Заменить автомобильные аккумуляторы конденсаторами?

Да, с конденсаторами Ultra можно завести машину. Эти крышки, по-видимому, не имеют срока службы, который имеют традиционные свинцово-кислотные батареи. Способность этих конденсаторов обеспечивать пусковой ток очень хороша. Есть пара заморочек:

• Крышки в настоящее время дороже, чем лучшие свинцово-кислотные батареи.
• Колпачки соединены последовательно, чтобы получить номинальные 12 В, что нормально, если вы используете 6 из них с номиналом 2,7 В каждый.
• Не используйте их на старых автомобилях с генератором и электромеханическим регулятором, потому что их напряжения просто не соответствуют современным стандартам.
• Было бы разумно включить некоторую балансирующую электронику, чтобы поддерживать напряжение на любой крышке ниже 2,7 В.

Пока все не так уж плохо, но именно поэтому я еще этого не сделал. Ультракап имеет блестящую плотность мощности, но плохую плотность энергии по сравнению со свинцово-кислотными. Это как сравнивать силу с выносливостью. Современные автомобили с приличными системами зарядки, вероятно, имеют более высокие токи утечки, возникающие при выключенном ключе зажигания. Другими словами, вы с большей вероятностью обнаружите, что ваш автомобиль не заводится после того, как он не использовался в течение нескольких недель. Однако быстро заряжать их легко.

Типичный «бустерный блок» конденсаторов, как показано в этом видео, составляет 350 Ф (фарад).

Автомобильные аккумуляторы рассчитаны в ампер-часах (Ач), конвертируя единицы:

1 фарад = 1 ампер-секунда на вольт

В часе 3600 секунд, поэтому при 12 Вольтах:

1 Ач = 3600/12 = 300F

Емкость даже дешевого автомобильного аккумулятора составляет около 60 Ач ... емкость вашего конденсаторного усилителя примерно в 50 раз меньше, чем у аккумулятора!

Удачи в запуске автомобиля, если ему нужно больше секунды или двух, чтобы провернуть двигатель...

Как конденсатор может работать вместо автомобильного аккумулятора?

Едва : )

Как работает конденсатор?

Конденсатор работает, удерживая электрическое поле между электродами, в отличие от свинцово-кислотного элемента, который накапливает энергию в химических реакциях между электролитом и пластинами.

Есть ли какие-либо модификации, которые вы должны сделать, чтобы использовать конденсатор вместо батареи?

Аккумулятор отлично стабилизирует напряжение, конденсатор просто держит любое напряжение, к которому вы его подключаете. По сути, это очень маленькая батарея (с точки зрения емкости), но очень мощная (с точки зрения пикового тока). Если ваш автомобиль может работать при сильно меняющемся напряжении (или если вы установили достаточную емкость, чтобы никогда не разряжаться ниже 80%), никаких модификаций не требуется.

Есть ли какие-либо преимущества в использовании конденсатора вместо батареи?

Нет. Вот почему мы этого не делаем.

На видео видно, что конденсаторы заряжаются обратно до 14,1 В постоянного тока. Как долго конденсатор будет удерживать свой заряд (в общих чертах - я знаю, что это зависит в первую очередь от паразитного стока, наложенного на него из автомобиля)? Я думаю, лучше спросить, будет ли конденсатор удерживать достаточно заряда с течением времени, чтобы поддерживать запуск автомобиля?

Это просто вопрос установки достаточной емкости. Если центральный замок в режиме ожидания или саморазряд истощает его слишком мало, вам просто нужно их больше, чтобы они прослужили дольше.

Теперь позвольте мне объяснить, почему свинцово-кислотные аккумуляторы так хороши. Вы просто подключаете его к цепи - и все. Всякий раз, когда напряжение в цепи выше, чем заданное напряжение, продиктованное химией элемента, свинцово-кислотный элемент истощает его и сохраняет энергию (когда он полностью заряжен, он просто рассеивает ее в виде тепла). Всякий раз, когда напряжение падает ниже, он будет отдавать энергию. Он держит напряжение более или менее там, где ему нравится, и поддерживает довольно стабильное напряжение почти на всей своей емкости. Таким образом, мы упаковываем их в батареи (в смысле ряда), которые, как правило, около 12 В. Можно сказать, что свинцово-кислотный саморегулируется.

Конденсатор, с другой стороны, намного проще. Он просто держит любое напряжение, которое вы к нему подаете, и когда оно достигает вашего напряжения, оно останавливается. Затем, когда вы начинаете разряжаться, он падает. Потому что напряжение конденсатора в значительной степени пропорционально заряду внутри. Грубо говоря, половина разряда = половина напряжения. Это абсолютный кошмар, если вы хотите использовать конденсатор в качестве основного источника питания, потому что вам нужно либо работать при любом напряжении от максимального до почти 0, либо установить преобразователь мощности, который будет повышать напряжение, чтобы поддерживать его на постоянном уровне.

