Суперконденсаторы для запуска автомобиля
Тест суперконденсатора МСКП.
Недавно мне в личку на Д2 пришло сообщение от производителей суперконденсаторов (тех самых что стояли на «Архарах» во время нашего зимнего вояжа на Рыбачий.
Предложили провести тест. В общем, состоялся традиционный для меня в таких случаях разговор.
К слову сказать, производители и продавцы, которые не боятся независимого теста сейчас большая редкость. Как правило, либо предлагают деньги журналисту (блогеру), чтобы написал положительный отзыв, либо и деньги, и готовый текст, который блогер потом и выкладывает от первого лица. Я же подобные предложения всегда отклоняю, ибо живу согласно определенным понятиям. Ну это уже лирика, так вот, те кто готов дать свою продукцию (или машину) на тест под независимую оценку сразу располагают к себе, ибо ясно что в качестве своего товара уверены.
И вот мы договорились о времени встречи. С местом тоже не было проблем, я всё равно собирался в мастерскую Амби чуть-чуть подшаманить пикапчик. А Лёша в вопросах направленного движения частиц большой дока.
Для теста привезли модель МСКП-390-14 стоимостью 37 000 рублей.
На колодке прибора три группы контактов. «Дистанционное управление» для включения/выключения суперконденсатора с кнопки из салона, «Индикация» для подключения светодиода, который изменяет интенсивность мигания по мере заряда и непрерывно горит при полной емкости и «АКБ» для подведения питания с аккумулятора. Сама колодка контактов старого дизайна, сейчас суперконденсаторы выпускаются с более удобной, в виде герметичного разъема.
Для начала пробуем зарядить пустой суперконденсатор от одного из моих АКБ. Для полной зарядки потребовалось чуть больше пяти минут.
Отсоединяем провод стартера от АКБ и подключаем к плюсу конденсатора, а минус выводим на массу автомобиля. Дабы узнать на сколько хватит емкости суперконденсатора, перекрываем топливный клапан ТНВД и крутим двигатель.
Стартер моего мотора забирает около 260 А. При этом суперконденсатора хватает на 6 секунд вращения, затем напряжение падает, стартер замедляет вращение и через секунду останавливается. Чтобы завести исправный мотор время более чем достаточное.
Ну, с живым АКБ всё понятно. Да ему суперконденсатор и не нужен. Берем «убитый» аккумулятор, который не в состоянии завести машину.
После неудачной попытки пуска подключаем к севшему АКБ суперконденсатор и начинаем заряжать.
Заряд набирается за те же 5 минут. Для чистоты эксперимента сажаем на суперконденсатор всю бортовую сеть и пробуем заводится.
Тест показал, что суперконденсатор вполне справляется с возложенными на него задачами.
Теперь давайте порассуждаем о сфере применения.
Для машины оснащенной двумя АКБ (как многие подготовленные и стоковые внедорожники) суперконденсатор по большому счету бесполезен. Две АКБ одновременно, как правило, не умирают, да и процесс этот растянут во времени. А вот для легкового автомобиля с одной АКБ малой емкости суперконденсатор может оказаться полезен. Особенно в условиях низких температур, когда высаженный за ночь аккумулятор явление весьма распространенное. Суперконденсатор гораздо спокойнее переносит морозы, а значит, есть шанс завестись утром после морозной ночи. Но есть недостаток – 5 минут для набора заряда. То есть если за 5-6 секунд машина не начала схватывать – сиди, «кури», жди пока емкость заполнится снова.
МСКП теряет 50% заряда примерно за месяц. Показатель средний, но конструкторы работают над тем чтобы его улучшить.
Второй недостаток, на который указал Лёша Амби это постоянное подключение стартера через суперконденсатор, если завелся и машина сразу заглохла. Мотор барахлит или тронулся не рассчитав газ (при движении по бездорожью такая ситуация случается нередко). В таком случае снова ждём те же пять минут до следующего завода. Для того чтобы убрать этот недостаток потребуются два мощных контактора способные пропустить через себя 1 000 А. С их помощью можно переключаться с АКБ на суперконденсатор и обратно. Задача не сверх сложно реализуемая, но расходы на её исполнение так же следует учитывать.
