслуживший мне 4 года аккумулятор Varta C30 54Ah внезапно сдох, не завел авто при не больших морозах, предыдущей зимой я им конкретно занимался гонял и заряжал малым током снимал сульфаты с пластин, сверлил отверстия и мерил электролит, а перед этой зимой не нашлось времени с ним возится.

Сдал его под скидку и взял точно такой же выпуска июль 2015, но в качестве этого АКБ я засомневался сразу, после ночной стоянки при не большом минусе по началу 12.3 а после трех месяцев опустилось до 11.8 вольт.

Вообще я понял что для холодного климата CaCa (кальциевые) АКБ это зло, с ними хорошо когда жарко и машина не глушится, но если вы ездите дом-работа-дом иногда в магазин то лучше не связываться с такими аккумуляторами.

Заинтересовался темой Суперконденсаторов, в Китае на них электобусы ездят.

Оказывается Камаз тоже делат Электробусы

Прочитал о этой теме:

Заказал через Ebay вот такие конденсаторы 500F 2.7V 6шт.:

Но первый блин комом, после первых тестов присланных конденсатов я понимаю что деньги потратил зря, они оказались фейками с не понятными параметрами, не больше 50 Фарад или меньше с напряжением 2.0 Вольта, при зарядке до 2.5 Вольта переводят заряд в тепло, огромные токи утечки, батарея из 6 конденсаторов разряжается за 2 часа с 12.6В до 8В, токи этих Фейков минимальны 2-3А при кз. Китайцы выдают не качественные ионисторы за суперконденсаторы … качество только выбросить…
Долгая переписка с продавцом, деньги мне все же вернули.

Такой вариант возможен при идеальных условиях и оригинальных суперконденсаторах Samhwa Green Cap Ю. Корея

Попытка номер два…
Купил суперконденсаторы БУ Maxwell 1200F 2.7V 6шт. — сборка: 1200 фарад / 6шт. = 200 фарад 16.2 вольта.

Тех данные: Срок службы 10 лет, количество циклов 1000000, максимальный ток 930 Ампер, ток при Коротком замыкании 4700 Ампер, Накопленная энергия 1.22 Вт/час, ESR 0.58 mΩ, рабочие температуры -40 — +65С

Зарядил до напряжения 14.7В через сутки напряжение 12.9, замерил токи утечки на напряжении 12.6В от 3 до 8mA, когда конденсаторы постоят заряженные и их несколько раз подзаряжаешь, саморазряд уменьшается до каких величин первые трое суток разряд с 16 вольт падает до 15 далее всё медленнее и через пол года заряд остается около 9 вольт.

Протестировал конденсаторы на Хомяке:

Первые полевые испытания, подключил только конденсаторы, проморозил машину ночью, запуск при -17 и 12.3 вольтах.

Прикинул емкость моей сборки, 140 Вт лампочек прогорели 63 сек при напряжении с 14.6 до 11в

емкость примерно 191 Фарад. токи утечки у Хомяка с сигнализацией 40мА, значит эта сборка может продержать заряд около 3-4 часов без использования Аккумулятора.

По расчетам, Конденсатор ёмкость 1Ф просаживается током в 1А на 1В за 1 секунду.
Значит при токе утечки 40мА (что совсем немного для авто с сигналкой) получится
(14.5В -11.5В)* 200Ф / 0,04А = 15000 секунд = 4 часа. Т.е. примерно каждые 4 часа авто будет просаживать конденсаторы с 14.5В до 11.5-ти.

Теперь я столкнулся с проблемой найти подходящий корпус для сборки суперконденсаторов.
Решил искать убитый мото АКБ, так как по размерам подходил корпус от 20Ah аккумуляторов.
Нашёлся человек с местного Droma который услышал мой клич и отдал мне два убитых мото АКБ.
Один АКБ я распилил и сделал из него корпус, второй удалось восстановить но не полностью, внутри у него отваливается одна банка, в общем это ему не особо мешает подпитывать суперконденсаторы.

Вот что у меня получилось:
И все же машина может жить без стартерного АКБ!
Поставил на Хомяка только конденсаторы, заряда с 14.5в до 11.5в хватает на три с половиной часа, далее сигнализация заводит авто по низкому напряжению 11.5в в борт сети, подзаряжает конденсаторы и подогревает двигатель.
Зимой не плохой вариант отказаться вообще от Стартерного Аккумулятора но если машина стоит на улице.

Наконец совершенство инженерной мысли гибридная связка Мото Delta 14Ah AGM VRLA аккумулятор 2008 года, по ампер часам показал себя как новый и это после простоя в один год, так же у него оторвана внутри одна банка (иногда отваливается контакт) + Суперконденсаторы Maxwell, крутят стартер бодрее чем новая Varta 54Ah.

