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蒙丢丢致胜太阳能-超级电容供电系统(视频已到位)
1 62 发布于 2017-10-17 18:43:19 只看楼主 热门标准
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引言:
    在另一位车友的贴里提到了我为致胜加装的太阳能+超级电容系统。有不少朋友问起,故单开一帖来说明一下这个事情。
目的:
    基本目的当然是用来补电,那么为什么会亏电?原因是装了MAXWELL的16V超级电容,电容都有自放电,那么为什么要超级电容?原因是不想一两年换一个电瓶。
    次要目的,自此不再需要救援,且能救援其它车友的车辆。(自己车常备跨接线)。

    这些图是以前拍的,从自己的微信里又下载下来,画质可能不太好,大家将就一下。









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  下面再详细解释一下,比较啰嗦,有兴趣的同学可以看一下:
  上面已经比较清楚的说清太阳能板的作用是补电,补电补的是超级电容自放电亏得电,超级电容是为了启动的大电流用的,现在我们正过来描述这件事情。
  不知各位致友是多久更换一次电瓶。我的大嘴基本上是2年一换(是不得不换,电瓶这东西,说坏就打不着火),一方面会造成用车不便,最主要的担心是荒郊野外熄了火很麻烦。那么我们分析一下,其实问题是综合而来:
    1、致胜的电瓶位于发动机舱,而且因为反置发动机的缘故,电瓶的位置相当热。而热对于电瓶而言是相当不好的。
    2、致胜的发电机由PCM控制,是带有温度感应和所谓的智能充电系统的(这个在MCA维修手册上说的,但是温度采用的是哪个来源不清楚)。也就是说,在温度升高时,为了保护电池,充电的截止电压是会改变的,所以长此以往,致胜的电瓶常常会处于半亏电的模式(我的车子经常停车在11.5V左右)。再说这个智能充电系统,因为发电机是安装在皮带上的,是要消耗发动机功率的。那么这个智能充电系统,会在加速时、启动发动机等状态,关闭发电机。而在冬天,又会自动开启后窗加热这些大功率电器帮助发动机热车,但是这个设计,综合上前面的温度感应,总体来说对电瓶不算友好。
    3、处在半亏电状态下的电瓶,要启动这台2.3L的发动机,其实是相当乏力的。虽然标注的CCA(冷启动电流)都在550A往上,但是据我安装的一个显示器监测,单纯靠电瓶启动发动机时,电瓶端电压依然会降低到7-8V,考虑电瓶不算大的内阻,这个电流绝对不小。
    好,分析到这,电瓶是一个化学反应池,那么大电流意味着什么?高的化学反应速度,而高的化学反应速度,往往不算好事。虽然我们的电瓶设计就是用来提供大电流,但是原理上来说,大电流放电从不是电池的强项(我是搞飞行器的,即使电动飞机使用的电池,都是用寿命在换放电能力)。
    那么什么东西适合大电流?物理反应(这个定义不严谨,相对于化学反应,领会精神),比如闪电,比如短路。这些东西,都是电荷的直接转移,所以就得说到电容,你可以把电容理解为用静电储存电荷,而相对的,电池则更像是把电转化成化学能储存。显然电能-电能比化学能-电能要直接的多,所以电容具备可怕的放电能力。那么以前为何不用电容呢?因为容量太小,要知道电容通常是用微法拉作为单位的,能储存的电量少到可能大灯都无法点亮,更不用说启动汽车。而今天,随着超级电容的发展,人类可以做出数法拉的电容了,虽然能量密度还是很低,但是已经足以启动汽车了(毕竟启动汽车所需的不是容量,而是放电能力)。
    但是,电容这东西,静电储存能量,静电很容易跑的。所以它的坏处,就在这里,电没事全跑了。那么怎么办,当然是给它补充能量了,因此通常把电容和电池并联使用。当你坐车里熄火听1小时音乐时,实际上是电池在供电,而当你按下启动按钮那一刻,实际上是电容在放电。打一个不恰当的比方:电容是一个小水池,但是却有个超级大的排水管;而电池是个大水池,却只有个很细的排水管。我们在一些时候需要喷涌而下(启动发动机),一些时候却需要细水长流(听CD,行车记录仪,灯光供电)。
===========================啰嗦完了===============================
    实际上致胜的电路也是这样设计的,电瓶正极有两根线,一根是通往保险丝盒的,它为全车的小电流设备(相对起动机而言)供电。
    另一根则是红色的较粗的线,上面还有个150A的保险丝,它通往起动机和发电机,这根线在启动时放电,将电瓶的电给起动机送去。在行驶时充电,将发电机发的电冲回电瓶。
设计:    明确了这一点,我们能看出。应该将超级电容挂载在带有150A保险的这根线上比较科学。这样一来,启动时的大电流直接通往起动机,而电瓶端电流则大大降低(甚至为0)。小电流意味着可能10年都不用换电瓶了~
          再说太阳能的部分,太阳能发出的是0-21V不等的电力,而我们充电需要的电压是14.5V,因此需要一个控制器。控制器的作用是将这随着阳光变化的电压,稳定后给超级电容和电瓶充电,当然,还有重要的充满自停(通俗说法)功能。
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选型:
1、太阳能板:定制的柔性135W太阳能组件(这个是为了尺寸合适,实际上这么大完全没必要),成本7XX。
2、控制器:考虑到最大功率时充电电流:135/12V=11.25A,选择了能买到的最小的30A控制器。选了一个带屏幕的,可以显示充电电流和电压,成本5X。
3、超级电容:MAXWELL 16V 模组,带均压板(强调一下,对电容和锂电池这种电压敏感的元件,均压板或者叫保护板是必须的!)。成本5XX。
4、线材:连接超级电容的线束:25平多股软线。连接太阳能的线材:2.5平软线。成本1XX.(这里推荐使用硅胶线耐高温,我是因为购买方便偷懒使用电工用铜线,后期缠绕了高温胶带阻燃)
5、断路器:100A和10A各一个(持续电流),成本3X。
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实施:
    精彩部分来了,一步一步说。

