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Gizzo
Utente Attivo
Lazio
522 Messaggi |
 Inserito il - 09/12/2014 : 19:53:51
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Mi domando, se nessuno ha mai pensato di integrare dei super capacitori nel telaio di una bici.
Non pensate che sia fattibile? Dai Barba dimmi il tuo pensiero.
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pippo22p
Nuovo Utente
33 Messaggi |
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Barba 49
Utente Master
Toscana
36166 Messaggi |
Inserito il - 09/12/2014 : 22:50:20
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@Gizzo: Non è che non sia fattibile, solo che i supercapacitori per il momento hanno una densità di energia decisamente bassa per i nostri usi, quindi non migliorano le prestazioni che abbiamo attualmente con il Litio.
Magari si potrebbe pensare di uarli in parallelo a batterie con pochi "C" di scarica in modo che possano erogare correnti di picco elevate grazie ai supercapacitori. 
@Pippo22p: Quel sito fa dichiarazioni abbastanza discutibili, quota le 18650 al Litio come celle capaci di oltre 2000 cicli mentre sappiamo benissimo che non superano i 6-700 cicli, quindi anche tutte le altre informazioni non possono essere assolutamente prese sul serio! 
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Gizzo
Utente Attivo
Lazio
522 Messaggi |
Inserito il - 10/12/2014 : 06:53:21
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| Barba, in effetti non pensavo a sostituire le batterie, ma ad affiancarle per dare un pò di C quando servono e comunque ad aumentare l'autonomia di un pacco batterie. Visto che molti fanno i telai in polimeri o resine penso che prima o poi qualcuno penserà ad inserire i superC. |
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Barba 49
Utente Master
Toscana
36166 Messaggi |
Inserito il - 10/12/2014 : 10:01:42
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| Come autonomia ti ho già detto quello che penso, la densità di energia dei supercapacitori è troppo bassa per un uso del genere anche se sicuramente un piccolo incremento lo otterresti, mentre come trucco per aumentare le correnti di picco riducendo il drop sotto sforzo direi che la cosa è fattibilissima! |
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Gizzo
Utente Attivo
Lazio
522 Messaggi |
Inserito il - 10/12/2014 : 15:19:03
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| Si concordo, anche se miei colleghi più esperti parlano di imminente arrivo di superC con alta densità di corrente. Quella dei supercapacitori per far fronte alle correnti di picco è una tecnologia ampiamente usata nelle auto elettriche. |
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Barba 49
Utente Master
Toscana
36166 Messaggi |
Inserito il - 10/12/2014 : 16:34:29
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In effetti anche il vecchio "Kers" montato sulle auto di F1 l'anno scorso funzionava con i supercapacitori: Oltre 80Cv di potenza aggiuntiva per 5-6"...  |
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greenheaven
Utente Attivo
Sicilia
611 Messaggi |
Inserito il - 11/12/2014 : 11:44:09
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| Ciao Gizzo. Ebbene si, io ci ho pensato. Sono convinto che con dei supercapacitori si possa migliorare le prestazioni delle batterie nel senso detto da Barba cioè fornire le correnti di spunto per accelerazioni o ripartenze laddove cioè sono previsti alti C di scarica che le batterie mal tollerano. Sarebbero ottimi anche per recuperi di energia i frenata visto che puoi caricarli molto rapidamente cosa che invece non riesci a fare con le batterie. Non ho ad oggi fatto dei calcoli seri ma credo che valga la pena provarci... |
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Gizzo
Utente Attivo
Lazio
522 Messaggi |
Inserito il - 11/12/2014 : 13:47:08
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@Greenheaven
Credo che non ci siano dubbi sulla loro utilità, ma penso che vada fatto qualche calcolo (ed io non sono la persona giusta)sul dimensionamento per una applicazione "standard". L'interessante, come dicevo, sarebbe progettare telai che nascano con dei superC nel tubi del telaio, o meglio dei tubi nati come superC. |