При напряжении 12 вольт бодрый запуск двигателя, за несколько секунд напряжение подымается до 14.5-14.8 вольт, после глушения двигателя малый АКБ продалжает заряжаться некоторое время, пока напряжение АКБ и конденсаторов не уровняется… при 13-14 вольтах запуск очень бодрый…

Аргументы за использование суперконденсаторов в авто: возможность запустить двигатель в морозы даже с дохлым АКБ, поддержание заряда от маленького АКБ или солнечной батареи, зимой можно вообще отказаться от стартерного АКБ которые сейчас дохнут в лучшем случае на третью зиму, если конденсаторы подключить параллельно со стартерной АКБ срок службы этой АКБ возрастает в разы, весь токовый удар конденсаторы берут на себя.

Отъездив на гибридной сборке половину зимы, впечатления только положительные, машина с таким запасом по току ведет себя более стабильно, субъективно тяга двигателя увеличивается и кажется что машина рвет с места, расход не измерял но явно он должен уменьшится не намного, один раз пришлось подзарядить маленький АКБ, так как поездки были в основном не продолжительные. Есть небольшой минус, несколько секунд после запуска двигателя идет высокая нагрузка на двигатель, выпрямительные диоды, генератор и ремень генератора. На лето поставил назад большой АКБ…

У многих может возникнуть вопрос: А что будет с генератором и с электрооборудованием авто при таком вмешательстве? Давайте подумаем что происходит при подключенном аккумуляторе почти тоже самое вся разница в том что сборка конденсаторов 200F имеет сопротивление 3.6 mΩ а аккумулятор допустим свежий 3 — 5mΩ а ведь некоторые подключают два аккумулятора да ещё и 90Ah, токи зарядки этих АКБ в первые секунды будут то же максимальными, в современном авто система зарядки представляет из себя не просто генератор, а регулируемый источник тока, ну а насчет электрооборудования то оно будет работать наиболее стабильно и эффективно добавляя немного мощности двигателю.

Вторая зима, аккумулятор подключил тонкими проводами, акб нужна только чтобы поддерживать заряд 3-8mA на конденсаторах и питать сигналку с мозгами 38mA, если надо подзарядить малого, ни каких проблем, снимается за 30 сек, дома заряжается, машина остается с конденсаторами и полностью питается от них.

Так запускается двигатель при 14 вольтах в бортовой сети.

Продолжаю тестировать на что способны конденсаторы лютой зимой.

Ночью пообещали -29С, оставил хомяка на ночь без прогрева, сейчас установлены сборка конденсаторов 200F и АКБ гелевый от бесперебойника 7Ah реальных около 5Ah, когда работает автозапуск по температуре -15С ни каких проблем не возникает, единственное что мой мото AGM с обрывом внутри не успевает заряжаться, поменял его на АКБ от бесперебойника 7Ah, который быстро прогревается и подзаряжается.

И так утром на улице -27С, температура двигателя -26С, масло 0W20, гелевый АКБ подмерз напряжение в борт сети 11.7в, при таком напряжении и температуре двигателя, конденсаторов 200 Фарад маловато для уверенного пуска, заснял видео запуска.

Но я подготовился к какой ситуации, был бы здесь просто АКБ, геморрой обеспечен, поиск кто прикурит или снимать АКБ тащить домой для отогрева. С конденсаторами такой ёмкости их нужно подзарядить напряжением выше 13в, что я и сделал повышающим преобразователем подключил его к акб от бесперебойника, 3 минуты и конденсаторы подзарядились до 12.8в.
По формуле накопленная энергия в конденсаторе растет не линейно а квадратично J=(C*U^2)/2 при C=200F если на конденсаторе 9V то он имеет запас энергии 8.1 кДж а если он заряжен до 14V то мы уже имеем заряд 19.6 кДж, зарядим до 16V будем иметь заряд энергии в 25.6 кДж.

Нарисовал схемку подзарядки конденсаторов перед холодным запуском при использовании маленького аккумулятора, так как при сильных морозах напряжение на аккумуляторе и конденсаторах может опустится ниже 12 вольт что снижает энергию запуска.

Преобразователь нужно использовать с ограничением тока, диод шоттки и мощное реле.

ИОНИСТОР ВМЕСТО АККУМУЛЯТОРА

Предлагаем неплохой вариант конструкции вечного перезаряжаемого аккумулятора, снабженной регулятором выходного напряжения. Вся схема основана на суперконденсаторах (ионисторах).

Хотя стоимость создания такой батареи довольно значительна, вложения быстро окупятся, если рассчитать затраты сэкономленные на покупке батареек для различных типов устройств. Кроме того, такую батарею можно заряжать разными способами (например от сетевого источника питания или от солнечных элементов), и время зарядки во многих случаях составляет всего несколько минут. Аккумулятор также можно использовать в «аварийных» ситуациях, например, для зарядки мобильного телефона на улице или для резервного питания освещения.

В представленной конструкции можно выбрать любое выходное напряжение в диапазоне от 3 до 33 В благодаря использованию преобразователя постоянного тока.

Читайте также  Как возможен транзистор с двумя ножками?

