Как подключить ионистор вместо аккумулятора

Ионистор и АКБ.

Идея установки конденсаторов в авто для запуска уже давно у людей в головах. Меня этим тоже как то зацепило когда АКБ замерз зимой… Тем более в свободном доступе наконец появились мощные суперконденсаторы (ионисторы). Для эксперимента взял на ebay 6 штук Maxwell BCAP2000P ёмкостью 2000 Фарад и платы контроля заряда. Единственное чего нужно избегать с ионисторами, так это превышение их максимального напряжения, что выводит их из строя. Для этого эти платы контроллеры обязательны. Корпус сделал из листового стеклопластика.
Ценник на ebay год назад был примерно такой : ионисторы 6 шт по 3000 руб., платы контроля 3 штуки по 300 руб., вольтметр 70 руб. .
Номинальный ток BCAP2000 123А, максимальный 1500А . Циклов заряд разряд — миллион (хватит на 5 человеческих жизней 🙂 ) Вес … самый большой вес это от шин и болтов скрепляющих элементы. В общем пару кг. Теоретически BCAP2000 должно хватить, что бы АКБ полностью освободить от пусковых токов. Разместил "батарейку" в правом пустом отсеке . Пока как попало … моддингом займусь потом (если не забуду что он там стоит 🙂 ).
На видео запуск двигателя только от ионистора без АКБ —

Land Rover Discovery 2005, двигатель дизельный 2.7 л., 190 л. с., полный привод, автоматическая коробка передач — тюнинг

Машины в продаже

Land Rover Discovery, 2006

Land Rover Discovery, 2007

Land Rover Discovery, 2006

Land Rover Discovery, 2005

Комментарии 86

Приветствую коллега. Как оно спустя годы? Я балдею от своих макселлов

пашут отлично! сбоев не было

Здравствуйте все! Вопрос к автору : по температурному режиму в подкапотном не жарко?

В отсеке, где бачёк с тормозухой не жарко для подобных изделий. То что я бока корпуса покрыл алюминием для отражения тепла это так…

"зарядить либо зарядным устройством либо от АКБ через резистор примерно 20 ом 10ватт"-скажите, пожалуйста, а для чего это дополнительное сопротивление?

Разряженный ионистор имеет сопротивление близкое к нулю. Тоесть если к нему зарядник подключить он его замкнет и у того либо защита сработает либо он сгорит если неправильно сделанный. В общем ток заряда в первый момент очень большой, а через резистор он плавно зарядится. Еще опасней напрямую к аккумулятору разряженный ионистор подключить, будет кз практически.

спасибо за более чем исчерпывающий ответ, догадки об этом были, но не было в них уверенности, вы их подтвердили, осведомлен-значит вооружен)))

Разряженный ионистор имеет сопротивление близкое к нулю. Тоесть если к нему зарядник подключить он его замкнет и у того либо защита сработает либо он сгорит если неправильно сделанный. В общем ток заряда в первый момент очень большой, а через резистор он плавно зарядится. Еще опасней напрямую к аккумулятору разряженный ионистор подключить, будет кз практически.

Пора делать плату контроля для кондеров, и отвязки их от акумов вообще. у меня оказывается максвеллы уже больше трех лет живут. но не в паралели с акумом. Тем более есть более дешевые кондеры от японских иномарок. Емкость меньше но раз 10 крузака 4.2л зимой запускали без подзарядки. (аварийный режим)

А почему только 3 платы контроля, а не 5? При 3 балансируются только 3 пары ионисторов, а в батарею эти пары уже пойдут без балансировки. Лучше, конечно, чем совсем без, но тогда, если всё работает несколько лет, можно было бы их вообще не ставить?

просто на одной плате два контроллера заряда так как один нет смысла ставить . Поэтому 6 банок 6 контроллеров =3 платы . Дело не в балансе вовсе, они не позволяют превысить напряжение заряда 2.8V опасного для ионистора и только (при последовательном подключении изза неравномерного заряда всех). Баланс не нужен для такого рода устройств вообще (как и для любых пусковых акб у авто) . Это не батарея аккумуляторов длительного хранения заряда, где баланс еще имеет смысл. Это только защита от пробоя. Если не ставить то можно получить пробитый ионистор при первой же зарядке . А если пробой двух будет, то остальным не спастись уже то же .

Понятно. По большому счёту, это не балансировочная схема для всей батареи, а защитная для каждого ионистора плюс балансировочная для каждой из 3 пар. Тоже приемлемо (как вариант, тогда можно было бы поставить по стабилитрону соответствующих характеристик в шунт каждому ионистору и этим ограничиться).