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greenheaven
Utente Attivo
Sicilia
611 Messaggi |
Inserito il - 11/12/2014 : 16:48:00
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| Avendo a disposizione dei dati telemetrici di una pedalata tipo fare il calcolo sarebbe semplice. Implementarli nel telaio un po' meno ma non impossibile |
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Gizzo
Utente Attivo
Lazio
522 Messaggi |
Inserito il - 11/12/2014 : 20:33:50
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| greenheaven ha scritto:
Avendo a disposizione dei dati telemetrici di una pedalata tipo fare il calcolo sarebbe semplice. Implementarli nel telaio un po' meno ma non impossibile
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Certo implementarli nel telaio non è cosa da pochi, ma qualche produttore di telai in carbonio potrebbe farlo...magari un giorno si useranno due strati di grafene funzionalizzati per portare cariche opposte. |
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greenheaven
Utente Attivo
Sicilia
611 Messaggi |
Inserito il - 11/12/2014 : 21:25:39
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| Infatti... tu procurami i fogli di grafene ed io ti faccio il telaio condensatore :-) |
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eugenio
Utente Senior
Lombardia
1446 Messaggi |
Inserito il - 12/12/2014 : 13:41:53
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Ma chi siete, etabeta e archimede 
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Cannondale Kinneto Bosch 400Wh 2013
Kreidler Bosch Performance 400Wh 2013
Raleigh Dover Ltd 11v 2012
Wayel One City 28" 7v 2008 (venduta)
Non vogliamo le piste ciclabili. Esistono già e si chiamano strade. |
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panurge
Utente Medio
Toscana
311 Messaggi |
Inserito il - 12/12/2014 : 15:20:53
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Per un'alimentazione a Cap e basta la vedo dura per costi e densità, ancora. Siamo a pochi Wh per Kg quello dei pacchi ibridi invece è in effetti un argomento "caldo"......ma per il momento anche un pacco "boost" ha piu' senso farlo con le LiCo (LiPo) piuttosto che con dei Cap....in effetti un piccolo pacco di Lipo ad alta scarica accoppiato a chimiche piu' capaci, soddisfa l'intento del banco di UltraCap, con meno costo, meno peso, meno sbattimenti e problemi ed ottenendo anche una capacità realmente aumentata in termini di Ah (o Wh se preferiamo) oltre alla funzione anti drop.
In Attesa di cose come queste..http://www.technologyreview.com/news/417053/a-battery-ultracapacitor-hybrid/ ..o del grafene
Per ora accontentiamoci di un mercato (litio) che negli anni ha piu' o meno sempre mantenuto le sue promesse se non anche superate....e chi puo' sperimenti (in sicurezza). |
"...Forsan et haec olim meminisse iuvabit..."
Tutte le informazioni, documenti ed immagini forniti da "panurge" in questo forum sono da considerarsi Open Source, qualora non protetti da altri diritti, e ne è liberamente permesso l'uso e la diffusione per fini personali e non commerciali accettando le condizioni del http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.it |
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Gizzo
Utente Attivo
Lazio
522 Messaggi |
Inserito il - 12/12/2014 : 19:44:23
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Quello che dici è indiscutibile allo stato attuale dello sviluppo tecnologico. Stiamo parlando di sviluppi futuri soprattutto considerando che si tende sempre di più ad integrare l'elettronica e l'accumulo in modo da ottener design più compatti e puliti.
Con pochi soldi possiamo mettere le LiPo in uno zainetto, ma questo non ci deve impedire di fare brainstorming su realistici sviluppi futuri. Carlo Rubbia parla spesso dell'importanza delle "unthinkable ideas". |
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Daniele Consolini
Utente Master
Lombardia
4753 Messaggi |
Inserito il - 13/12/2014 : 13:31:17
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L'energia interna ad un condensatore si esprime con la formula:
Wh=1/2 C V^2 / 3600
dove C è capacità in farad
V alla seconda +è la tensione del condensatore
3600 serve per fare la conversione in ore, in quanto noi siam abituati a ragionare in wattora e non joule.