Схема аккумулятора на ионисторе

Схема аккумулятора на ионисторе

Схема основана на суперконденсаторах, емкость которых во много тысяч раз превышает обычные электролитические конденсаторы (1-3000 фарад), что делает их хорошими накопителями тока. В данном варианте использовались 2 конденсатора по 400 фарад, соединенных последовательно, что дает напряжение 5,4 В для питания преобразователя постоянного тока. Также схема оснащена зарядным модулем и цифровым вольтметром — индикатором напряжения на выходе.

Суперконденсаторы имеют множество преимуществ, они могут заряжаться и разряжаться даже миллион раз, они имеют чрезвычайно низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR для суперконденсатора составляет в среднем 0,01 Ом, для батарей — от 0,02 до 0,2 Ома), что позволяет быстро заряжать и разряжать конденсатор. Заряженные конденсаторы не теряют накопленный заряд во время хранения, как в случае с батареями. Кроме того, они намного безопаснее для окружающей среды.

Конечно ионисторы также имеют несколько недостатков — они достаточно большие по размеру, работают при низком напряжении, поэтому требуется последовательное соединение. Кроме того, любые короткие замыкания являются чрезвычайно опасными для них.

Схема зарядки суперконденсаторов в данном случае очень проста и построена на основе LM317. Резисторы ограничивают выходное напряжение до 1,25 В. В качестве ограничителя напряжения использовались резисторы 2,2 Ом / 5 Вт, чтобы избежать возможности перегорания LM317. Ограничитель тока можно отключить с помощью перемычки. Защитой от обратного напряжения с заряженных конденсаторов являются два параллельных диода 1N4001.

В батарее конденсаторов работают два элемента, каждый емкостью 400 фарад и напряжением 2,7 В, соединенных последовательно. Это обеспечивает максимальное напряжение 5,4 В и результирующую емкость 200 фарад. Для питания преобразователя постоянного тока требуется напряжение 3,4 В, поэтому данное решение является идеальным — даже если напряжение на конденсаторах упадет с 5,4 до 3,4 В — преобразователь будет работать без проблем. Для удобства использовалась кнопка, позволяющая переключать вольтметр между выходом источником питания преобразователя или проверка состояния заряда конденсаторов.

В качестве преобразователя постоянного тока служит готовое устройство с напряжением питания не менее 3,4 В и диапазоном выходных напряжений до 33 В. Используемый инвертор имеет очень маленький размер, позволяет выдавать максимальное значение тока до 3 А и непрерывный до 2 А. Используемый преобразователь имеет мощность 15 Вт и эффективность 90%.

По желанию можно использовать модульный индикатор напряжения или просто стрелочный вольтметр. В этом решении установлен вольтметр 0-20 В с LED дисплеем. Далее принципиальная схема всей батареи.

Из определения емкости конденсатора следует, что 200F / 5,5 В разряжаются на 1 В (до 4,5 В), давая ток 1 А в течение 200 секунд. Таким образом, в этом конкретном случае инвертор будет работать в течение 7 минут, потребляя 1 А от конденсаторов.

Возможные улучшения и изменения, которые могут быть сделаны при повторении, включают создание сборок конденсаторов с большей емкостью и разработку более совершенной схемы управления зарядкой наряду с дополнительными функциями безопасности.

Суперконденсаторы, подобно обычным конденсаторам, сохраняют заряд в несколько раз дольше, чем химические элементы питания. Они также не боятся подзарядки, зарядный ток ограничен только внутренним сопротивлением. В общем либо для нас важно количество циклов, либо плотность энергии.

Сегодня эти конденсаторы можно купить всего за пару долларов за штуку. Кроме того это идеальное решение, например, в качестве буфера у солнечных элементах или ветротурбине, или в качестве источника энергии для сварочного аппарата.

Суперконденсаторы не являются чем-то новым (они используются в автомобильной аудиотехнике в течение уже долгого времени), но процесс производства электродов постоянно совершенствуется. Поскольку они сделаны из углеродного аэрогеля, этот материал чрезвычайно пористый и большая поверхность такого электрода равно большая емкость.

Что касается промышленного применения ионисторов, к примеру есть отвертка с таким источником питания. Можно работать несколько минут на один заряд. Это имеет большое преимущество перед всеми перезаряжаемыми батареями, так как время зарядки всего 50 секунд. Технология называется Flashcell.

Параметры отвертки на ионисторе

Зарядное устройство:

  • 220 В переменного тока.
  • Выходное напряжение 4,6 В постоянного тока
  • Потребляемая мощность 40 Вт, Ток 2,4 А
  • Время зарядки примерно 50 с.

Отвертка:

  • Напряжение 4,6 В
  • Ионисторы 2,3 В, 300F (2 шт.)
  • Крутящий момент 2,5 Нм
  • Обороты 250 мин-1
  • Вес 360 гр
  • Размеры 53 x 185 x 145 мм
  • Цена около 2000 рублей.

Отвертка с суперконденсаторами может быть интересной идеей для небольших работ которые делаем редко, например: вкручиваем крышку, вешаем картину, меняем батарейки в игрушках или приборах. Зарядка обычной отвертки, для того чтобы просто вкрутить 4 винта и отложить снова на месяц — не имеет смысла.