В целом прибор вполне себе годный, а учитывая количество циклов, по логике, переживет не только несколько АКБ, но и несколько автомобилей.
Комментарии 132
За тесты много+++ Только не понятно за что производитель такую цену ломит этож рашка — там активированный уголь на фольге, в производстве копейки стоит…
Я тоже использую суперконденсаторы фирмы Maxwell и дешевле в несколько раз и параметры получше отечественных… > www.drive2.ru/c/457986176461051382/
а вот и 500 Фарад 16.2 вольта. www.drive2.ru/market/offers/192983
тесты 500 Фарад > www.drive2.ru/c/465042017454391624/
Мы именно там и живем… по тому как у нас в стране всё против народа и через одно место…
у меня был акум 100ач Бош Сильвер
он начал сдыхать
пускового не выдовал но мог крутить на полусдохе 25сек стартер — крутил 20сек пока в Коммон Рейле нужное давление не создастся
т.е. емкость есть а пускового нет
думаю в паре с ним все было бы гуд
поэтому наверное для экспидиционника самое то, суперконденсатор соберет последнике капли с АКБ и всетаки заведет
«Срок службы модуля МСКП составляет более 10 лет»
Срок службы свинцово-кислотного аккумулятора (если его не обслуживать, поставил и забыл) — 3-4 года. Стоимость около 6и тысяч. Т.е. 18-24 за те же десять лет.
Хорошая попытка, но нет
срок службы 10 лет это когда они работают на 100% а если для запуска авто только зимой то они и 100лет прослужат… согласен на счет цены но ведь у производителя голова не работает… они хотят продать то что стоит в производстве 10$ за 300$ по этому и не развиваются…
Конкурент суперконденсаторам только LiFePo аккумулятрры. Время покажет, кто победит. Но пока все это дорого.
Добрый день меня зовут Дмитрий. Пишу как представитель производителя ООО «УКФ»
Сразу хочу поблагодарить всех за внимание к нашему продукту и особенно Леонида написавшего этот материал. Надеюсь мы с Леонидом еще по сотрудничаем, возможно ближе к зиме 2017-2018 года, когда можно будет полноценно оценить эффект от суперконденсаторного пуска.
Что касается применения данной продукции, то она в первую очередь предназначена для военных и специальных служб. (МО, МВД, МЧС).
Где повышения эффективности пуска в условиях крайнего севера и при холодном климате оправдывает вложения. Там суперконденсаторный пуск применяется уже более 10 лет. (В частности автомобили КАМАЗ и УРАЛ).
Да возможно на данном этапе продукт дорогой, но во-первых на рынке суперконденсаторов мы предлагаем самые дешевые цены (не в ущерб качеству), а во-вторых мы постоянно работаем и делаем все возможное, чтобы эти цены еще снижались.
В данный момент в работе находится модуль МСКП-195-14 (195 Фарад) его стоимость будет значительно ниже, чем МСКП-390-14 и он спокойно обеспечит запуск легковой машины в условиях крайнего севера.
Что касается гражданского потребителя, то в первую очередь наша продукция рассчитана на тех, кто живет на севере. Никакая ОПТИМА не говоря уже о литиевых АКБ не будут нормально работать в сильный мороз и не обеспечат запуск если сильно разрядятся.
А снимать АКБ и таскать его домой не самое лучшее решение.
В данный момент прорабатывается решение с механическим ручным генератором, который позволил бы с нуля заряжать данный модуль и обеспечить гарантированный запуск ДВС в любых условиях (актуально для охотников и рыболовов).
Если будут вопросы на нашем сайте www.ultracapacitor.ru есть раздел контакты пишите, будем отвечать. По возможности буду отвечать и в этой ветке.
Еще раз благодарю всех за внимание.
Как завести машину на остатках энергии разряженного АКБ?
Когда севший аккумулятор бесполезно «щелкает» стартером и тускло светит лампочками приборной панели, без помощи извне, как правило, не обойтись. Однако существует необычный способ завести двигатель исключительно на остатках энергии его же собственной разряженной батареи, не прибегая к «электричеству со стороны»!