Bene...
Prendiamo questo ad esempio: http://www.cooperindustries.com/content/dam/public/bussmann/Electronics/Resources/product-datasheets/bus-elx-ds-10339-xl.pdf
Che è il supercapacitore più grosso della Eaton...un sifolone lungo come una headway e di diametro doppio...
Bene... Wh= 1/2*3000*2.7*2.7/3600=3.0375
Quindi supponendo di dover fare una batteria da miserissimi 100Wh servono...33 sifoloni da 525 grammi l'uno, il che vuol dire portarsi dietro una batteria da 16.5 kg, dadi, cavi, placche, contenitore esclusi.
Se vogliamo una batteria da 300Wh come si trova in quasi ogni bici oggi, ci troveremmo a trasportare quasi 50kg di supercapacitori...
Fate vobis.
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Un viaggio in bicicletta libera l'anima |
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Barba 49
Utente Master
Toscana
36166 Messaggi |
Inserito il - 13/12/2014 : 13:46:22
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Verissimo, e considerando poi che questi condensatori lavorano a 2,7V massimi di tensione le cose peggiorano ancora, per fare una batteria da 36V nominali occorrono ben 16 elementi in serie!!!  |
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Daniele Consolini
Utente Master
Lombardia
4753 Messaggi |
Inserito il - 13/12/2014 : 13:51:20
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| più un BMS dedicato, visto che nonostante possano arrivare a 0V, devono essere comunque bilanciati per potersi caricare a 2.7V. |
Un viaggio in bicicletta libera l'anima |
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greenheaven
Utente Attivo
Sicilia
611 Messaggi |
Inserito il - 13/12/2014 : 14:07:20
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| Si aggiunga che se metti 16 condensatori in setie la capacitá finale non è piu 3000 farad ma 3000/16.... comunque non si discute sulla opportunitá o meno di utilizzarli come sostituti delle batterie perchè nn nascono per avere alte densità energetichr bensì come piccole riserve energetiche capaci pero di fornirtela in tempi brevissime, quindi potenze elevatissime che con le litio non puoi mai avere. Qui si pensava di affiancarle in parallelo ad un normale pacco Lion per sopperire ai picchi di richiesta di potenza ( tipo partenze e accelerszioni) in modo da far lavorare le batterie quanto piú possibile ad un rateo di scarica costante e pari a quella nominale. Questo allunga la vita delle batterie e in una certa misura ti aumenta un po anche l autonomia |
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Daniele Consolini
Utente Master
Lombardia
4753 Messaggi |
Inserito il - 13/12/2014 : 14:44:44
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occhio che io parlo di Wh non di coulomb... Se metti in serie due condensatori dimezzi capacità, ma raddoppi la tensione operativa!
Per quanto riguarda lo spike di potenza ti rimando alla formula...e comunque non è vero che ottieni performance superlative. Non basta il supercapacitore, ma servono a bassa resistenza interna come quello dell'esempio.
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Esempio: batteria 36V 10S LiMn
Ipotesi: per una accelerazione ti bastino 3Wh
Ogni cella deve avere un supercapacitore in grado di erogare 3/10=0.3Wh
Supponendo la cella a metà carica 3.7V
C=2*0.3*3600/3.7*3.7=157.7F
Quindi cercheremo 10 supercapacitori da 5V (tensione necessaria a reggere i 4.2V a massima carica delle LiMn) 160F, uno in parallelo ad ogni cella,
La volumetria è analoga ad un condensatore di quelli suddetti, anche per questo ho preso l'esempio dei 3Wh.
In quello spazio ci stanno almeno 14 celle 18650. Accettando un eccesso di 6 celle ed ipotizzando di usare celle da 3Ah2C, potremmo usufruire di 6A di scarica in più continua e la bellezza di 220Wh di batteria in più. Montando un 10s di LiPo da 1A 130C, otterremmo una capacità di scarica impulsiva devastante e un Wh in più a disposizione, occupando meno spazio.