Форум по обсуждению материала ИОНИСТОР ВМЕСТО АККУМУЛЯТОРА

Лазерные светодиоды, люминисцентные и диоды для накачки твердотельных лазеров DPSSL.

Обзор готового модуля усилитель звуковой частоты на TDA7377 с модулем Bluetooth для беспроводной передачи аудиосигнала.

Тристабильный мультивибратор — схема трёхканального переключателя LED.

Может ли ионистор заменить аккумулятор?

На сегодняшний день аккумуляторные технологии значительно продвинулись и стали более совершенными по сравнению с прошлым десятилетием. Но все же, пока что аккумуляторные батареи остаются расходным материалом, потому как имеют небольшой ресурс.

Мысль о том, чтобы использовать, конденсатор для накопления и хранения энергии не нова и первые эксперименты проводились с электролитическими конденсаторами. Ёмкость у электролитических конденсаторов бывает значительной – сотни тысяч микрофарад, но все же ее недостаточно для того, чтобы длительное время питать хоть и не большую нагрузку, притом присутствует значительный ток утечки, обусловленный особенностями конструкции.

Современные технологии не стоят на месте, и был изобретен ионистор, это конденсатор, имеет сверхбольшую емкость – от единиц фарад и до десятков тысяч фарад. Ионисторы емкостью единицы фарад используются в портативной электронике, для обеспечения бесперебойного питания слаботочных цепей, например микроконтроллера. А ионисторы емкостью десятки тысяч фарад используются совместно с аккумуляторами для питания различных электродвигателей. В такой комбинации ионистор позволяет уменьшить нагрузку на аккумуляторные батареи, что значительно увеличивает их срок службы аккумулятора и одновременно увеличивает стартовый ток, который способна отдать гибридная система питания двигателя.

Появилась необходимость запитать датчик температуры, таким образом, чтобы не менять в нем батарейку. Датчик питается от батареи типоразмера АА и включается для отправки данных на погодную станцию один раз в 40 секунд. В момент отправки датчик потребляет в среднем 6 мА в течение 2 секунд.

Возникла идея использовать солнечную батарею и ионистор. Исходя из выявленных характеристик потребления датчика, были взяты следующие элементы:
1. Солнечная батарея 5 Вольта и ток примерно 50 мА (Солнечная батарея Советского производства возрастом примерно 15 лет)
2. Ионистор: Panasonic 5.5 Вольт и емкостью 1 фарад.
3. Ионисторы 2 шт: DMF 5.5 Вольт и общей емкостью 1 фарад.
4. Диод Шотки с прямым падением напряжения при малом токе 0.3 В.
Диод Шотки необходим для того чтобы предотвратить разряд емкости через солнечную батарею.
Ионисторы соединены параллельно, и общая емкость составляет 2 фарады.


Фото 1.

Эксперимент №1 – Подключил микроконтроллер с монохромным ЖК-дисплеем и общим током потребления 500 мкА. Хотя микроконтроллер с дисплеем и заработали, но я заметил, что старые солнечные элементы крайне не эффективны, ток заряда в тени был недостаточным для того, чтобы хоть сколько-нибудь зарядить ионисторы, напряжение на 5ти вольтовой солнечной батареи в тени было меньше 2 вольт. (По некоторым обстоятельствам микроконтроллер с дисплеем на фото не показаны).

Эксперимент №2
Для повышения шанса на успех я приобрел на радиорынке новые солнечные элементы номиналами 2 В, током 40 мА и 100 мА, китайского производства залитые оптической смолой. Для сравнения данные батареи в тени уже выдавали 1,8 вольт, при этом не большой ток заряда, но все же заметно лучше заряжающий ионистор.
Спаяв конструкцию уже с новой батареей, диодом шотки и конденсаторами я положил ее на подоконник для того, чтобы конденсатор зарядился.
Притом, что солнечный свет напрямую не попадал на батарею, уже через 10 минут конденсатор зарядился до 1,95 В. Взял датчик температуры, вынул из него батарею и подключил ионистор с солнечной батареей к контактам батарейного отсека.


Фото 2.

Датчик температуры сразу же заработал и передал на метеостанцию комнатную температуру. Убедившись, что датчик работает, закрепил на него конденсатор с солнечной батареей и повесил на место.
Что же было дальше?
Все светлое время суток датчик исправно работал, но с наступлением темного времени суток, уже через час, датчик перестал передавать данные. Очевидно, что запасенного заряда не хватало даже на час работы датчика и потом выяснилось почему…

Эксперимент №3
Решил немного доработать конструкцию таким образом, чтобы ионистор (вернул сборку ионисторов 2 фарады) был полностью заряжен. Собрал батарею из трех элементов, получилось 6 вольт и ток 40 мА (при полном освещении солнцем). Данная батарея в тени уже давала до 3,7 В вместо предыдущей 1,8 В (фото 1) и ток заряда до 2 мА. Соответственно ионистор заряжаясь до 3,7 В и имел уже значительно больше запасенной энергии в сравнении с Экспериментом №2.

