Конденсатор для авто аккумулятора
Конденсатор вместо аккумулятора в авто: можно ли заменить?
Производители вполне серьезно рассматривают замену аккумулятора суперконденсатором или двойным электрохимическим ионистером. Вопрос прорабатывается инженерами и даже когда-то применялся в практических целях. Сейчас использование такого устройства ограничено в областях применения техническим прогрессом. Так можно ли заменить АКБ автомобиля конденсатором? При каких условиях? На это и многое другое дадим ответы в нашей статье.
Плюсы и минусы конденсатора по сравнению с аккумулятором
АКБ и конденсатор — это устройства, которые накапливают электричество от генератора тока, отдают при необходимости, например, для запуска автомобиля. Каковы же достоинства, недостатки конденсатора по сравнению с аккумулятором?
Недостатки в сравнении с АКБ:
Почему конденсатор редко используют вместо аккумулятора
Есть одно серьезное препятствие на пути использования этого средства запуска. Конденсаторы «не держат заряд».
У аккумулятора и конденсатора изначально разные цели использования. АКБ должен как можно более длительное время не разряжаться, выдавая энергию по частям. Если по какой-то причине генератор выйдет из строя, то аккумулятор позволит проехать машине около получаса. То есть она гарантированно доберется до дома или СТО. С ионистерами этот фокус не пройдет.
Разряд конденсатора будет постоянным из-за утечек, работы элементов бортовой сети даже при ожидании.
Величина напряжения у аккумулятора практически неизменна при полностью заряженном и полуразряженном состоянии. Кондер меняет напряжение от силы заряда. Иногда в очень широких пределах, что вредно для бортовой электроники.
Как заменить
Заменить АКБ как стартовое устройство, реально. Берем суперконденсаторы БУ Maxwell 1200F. Сборка из 6 штук по 200 фарад каждый, 2,7 вольт на один конденсатор.
Общий вольтаж системы — 16,2 вольт.
За сутки напряжение на заряженном устройстве снижается с 14,7 вольт до 12,3 вольт. Потом разряжается все медленнее и через 6 месяцев остается 9 вольт.
При установке на Хонду Фит одного такого устройства без аккумулятора, заряженного до 14,5 вольт, конденсатора хватает на 3 ч. После этого напряжение падает до 11,5 единиц. Если установить автозапуск по падению напряжения, автомобиль автоматически запустится и генератор зарядит конденсатор.
Гибридная связка менее мощного аккумулятора с конденсаторной сборкой будет крутить стартер бодрее при низких температурах.
Суперконденсаторы вместо аккумулятора в автомобиле
Понадобится
Этого хватит для первого опытного образца.
Первое испытание с запуском двигателя
Я купил 6 суперконденсаторов и плату балансовой защиты, бывают они продаются индивидуально под каждый ионистор, а бывает и цельная линейка под шесть штук.
Собрал все воедино.
Плата защиты исключает перезаряд суперконденсаторов напряжением выше 2,7В, поэтому использовать ее практически обязательно нужно, если включение элементов производится последовательно.
Далее я припаял клеммы и установил эту батарею на авто. Но предварительно ее необходимо зарядить небольшим током 5-7 А до рабочего напряжения. На это ушло 10-15 минут времени.
После подключения автомобиль завелся без лишних сложностей, двигатель работал стабильно, напряжение в бортовой сети держалось на должном уровне.
В ходе этого эксперимента выяснились следующие плюсы и минут: батарея из ионисторов быстро разряжалась при выключенном зажигании, а именно где-то через 5-6 часов напряжение падало до 10 В. Это был минус, а плюс был в том, что даже при этом напряжении автомобиль все ещё заводился, так как для ионистора любое напряжение рабочее, в отличии от аккумулятора.
В итоге запустить двигатель по прошествии одних суток уже не представлялось возможным. И я решил исправить данный недостаток в следующей конструкции.
Схема
Вот схема второго прототипа батареи.
Оговорюсь сразу: солнечной панели и второго аккумулятора в ней нет. Тут также используется линейка из суперконденсаторов с балансной платой. Также добавлен контроллер заряда аккумулятора, пара переключателей, вольтметр и сам небольшой аккумулятор емкостью 7,5АЧ.
Работа устройства такова: перед запуском авто открываем капот и счелкаем верхний по схеме переключатель. Через мощный 50 Ваттный резистор сопротивлением 1 Ом, ионистор начинает заряжаться от аккумулятора. Заряжать напрямую без этого резистора нельзя, так как для аккумулятора это будет равносильно короткому замыканию.
