Суперконденсаторный джамп стартер — гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов Jump starter – это автономное пусковое устройство, позволяющее завести кар с разряженной АКБ. Фактически все массовые джамп стартеры на рынке построены на базе литиевых аккумов. Джамп стартеры на суперконденсаторах (ионисторах) всераспространены не так обширно, ну и стоят в разы дороже. Но они владеют несколькими бесспорными плюсами, которые для меня оказались решающими. В отличие от типовых джамп стартеров с литий-полимерными аккумами, джамп стартер на суперконденсаторах не опасается морозов, может храниться в машине вполне разряженным, заряжается от нуля до рабочего напряжения за пару минут — даже от вполне разряженной АКБ. Суперконденсаторы по сопоставлению с литиевыми аккумами имеют завышенный срок эксплуатации — наиболее 10 лет, они неопасны — не вздуваются, не взрываются и не пылают, как литиевые батареи. Суперконденсаторный джамп стартер, это на самом деле «палочка-выручалочка» в багажнике машинки – неопасная, не требующая никакого обслуживания и постоянно готовая к работе. В обзоре я расскажу о собственном опыте производства и эксплуатации такового джамп стартера.

Я решил начать обзор с головного – из чего же и как я сделал суперконденсаторный джамп стартер. А доп информацию (подбор девайсов, расчеты характеристик суперконденсаторов, измерение емкости, графики и остальные технические детали) — я расположил под спойлером в конце обзора.

Для сборки джамп стартера вначале были заказаны последующие составляющие:

Пластмассовый корпус 250*80*70 мм https://aliexpress.ru/item/item/32958756775.html

Модуль 16.2V 83F из 6-ти конденсаторов 2.7v 500F в сборе с платой балансировки ebay.com/itm/264037856968

Повышающе-понижающий преобразователь https://aliexpress.ru/item/item/32843350018.html

Понижающий преобразователь https://aliexpress.ru/item/item/32988783084.html

Набор разъемов EC5 в сборе (5 мам и 5 пап) https://aliexpress.ru/item/item/990207098.html

Готовые стартовые провода с разъемом EC5, с диодиками https://aliexpress.ru/item/item/32825065311.html

Сначала я собрал таковой «полуфабрикат», чтоб провести полевые тесты на собственном каре с движком 1.6 л и стартером 1.4 КВт:

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Зарядив модуль до 16 В и подключив параллельно разряженной АКБ, со 2-ой пробы я сумел завести машинку. До скольки вольт была разряжена АКБ, я уже не помню, но без помощи других машинка не заводилась. Также пробовал при помощи данной для нас конструкции завести движок и без АКБ, сделав провода без диодов из предшествующего обзора , но ничего не вышло. Такие результаты меня разочаровали, ведь, по данным проф. Валеева (наиболее тщательно, см. под спойлером в конце обзора), емкость в 50 – 300 фарад дозволяет завести движок кара даже без аккума.

Тогда я решил потестировать этот модуль. И выяснились две противные вещи:

— Емкость 1-го китайского конденсатора оказалась чуток ли не в два раза меньше, в районе 270 фарад заместо заявленных 500. Так что 83 фарад в модуле и близко не было.

— Установленная китайцами плата балансировки очевидно не управлялась со своими обязательствами. Часть конденсаторов были недозаряжены, а часть перезаряжены, как видно на фото ниже:

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Причина видимо в том, что ток балансировки в данной для нас плате всего 50 мА, чего же разумеется недостаточно для зарядки огромным током конденсаторов, имеющих большенный разброс по току утечки и емкости.

Тогда я решил заказать нормальную плату балансировки 2.7v 500F, с током балансировки до 1 А и индикацией начала балансировки https://aliexpress.ru/item/item/33010516886.html и доп 6 конденсаторов 2.7v 500F https://aliexpress.ru/item/item/32956562880.html, чтоб запараллелить с уже имеющимися с целью роста емкости.

Вот они:

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Припаяв новейшие конденсаторы к данной для нас плате, я провел тестирование приобретенного модуля.

Сама плата балансировки оказалась на уникальность высококачественной, напряжение на каждой из 6-ти ячеек она держала схожим с точностью до сотых вольта! А вот емкость темных конденсаторов снова оказалась меньше, приблизительно таковой же, как и у голубых, на уровне 300 фарад заместо номинальных пятисот. Но я был уже морально подготовлен к этому и даже не весьма расстроился)

Сейчас нужно прикинуть, как впихнуть 12 конденсаторов в коробку, которую я подобрал ориентируясь лишь на один модуль из 6 конденсаторов. Оказалось, создать это можно!