Читайте также  СХЕМА И РЕМОНТ ИНФРАКРАСНОГО НАГРЕВАТЕЛЯ


Фото 3.

Все бы хорошо, но мы теперь имеем на выходе до 5,5 В, а датчик питается от 1,5 В. Необходим DCDC преобразователь, что в свою очередь вносит дополнительные потери. Тот преобразователь, который у меня был в наличии, потреблял порядка 30 мкА и на выходе давал 4,2 В. Пока мне не удалось найти нужный преобразователь, для того чтобы запитать датчик температуры уже от модернизированной конструкции. (Нужно будет подобрать преобразователь и повторить опыт).

О потерях энергии:
Выше упоминалось, что ионисторы имеют ток саморазряда, в данном случае у сборки 2 фарада он составлял 50 мкА, так же сюда добавляются потери в DCDC преобразователе порядка 4% (заявленная эффективность 96%) и его холостой ход 30 мкА. Если не брать во внимание потери на преобразование, мы уже имеем потребление порядка 80 мкА.
Отнестись к энергосбережению необходимо особо внимательно, потому как экспериментальным путем установлено, что ионистор емкостью 2 фарады заряженный до 5,5 В и разряженный до 2,5 В имеет так скажем «аккумуляторную» емкость 1 мА. Иначе говоря – потребляя 1 мА с ионистора в течении часа, мы его разрядим с 5,5 В до 2,5 В.

О скорости заряда прямым солнечным светом:
Ток, получаемый от солнечной батареи тем выше, чем лучше батарея освещена прямыми солнечными лучами. Соответственно скорость заряда ионистора увеличивается в разы.


Фото 4.

Из показаний мультиметра видно (0.192 В, начальные показания), через 2 минуты конденсатор зарядился до 1,161 В, через 5 минут до 3,132 В и еще через 10 минут 5,029 В. В течении 17 минут ионистор был заряжен на 90%. Нужно отметить, что освещение солнечной батареи было неравномерным в течении всего времени и происходило через двойное оконное стекло и защитную пленку батареи.

Технический отчет по Эксперименту №3
Технические характеристики макета:
— Солнечная батарея 12 элементов, 6 В, ток 40 мА (при полной засветке солнцем), (в тени пасмурной погоды 3,7 В и ток 1 мА с нагрузкой на ионистор).
— Ионисторы соединены параллельно, суммарная емкость 2 Фарад, допустимое напряжение 5,5 В, ток саморазряда 50 мкА;
— Диод Шотки с падением прямого напряжения 0,3 В, используется для развязки по питанию солнечную батарею и ионистор.
— Размеры макета 55 х 85 мм (пластиковая карта VISA).
От данного макета удалось запитать:
Микроконтроллер с ЖК-дисплеем (ток потребления 500 мкА при 5,5 В, время работы без солнечной батареи, приблизительно 1,8 часа);
Датчик температуры, время работы световой день с солнечной батареей, потребление 6 мА в течении 2 секунд каждые 40 секунд;
Светодиод светился 60 сек при среднем токе 60 мА без солнечной батареи;
Так же был испробован DCDC преобразователь напряжения (для стабильного питания), с которым удалось получить 60 мА и 4 В, в течении 60 секунд (при заряде ионистора до 5,5 В, без солнечной батареи).
Полученные данные говорят о том, что ионисторы в данной конструкции имеют приблизительную емкость 1 мА (без подпитки от солнечной батареи с разрядом до 2,5 В).

Выводы:
Данная конструкция позволяет накапливать энергию в конденсаторах для беспрерывного питания микропотребляющих устройств. Накопленная емкость 1 мА на 2 фарады емкости конденсатора должно хватить для обеспечения работоспособности микропроцессора с низким потреблением в темное время суток в течение 10 часов. При этом суммарный ток потерь и потребления нагрузкой не должен превышать 100 мкА. Днем ионистор подзаряжается от солнечной батареи даже в тени и способен питать нагрузку в импульсном режиме током до 100 мА.

Отвечаем на вопрос в заголовке статьи — Может ли ионистор заменить аккумулятор?
– может заменить, но пока со значительными ограничениями по току потребления и режиму работы нагрузки.

  • малая емкость запаса энергии (приблизительно 1 мА на каждые 2 Фарад емкости ионистора)
  • значительный ток саморазряда конденсаторов (ориентировочная потеря 20% емкости за сутки)
  • габариты конструкции определяются солнечной батареей и суммарной емкостью ионисторов.
  • отсутствие изнашиваемых химических элементов (аккумуляторов)
  • диапазон рабочих температур от -40 до +60 градусов Цельсия
  • простота конструкции
  • не высокая стоимость


Фото 5.

С одной стороны платы располагаются солнечная батарея, с другой стороны сборка ионисторов и DCDC преобразователь.