На все про все уходит 15 минут времени. Для меня это не критично. После этого можно заводить авто и ехать. Также парально резистору воткнут диод Шоттки. Он служит для зарядки аккумулятора после того как двигатель запущен.
А заряжается аккумуляторная батарея через контроллер зарядки.
Он нужен для того, чтобы каждый раз не щелкать переключатель включения, а один раз включить и ехать: встать у магазина и уйти на пару часов. И если ионистор начнет тянуть из аккумулятора ток, и разряжать его ниже 11,4 В, то контроллер зарядки тут же его отключит. Тем самым защитит батарею от полного разряда, что может ее погубить раньше срока.
Нижний по схеме переключатель служит для подключения вольтметра либо к ионисторам, либо к батарее.
Полностью рабочий экземпляр батареи на суперконденсаторах
Собрал всю схему в пластиковой коробке. Временно естественно, чисто покататься и испробовать новшество.
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 Ca\Ca (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.
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:
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.
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…
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.
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.
Конденсатор в параллель аккумулятору (конспектная запись)
конденсатор( супер конденсаторили оно же ионистор) MAXWELL 2.7V 1200F 800 рублей
сборка из 6 шт (последовательно 6 кондёров в сборке до 12 вольт)
сборка втыкается как доп аккумулятор
первичная информация взята для конспекта отсюда,все авторские права соблюдены ))))
как + огромная токоотдача, мгновенная зарядка и безумное число циклов зарядки разрядки.
Теоретически при любом состоянии разряженности аккумулятора зимой эта сборка прокрутит стартёр.
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.
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…
Отъездив на гибридной сборке половину зимы, впечатления только положительные, машина с таким запасом по току ведет себя более стабильно, 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…
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.
сборка конденсаторов заряжаяется мгновенно от бесперебойного аккумулятора
«С конденсаторами такой ёмкости просто нужно подзарядить их напряжением выше 13в, что я и сделал повышающим преобразователем подключил его к акб от бесперебойника, 3 минуты и конденсаторы подзарядились до 12.8в.».Это вместо прикуривателя.Тупо заряжаем до 13 вольт мгновенно и к запуску всё готово.
В паре с аккумулятором интересное решение. Большой пусковой ток конденсаторов и буфер аккумулятора.
—>>> таки очень хогошая тема из Изгаиля www.drive2.ru/l/6354502
Суперконденсатор в помощь аккумулятору
Прочитал темку :
Отчёт: Суперконденсаторы Boostcap/Ultracap/ИКЭ итд. в помощь акб лютой зимой (PGrap)
forums.drom.ru/toyota-vit…ienta/t1152002361-p8.html
и заинтересовался.
Решил забабахать супер конденсатор и себе.
Подключить последовательно 6 кондёров по 100F и получить один на 16F и напряжение в 16v
Это конечно мало для без аккумуляторной заводки, но как буфер для помощи в начале вращения стартёра должен очень помочь.
Поиграюсь, поэкспериментирую, а там глядишь разорюсь и на большую ёмкость, цены всё-ж не дешёвые.
заводим двигатель конденсатором 350 Ф при 8,7 В (Toyota FunCargo, 1NZ-FE)
Replacing My Car Battery with Capacitors! 12V BoostPack Update
6 х 350F 2.5v = 60F 15v
12V BoostPack. Replaces auto battery. Works great!
Самое прикольное, что ролики про моего Яриса… :6:
Старт ДВС от подобных конденсаторов, от этой-же конторы с тонкими выводами
Набор из 6 кондёров по 500 фарад = 83 фарада.