Энергия – штука гибкая…
Н ачнем, как обычно, издалека…
Электрическая энергия – действительно «штука гибкая». Одно и то же количество энергии из одного и того же источника всегда может быть представлено в разном виде – с большим током и низким напряжением или большим напряжением, но низким током. Ну и в любых промежуточных вариантах, разумеется. Можно взять аккумулятор с энным напряжением и максимальным током и выдать эти напряжение и ток на нагрузку, как есть. А можно подключить к батарее электронный преобразователь и получить напряжение в сотни или тысячи раз выше изначального, но с пропорционально меньшим током. И это будет то же самое количество энергии (с поправкой на потери при преобразовании, разумеется). Иными словами, из одного напряжения и тока легко сделать другое напряжение и ток.
И вот близкий автомобилистам пример для понимания (предупреждаем зануд и буквоедов об условности цифр!) — есть у нас, к примеру, 12-вольтовая батарея, которая в заряженном состоянии способна обеспечить нужный нам ток в 300 ампер. Но она разряжена наполовину – ее напряжение составляет 6 вольт, а потенциальный отдаваемый ток едва равен половине от штатного. Такая батарея непригодна для запуска двигателя, хотя «сферически-вакуумный» запас энергии в ней все еще вполне достаточен для наших целей.
Можно ли что-то сделать? Да. Можно подключить к этой батарее электронный преобразователь напряжения, делающий 12 вольт из 6 вольт, и «перелить» остаток энергии в 12-вольтовый аккумулятор вдвое меньшей емкости, заполнив его полностью. И вот он уже будет вполне пригоден для запуска мотора!
Однако когда мы с грустным цветом лица откроем капот автомобиля с разрядившимся аккумулятором, который не в силах провернуть стартер, все эти теоретические варианты с извлечением остатка энергии из севшей батареи будут для нас столь же бессмысленны, сколь погода на Луне… Нет второго аккумулятора, куда энергию можно «перелить», нет такого преобразователя и, самое главное, нет на это времени, ибо аккумуляторы не заряжаются мгновенно…
Впрочем, накопитель энергии, который способен зарядиться почти мгновенно, существует – это всем известный конденсатор!
Конденсаторные «пускачи» — как они устроены?
Аккумуляторные пусковые устройства — они же «джамп-стартеры», они же «пускачи», они же «бустеры», известны российским автолюбителям уже, наверное, лет десять. Гаджеты, безусловно, полезные, но главный и общий их недостаток вне зависимости от производителя и модели – невозможность хранения в машине зимой, ибо от мороза литий-ионные аккумуляторы «пускачей» разряжаются и портятся. Таскать устройство туда-сюда большинству людей лень, а если держать его дома, есть риск, что «джамп-стартера» не окажется под рукой именно тогда, когда он жизненно необходим…
И вот некоторое время назад в продаже появились так называемые конденсаторные пусковые устройства. В основу элементной базы этих устройств легли современные суперконденсаторы или ионисторы, характеризующиеся большими токами заряда и разряда при сравнительно компактных размерах. Важной особенностью этих устройств является длительный срок службы (не менее 100 тысяч циклов заряда-разряда) и малая зависимость от окружающей температуры. Эти гаджеты можно оставлять на неограниченное время в багажнике автомобиля – в том числе и зимой. В отличие от «джамп-стартеров» на литиевых батареях, конденсаторные устройства не разряжаются на холоде, ибо не используются для длительного хранения энергии. Они приводятся в боеготовность непосредственно перед пуском, заряжаясь от штатного подсевшего аккумулятора машины. Такой прибор можно спокойно держать в багажнике круглый год и не беспокоиться, что он не сумеет вам помочь оттого что разрядился летом или оттого, что его аккумулятор вздулся и испортился от мороза зимой.
Итак, конденсаторные пусковые устройства, как и следует из названия, содержат в себе батарею суперконденсаторов высокой емкости и электронный преобразователь, делающий из низкого напряжения севшего АКБ повышенное напряжение для заряда конденсатора. Упрощенно начинка конденсаторного «джамп-стартера» выглядит так:
Для заряда суперконденсаторов до напряжения в 12 вольт, пригодного для пуска мотора, достаточно даже почти пустого аккумулятора, севшего до 10% остатка энергии! При этом время заряда конденсаторного «бустера», разумеется, зависит от напряжения и мощности источника питания, а также емкости самих конденсаторных банок внутри устройства.