  • Солнечная батарея 12 элементов, 6 В, ток 60 мА (при полной засветке солнцем);
  • Ионисторы суммарная емкость 4; 6 или 16 Фарад, допустимое напряжение 5,5 В, суммарный ток саморазряда соответственно 120 140 (пока не известно) мкА;
  • Диод Шотки сдвоенный с падением прямого напряжения 0,15 В, используется для развязки по питанию солнечной батареи и ионистора;
  • Размеры макета: 55 х 85 мм (пластиковая карта VISA);
  • Расчетная емкость без подпитки от солнечных батарей при установке конденсаторов 4; 6 или 16 Фарад, составляет примерно 2 3 8 мА.

P. S. Если вы заметили опечатку, ошибку или неточность в расчетах — напишите нам личным сообщением, и мы оперативно все исправим.

Ионистор вместо аккумулятора: наглядная сборка накопителя энергии

Ионистор вместо аккумулятора-1

Ионистор вместо аккумулятора (он же суперконденсатор, ультраконденсатор) — в принципе это тот же конденсатор, только имеющий большую емкость, которую можно сравнить с аккумулятором. Вот именно такое устройство рассчитанное на напряжение 12v я собрал для нужд в бытовом хозяйстве.

Ионистор вместо аккумулятора — практический обзор сборки суперконденсатора

Практически такой прибор способен работать во много раз дольше, чем аккумуляторы различных типов, конечно при условии эксплуатации в определенных режимах. Вот в чем особенность применения ионистора вместо аккумулятора и его преимущество:

  • прибору не страшен полный разряд до нулевого значения;
  • в несколько сотен раз больше способен выдержать моментов заряда/разряда;
  • прибор не боится максимальных значений по току.

Но не только такие особенности имеются у ионистора использующегося вместо аккумулятора, о них я скажу после выполнения сборки накопителя.

Необходимые компоненты

  • Суперконденсаторы в количестве восьми штук с номиналом 2,7v х 500F
  • Одножильый провод сечением от 2 мм²
  • Пару винтов и гаек

Ионистор вместо аккумулятора-2

Ионистор вместо аккумулятора-3

  • Инструмент: паяльник, пинцет, кусачки.
  • Расходники: припой, флюс.

Ионистор вместо аккумулятора — порядок сборки батареи

В данном обзоре я буду собирать накопитель энергии с применением восьми конденсаторов, включенных по встречно-параллельной схеме. В принципе будет организованно четыре пары по две емкости включенных параллельно, а пары в свою очередь соединены последовательно.

Ионистор вместо аккумулятора-4

Эмалированный провод нужно выровнять и убрать с него лак. Выполняется это с помощью рабочего ножа или специального инструмента для зачистки проводов ( у кого он имеется).

Ионистор вместо аккумулятора-5

Формируем медный провод в соединительные шины

Ионистор вместо аккумулятора-6

Необходимо изготовить три квадратных элемента и пару полюсов для клемм «+» и «-«

Ионистор вместо аккумулятора-7

К сформированным изделиям для контактов припаиваем гайки, к которым будут подключаться провода питания.

Ионистор вместо аккумулятора-8

Залуживаем места соединения квадратов.

Ионистор вместо аккумулятора-9

Соединяем емкости в батарею, припаиваем проводники к выводам конденсатора, соблюдая при этом полярность.

Ионистор вместо аккумулятора-10

Вначале нужно собрать четыре группы.

Ионистор вместо аккумулятора-11

Теперь припаиваем шины для подключения проводов питания.

Ионистор вместо аккумулятора-12

На этом этапе нужно зарядить батарею током 5А.

Сборка суперконденсатора-1

По истечению пяти минут накопитель будет полностью заряжен.

Сборка суперконденсатора

Делаем испытательный тест лампой накаливания.

Сборка суперконденсатора-2

Делаем короткое замыкание выходных контактов — провод разогрелся до красного состояния.

Сборка суперконденсатора-3

Испытываем батарею подключением электромотора.

Сборка суперконденсатора-4

Где такая конструкцию используется

Использовать можно ионистор вместо аккумулятора, там где присутствуют большие и цикличные нагрузки по току. Классический пример: накопительная емкость для сабвуфера установленного в автомобиле. Кроме этого суперконденсатор может быть задействован в устройствах где происходят постоянные циклы зарядки/разрядки, например: устройства накопления солнечной энергии с последующей ее передачей фонарям освещения в ночное время.

Здесь приведены только два примера использования ионистора вместо аккумулятора, но на самом деле их существенно больше.
Стоимость компонентов для сборки такого прибора вполне приемлема, особенно если взять во внимание колоссальный срок их эксплуатации с учетом применения по назначению.

Возможно ли заменить батарею ионистором?

Надвигающийся глобальный энергетический кризис показывает необходимость поиска возобновляемых и долговечных энергетических ресурсов, которые заменят ископаемое топливо. Ионисторы IOXUS являются важной частью для хранения и возобновления энергии. Они имеют уникальную возможность временно хранить большое количество энергии, полученное от цикличных природных источников, таких как солнце, ветер и волны. Они так же обеспечивают пиковую подачу питания при использовании совместно с недорогой щелочной батарейкой, увеличивая время работы батарейки до четырех раз. Ионисторы IOXUS дублируют, а иногда и превосходят характеристики Li-Ion аккумуляторов, при этом, не способствуя быстрорастущей проблеме утилизации опасных отходов, в частности, батарей из портативных устройств.

