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Lipo Akkus im Modellbau

akku_6600299.jpgDer Vorteil des Lipo-Akkus ist eindeutig das niedrigere Gewicht oder die deutlich höhere Kapazität gegenüber NiMh- oder NiCd-Akkus. Der Nachteil: man darf Lipos nicht tiefentladen, überladen oder überlasten. Bei der Entladung im Flug mit einem Flugmodell, zum Beispiel Elektrosegler, Elektro-Trainer, Helicopter oder X-Ufo, aber auch in Landfahrzeugen wie Car, Truck, Panzer usw. sollte man darauf achten, daß am Ende der Flug/Fahrzeit der Akku nicht tiefentladen wird, was zu einer irreparablen Schädigung der Zellen führt.

6600371_liposaver_7-4.jpgMan kann dies vermeiden, indem man entweder eine kleine Elektronik mitfliegen/mitfahren lässt, die diesen Zustand anzeigt, z.B. Lipo-Saver mit LED oder die Motordrehzahl drosselt oder abschaltet oder wenn man bei notwendigem Gasgeben einen Leistungsverlust bemerkt, umgehend landet / fahren beendet und den Akku austauscht oder wieder nachläd. Auch eine zeitliche Überwachung ist zweckmäßig, jedoch nicht so klar wie die direkte Anzeige über die LED oder Motordrosselung.

Ein vorhandener programmierbarer Flug/Fahrt-Regler sollte auf die 3V pro Zelle Unterspannungsabschaltung eingestellt werden. Bis zu 2,5V unter Last sollte zwar keinem Lipo schaden, aus Sicherheitsgründen empfehle ich jedoch 3 V / Zelle, da die Entladekurve nach 3 V sehr schnell nach unten zeigt (siehe auch Entladediagramme in unseren Artikelbeschreibungen,soweit schon vorhanden. Super ist der Einsatz des Tiefentladeschutzes geeignet für bis 10 zellige Lipo-Akkus: Hier wird jede einzelne Zelle im Flug oder bei der Fahrt überwacht und bei Erreichen der 3V Unterspannung der Motorregler-Impuls soweit verändert, daß die Zelle nicht unter 3 V Spannung gehen kann. - quasi das Gegenstück zum Equalizer beim Laden ... Bei der Ladung hilft ein passender Lipo-Lader mit zwischengeschaltetem Equalizer oder Balancer eine mögliche Überladung einer oder mehrerer Zellen zu vermeiden.

loader_akku_6600032b.jpgIm Gegensatz zu NiMh-Akkus spielt es keine Rolle, in welchem Entlade oder Ladezustand der Akku an das Ladegerät angesteckt wird. Im Gegenteil,jede Entladung kostet ein wenig Akku-Kapazität, so daß jede unnötige Entladung nur die natürliche Lebensdauer zusätzlich, ohne in den Genuss des Modellbetriebes gekommen zu sein, verringert. Deshalb ist es nicht notwendig, den Akku immer leerzufliegen oder leerzufahren, sondern man sollte bei den ersten Anzeichen einer Leistungseinbuße - mehr Gas geben müssen, um noch oben zu bleiben - den Akku nachladen und mit dem vielleicht vorhandenen 2. Akku weiterfliegen / weiterfahren. Natürlich kann auch ein vorhandener weiterer Lipo-Akku zwischenzeitlich schon wieder geladen werden.

Lagerung

Die ideale Lagertemperatur liegt bei 15 Grad bis ca. 20 Grad Celsius (20°C +/-5°), wenn die Zellen länger als 1 Monat gelagert werden sollen (z.B. Winterpause). Also ein kühler Kellerraum wäre gut geeignet, wenn die Luftfeuchtigkeit dort normal ist, nicht feucht lagern( Kriechströme!). Bei längerer Lagerung >1 Monat sollte die Spannung der einzelnen Zelle ca. 3,8 V bis 3,9 Volt betragen. Voll geladene Zellen altern schneller, entladen gelagerte Zellen könnten trotz der niedrigen Selbstentladung eine Tiefentladung bekommen. Wir bekommen unsere Zellen vom Hersteller mit Spannungen von 3,8 V bis 3,95 V und in diesem Spannungsbereich sind die Zellen am besten lagerfähig. Das ist auch in der Regel die Auslieferungsspannung unserer Akkus.

Akkupflege

Der Balancer ist gut für die Lebensdauer des Akkus. Er gleicht Spannungsunterschiede zwischen den im Akkupack vorhandenen einzelnen Lipo-Zellen aus und sorgt dafür, daß die einzelnen Zellen nicht überladen werden. Die Lipo-Akkus haben nur dann eine gleichmäßig hohe Ladekapazität, wenn diese nicht überlastet und nicht überladen, aber auch nicht tiefentladen werden, also sie müssen in dem vorgegebenen Betriebsbereich benutzt werden. Kaufen Sie einen Lipo-Akku gleich mit dem passenden Balancer-Anschluss oder rüsten Sie Ihre Lipos einfach damit nach. Nun aber tritt ein weiteres Problem auf: Welcher Balancer oder Equalizer soll eingesetzt werden, denn da macht jeder Hersteller seinen eigenen Anschluss dran.