Почему возник вопрос. Я планирую поставить батарею из 6 ионисторов по 100Ф (недорогой вариант вашей системы, цена вопроса порядка 1000 руб) в параллель подсевшему основному аккумулятору для помощи при старте, причём обойтись вообще без (или с минимальными) балансировочными схемами. Тут возникают сразу 3 принципиальные проблемы:
1. Из-за разных емкостей отдельных ионисторов они заряжаются до разных напряжений, в случае большого разброса, один может перезаряжаться, что вскорости приведёт к краху системы;
2. Из-за разных внутренних сопротивлений ионисторов они будут греться при старте по-разному. Поскольку, в отличие от ваших, работают по току в предельных режимах. Это не слишком существенный момент, решается отбраковкой плохих и предварительным расчётом. Скорей всего на холоде, когда они и будут востребованы, катастрофического перегрева не произойдёт
3. Самый важный. Из-за разной утечки отдельных ионисторов (она может различаться в разы), при долгом выстаивании при выключенном двигателе, поддержке зарядки ионисторов аккумулятором, произойдёт перераспределение напряжений на отдельных ионисторах соответственно их токам утечки. При этом самые хорошие (с малыми токами утечки) будут перезаряжены, что нехорошо. Из строя они не выйдут, при перезаряде у них увеличатся токи утечки и напряжение на них стабилизируется, но худший элемент будет всегда недозаряжен и испортит характеристики всей системы. Можно решить шунтированием резисторами, но тогда увеличатся потери при стоянке.

Да, в вашем случае, ток утечки всей батареи будет определяться ионистором с самым большим током утечки, поскольку остальные будут защищены схемой балансировки а ток через защитную схему будет соотнесён с ним.
Хотя интересно было бы узнать значения напряжений на отдельных ионисторах вашей батареи в режиме стоянки, поскольку эти эффекты накопительные, а времени прошло довольно много.

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.

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.

Ионистор вместо аккумулятора: наглядная сборка накопителя энергии

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

• 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.

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).

Формируем медный провод в соединительные шины

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

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

Залуживаем места соединения квадратов.

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

Вначале нужно собрать четыре группы.

Теперь припаиваем шины для подключения проводов питания.

На этом этапе нужно зарядить батарею током 5А.

По истечению пяти минут накопитель будет полностью заряжен.

Делаем испытательный тест лампой накаливания.

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

Испытываем батарею подключением электромотора.

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.

Можно ли заменить суперконденсатор вместо аккумулятора

Около 50 лет назад на рынке автономных источников питания появились новые на тот момент изделия — ионисторы (они же суперконденсаторы). Из-за невысоких потребительских качеств большого распространения они тогда не получили. Но технологии постепенно совершенствовались, и сейчас многие специалисты делают уверенные прогнозы, что ионисторы большой емкости в ближайшем будущем вытеснят обычные аккумуляторы (в том числе, из сегмента стартерных батарей).

Отличия ионисторов от аккумуляторов

Суперконденсаторы иногда называют промежуточным звеном между конденсаторами и аккумуляторами. На самом деле это не совсем верно. Ионистор по своей сути – это все же конденсатор.

Внешний вид ионисторов.

Принцип работы любого аккумулятора основан на обратимых электрохимических реакциях. При зарядке они идут в одну сторону, при разрядке – в обратную. Так, в свинцово-кислотной автомобильной батарее под действием зарядного напряжения сульфат свинца и вода реагируют с образованием свинца, оксида свинца и серной кислоты. Под действием разрядного тока происходит обратная реакция. Количество циклов заряд-разряд ограничивается образованием сульфата свинца, постепенно покрывающего пластины, и коррозией металлических элементов.

Электрохимические реакции в свинцово-кислотной батарее.

Иное дело конденсатор. В общем случае в нем электрохимических реакций не происходит. Прибор состоит из двух пластин (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, причем форма обкладок может быть различной. Для компактности конденсаторы часто изготавливают в виде двух полосок фольги, разделенных диэлектриком и свернутых в плоский или круглый рулон.

Оксидные конденсаторы имеют подобную конструкцию, но их принцип устройства другой. Одной обкладкой служит полоска фольги, другой – электролит. Диэлектриком является тонкий слой оксида. Вторая полоса фольги является токосъемником.

Заряд накапливается на пластинах под действием приложенного электрического поля. При этом не происходит химических реакций, не происходит расхода и преобразования реагентов, пластины и диэлектрик не деградируют во время накопления и отдачи энергии.

Емкость конденсатора зависит от трех составляющих:

• свойств диэлектрика;
• площади обкладок (чем она больше, тем больше емкость);
• расстояния между пластинами (чем оно меньше, тем больше емкость).

Отсюда пути для увеличения емкости:

• увеличение площади обкладок;
• уменьшение расстояния между ними.

Совершенствование диэлектрических свойств изолятора – путь не очень перспективный, прорывов здесь ожидать сложно. Создатели ионисторов достигли цели с помощью первых двух способов.

Расстояние между обкладками удалось радикально сократить путем применения двойного электрического слоя. В нем обкладками служат ионы – носители противоположного заряда, группирующиеся на границе раздела металл-электролит. Расстояние между ними крайне мало по сравнению с обычными конденсаторами и даже с оксидными. Вообще, принципы построения ионистора схожи с принципами оксидного конденсатора. Суперконденсатор получил от оксидников некоторые «наследственные болезни», например, небольшое (даже меньшее – в пределах 2..10 вольт) рабочее напряжение. Более высокий уровень тонкий слой межобкладочного «диэлектрика» не выдерживает.