Вот, к примеру, сосед попросил вас «прикурить» его машину – в этом случае вы подключаете конденсаторный «пускач» к СВОЕМУ аккумулятору, который полностью заряжен, и он наполняет конденсаторы за несколько десятков секунд (40-60 секунд). Затем подключаете устройство уже к соседской батарее – и пускаете его мотор.
Если же вы хотите запустить машину от ЕЕ ЖЕ СОБСТВЕННОЙ разряженной батареи, то тут время наполнения конденсаторов уже может быть разным – в зависимости от степени разрядки АКБ. От батареи, которая уже не крутит стартер, но еще зажигает лампочки на приборной панели, «пускач» зарядится минуты за 2-3. От батареи, от которой «приборка» уже едва тлеет – минут за 5-7.
Впрочем, в любом случае с конденсаторным гаджетом вы становитесь совершенно автономным – не нужно искать «братана», который прикурит или дернет, и не нужно думать, не забыли ли вы «бустер» дома, как это часто происходит с батарейными моделями на «литий-ионе».
Правда, и особенность есть! Которую нужно учитывать. Блок суперконденсаторов, даже очень большой емкости, не способен, как аккумулятор, делать десятки пусков двигателя подряд. Один заряд — один пуск: у конденсаторных гаджетов арифметика такая. Далее цикл придется повторить.
BERKUT JSC-450C
JSC-450C – характерный представитель класса конденсаторных «пускачей» от хорошо известной отечественным автомобилистам марки «Беркут». Устройство рассчитано на пуск бензиновых двигателей с 12-вольтовыми стартерами до 4,5 литров объемом и дизелей до 3 литров. Цифра «450» в названии означает номинальные 450 ампер выходного тока.
«Пускач» достаточно крупный, хотя и легкий. Оформлен он весьма лаконично, имея на корпусе лишь светодиодный индикатор зарядки, кнопку «пуск» и кнопку «дизель». Последняя не понадобится, если у вас мотор на бензине — эта клавиша включает особый дополнительный режим с предварительным прогревом свечей накаливания перед включением стартера. Для зарядки устройства можно пользоваться также встроенным разъёмом 12V через переходник в розетку прикуривателя, а также через разъём MicroUSB, где зарядный ток должен составлять 2 А при 5 В.
Как уже говорилось, особым достоинством конденсаторных пускачей является «морозостойкость», позволяющая им спокойно жить в багажнике и не проситься домой погреться. Проверяем! Замораживаем устройство на сутки при минус 17 градусах, извлекаем из морозилки и заряжаем. На скорость заряда холод не повлиял – устройство за полминуты набрало заряд от полностью исправного аккумулятора, и минуты за две – от полуразряженного.
Теперь подключаем прибор к нагрузочной вилке с сопротивлением спирали 0,05 ом, обеспечивающей ток нагрузки в приблизительно 240 ампер. «Пускач» традиционной конструкции, работающий на литий-ионной батарее, аналогичный тест недавно провалил, что и неудивительно – литий с холодом не дружит, это общеизвестно. А вот конденсаторный справился легко, быстро приняв заряд и мощно его выдав, с просадкой напряжения лишь на вольт!
BERKUT JSC-600C
Еще один очень интересный подвид пусковых устройств – гибридные «джамп-стартеры». Гибрид является по принципу действия чисто конденсаторным «пускачом», но на случай, когда аккумулятор в автомобиле разряжен просто в ноль, и выдавить из него хоть каплю энергии не представляется возможным, в гибридном «джамп-стартере» имеется собственный встроенный маленький литий-ионный аккумулятор. От этого резервного аккумулятора можно буквально в течение 3-5 минут зарядить суперконденсаторы «гибридника» и завести мотор. Причем при полной зарядке резервной батареи запускать двигатель можно до 5 раз.