Wir empfehlen den EH-Balancer-Anschluss für kleinere Akkus, den auch Graupner, Robbe oder Kokam verwendet und gegebenfalls die Verwendung von Adaptern für Ihren bisherigen Balancer. Die Preise bewegen sich für Balancer oder Equalizer zwischen ca. 20,00 Euro bis weit über 80,00 Euro, zuzüglich des dann notwendigen Akku-Anschlusses und notwendigen Ladekabeln z.B. beim Robbe Equalizer.

Was ist der Unterschied zwischen Equalizer oder Balancer/Begrenzer?

lader_6600322.jpg Ein Balancer/Begrenzer im bisherig benutzten Sprachgebrauch gleicht keine Zellenspannungen zwischen den einzelnen Zellen aus, verhindert jedoch ein Überladen der betroffenen Zellen, indem dieser die überschüssigen Ladeströme bis zum Ladeende selbst verbraucht und damit die Zellen vor Überladung schützt. Der Equalizer (neuerdings auch Balancer genannt) gleicht von Beginn der Ladung bzw. schon beim Anstecken des Akkus eventuell vorhandene Spannungsunterschiede zwischen den einzelnen Zellen aus, so dass während der gesamten Ladung die Zellenspannungen bis zur Ladeschlussspannung gleichbleiben. Beim Laden - nach Erreichen der Ladespannung über 4,25V - oder beim Entladen bei Erreichen der Entladeschlusspannung unter 3,0 V - schaltet der Equalizer die Verbindung zum Ladegerät ab. Das ist auch eine zusätzliche Sicherheit bei einem möglichen Defekt des Lipo-Laders oder bei einer fehlerhaften Programmierung.

Ob Sie diese zusätzlichen Schaltungen einsetzen möchten, ist Ihnen überlassen. Wir können den Einsatz nur dringend empfehlen! Vorteile: Sicherer Betrieb beim Umgang mit dem Lipo-Akku, höhere Kapazität des Akkus auf die gesamte Lebensdauer und Verlängerung der Lebensdauer durch Vermeidung von Überlastungen durch Überladung oder Tiefentladung einzelner Zellen. Jeder mehrzellige Akku verhält sich ähnlich wie eine Kette: Das schwächste Glied bestimmt die übertragene Kraft. Das normales Lipo-Ladegerät schaltet bei ca.12,6 V ab, mit der Einstellung auf 3 Zellen, und kann leider nicht erkennen, ob eine einzelne Zelle eine höhere Spannung hat: Beispiel 4,4+4,2+4,0 = 12,6V ebenso wie idealerweise 4,2+4,2+4,2V=12,6 V. Das Ladegerät erkennt nur die Gesamtspannung des Akkus, der Balancer die Ladeschlussspannung der einzelnen Zellen, der Equalizer die Ladeschlussspannung der einzelnen Zellen und dadurch auch die Gesamtspannung.

Durch eine Ladeüberwachung mit einem Equalizer kann z.B. ein nicht korrekt arbeitendes oder falsch programmiertes Ladegerät eine entstehende Überladung und damit ein möglicher Brand des Akkus verhindert werden. Wir empfehlen ausdrücklich die Verwendung eines Equalizers für die Lipo-Ladung. Beispiel: Robbe Equalizer, Graupner Balancer plus (auch ein Equalizer!), Intelli Balancer, X-Balancer.

Schäden am Akku?

Dass ein Lipo-Akku nach einem Absturz aus dem Modell entnommen werden sollte, ist sehr wichtig. Durch eine mechanische Verformung kann ein innerer Kurzschluss entstehen. Stauchung, eine aufgerissene Aussenhülle oder ein Loch tötet den Lipo. Sicherheitshalber den Lipo auf eine unbrennbare Fläche ablegen und ca. 1/2 Stunde beobachten. Wird der Lipo nach kurzer Zeit sehr heiß, so kann im schlimmsten Fall ein Brand oder eine Explosion folgen ! Sie sollten auch niemals einen Lipo-Akku unbeaufsichtigt laden. Immer auf unbrennbarem Untergrund, mit richtig eingestelltem Lipo-Lader und zwischengeschaltetem Equalizer laden. Ein Lipo-Akku wird beim korrekten Laden keinesfalls warm, sollte der Akku warm werden, sofort vom Ladegerät abziehen. Es könnte ja ein Fehler im Ladegerät, bei der Ladeeinstellung oder ähnliches vorliegen. Beim ersten Einsatz an einem unbekannten Antrieb unbedingt ein Strommessgerät oder Wattmeter dazwischenschalten, um den tatsächlichen Stromverbrauch zu überprüfen und um zu sehen, ob der Lipo-Akku nicht doch überlastet wird (max. Betriebsstöme !).

