슈퍼 커패시터를 사용하는 자동차 부스터는 얼마나 실용적입니까?

현재 자동차 부스터 (콘센트가 충전 된 후 자동차 전기 시스템에 연결되어 자동차 배터리가 방전되었을 때 자동차를 시동하는 휴대용 장치)는 일반적으로 납산, 리튬 이온 또는 LiFePO4 배터리를 사용합니다. 몇 년 동안 부스터의 배터리가 마모됩니다.

부스터에 배터리 대신 내구성이 뛰어난 수퍼 커패시터 뱅크를 사용하는 것이 실용적입니까?

나는 대답이 "우연이 아님"을 기대하면서이 답변을 시작했지만 사양과 가격을 간략히 살펴보면 어느 정도 흥미롭고 유용 할 수 있지만 실제로는 비현실적이고 확실히 비용 효율적이며 가능성이 거의없는 것을 할 수 있다고 제안합니다. 무어의 법칙의 몇 사이클에 대해 비용 효율적입니다.

시작시 1 초 동안 12v에서 500A가 필요하다고 가정하십시오.
많은 경우에 너무 높지만, 특히 매우 추운 아침에 더 길거나 더 긴 전류는 일반적입니다.
가정에 맞게 조정하십시오.

커패시터의 에너지
12 볼트에서 1 패럿에 대해 2 CV2=0.5⋅1⋅144= 패럿 당 70 와트 초를 말합니다.$= \frac{1}{2}CV^2$
$= 0.5 \cdot 1 \cdot 144$

자동차 시동 = 위와 제 와트 초 = 6000.$12V \cdot 500A \cdot 1$

따라서 12V = 6000 에서이 에너지를 공급하는 데 필요한 정전 용량
.$\frac{6000}{70} =~ 100 F$

대부분의 슈퍼 캡은 기술적 인 이유로 2.5V ~ 3.3V 정격입니다.

이 42V 100F 장치 와 같이 550 x 270 x 110 mm, 무게는 13 kg 인 모듈을 부티에 연결할 수 있습니다 . 88200 줄을 저장하므로 위의 단일 시작 솔루션보다 용량이 88200/6000 ~ = 15 배 큰 것입니다.

3v3 캡에서 12V 캡을 구축하려면 4 시리즈, 2V5 = 5 시리즈가 필요합니다. 커패시터를 직렬로 배치하면 용량에 비례하여 커패시턴스가 감소하므로 3v3 커패시터로 400F, 2V5 커패시터로 500F가 필요합니다.

머피가 활성화되면 2V5에서 1000F x 12v = 5 x 200F를 사용하는 것이 좋습니다.

이 단계에서 Digikey WILL이이 범위의 슈퍼 캡을 판매한다는 사실을 알게되면 흥미로워집니다.

비용은 Farad 당 약 10 센트이므로 200F ~~ = $ 20, 4는 $ 80입니다. $ 1000라고 말합니다.

사양을 살펴보면 아직없는 것으로 나타났습니다.
최대 방전 전류가 지정되지 않았지만 약 10 밀리 옴의 내부 저항. 단락시 200 + A에 해당합니다. Rload = Rinternal = 10 milliohm에서 최대 전력 전송을 위해로드됩니다. 즉 100 + A입니다.
그것은 자동차 시동을 위해 충분히 심하지는 않지만, 우리는 에너지 등을 추출하기 위해 전압 강하를 아직 보지 못했습니다.

$\frac{V}{2}$
캡이 필요한 에너지 함량의 두 배인 경우이를 70 %로 배출하면 내부 에너지의 절반이 다음 시간 동안 저장된 나머지 절반으로 전달됩니다

분명히 한 번의 시작에 적합한 '배터리'는 일반적으로 유용하지 않습니다. 더 큰 충전량으로 더 큰 캡이 필요합니다. 그럼에도 불구하고 배터리의 에너지 용량에 접근하는 것은 불가능합니다.

실용적이지는 않지만 천천히 향합니다. 아마 10 년 (약 7 개의 무어의 법칙주기)

470-3300 패럿 x 2.5 V 세포.

누출:

위의 누설은 0.5C mA이므로 100mA 누설 인 200F 캡의 경우입니다. 패럿은이를 10 초 동안 공급하고 볼트를 떨어 뜨립니다.

$2 \cdot 200F = 400$

배터리는 한 지점까지 충전에 따른 전압 곡선이 비교적 평평합니다. 커패시터에는 충전에 따른 선형 전압 곡선이 있습니다.