PS: il conto suddetto prevede che il condensatore si porti a 0V, cosa che danneggerebbe tutta la restante batteria, quindi potremmo ipotizzare che il supercapacitore possa realmente erogare da 1/2 ad 1/10 dei 3Wh sopra citati.
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Un viaggio in bicicletta libera l'anima |
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greenheaven
Utente Attivo
Sicilia
611 Messaggi |
Inserito il - 13/12/2014 : 15:29:08
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Parli di Wh ma nella formula scrivi 3000 e quelli sono Farad...e io a quelli mi riferivo.
Inoltre non intendevo condensatori in parallelo ad ogni cella, non ne vexo il senso...intendevo in parallelo all intero pacco batteria...e dai calcoli che ho fatto io mi viene fuori che con un pacco condensatori da 50 Farad riesci ad ottenere (con la mia batteria 53V) ben 1170 W di potenza aggiuntiva per un minuto intero, ti sembra poco?
Riguardo alla convenienza di usare una bella stecca di Lipo per coprire i picchi di richiesta è da valutare bene anche quanti cicli effettivi ti durano ( un condensatore è praticamente eterno) e lo sbattimento per caricarle separatamente (il condensatore lo monti a bordo e non lo tocchi piú) e occhio a non fargli far fiammate #128515; |
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greenheaven
Utente Attivo
Sicilia
611 Messaggi |
Inserito il - 13/12/2014 : 16:05:43
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| e comunque usando un banale supercondensatore da 1000Farad dal peso di appena 115 gr (tipo quello della IOXUS) e mettendone 20 in serie per arrivare al voltaggio della batteria e 50Farad di capacità complessiva te ne esci con soli 2,3 kg... |
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Daniele Consolini
Utente Master
Lombardia
4753 Messaggi |
Inserito il - 13/12/2014 : 18:55:01
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Parlo di Wh perchè ho calcolato quanti Wh puoi stoccare in ogni condensatore.
se hai 16 condensatori da 3000F 2.7V in serie, hai un condensatore equivalente da 2.7*16=43.2V e 187.5F.
Se metti i dati nella formula ottieni:
Wh=1/2 * 187.5 *43.2*43.2/3600= 48.6Wh
che è esattamente la stessa cosa che moltiplicare per 16 la capacità di stoccaggio in Wh di un singolo condensatore.
Per praticità esplicativa, ho calcolato quanti Wh stanno in un solo condensatore e poi per sapere quanti condensatore servono basta dividere la capacità del pacco (in Wh) per la capacità del singolo condensatore. In questo modo diventa ininfluente sia la tensione che la capacità in Ah, rendendo il discorso generale. Poi che tu li metta in serie o parallelo è solo questione di cosa alimenti, ma il numero di elementi è sempre quello.
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Parlando della ioxus (che a prima vista fa bei prodotti davvero), forse parli del modello RSC2R7128LR da 1200F 2.7V.
http://www.ioxus.com/ultracapacitors/
Qui il datasheet:
http://ioxus.com/wp-content/uploads/2014/03/1395929415_Ioxus_datasheet_iCAP_60MM_140226.pdf
Per fare un pacco da 53V ti servono 20 condensatori in serie per una capacità equivalente di 60F e 54V massimi.
Wmin= 1/2 * 60*54*54/60=1458W scaricabili per minuto, pari ai 1450/60=24Wh di serbatoio, che è esattamente 1.2Whr*20 capacitori (si veda il datasheet al riguardo).
Scaricare 1458W vuol dire consumare 27A @54V per 1 minuto.
La resistenza della serie di capacitori è l'ESR di un singolo moltiplicato per 20, quindi è 20*0.0003=6 mOhm, valore davvero figoso.
si possono chiedere almeno 90A continui a questa serie di condensatori, il che non è affatto poco, ma se vuoi potenza per 1 minuto devi prelevare massimo 27A.
Il peso è 290g per ogni condensatore, che va moltiplicato per 20 condensatori e fa 5.8kg. ...a sto pinto non so che conto tu abbia fatto sul peso.