Вебинар «Новинки и решения Traco для промышленных и отраслевых приложений» (28.10.2021)

Ионисторы IOXUS

Ионисторы используются как средство хранения энергии ветряных электростанций в течение многих лет. В 2006 году компания Enercon впервые интегрировала их в такие системы для управления тангажом и аварийного питания. Оказалось, что ионисторы превосходят по характеристикам действующие аккумуляторные системы. Основное их преимущество в том, что они поддерживают высокий уровень производительности при низких температурах, практически не требуют обслуживания и имеют длительный жизненный цикл.

Возможно ли заменить батарею ионистором?

По крайней мере, две функционирующие системы должны останавливать ветряную турбину, и управление по тангажу является необходимым элементом безопасности, когда скорость ветра слишком высока либо теряется подключение сети к турбине. Ионисторы позволяют создать более надежную систему для аварийных ситуаций такого типа ввиду того, что источник питания является частью вращающейся сборки либо расположен внутри хаба, который ограничивает ваш выбор в хранении энергии. Ионисторы легкие, прочные, имеет более быстрое время отклика, чем тяжелые аккумуляторы, которые требуют более сложную структуру для поддержки их вращения и предотвращения негативных последствий воздействия холода. Требования к ионисторам существенно проще. Они лишь требуют некоторую защиту от влаги и недорогую схему балансировки для увеличения их жизненного цикла.

Читайте также  БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ КОМПЬЮТЕРНОГО БП

Ионисторы могут быть установлены в небольшом здании или пристройке недалеко от ветряных ферм, обеспечивая хранение энергии и сглаживание напряжения. Они могут работать в широком диапазоне температур и в отличие от батарей имеют более высокую эффективность для кратковременного хранения энергии. Ионисторы могут применяться при напряжениях ниже их номинального, что позволяет лучше адаптировать их к окружающим условиям на ветряных фермах. С экономической точки зрения, ионисторы Ioxus имеют гораздо лучший коэффициент ROI (коэффициент окупаемости инвестиций), чем любой другой носитель энергии при использовании в качестве накопителя энергии в данных условиях применений на всех этапах жизненного цикла турбин.
Как ионисторы/суперконденсаторы могут помочь моей продукции?

Ионисторы имеют очень высокую удельную мощность, которая в значительной степени не зависит от температуры их рабочего диапазона. При использовании в паре с мощным источником энергии резко увеличивается пиковая мощность энергосистемы.

Насколько долго хватает ионистора?

Ионисторы имеют проектный срок службы 10 лет при работе с номинальным напряжением и температуре окружающей среды 25 °C. Уменьшение напряжения и температуры могут увеличить срок их эксплуатации, в то время как увеличение этих параметров сокращает срок службы. Большинство приложений используют ячейки с напряжением ниже номинального для увеличения срока службы при повышенных температурах.

Что такое выходное напряжение ионистора?

Ионистор отдает энергию при уменьшении напряжения и накапливает ее при увеличении. Выходное напряжение зависит от состояния заряда. Верхний и нижний пороговый уровень напряжения должен быть использован для определения рабочего диапазона напряжения.

Сколько энергии может обеспечить ионистор (как долго будет работать мое приложение)?

Ионисторы накапливают значительно большее количество энергии, чем традиционные конденсаторы, но существенно меньше, чем батареи. Чтобы определить энергию, которую может хранить идеальный конденсатор, необходимо воспользоваться следующей формулой:

С – емкость конденсатора,
UВЕРХ – верхнее пороговое напряжение,
UНИЖ – нижнее пороговое напряжение.

Сколько энергии могут обеспечивать ионисторы Ioxus?

Мощность ограничена только эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR). Ионисторы Ioxus обеспечивают плотность пиковой мощности выше 20 кВт/кг.

Как зарядить ионистор?

Необходимо строго соблюдать правила зарядки ионисторов. Ячейка будет потреблять столько тока, сколько на нее подается, в то время как увеличение напряжения на нем будет основываться на том, сколько заряда он накопил. Необходимо быть крайне осторожным пря зарядке ионисторов при низком состоянии заряда, так как он будет являться коротким замыканием при напряжении близком к нулю.

Как правильно подключить ячейки последовательно?

В большинстве случаев необходимо, чтобы ячейки были соединены последовательно, чтобы достичь более высоких значений рабочих напряжений. Для последовательно соединенных ячеек лучше уменьшать значения номинального напряжения, в целях снижения отрицательного воздействия несбалансированных ячеек на срок эксплуатации системы. Эквивалентное последовательное сопротивление при таком подключении увеличивается пропорционально количеству ячеек. Емкость уменьшается пропорционально количеству ячеек.

Как правильно подключить ячейки параллельно?

Ячейки могут быть подключены параллельно в том случае, если требуется увеличить общую емкость системы. Ячейки различных размеров могут быть соединены при условии, что их ESR и емкость совпадают. При этом ESR системы уменьшится пропорционально количеству ячеек, а емкость увеличится.