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Но пришлось пожертвовать одной из плат балансировки, думаю вы додумались какой). Также высота корпуса для единственно вероятного вертикального размещения 12 конденсаторов оказалась недостаточной – крышка не запиралась. Как была решена эта неувязка, наверное сходу понятно из большего фото к обзору.

Приступаем к сборке

Из-за весьма плотной компоновки пространство для монтажа разъемов EC5 было лишь с торцов корпуса, в нишах меж наплывами для крепления крышки. С EC5, пожалуй, и начнем.

Убираем избыточное с наплыва резьбовой втулки с помощью осциллятора. Никаким иным инвентарем туда просто не подлезть. Делаем отверстия под фишку разъема и примеряем:

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Опосля припайки проводов в гильзы разъема монтируем его, используя штатную резьбовую втулку корпуса. Головка винта не дает передвигаться разъему вовнутрь корпуса, а гайка фиксирует разъем от выпадения из корпуса:

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Для надежности я еще зафиксировал эти места клеем-гелем, также наклеил сам разъем к боковой стене корпуса.

C помощью «третьей руки» припаяем провода в гильзы EC5. В прошедшем обзоре я делал это мини-горелкой. Но паять два провода в одну фишку горелкой неловко, потому употреблял мощнейший русский 100-ваттный паяльничек). Силовые провода те же, ПуГВ (ПВ3) сечением 10 мм², зарядные провода сечением 4 мм². Монтируем разъемы EC5 в посадочные места, формуем и протягиваем провода. Конденсаторы будут соединяться по схеме 6S2P, потому силовой провод на конце распускаем на 2 схожие по толщине части для подключения всякого из 2-х модулей. Из электрокартона вырезаем полосу и делаем отверстия под выводы конденсаторов. Да, есть материалы и лучше электрокартона, здесь я спорить не буду. Присоединение доп 6-ти конденсаторов делается с помощью скобок из 4 мм² провода, вверху они сложены образуя двойное сечение 8 мм². Разрядив за ранее ионисторы, начинаем их паять:

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Опосля окончания покрываем места пайки электроизоляционным лаком, наклеиваем термоскотч и нижняя часть джамп стартера готова. Зарядим сборку до 16.2 вольт и проверим как работает балансировка. Хотя в описании платы стоит 2.7v 500F, составные ионисторы большей емкости она тоже хорошо балансирует. Напряжение на любом элементе приблизительно однообразное 2,65±0,1V, что меня полностью устроило. Также нужно отметить, что при высочайшем токе балансировки силовые элементы платы (нижний ряд на фото) довольно очень нагреваются:

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Перед созданием верхней половины джамп стартера (крышки) снова проводим полевые тесты нижней половины на каре и убеждаемся, что все работает нормально. Движок сейчас запускается как с разряженной до 7.1 вольт АКБ, так и без нее. Зарядка конденсаторов от таковой разряженной АКБ идет нормально, хотя и несколько медлительнее.

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

На фото выше виден повышающе-понижающий преобразователь (DC/DC step up / step down сonverter) c заявленной макс. мощностью 80 Вт, который употребляется для зарядки джамп стартера до 16 вольт от разряженной АКБ. На него есть обзор почетаемого kirich. Выходной ток (ток заряда ионисторов, в нашем случае) можно регулировать от 0 до 10 А, я тормознул на 4 А. При таком токе в конце заряда ионисторов преобразователь будет развивать мощность порядка 65 Вт (16 В х 4 А) и радиаторы на силовых ключах преобразователя будут значительно нагреваться. Потребляемый ток от разряженной АКБ будет еще выше (65 Вт делим на напряжение АКБ) и ее напряжение просядет на 1-2 вольта. Чтоб уменьшить время заряда ионисторов еще на одну либо две минутки, ток заряда можно создать и больше, но нужно учесть, что не всякий источник питания кроме АКБ, потянет столько ватт. Также ток заряда не следует очень задирать еще по одной причине. В собственном обзоре kirich упоминал, что преобразователь опосля прогрева поднимал напряжение на выходе из-за того, что резисторы цепи оборотной связи и подстроечный резистор не прецизионные и «уходят» от нагрева. А это может привести к перезаряду ионисторов.