1、太阳能板固定:致胜的车顶是XY轴都有曲率的。而柔性电池板不具备延展性,所以必定会有突起(这个是数学问题,不再赘述)。

解决方法:3M胶固定电池板后,隆起部分使用发泡剂生成泡沫填充。边缘使用绒布胶带(败笔,以后要改进)封边。


2、太阳能板走线:沿着后玻璃两侧的雨水导流槽布置,走后备箱线束处,开一小口穿线进入。


这里强调一下,一定要注意口开的要小,使电线和密封器形成类似过盈配合的效果,再打硅胶固定才不会漏水!(后面发动机舱处理类似,到时不再赘述)

3、控制器:置于尾箱。可以看到我去掉了备胎和泡沫,代之以充气泵与补胎液(补胎液补完基本做好换胎的准备,不过我的习惯本也是如达到快速漏气,这个轮胎就不要了)

4、控制器给电瓶和电容的充电线:走后备箱饰板-后排右侧饰板-前排右侧饰板。可以看到另一根线,我记得7年前发过帖子说那件事,是倒车雷达扬声器前移的线(解决倒车雷达声音小问题)

5、副驾驶座椅下:太阳能断路器(10A白色),超级电容断路器(100A蓝色),超级电容本体(6个大瓶子样),25平电源线(蓝色),2.5平电源线(白色)

6、超级电容线束:走副驾驶右侧饰板,至手套箱后部,那里有总的线束防水器,从那里到发动机舱。可以看到有两根线束,考虑虽然原车12V是单线制(正极走线负极搭铁),但这种大电流应用,补充一根地线没有坏处。

隐约可见蓝色的主电缆。

7、超级电容线束:发动机舱视角,可以看到已经包上了黑色绒布胶带减少摩擦的损耗。

正极连接在发电机正极输出处,负极在气门室盖搭铁。(图中还有一些细一些的蓝色线是以前装的加强地线)

电瓶正极线,左侧是大功率端(发电机、起动机)串有150A保险丝。右侧是设备端,到保险丝盒,蓝色细线是原来加的整流器,整流意义不大,但是看启动时电压跌落值的功能很实用。

8、座椅归位,盖上脚垫后。

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    以上是两个系统的安装,下面再穿插一些失效保护的分析。
a.如在机舱-超级电容段短路:最危险情况,电池与电容共同放电。此时电池端150A保险烧毁,电容端100A断路器跳开保护电路。
b.如在超级电容-控制器段短路:安装在超级电容端10A保险跳开保护电路。
c.如在控制器-太阳能板段短路:太阳能自形成回路,控制器隔离后端电路,无危险。
=============================啰嗦完了================================
    其实也做了一些放电率,充电效能的计算,考虑到比较无聊就不放上来了。

测试视频:
请移步
http://v.youku.com/v_show/id_XMzA5MTU3OTYxNg==.html
(本来打算做三个视频,后来想想视频网站一堆广告大家观看不便,所以整合成一个了)
1、传统工作模式:断开超级电容与太阳能,电瓶启动车辆(新换的瓦尔塔75-20银标)。
2、正常工作模式:连接太阳能与超级电容启动车辆。
3、应急工作模式:断开电瓶(模拟电瓶损坏,实际上我7月份那个风帆电瓶坏了以后就是这样开了一个月),超级电容启动车辆。
4、紧急工作模式:断开电瓶,超级电容放电至车辆保护。等待阳光为超级电容充电后再次启动车辆。这里再解释一下,可以把太阳能看成是个非常小的水管,它可以慢慢给超级电容这个大水塘充电,然后这个水塘有足够多的水后,哗啦一下就给发动机打着了。至于打着之后,那发电机就开始给车辆供电了。
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使用感受:
    其实最好的使用感受就是没有感受。每一天,这套系统都在默默工作,支持着大嘴的启动,虽然就几秒,但是很关键。太阳能板和超级电容因不涉及化学反应,都有着数十年的寿命。而电池也因放电电流的大大减小而寿命很长。而且应急时,大嘴也不会把我丢在路上,还很可能会在某一天帮助上其它车友。
    一切的一切,不能用性价比衡量。如果把生活中的所有,都拿一个尺度衡量,那世界将会失去多少精彩。我想对这套耗资小两千的系统,更多的收益与好处,可能只有随着时光的流逝才会积淀下来,在此不谈车的寿命,因为是爱车,所以一切都值得。
    因自己还在复习考研,以上文字和图片还有视频都是午休或晚饭后时间一点一点码出来的,恐难以做到尽善尽美,如有不足之处还望各位朋友指正!也欢迎感兴趣的车友跟帖探讨!最后,朋友们啊,连码字带拍照足足两天还带熬夜才写完,而且为了测试,车子断电N次,重设一键升窗,仪表盘颜色还拆装电池一堆琐事,所以朋友们路过是不是应该鼓励一下哈哈!感谢大家的观看!

最后编辑于2017-10-17 18:51:46
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