배터리를 사용하면 광범위한 충전 비율 범위에서 전압이 필요에 맞는 방식으로 부스터 배터리 팩을 설정할 수 있습니다.

커패시터를 사용하면 전압이 사용에 따라 빠르게 변하기 때문에 옵션이 아닙니다. 그것을 사용하려면 올바른 전압을 공급하기 위해 전력 전자 장치가 필요합니다.

또한 현재 슈퍼 캡의 특정 에너지 (무게 당 저장된 에너지)는 배터리가 제공하는 것보다 여전히 낮습니다. 몇 년 안에 변경 될 수 있습니다.

따라서 현재 슈퍼 캡은 에너지를 덜 공급하고 추가 전력 전자 장치가 필요하므로 전원으로 사용하는 것이 비효율적입니다.

매우 흥미로운 토론; 철저하고 자세한 계산에 감사드립니다. 현재의 기술이 실제 응용 프로그램이 아님을 나타내는 것으로 보이지만 성공한 것으로 보이는 땜장이를 발견했습니다. http://www.youtube.com/watch?v=GPJao1xLe7w 다음은 설치용으로 설계된 상용 제품입니다 기동력을 보장하기 위해 18 륜차에서; 이 설계에서는 4 개의 트럭 배터리 중 하나가 울트라 커패시터 엔진 시작 모듈과 교체되었지만 자체 배선에는 다음과 같습니다. http://www.maxwell.com/products/ultracapacitors/products/engine-start-module

신중한 설계를 고려할 때 이러한 울트라 커패시터 어레이는 일부 상황에서 유용 할 수 있습니다.

내 작업의 일부로 주어진 시작 전압, 종료 전압, 부하 전력 및 시간에 대해 커패시터 뱅크를 비교하는 도구가 있습니다. ESR 및 EOL 값도 고려합니다. 내 데이터뱅크에는 물론 모든 울트라 캡이있는 것은 아니지만 가장 많은 용의자가 있습니다.

따라서 일반적으로 사용하는 배터리가 13.2V 언로드에서 시작되고 500A에로드되면 7V로 떨어 졌다고 가정 해 봅시다. 저전압에서 전력을 계산할 수 있는데, 이는 자동차를 시동하기에 충분하기 때문입니다. 울트라 캡에서 1 초 동안 3500W를 당기고 여전히 해당 전압 범위를 유지하기 위해 내가 볼 수있는 가장 좋은 조합은 이들 중 2 개가 병렬 일 것입니다. 따라서 ~ $ 100 배터리를 교체하기 위해 $ 3k 이상의 울트라 캡에 대해 이야기하고 있습니다. 당신 은특히 수명 종료 값을 사용하지 않는 경우 오버 헤드가 훨씬 적고 ESR 손실이 크게 증가하는 경우 두 개가 아닌 하나의 울트라 캡 모듈로 벗어날 . 그럼에도 불구하고 제조업체에서 직접 구매 한 수량 가격으로도 여전히 $ 1500에 대해 이야기하고 있습니다.

따라서 완전히 가능 하지는 않습니다 . 비용 효율적인지 여부는 배터리 비용 및 캡 뱅크 수명주기 동안 얼마나 자주 교체해야하는지에 달려 있습니다.

울트라 캡 자체를 충전하는 방법에 대해서는 문제가되지 않습니다. 1 초 후 3500W 부하에서 커패시턴스의 단자 전압은 약 10.2V이므로 캡에서 약 11.5kJ 충전 손실을 이야기하고 있습니다. (따라서 부하에 3.5kJ를 공급하고 ESR에서 8kJ를 잃어 버렸습니다!) 벽 소켓에서 몇 초만에 충전 할 수 있습니다. 두 번째 샷을 원하고 근처에 벽면 콘센트가 있으면 괜찮을 것입니다. 또한 커패시터의 전압 한계 근처에 있지 않으므로 충전기가 Li 충전기와 같이 특히 똑똑 할 필요는 없습니다.

편집 : 나는이 질문을 다시 보았고 최신 도구, 가격 및 사용 가능한 부품을 기반으로 숫자를 다시 계산했습니다. 가장 비용 효율적인 솔루션은 현재 약 $ 600의 비용 으로이 중 5 개로 나뉩니다. 그리고 그것은 여전히 ​​모자에 EOL 값을 가정하고 있습니다. 명목상의 경우 병렬로 3 개만 있으면됩니다. 지난 2 년 동안 크게 개선되었습니다! 실제로 비용을 지불 할 수도 있습니다!