Для действенного отвода тепла от преобразователя и платы балансировки в корпусе с таковой плотной компоновкой компонент, я собрался сделать активное остывание. Оно будет расположено в крышке джамп стартера.

Изготовка крышки

Для надежности из преобразователя выпаиваем клеммники и на их пространство припаиваем провода. В боковую стену крышки устанавливаем вольтметр с выключателем:

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Активное остывание будет обеспечивать 5-ти вольтовая турбинка с какого-то ноутбука. Как лицезреем ниже, она по размеру не заходит в крышку, пришлось убрать избыточное. На Али можно отыскать подобные кулеры различных размеров, в том числе и под такую крышку. Вот, к примеру https://aliexpress.ru/item/item/32510837317.html Но так как этот кулер уже был у меня в наличии, я его и поставил. В крышку заплавляем паяльничком резьбовые втулки для крепления платы преобразователя. Торцевую стену крышки отчасти убираем для отвода воздушного потока от кулера.

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Временно прикрутив плату, делаем крышку для отвода воздушного потока из корпуса. Для удобства наблюдения за платой я собрался сделать ее из прозрачного пластика. Размечаем, сверлим отверстия под винты крепления крышки и крутилки резисторов опции, выпиливаем вырезы под крепления 2-ух частей корпуса. Проклеиваем соединения тканевой лентой с ворсом Tesa, прикручиваем плату к крышке корпуса на искосок и также прикручиваем крышку самой платы на фиксатор резьбы (красноватый).

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Для удобства работы я сделал обе половины корпуса разделяемыми, соединив провода автоклеммами. Со входа зарядки в крышку приходит плюс и минус. С этих проводов сделал отвод на понижайку, которая подает 5 вольт в кулер. Понижайку я смонтировал на автоскотч 3М. С выхода преобразователя идет плюс и минус на ионисторы. С этих проводов сделал отвод на вольтметр через выключатель. Соединять воединыжды минусовой провод недозволено, т.к. в преобразователе датчик тока стоит в цепи минуса. Ниже готовая крышка:

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Как я уже гласил ранее, из-за доп 6-ти конденсаторов крышка не запирается. Придется созодать проставку меж верхней и нижней частями корпуса. Не мудрствуя коварно, вырежем ее из боковой стены старенького системника при помощи ножниц по сплаву. Отверстия вентиляции размещаются со стороны греющихся частей платы балансировки. 2-ая проставка без отверстий, с тем чтоб воздух проходил лишь в подходящей области.

Схема работы активного остывания: воздух всасывается в корпус через отверстия в фронтальной проставке, проходит над силовыми ключами платы балансировки в турбину кулера, дальше продувает плату преобразователя и выходит через торец крышки.

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

На этом джамп стартер готов. Можно соединять две половины и воспользоваться.

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Схема джамп стартера:

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Но перед внедрением его необходимо настроить.

Настройка

Подключаем вход преобразователя к регулируемому БП и устанавливаем на БП нижний порог напряжения от которого должен заряжаться джамп стартер. Я поставил 6 вольт. На ненастроенной плате преобразователя при всем этом будет пылать красноватый светодиод «fault». Крутим подстроечник UV-SET против часовой стрелки до того времени, пока на плате не зажгется зеленоватый светодиод. Подключаем вольтметр к выходу платы и подстроечником V-SET ставим 16.1 вольт. Подключаем амперметр в режиме измерения огромных токов к выходу платы и подстроечником СС-SET ставим 4 ампер. Осталось проверить как идет зарядка ионисторов во всем спектре напряжений от 7 до 35 вольт.

Итог проекта

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

DIY джамп стартер на суперконденсаторах (ионисторах)

Свойства

— номинальное выходное напряжение 16 вольт

— емкость 95 фарад

— энергия 12,2 килоджоулей

— заряд до 16 вольт от хоть какого источника неизменного тока напряжением 7-35 вольт

— индикация выходного напряжения

— активное остывание встроенного step up / step down преобразователя и силовых ключей платы балансировки

Способности

— Гарантированный пуск каров с бензиновым движком ≤1.6 л и стартером ≤1.4 КВт, как с разряженным (≥7.1 В) аккумом, так и без аккума совершенно. Пуск наиболее массивных каров также вероятен, но на практике не проверялся.