Если вы хотите снизить вес гоночной машины, то просто поставьте самую маленькую батарею, которая будет поддерживать работу двигателя. Вы можете заряжать его перед каждой гонкой, поэтому он может быть в несколько раз меньше, чем в дорожном автомобиле. //редактировать: Если у вашего гоночного автомобиля классическая система зажигания, ее можно заменить магнето, что в конечном итоге устраняет необходимость в какой-либо батарее после запуска двигателя. Посмотрите на авиационные поршневые двигатели, они используют магнето из-за надежности. А еще они легкие :)

Я инженер, так что...

Краткий ответ: это зависит.

Длинный ответ?

Что ж, в приведенных выше ответах не хватает пары действительно важных вещей.

-> Как конденсатор может работать вместо автомобильного аккумулятора?

Первое, что я замечаю здесь, это то, что все предполагают, что конденсаторы используются только для запуска автомобиля. Автомобильный аккумулятор служит трем основным целям. Запуск автомобиля (высокий ток, короткая продолжительность), запуск оборудования внутри автомобиля во время его работы (обычно низкий ток, но также требуется очень низкая эффективность, поскольку большую часть времени берет на себя генератор переменного тока и использует аккумулятор в основном как дополнительный регулятор) , и, наконец, сохранение «пассивных» (то есть не необходимых для запуска автомобиля) систем, таких как часы и свет, работающими при выключенном двигателе (низкий ток, большая продолжительность).

Конденсатор хорош для первых двух, но действительно отстой для третьего (и часто самого важного). Вы когда-нибудь выключали двигатель и нуждались в освещении внутри или снаружи? Как насчет того, чтобы включить машину, а все сохраненные каналы на вашем радио просигналили, а часы пошли неправильно, или другие настройки, которые вы установили, внезапно не работают, потому что вы заменили батарейки? Майор ПИИ.

-> Как вообще работает конденсатор?

Конденсатор работает за счет диэлектрика (вещества, которое изолирует/предотвращает поток электронов), расположенного между двумя электродами (какими-то проводами). По мере нарастания электрического потенциала (количество электронов, «притягивающихся» к желающим протонам на другой стороне) емкость возрастает до предела устройства (его «емкости»), после чего оно либо перестает работать, либо, что более вероятно, выходит из строя. взрывается, как липо-батарея. Думайте об этом как о кувшине с водой наверху фонтана... вы можете налить только определенное количество воды, прежде чем он переполнится, но его очень быстро и легко наполнить, когда он станет низким или пустым, и его можно очень быстро опорожнить. .

И все забыли упомянуть об утечке. Все накопители энергии (аккумуляторы, конденсаторы, разгневанная жена и т. д.) пропускают энергию, которая была первоначально сохранена. У кого-то более быстрая утечка (сердитая жена), у кого-то медленная утечка (батарея). Можно ожидать, что свинцово-кислотный аккумулятор будет держать заряд ВООБЩЕ БЕЗ РАЗРЯДА в течение нескольких недель или месяцев в лучшем случае. Конденсатор не прослужит так долго, в лучшем случае несколько дней или недель. Жена просто уходит, так что это почти ноль, но тогда она чужая проблема, так что не беспокойтесь.

Утечка в конденсаторе является результатом «миграции» электронов через диэлектрик. Независимо от того, насколько хорош диэлектрик, он все равно не ИДЕАЛЬНЫЙ изолятор, поэтому он БУДЕТ протекать.

Последние 40-50 лет работы над суперконденсаторами были направлены на то, чтобы сделать этот диэлектрик почти идеальным и понять, что мы можем работать с площадью поверхности позже. Но точно так же, как прямой кусок провода по-прежнему оказывает НЕКОТОРОЕ сопротивление (и, следовательно, нагревается), то же самое верно и для конденсатора в обратном порядке. Вы хотите, чтобы диэлектрик был почти нулевой толщины, имел максимальную площадь поверхности и бесконечное сопротивление. Но как только расстояние уменьшается даже до нанометров (не говоря уже о фемптометрах — 1/1000 от 1/1000 нанометра, что, вероятно, требуется для настоящего суперконденсатора), физика начинает немного сходить с ума. В дело вступает квантовое туннелирование, и все становится сложнее. Чтобы дать вам представление, один протон водорода составляет около 1,7 фм... а электрон НАМНОГО меньше этого.

Итак, этот вопрос и его подробный ответ намного сложнее, чем кажется на первый взгляд.