Häufigste Ursache eines geschädigten Akkus

Meistens ist es einfach die Unkenntnis des maximal benötigten Stromes. Richtige Vorgehensweise: Modell mit gewünschtem Antrieb ausstatten - Motor, Regler, Luftschraube, Akku mit Wattmeter anschliessen und Vollgas geben (bei gesichertem Modell). Stromverbrauch bestimmt den benötigten Akku oder eine Strombegrenzung im Sender mit dem Servoweg einstellen / programmieren. Bei Unkenntnis des benötigten Stromes leihen Sie sich einen gut überdimensionierten Akku, natürlich ist auch ein NiMH / Nicd-Akku geeignet, um den Stromtest durchzuführen.

Thema Flugzeit

Folgendes sollten Sie unbedingt beachten: Je höher die Stromentnahme, desto höher die Erwärmung und um so geringer ist die entnehmbare Kapazität. Lipo-Zellen dürfen nicht über 60 Grad unter Belastung erreichen. Sorgen Sie gegebenenfalls für ausreichende Kühlung oder Temperaturableitung.

Sehr kalte Zellen haben einen höheren Innenwiderstand und sind deshalb nicht so belastbar und geben auch nicht die nominale Kapazität ab. Der ideale Temperatur-Arbeitsbereich einer Lipozelle beträgt ca. 20 -40 Grad Celsius. Auch sind Lipo-Akkus nicht mit dem angegebenen maximalen Strom dauerbelastbar - auch wenn manche Akkuhersteller / Verkäufer das Glauben machen möchten...

Rechnen Sie sicherheitshalber mit nur ca. 50 % der maximalen Stromentnahme für den Dauerbetrieb, dann haben Sie noch gute Leistungsreserven für den Start und stromfressende Flug/Fahrmanöver - Ihr Lipo-Akku wird es Ihnen mit längerer Lebensdauer danken

Halten Sie die Zellenspannungen jederzeit in der vorgeschriebenen Toleranz von minimal 3,0 V bis höchsten 4,2V. Bei zu hohen Stromentnahmen kann die Schwelle von 3,0 V schnell unterschritten werden. Kurzschluss = maximaler Strom = nahe 0V = Akkutod Unsere Empfehlung der maximalen Stromentnahme für Zellen und Akkupacks und Ausnutzung von ca. 80% der möglichen Kapazität: Lange Flug/Fahrzeit = niedrige Strombelastung ! angegeben

10C: = Akku-Stromentnahme bei ca. max. 3 C Dauerbelastung, Flugzeit max. 25 Minuten empfohlen: angegeben

7C: = Akku-Stromentnahme bei ca. max. 3,5 C Dauerbelastung, Flugzeit max. 22 Minuten angegeben

10C: = Akku-Stromentnahme bei ca. max. 5 C Dauerbelastung, Flugzeit max. 15 Minuten angegeben

12C: = Akku-Stromentnahme bei ca. max. 6 C Dauerbelastung, Flugzeit max. 12 Minuten angegeben

15C: = Akku-Stromentnahme bei ca. max. 7,5 C Dauerbelastung, Flugzeit max. 10 Minuten angegeben

20C: = Akku-Stromentnahme bei ca. max. 10 C Dauerbelastung, Flugzeit max. 7,5 Minuten angegeben

20C: = Akku-Stromentnahme bei ca. max. 15 C Dauerbelastung, Flugzeit max. 5 Minuten angegeben

20C: = Akku-Stromentnahme bei 20 C Dauerbelastung, Flugzeit max. 3,5 Minuten Kurze mögliche Flugzeit = hohe Strombelastung !

Ca. 5C, das ergibt eine vernünftige Nutzung des Akkus bei gleichzeitiger Schonung des Akkus und der Gesamt-Lebensdauer. Man hat dann noch aktivierbare Leistungsreserven und die Betriebs- oder Flugzeit verlängert sich angenehm. Wenn das Modell ein höheres Akkugewicht zulässt, sollte dies zu Gunsten der Akkukapazität genutzt werden und damit der Sicherheitsreserve und der niedrigen Zellenbelastung dienen.

Unser Tip

Berechnen Sie Ihre Lipo-Akkukapazität nicht zu knapp, denn: Es macht keinen Sinn, einen Akku deshalb zu verheizen, nur weil er das könnte, z.B. 64A aus einem 3200mA Akku, mit den auftretenden Nachteilen: Hoher Preis, kurze Flugzeit, hohe Temperatur, niedrige Gesamtlebensdauer!

Nutzen Sie lieber die Möglichkeit, mit einem Pack aus preiswerten parallel gelöteten Zellen zu fliegen, z.B. 4000mA x 2 = 8000mA, bei 10C sind das 80A Dauer, Sie erhöhen damit die Flugzeit deutlich bei geringerer Strom-Belastung des Akkus.

Wenn Sie weitergehende Fragen haben, sollen Sie nicht zögern, uns eine Mail zu senden oder bei uns anzurufen,wir geben Ihnen gerne Auskunft und beraten Sie als Einsteiger oder fortgeschrittenen Modellpiloten über die Lipo-Technik und das optimale Preis-Leistungsverhältnis mit Ihren technischen oder finanziellen Vorgaben.

Viele Grüße Karl-Heinz Hofmann Texte (c) by Karl-Heinz Hofmann - www.Lipopower.de