Принципиально большую площадь обкладок удалось получить применением пористого материала. Обычно применяется активированный уголь или вспененный металл. В итоге емкость ионисторов может достигать несколько сотен фарад. Это очень большая величина – для сравнения, земной шар имеет электрическую емкость около 1 Ф. Причем заряжать такой суперкоденсатор можно большими токами. В результате процесс может занять секунды или минуты.

Распределение заряженных частиц в суперконденсаторе.

Изначально ионистор полярности не имеет. Но при выходе с завода у него есть обозначение плюсового и минусового выводов – результат остаточного заряда. Эту полярность приходится соблюдать во время эксплуатации.

На практике анод и катод разделяют сепаратором. Это позволяет выполнить ионистор в виде рулона или в виде многослойной конструкции и избежать короткого замыкания между электродами. В процессах запасания и отдачи энергии сепаратор не участвует.

Конструкция многослойного ионистора.

Существует другой тип ионисторов – псевдоконденсаторы. Они по своему принципу работы ближе к аккумуляторам, потому что для накопления заряда также используют обратимые электрохимические процессы. Основное отличие электрохимических конденсаторов от АКБ в том, что реакции идут только на поверхностном слое, за счет этого скорость пополнения запаса энергии ближе к конденсаторам. От аккумуляторов же унаследована склонность к электрохимической деградации элементов конструкции. Это приводит к сокращению периода эксплуатации. Такой суперконденсатор выдерживает порядка десятков тысяч циклов заряд-разряд, в отличие от сотен тысяч для обычных ионисторов (они в теории имеют бесконечное время жизни). Зато у псевдоконденсаторов большая удельная емкость и они считаются более перспективными в плане развития технологии.

Видео-эксперимент с питанием шуруповерта от конденсаторов.

Где применяются суперконденсаторы

Область применения ионисторов определяется совокупностью их плюсов и минусов. К достоинствам суперконденсаторов помимо упомянутого большого ресурса относят:

1. Быстрый заряд, к тому же его не надо контролировать – процесс происходит без выделения тепла.
2. Работа в широком диапазоне температур.
3. Небольшие массогабаритные показатели.
4. Возможность быстрого и глубокого разряда.

Существуют и недостатки:

• высокая стоимость;
• относительно высокая склонность к саморазряду;
• небольшое рабочее напряжение.

Второй недостаток обходится сборкой элементов в батареи для получения нужного напряжения. Впрочем, то же самое относится и к аккумуляторам.

Еще одна особенность суперконденсаторов, которая в некоторых случаях является недостатком – значительное снижение напряжения при разряде. В нем не идут электрохимические реакции, поддерживающие напряжение примерно на одном уровне в начале разрядки, поэтому выходной уровень начнет падать сразу после подключения нагрузки.

Все это позволяет использовать суперконденсаторы в качестве резервных источников питания. Очень удобно их применять вместо АКБ в автономных устройствах, устанавливаемых удаленно. Длительный период работы и отсутствие необходимости сервисных операций удешевляют эксплуатацию и повышают надежность таких объектов. К таким устройствам относятся элементы телемеханики, удаленные измерительные приборы. Также удобно применять ионисторы в качестве буферных элементов на объектах ветроэнергетики, преобразователей солнечной энергии в электрическую и т.п.

В видео тестируют ионисторы на 500 фарад.

Есть ли смысл менять ионистор вместо автомобильного аккумулятора

Многих автолюбителей не покидает мысль использовать суперконденсатор вместо аккумулятора для автомобиля. Существуют формулы для пересчета емкости из фарад в привычные ампер*часы (1 Ф при напряжении 1 В равен 1/3600 А*ч).

Запуск двигателя от батареи ионисторов.

В результате экспериментов имеются данные, что пуск автомобиля от батареи из 6 суперконденсаторов по 500 Ф, заряженных до 12 вольт, происходит успешно как в теплое, так и в холодное время года (общая емкость батареи конденсаторов при последовательном соединении составляет менее 100 Ф).

А дальше не все так радужно. Напряжение при этом быстро падает до 9..10 вольт. Для накопителя это не страшно, и этого даже хватает еще на одну прокрутку стартера. Но вот светосигнальное оборудование и другие электронные устройства на такое низкое напряжение не рассчитаны. Аварийную сигнализацию и ближний свет без запуска двигателя включить не получается. К тому же саморазряд сажает батарею до непригодного для запуска состояния уже через сутки. Хотя многие производители ионисторов декларируют суточный саморазряд в районе 10%, по факту он намного больше. Возможно, это зависит от добросовестности заявителя или от качества изготовления суперконденсатора.

Заявленные кривые саморазряда ионистора.

Напрашивается очевидный вывод. Несмотря на прогнозы специалистов, на сегодняшний день ионистор полноценно заменить аккумуляторную батарею не может. В качестве возимого резервного источника питания суперконденсаторы также непригодны из-за быстрого саморазряда. Вполне возможно применение в гараже в качестве быстрозаряжаемого пускового источника энергии при отсутствии пускозарядного устройства и времени для ожидания зарядки истощенной штатной АКБ. Для полной замены аккумуляторов суперконденсаторами надо подождать развития технологий.