Чтобы встроенный мини-аккумулятор был всегда готов к работе, придется следить за степенью его заряженности, подключая устройство раз в три месяца через разъем MicroUSB к источнику USB на 5 В и 2 А. Особенно внимательно нужно смотреть за состоянием аккумулятора в зимнее время, так как с понижением температуры увеличивается его степень саморазряда. При этом хранить “гибридник” в машине зимой можно, чего не скажешь об обычных литий-полимерных пусковых устройствах, чей диапазон температур для хранения — от 0ºС до +30ºС. Разница в том, что в JSC-600C батарея отвечает за процесс заряда суперконденсаторов, а не за запуск двигателя, поэтому от неё не требуется такой мощной токоотдачи.
Так как срок службы литий-ионных аккумуляторов намного ниже конденсаторов, производитель заранее позаботился о возможности замены встроенной батареи, оборудовав для нее отдельный отсек для хранения внутри корпуса. Вот так выглядит встроенный резервный аккумулятор в «гибриднике» BERKUT JSC-600C. Представляет он собой спаренный блок из аккумуляторов популярного типоразмера 18650 – если что, такой несложно и заменить.
В принципе, рукастому автовладельцу будет несложно извлечь отслужившую литий-ионную батарею из устройства, открутив один-единственный крестовой шурупчик, и подключить новую.
Кстати, в случае полного разряда АКБ производитель рекомендует подключать конденсаторные устройства ВМЕСТО штатного аккумулятора. Иными словами, сперва нужно с помощью гаечного ключика на 10 снять клемму cо штатного АКБ и соединить напрямую с клеммой пускового устройства, далее можно запустить двигатель. Это делается для того, чтобы внутреннее сопротивление сильно разряженного АКБ не мешало запуску двигателя. После того, как двигатель заведётся, требуется отключить устройство, вернуть клемму на аккумулятор и хорошенько затянуть.
К слову, конденсаторные «пускачи» от «Беркута» комплектуются мощными фирменными тактическими чемоданчиками. Вес человека на фото – 120 кило, и кейс даже не скрипнул!
На сегодняшний день высокая цена на суперконденсаторы с большими разрядными токами не дает массово применять их в автомобильной технике и электронике, так как приводит к их существенному удорожанию. Но конденсаторые «джамп-стартеры» однозначно придутся по вкусу технически продвинутым автовладельцам, которые в полной мере будут способны оценить их преимущества и не впадут в панику от специфического алгоритма применения. Для максимально эффективного использования таких приборов желательно понимать их принцип действия и процессы, протекающие в них. Результатами наших испытаний мы остались довольны и можем смело рекомендовать эти устройства к приобретению.
Суперконденсаторы: что это, зачем и где применяется
Энергетика — крайне интересная сфера, которая развивается бурными темпами много лет подряд. На Хабре публикуются самые разные статьи об альтернативных источниках энергии, аккумуляторных батареях от Маска, электромобилях и т.п.
Но есть одна тема, которая затрагивается не так уж и часто. Речь идет о суперконденсаторах. Им как раз посвящена эта статья, в ней раскрывается суть суперконденсатора, сферы применения, плюс описываются кейсы из разных отраслей — промышленности, транспорта и т.п., где используются эти системы.
Суперконденсатор, что ты такое?
Все мы знаем, что такое аккумулятор — это источник постоянной мощности, ограниченный током разряда. Батареи бывают большие и маленькие, применяются они крайне широко — от транспорта до игрушек.
Но эта статья посвящена суперконденсаторам, так что пришло время рассказать о них. Так вот, любой суперконденсатор — это источник не постоянной, а импульсной мощности. Она ограничена лишь эквивалентным внутренним сопротивлением, которое позволяет элементу работать, фактически, на токах короткого замыкания.
Но при этом, в отличие от аккумулятора, это источник кратковременных, хотя и мощных импульсов энергии. Соответственно, и используются суперконденсаторы там, где нужна большая мощность на небольшой срок.
Суперконденсаторы называют еще ионисторами. Эти элементы состоят обычно из двух погруженных в электролит электродов и сепаратора. Последний нужен для того, чтобы не допустить перемещение заряда между двумя электродами с противоположной полярностью.