Экспериментальная проверка конденсатора
www.krasvolga.narod.ru/pap003.htm
Чтобы убедиться в полезности такой покупки, отсутствии негативных последствий для машины, администрация магазина решила организовать экспериментальную проверку конденсатора. Конденсатор «для грузовиков» повышенной мощности – ИКЭ 16/14(160F) был установлен на грузовой автомобиль УАЗ-3303. Умощнённая модификация конденсатора была выбрана потому, что двигатель после ремонта вращался туго и требовал явно больше затрат мощности, чем прокручивание двигателя «Жигулей». При подключении конденсатор был заряжен через лампу фары от батареи автомобиля. Подключение без зарядки вызвало бы мощное искрение на клеммах. Зарядка до 12 вольт заняла 14,3 минут. Если же дать ток зарядки 30 ампер, то потребуется 42 секунды на зарядку. Попробовал я зарядить конденсатор и от девяти батареек для фонарика. Зарядка происходила дольше — 27 минут, но для запуска стартером теплого двигателя этого хватило, ибо ёмкость батареек немного больше 0,9 А-ч. Ток при запуске тёплого двигателя составил 140 А. Для эксперимента специально была взята аккумуляторная батарея в последней стадии истощения. Её возможностей хватало на пару оборотов стартера. В случае фиаско – доставай ручку. После подключения конденсатора батарея поделилась с конденсатором крохами ёмкости. Как только напряжение достигло предела этой батареи – 11,64 В, был включен в работу стартер. Запуск был короткий и энергичный, и это при полумёртвой батарее! Итог следующий: максимальный ток стартера в режиме торможения составил 300 А, время уверенной прокрутки двигателя только конденсатором 11 секунд до напряжения 8,5 В. При включении фар с габаритными огнями напряжение на конденсаторе снижается с 14 до 12 В за 42 секунды. Как долговременный источник тока конденсатор неприменим, – для этого есть аккумулятор. Зато конденсатор может другое, — в любой мороз отдать максимум тока. В 2000 году исследовательскую дипломную работу выполнял выпускник АТФ А.Н. Телепня. Его результаты ещё более интересны. Мало того, что пусковой ток легко достигает 600 ампер несмотря на мороз. За счёт того, что конденсатор берёт на себя максимум нагрузки, аккумуляторная батарея работает в щадящем режиме и не выходит из строя за один-два сезона работы.
Расчёты, что-б не забыть :
Аккумулятор 60 Ампер-часов. Это значит, что аккумулятор может давать ток 60 ампер в течении 1 часа, или ток в 1 ампер в течении 60 часов.
Таким образом, например, мы можем использовать электрическую энергию с параметрами 60 Ампер 12 Вольт в течении 1 часа, то есть мы получим от акумулятора энергию, достаточную для совершения работы A=U*I*t = 12Вольт * 60 Ампер * 1час = 720Ватт * 3600 секунд = 2592000 Джоулей = 2.6МДж.
Этой энергии, например, хватит, чтобы вскипятить 7.7 литров воды комнатной температуры.
А для потребление стартёра при пуске автомобиля в среднем :
12 Вольт * 200 Ампер * 2 секунды = 4800 джоулей
Формула E=(C*U*U)/2 выражает собой накопленную конденсатором энергию.
То есть конденсатор емкостью 1 фарада заряженный до напряжения 12 вольт накопит в себе энергии 72 джоуля.
Соответственно 16 фарад = 1152 джоулей.
Потребитель — стартёр : 200A * 12V = 2400 джоулей в 1 секунду
Источник — конденсатор : (16F * 12V^2) /2= 1152 джоулей.
Конденсатора в 16 фарад теоретически должно хватать на 0.5 секунды работы стартёра.
Дальше можно легко соотнести время работы стартёра запасённое в конденсаторе определённой ёмкости.
Вот график стартовых токов (это для какой-то легковушки, но нас интересует общая форма кривой):
Как видно, в начале ток резко подскакивает до максимума (ток короткого замыкания стартера, когда ротор еще неподвижен, в нагрузке присутствует лишь активное электрическое сопротивление статора), потом где-то за 0.5 секунды потребляемый ток снижается вдвое (стартер начал проворачиваться, в нагрузке добавилось реактивное сопротивление) и дальше остается на этом устоявшемся значении, пока двигатель не заведется.
Задача конденсатора состоит в том, чтобы взять на себя питание стартера в эти первые 0.5 секунд, когда ток скакнул до 200А. Ну а дальше, когда кондер разрядится, питать стартер будет уже аккумулятор, но уже вдвое меньшим током.
Так ёмкость в 50-100 фарад можно использовать как хороший помощник для аккумулятора при старте стартёра, при начале его вращения когда он потребляет максимальный, пиковый ток.
Чем обеспечивает более щадящий режим эксплуатации аккумулятора и продлевает его жизнь.
Ёмкость в 200-500 фарад самостоятельно заводит автомобиль без аккумулятора, но нуждается в таковом для последующей быстрой подзарядки, в случае неудачного старта. В течении нескольких минут она заряжается от даже очень слабого аккумулятора(который самостоятельно не смог-бы запустить ДВС) и снова готова к очередной попытке.
Ёмкости более 500 фарад можно использовать вообще без аккумулятора, а для поддержки заряда и питания слабосильных потребителей во время стоянки,
питать их от источников в 5-10 А/ч.
Ёмкость в 1000 и более фарад, если таковые у кого-то появятся, могут хранить достаточный уровень заряда продолжительное время, сравнимое со стандартной аккумуляторной батареей и могут таковую заменить по всем параметрам. При том, что срок жизни конденсаторов более 10 лет.