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Ciò che manda a donne allegre tutto il calcolo suddetto è la batteria che poni in parallelo al pacco di condensatori.
Infatti il condensatore non raggiungerà mai 0V, ma nel migliore dei casi può scendere di tensione di un valore pari al drop della batteria.
Purtroppo la curva di scarica di un condensatore non è una retta come una batteria LiFe, quindi se sei fortunato puoi sfruttare il 1-10% della effettiva capacità calcolata sopra! Quanto più scarsa è la batteria e più potrai scaricare i condensatori...peccato che poi si scioglie la batteria.
Il problema è risolvibile con circuiti switching dedicati in grado di mantenere costante l'uscita all'abbassarsi della tensione dei condensatori.
Però non credo che abbiamo ancora questa tecnologia boost a prezzo modico ed un boost da 30A comunque non sarà più piccolo di un controller da bici di pari corrente...
Posi in parallelo ad ogni cella un condensatore perchè si poteva in questo modo evitare l'uso di un bms.
Anche l'idea di usare supercapacitori da 5V era legata a questa necessità di semplicità circuitale. |
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Gizzo
Utente Attivo
Lazio
522 Messaggi |
Inserito il - 13/12/2014 : 18:57:20
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| Bene, incominciano a venir fuori i calcoli e la cosa si fa più interessante. |
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Daniele Consolini
Utente Master
Lombardia
4753 Messaggi |
Inserito il - 13/12/2014 : 19:32:54
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Per curiosità, si noti dal datasheet, che nonostante la marca sia diversa i condensatori da 3000F hanno un peso approssimativamente identico, segno che per avere performance di scarica e capacità, ad oggi si può arrivare sino a qui.
Quindi riassumendo servirebbero:
-condensatori dedicati con una capacità maggiore anche a scapito di una resistenza interna decuplicata.
-un CMS (capacitor monitor sistem) che garantisca sicurezza della serie come fanno i nostri BMS.
-un circuito boost
che sia in grado di mantenere la tensione in uscita del pacco costante al variare della tensione dei condensatori.
Insomma, tutto si fa schifosamente complicato. Senza parlare di soldi, peso, dimensione.
Nonostante ciò l'idea si fa interessante se ci fossero dei supercap in grado di garantire in un pacco delle dimensioni del piombo, almeno 150Wh.
Sarebbe interessante un supercap in grado di avere 10 volte la capacità attuale, anche a scapito della resistenza interna.
Magari c'è...non ho mai cercato, ammetto.
Certo, l'idea di avere un pacco batteria praticamente eterno alletta parecchio, anche con meno Wh a disposizione. |
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greenheaven
Utente Attivo
Sicilia
611 Messaggi |
Inserito il - 13/12/2014 : 20:13:41
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| | Parlando della ioxus (che a prima vista fa bei prodotti davvero), forse parli del modello RSC2R7128LR da 1200F 2.7V. |
No. stavo parlando del modello RHE2R3108SR che come ho già scritto è da 1000 F e 2,5V e 115 g di peso
| | Il peso è 290g per ogni condensatore, che va moltiplicato per 20 condensatori e fa 5.8kg. ...a sto pinto non so che conto tu abbia fatto sul peso |
Ho fatto una semplice moltiplicazione 0,115kg * 20 = 2,3 kg 
Ti assicuro che non ho indagato su cosa offra il mercato in termini di ultracondensatori quello che ti ho dato è il primo che ho trovato in rete quindi credo che ci sarà anche di meglio e più performante..basterebbe fare una ricerca seria.
| | Scaricare 1458W vuol dire consumare 27A @54V per 1 minuto |
Non è mica poco!
Per come la vedo io (e lo ripeto non ho fatto grosse ricerche in merito allo stato dell'arte dei condensatori) i presupposti per ottenere qualcosa di buono ci sono. C'è solo da investire tempo (e denaro).
Volevo chiederti se potresti spiegare meglio perchè :
1) | | [...], ma nel migliore dei casi può scendere di tensione di un valore pari al drop della batteria |
2) | | ...quindi se sei fortunato puoi sfruttare il 1-10% della effettiva capacità calcolata sopra |
PS: Non basta mettere una resistenza in serie col condensatore sul ramo "parallelo" pari a R>=Vo / (max scarica della batteria) per non danneggiare la batteria? Con questa reistenza la batteria non scaricherà mai più dei suoi C di scarica consentiti.... |
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Daniele Consolini
Utente Master
Lombardia
4753 Messaggi |
Inserito il - 13/12/2014 : 23:33:34
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Il condensatore non potendo scendere di tensione non puó scaricarsi molto. La curva di scarica non é propizia
Come detto sopra ci vorrebbe un converter boost.
Tornando a bomba sul tuo condensatore, questo é il datasheet:
http://www.mouser.com/ds/2/202/Ioxus_datasheet_hybrid_120130-518.pdf
Pesa la metá ma la cosa interessante é che la versione appena piú piccola da 7Wh/kg.
Edit son con il cell...non é la stessa cosa che essere davanti al pc. Vedo ora che son cap da 0.6Wh...1/5 di quelllo preso da me in esame.
La sfiga é che ci tiri al massimo 8A continui...contro quello presentato da me che ne tira 90.
Di fatto con il modello da te proposto, non puoi chiedere tutta quella prestazione presentata nei miei conti.
La corrente impulsiva é intesa come da 1s.
Tirando 8A non ha senso il suo uso con una batteria, visto che con nemmeno 800g di litio si fa la stessa cosa guadagnando tanta capacità.
Se ci fossero celle litio da 1C da 6Ah 18650 tutto avrebbe piú senso. |
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Daniele Consolini
Utente Master
Lombardia
4753 Messaggi |
Inserito il - 14/12/2014 : 00:17:39
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Adesso che ci penso, anche i due condensatori descritti da me han circa 7Wh/kg ma una prestazione elettrica dieci volte superiore.
Normale che il tuo pesi la metá, dentro ci Stan 0.6Whr contro i 1.2 del mio secondo ed i 3Wh del primo presentato. |
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Mirco
Utente Senior
Puglia
1437 Messaggi |
Inserito il - 14/12/2014 : 10:01:39
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| Suppongo che i watt-ora calcolati di questi supercapacitori si intendono dalla loro tensione massima fino a 0 volt....avevo pensato di usare SOLO condesatori per i mio tratto casa-lavoro che è di 50watt-ora ma le nostre centraline hanno tutte un cut-off che interviene molto prima non permettendo di utilizzare tutta la capacità di questi condensatori! |
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Daniele Consolini
Utente Master
Lombardia
4753 Messaggi |
Inserito il - 14/12/2014 : 10:15:43
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Mirco, come detto sopra, esiston delle circuiterie specifiche che servono a mantenere l'uscita costante. Mi interesserò.
I ssupercapacitori cosí come sono non credo sian fruibili. Serve il suo convertitore. |
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MilleMiglia
Utente Master
Liguria
6769 Messaggi |
Inserito il - 14/12/2014 : 10:32:28
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| Barba 49 ha scritto:
In effetti anche il vecchio "Kers" montato sulle auto di F1 l'anno scorso funzionava con i supercapacitori: Oltre 80Cv di potenza aggiuntiva per 5-6"...
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Io invece sapevo che quasi tutte le scuderie usavano queste:
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In Vino Rident Omnia |
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MilleMiglia
Utente Master
Liguria
6769 Messaggi |
Inserito il - 14/12/2014 : 10:34:07
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greenheaven
Utente Attivo
Sicilia
611 Messaggi |
Inserito il - 14/12/2014 : 13:49:20
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| @mirco : a che valore di tensione interviene il cut off? Conoscendolo si puó abbozzare una curva di erogazione di potenza del condensatore e vedere dopo tot secondi quanti Wh ha erogato... |
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Supercapacitori nel telaio