У суперконденсаторов два положительных свойства — высокая мощность и низкое внутренне сопротивление, чем они и отличаются от конденсаторов и аккумуляторных батарей. Чаще всего материал электрода суперконденсаторов — активный углерод, у которого две важные особенности, включая очень большую площадь поверхности и небольшое расстояние между разделенными зарядами.
Еще один положительный момент — длительный срок хранения и продолжительный срок службы суперконденсаторов. Все это — благодаря особенностям накопления энергии. Так, суперконденсаторы работают за счет разделения зарядов. Этот процесс легко обратим, так что отдавать энергию суперконденсаторы могут действительно быстро.
Теперь немного об определении характеристик суперконденсаторов. В отличие от аккумуляторов, где основная характеристика — это емкость, измеряемая в Ампер-часах, у суперконденсаторов это Фарад. Вот формула, которая позволяет определить энергию суперконденсатора:
Энергия (Дж) = 1/2*Емкость (Ф) * Напряжение в квадрате (В)
Есть несколько видов суперконденсаторов:
Во втором — система включает два твердых электрода и базируется на двух механизмах сохранения энергии. Это фарадеевские процессы и электростатическое взаимодействие.
Третий вариант — переходный между конденсаторами и аккумуляторами. Электроды здесь выполнены из разных материалов, а накопление заряда осуществляется благодаря разным механизмам.
Где могут использоваться суперконденсаторы?
Вполне логичный ответ — в отраслях, где нужно отдавать энергию быстро и в большом объеме. В частности, это может быть:
Примеры
Их можно привести большое количество, но разумно будет ограничиться тремя наиболее показательными.
Частотно-регулируемый электропривод. Здесь суперконденсаторы нужны при просадках напряжения и кратковременном, не более 10 секунд, блэкауте. Такие приводы используются на участках непрерывного технологического цикла на производственных объектах. Кроме того, суперконденсаторы стоит использовать на предприятии и в системах, которые снабжают объект газом, водой, теплом и энергией, т.п. на компрессорных станциях, в котельных, насосных станциях и т.п.
Источник бесперебойного питания. В этом случае суперконденсаторы дают возможность компенсировать провалы напряжения, которые приводят к проблемам с непрерывностью технологических процессов. Здесь речь идет о крупных объектах, включая промышленность и разного рода инфраструктуру — например, транспортную.
Суперконденсаторы, в частности, используются на заводе Skoda в Чехии, а именно — роботизированном цехе по покраске корпусов автомобилей. Если процесс окрашивания по какой-либо причине остановится, потом корпус придется возвращать в начало цикла.
Регулирование выходной мощности турбин ветрогенераторов. Большая проблема альтернативной энергетики — сложность поддержания выходной мощности турбин на одном уровне. Чем выше скорость ветра и сам он мощнее, тем больше вырабатывается энергии. Чем ниже, соответственно — тем энергии меньше. В итоге выходная мощность турбин может меняться, и очень значительно.
В этом случае суперконденсатор может помочь, причем сразу несколькими способами:
Производят ли суперконденсаторы в России?
Да, на Хабре еще несколько лет назад публиковалась новость о том, что в НИТУ «МИСис» разработала технологию, которая открыла возможность отечественной компании запустить производство суперконденсаторов.
Так, в 2017 году компания ТЭЭМП запустила в г. Химки производство высокоэффективных суперконденсаторов и модулей на их основе. При этом все это — чисто российские разработки. ТЭЭМП, к слову, производит плоские единичные элементы в ламинированном корпусе, который может использоваться в химических источниках тока с органическими электролитами: суперконденсаторах, литий-ионных аккумуляторах, металло-воздушных источниках тока.
При этом, ТЭЭМП производит ячейки собственной запатентованной конструкции – призматическая ячейка с токосъемом по всей ее поверхности. И сделано это не для того, чтобы показать свою уникальность, а чисто с практической точки зрения – распределенный по всей поверхности токосъем обеспечивает равномерность тепловых полей, тем самым замедляя процесс деградации и продлевая срок службы суперконденсатора.
В сухом остатке
В качестве вывода можно подвести итоги, указав преимущества и недостатки суперконденсаторов. Некоторые из них упоминались выше, но сейчас стоит перечислить все это отдельно.