— Возможность поездок на каре без АКБ по мере необходимости (к примеру, если АКБ была украдена либо вышла из строя). Это неопасно для электрооборудования кара, т.к. присоединенный к бортовой сети суперконденсатор является сглаживающим фильтром (буфером) для работающего генератора. Для таковых поездок лучше применять адаптер к проводам АКБ кара заместо стартовых проводов с крокодилами.

— Не просит никакого обслуживания.

— Морозостойкий.

— Неопасен при хранении и эксплуатации.

— Может храниться в машине вполне разряженным.

— Заряжается от нуля до рабочего напряжения за пару минут — даже от вполне разряженной АКБ.

Джамп стартер заходит в таковой портативный набор для гарантированного пуска мотора в случае разрядки АКБ:

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Также в этот набор входят:

— Обычные стартовые провода сечением 5,26 мм2 (10AWG) с диодиками;

— Усиленные стартовые провода сечением 10 мм2 — обзор;

— Кабель заряда джамп стартера от прикуривателя;

— Чемодан.

Пуск кара без АКБ при помощи этого джамп стартера.

Тестовый кар с бензиновым движком 1.6 л и стартером 1.4 КВт.

Внимание: Литиевыми джамп стартерами запускать кар без АКБ недозволено! Также недозволено отключать джамп стартер от бортовой сети при работающем без АКБ движке во избежание вероятного повреждения электрооборудования кара.

Спасибо за просмотр этого обзора и да обойдут вас все трудности с аккумами стороной!

Обзор системы гарантированного пуска кара на базе этого джамп стартера — mysku.ru/blog/diy/78611.html

Для тех, кто желает большего Толчком к изготовлению суперконденсаторного джамп стартера для меня послужили комменты к обзору почетаемого darkbyte «Noname портативное пусковое устройство для кара спустя три года». Матчасть и расчеты характеристик суперконденсаторов были найдены в статье «Гибридный авто аккумулятор с суперконденсатором» доктора технических наук И. М. Валеева, доктора кафедры электропривода и электротехники Казанского государственного исследовательского технологического института.

Какой емкости суперконденсаторы употребляются для производства джамп стартера, и сколько их необходимо?

Типовое рабочее напряжение 1-го ионистора 2.7 вольт. Потому для увеличения напряжения схожие ионисторы соединяют в сборке поочередно. Но суммарная емкость при всем этом миниатюризируется (емкость 1-го ионистора делим на их количество в сборке). А сколько совершенно фарад необходимо для пуска мотора? Доктор Валеев приводит такие данные для конденсатора 12 вольт:

Так, емкость в 10 – 50 фарад можно применять в качестве неплохого «ассистента» для аккума при запуске стартера, когда он потребляет наибольший, пиковый ток. Это дозволит обеспечить наиболее щадящий режим эксплуатации аккума и продлевает срок его службы.

Емкость в 50 – 300 фарад дозволяет завести движок кара без аккума, но нуждается в

таковом для следующей резвой подзарядки, к примеру, в случае плохого пуска. В течение

нескольких минут эта емкость заряжается даже от весьма слабенького аккума (который без помощи других не сумел бы запустить движок) и опять готова к следующему запуску.

Я также читал отзывы, что от суперконденсаторов до 50 фарад толку не особо много, потому тормознул на емкости в районе 70-100 фарад. Нижнюю границу можно получить, соединив, к примеру, 5 ионисторов по 360 фарад.

Сколько это все стоит?

Наилучшие на рынке суперконденсаторы производит компания Maxwell Technologies (США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке)). Не так давно ее купила компания TESLA. “I’m a big fan of ultracapacitors”, признается Илон Маск в собственном твиттере. Суперконденсаторы были темой докторской диссертации Маска в Стэнфордском институте. Во время выступления на Cleantech Forum, отвечая на вопросец, на чем будет ездить транспорт грядущего, Маск заявил: “If I were to make a prediction, I’d think there’s a good chance that it is not batteries, but super-capacitors.” Ну что все-таки, поживем-увидим)

Текущие цены и доступность продукции Maxwell совершенно не веселят. Модели 360-650 фарад сняты с производства, на Ebay можно отыскать как бы уникальные BCAP0650 2.7V 650F за $25.00/шт. У официального дистрибьютора Maxwell в наличии есть лишь 2.7V 3000F за $50.77/шт.