Что такое ток утечки?

Ионисторы имеют небольшое количество саморазряда, которое называют током утечки. Из-за небольших различий в материале при производстве ток утечки может немного меняться на каждом элементе. Со временем, когда ячейки находятся в высоком состоянии заряда, небольшие изменения тока утечки станут причиной передачи напряжений от ячейки к ячейке. Ячейки с меньшим током разряда увеличатся в напряжении, а с высоким уменьшаться. Со временем, все ячейки системы выровняются в напряжении, но до этого момента ячейки с низким током утечки (а соответственно, более высоким напряжением) будут деградировать быстрее, чем с высоким током утечки.

Что такое балансировка ячеек и так ли она необходима?

Балансировка ячеек – это способ уменьшить распространения напряжения в результате дисбаланса токов утечки, дисбаланса емкости или потерь от ESR. Балансировка ячеек может изменяться от простого транзистора с точностью 1% через терминалы каждой ячейки до сложных схем, перемещающих заряд через ячейки. Балансировка необходима для увеличения срока эксплуатации ионисторов.

Могу ли я заменить батарею ионистором?

Обычно нет, но есть определенные области применения с низким энергопотреблением, в которых может использоваться питание от ионисторов без использования аккумулятора (например, запуск двигателя или генератора). Использование высокоэффективных DC-DC преобразователей может значительно расширить диапазон рабочих напряжений и уменьшить количество энергии, потребляемой от ионистора.

ИОНИСТОР ВМЕСТО АККУМУЛЯТОРА

Текущее время: Вт окт 26, 2021 09:24:13

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Современные ионисторы в помощь аккумулятору

Страница 1 из 1 [ Сообщений: 8 ]

_________________
Хочу все знать!

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Все? Больше никто ничего не расскажет?

_________________
Хочу все знать!

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Нет. Надо кондёр на 16В и 0.5-5Ф. ИМХО это поможет. Он, в отличие от аккумулятора, сможет сделать "пинок" стартера — он от аккумулятора плавно зарядится, а потом ка-а-а-ак разрядится! В этом вся сут идеи!

Ионистор зарядится, а пинок сделать не сможет — его сопротивление внутреннее остановит!

_________________

И ты врёшь. © Vladisman

Компэл 28 октября приглашает всех желающих принять участие в вебинаре, где будет рассмотрена новая и перспективная продукция компании Traco. Мы подробно рассмотрим сильные стороны и преимущества продукции Traco, а также коснемся практических вопросов, связанных с измерением уровня шумов, промывкой изделий после пайки и отдельно разберем, как отличить поддельный ИП Traco от оригинала.

Ионистор не сможет достаточный ток для стартера из-за высокого внутреннего сопротивления. Или даст, но при этом быстро испортится.

PS У бывшего моего преподавателя с радиофака 30 лет назад в "москвиче" стояла батарея из параллельно соединенных 20 штук 22,000*16 вольт , которая даже в хорошие морозы очень резво "сдергивала" стартер с места. А дальше и АКБ как-то его крутила. Разница на морозе была ощутимой даже на слух. Польза была несомненной. Но потом он случайно что-то закоротил и эта батарея конденсаторов "выстрелила", да так, что он разобрал всё от греха подальше.

_________________
In theory, theory and practice are the same. In practice, they’re not.

Управление лампами накаливания автомобиля – одна из задач, прекрасно решаемых интеллектуальными ключами PROFET+ производства Infineon. Однако, в силу больших пусковых токов при включении ламп, разработка узлов их коммутации на основе этих ключей требует учета всех особенностей и характеристик как самих ламп, так и системы электропитания конкретной модели автомобиля.

Если это (цитата) мне, то это мимо кассы, потому что я не про знакомого, а я это своими глазами видел. Там ещё много чего в машине было электрического переделано. Но сам я такой фигней не страдал и страдать не буду, у меня машина и так отлично заводится даже в сильные морозы. Я просто на зиму ставлю новый аккумулятор, если чувствую, что старый стал плохо крутить. Но это не мешает мне признавать наличие другого, тоже вполне работоспособного варианта.

А про ионисторы ещё раз — не смогут они дать сотню-две ампер в импульсе. Батарея из обычных конденсаторов — тут да, это будет работать, я сам видел

У конденсаторов типичная схема замещения такая :

последовательное сопротивление — сопротивление выводов и обкладок, оно мало и составляет десятые доли ома,
параллельное сопротивление — грубо говоря эквивалент потерь в диэлектрике, и оно действительно велико, может составлять десятки мегаом
Ну, и есть ещё паразитная индуктивность, которая тоже мешает в импульсных и высокочастотных схемах.
Так вот, у ионисторов последовательное сопротивление обычно омы, десятки ом. Есть конечно и существенно лучшие, но и стоят они столько, что проще и гораздо дешевле купить новый аккумулятор.

_________________
In theory, theory and practice are the same. In practice, they’re not.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: