Определение емкости баночного Ионистра (сборка)

[Determining supercap capacity]

В данном материале определим какой эквивалентной емкости аккумулятора соответствует емкость Ионистра (суперконденсатора).
Исследуемый образец:

Ионистр из двух банок 2.7В 4Ф CDA CHP Series, соединенных последовательно, т.е. суммарная емкость 2Ф и предельное напряжение 5.4 В. Масса ионистра 7.68 грамм. Для исследования будем заряжать такой ионистр до напряжения 4.2 В. Разряжать будем до напряжения 2.8 В. Нагрузка - 100 Ом. Подключим нагрузку к ионистру и сохраним данные изменения напряжения на его обкладках.

U-напряжение на ионистре, В;
t-время разряда, с;
Usr-среднее напряжение на интервале 10 с, В;
Psr-средняя мощность на интервале 10 с, Вт;
Asr-средняя работа за интервал 10 с, Дж;
График разряда ионистра:

Отметим, что зависимость линейная.
Используя численные методы вычисления, найдем выполненную работу, проссумировав столбец Asr
Aob = 1.66+1.51+1.39+1.29+1.2+1.11+1.03+0.95+0.89+0.82+0.76 = 12.61 Дж
Средняя мощность составит
Pob = Aob/110 = 0.115 Вт
Теперь повторим вычисления, используя линейность функции U(t) всего по двум точкам. (нам повезло, что вычисления можно таким образом упростить, но график мог быть и не линейным изначально).
Usr1=(4.18+2.7)/2=3.44
Psr=Usr1*Usr1/100 = 0.118 Вт
Разница совсем незначительная, в третьем знаке после запятой.
Теперь возьмем литиевый аккумултяор с Uнач = 4.2 В и подключим к нему резистор сопротивлением 100 Ом.
Ток через резистор I=Uнач/R=0.042 A, мощность P=Uнач*Uнач/R=0.176 Вт
Теперь найдем время, за которую аккумулятор выполнит ту же работу, что и ионистр.
tраб=Aob/P=12.61/0.176=71.485 секунд.
При этом потратится емкости аккумулятора tраб*I = 71.5*0.042 = 3 А*с или 0.834 мА*Ч.
Повторим расчет для начального напряжения ионистра Uнач = 3.52 В.
Aob2 = 1.2+1.11+1.03+0.95+0.89+0.82+0.76 = 6.76 Дж.
Pob2 = Aob2 / 70 = 0.097, здесь 70 секунд работы.
Параметры эквивалентного аккумулятора не изменились
Uakk=4.2 В, I=0.042 A, P = 0.176 Вт
tраб2=Aob2/P = 38.32 секунды
Потраченная емкость аккумулятора = tраб*I = 1.61 А*с или 0.447 мА*Ч.
Обобщим зависимости следующим образом.
Эквивалентная аккумуляторная емкость в мА*ч для ионистра заряженного до 3.5 В может быть найдена по формуле:
MAH_35(CC)=0.223*CC
и для заряда 4.2 В:
MAH_42(CC)=0.417*CC
В графическом виде:

По оси абсцисс - ёмкость ионистра в фарадах,
по оси ординат эквивалентная аккумуляторная емкость в мА*ч.
Синий пунктирный - для начального напряжения ионистра
4.2 В и конечного 2.7 В, Красный - для начального напряжения ионистра
3.5 В и конечного 2.7 В.

Как видим, емкость ионистров или суперконденсаторов совсем небольшая в сравнении с ёмкостью обычных
аккумуляторов.

Лавриненков Игорь / R2AJA
Для связи mail:  lis-soft /*at*/rambler   точка   ру