Из таковых 3000Ф ионисторов можно собрать уже всеполноценную подмену АКБ, как пишет проф. Валеев:

Емкости наиболее 400 фарад можно применять совершенно без аккума, а для поддержки заряда и питания слабосильных потребителей во время стоянки, питать их от источников в 5 – 10 А ч.

Емкость в 1000 и наиболее фарад, если таковые у кого-либо покажутся, могут хранить достаточный уровень заряда длительное время, сопоставимое со обычной аккумуляторной батареей и могут таковую поменять по всем характеристикам. При том, что срок эксплуатации конденсаторов наиболее 10 лет.

Что, к слову, почти все удачно и делают. Довольно поглядеть плейлист на ютубе по теме Replacing my Car Battery with Maxwell 2.7v 3000F UltraCapacitors.

Итак, как мы лицезреем, собрать из максвеллов даже умеренный 70Ф джамп стартер получится довольно затратно. Потому для первого опыта и принято решение было тормознуть на экономных noname конденсаторах 2.7v 500F.

Какое рабочее напряжение суперконденсаторного модуля нормально?

Из 5 конденсаторов 500 фарад любой получится модуль 100 фарад 13.5 вольт. Из 6 таковых конденсаторов соответственно 83 фарад 16.2 вольт. 1-ый вариант кажется наиболее симпатичным – он дешевле и емкость больше. Но в нем есть 2 трудности.

— 13.5 вольтовую сборку недозволено подключать впрямую к АКБ, т.к. напряжение бортсети опосля пуска мотора будет в районе 14.5 вольт. А 16 вольт для более-менее современного авто электрооборудования не является неувязкой.

— Энергии в 13.5В конденсаторе будет меньше, чем в 16.2В. Невзирая на наиболее высшую емкость!

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Нужна ли балансировка?

Да, непременно. Ионисторы имеют значимый разброс по емкости и току утечки. Без балансира это может привести к выходу из строя 1-го либо нескольких конденсаторов в сборке из-за превышения номинального напряжения на элементе в поочередном соединении.

Как измерить настоящую емкость суперконденсаторов?

Обыденным мультиметром этого не получится создать, т.к. его наибольшая измеряемая емкость обычно ограничена десятком миллифарад. Ее можно посчитать, к примеру, через ток и время разряда, как это сделал почетаемый Maksus в своём обзоре. Компания Maxwell употребляет аналогичный принцип в собственной методике измерения емкости, воспроизвести которую в домашних критериях навряд ли может быть. Не имея спец оборудования, емкость также можно найти при помощи электрической перегрузки, через напряжение и отданную энергию разряда, как это сделал я. Но из-за ограничения электрической перегрузки по мощности значение емкости получится заниженным — Maxwell советует ток разряда 100mA/F, т.е. конденсатор 100 фарад 16 вольт необходимо разряжать током 10 ампер, а моя перегрузка имеет потолок всего 30 ватт. Ниже результаты моих измерений на электрической перегрузке с четырехпроводным подключением ZKETECH EBD-M05:

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Разряд до половинного напряжения, с 16 до 8 вольт.

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Разряд до малого напряжения, с 16 до 0,7 вольт.

До нуля разрядить на перегрузке конденсаторы не получится из-за эффекта, который именуется диэлектрическая абсорбция.

Приз Элементную базу для описанного в обзоре джамп стартера я подбирал и брал годом ранее, в январе 2019. А именно, собранная мною связка из дискретных ионисторов и платы балансировки была на тот момент пожалуй хорошим легкодоступным решением. Для моего кара способностей такового джамп стартера наиболее чем довольно. Но неутомимые китайцы не стоят на месте и не так давно вывели на рынок вот таковой модуль 17V 566F, с платой балансировки и выходными клеммами под болт https://aliexpress.ru/item/item/33035923574.html

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов Суперконденсаторный джамп стартер - гарантированно запускаем движок в случае разрядки АКБ Обзор Автогаджетов

Если б я делал джамп стартер на данный момент, я бы предпочёл приобрести этот модуль, а не заморачиваться с монтажом 12-ти отдельных конденсаторов и платы балансировки.

Также в комментах к обзору про стартовые провода, спрашивали, сумеет ли суперконденсаторный джамп стартер завести дизельный авто с движком 2 литра с севшим аккумом в 20 градусный мороз с прохладным движком и прогревом свеч накала? Думаю, что джамп стартер с сиим модулем – буквально сумеет!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

16 − 15 =