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Akkus

Vorteil der Lithium-Polymer-Akkus ist die sehr hohe Kapazität bei geringem Volumen und geringem Gewicht gegenüber Nickel-Cadmium-Akkus. Mit diesen Akkus ist der Elektroflug erst so richtig interessant geworden.

Stromanschluss

Wegen der extremen Stromstärken (20 bis 40 A sind völlig normal) reichen die früher üblichen Tamyia-Stecker nicht mehr aus - der Übergangswiderstand ist einfach zu hoch. Üblich sind heute MPX- ("Multiplex"-), T- ("Dean"-) oder XT60-Verbinder. Sinnvoll ist, sich für eins der Steckersysteme zu entscheiden.

Alter NC-Akku mit Tamyia-Stecker

Ich habe mich für XT60 entschieden. Dieser Stecker verträgt hohe Stromstärken und lässt sich sehr gut löten (über hohle Anschlüsse an der Lötseite) und isolieren (der Schrumpfschlauch passt ein Stück in den Stecker hinein, so dass absolut nicht blank liegt). Nachteil ist, dass die Verbindung sehr stramm sitzt, was das An- und abstecken nicht zur Freude macht.

So sehen meine Akkus aus: XT60-Stromstecker und irgendwo der BID-Chip mit dem Ladeprogramm angeklebt.

Hochstromstecker Steckseite: Dean (mit Tamyia), MPX und XT60 (v.l.n.r.)

Hochstromstecker Lötseite: Dean (mit Tamyia), MPX und XT60 (v.l.n.r.)

Sehr bequem zu stecken sind die MPX-Stecker. Es werden je 3 Einzelkontakte verbunden. Dadurch ist der Aufwand beim Löten größer. Das Isolieren wird vom Stecker selbst nicht unterstützt.

Für Akkus kleiner Leistung werden meist JST-Stecker verwendet. Um Gewicht zu sparen (wenn es auf das Gramm ankommt), kann man die Gesamtspannung des Akkus auch über den Balancer-Anschluss abgreifen und auf den JST-Anschluss verzichten.

Kleiner 3zelliger Akku mit JST-Stecker

Balancierung

Die Lithium-Polymer-Akkus haben zwar eine hohe Leistung, bedürfen aber einer umsichtigen Pflege. Tiefentladene Zellen machen den Akku unwiederbringlich kaputt. Überladen schadet ebenso. Früher in Zeiten der NiCd-Akkus war das im Prinzip ähnlich, nur waren die Zellen nicht ganz so empfindlich. Außerdem hatten die Akkus mehr Zellen (weil eine vollgeladene NiCd-Zelle max. 1,5V gegenüber 4,2V bei LiPo hat).

Weil die LiPo-Zellen teurer und empfindlicher als die NiCd-Zellen sind, haben mehrzellige LiPo-Akkus einen "Balancieranschluss", über den alle Zellen eines Akkus herausgeführt sind. Darüber kann man einerseits den Ladezustand der Einzelzellen überwachen und andererseits einzelne Zellen gezielt laden bzw. entladen. Das hat den Vorteil, dass das Akkupaket deutlich besser geschont werden kann als die NiCd-Akkupakete (bei denen immer alle Zellen in Reihe geladen wurden, so dass bei ungleichem Zustand manche Zellen überladen und andere nicht vollständig geladen wurden).

Die Ladegeräte für LiPo-Akkus haben also gewöhnlich einen Anschluss für die Gesamtspannung des Akkus und einen Balancer-Anschluss, an dem das Balancier-Kabel angeschlossen wird. Beim Laden werden zunächst alle Zellen in Reihe geladen (ggf. mit einem Ladestrom von mehreren A), bis die ersten Zellen an ihre Ladeschlussspannung herankommen. Der Ladestrom wird nun reduziert und die Zellen, die die Schlussspannung noch nicht erreicht haben, werden über den Balancer-Anschluss geladen.

Als Balancer-Anschlussstecker sind hier hauptsächlich EH- (Akkus europäischer Hersteller) und XH-Anschlüsse (China-Akkus) üblich. Die EH-Anschlüsse sind kleiner als die XH-Anschlüsse, aber etwas "fummliger". Aussuchen kann man sich den Anschluss nicht, man muss (und kann) damit leben, was am Akku dran ist. Um die verschiedenen Balancer-Stecker am Ladegerät anzustecken, gibt es Unmengen an Adapter. Ich selbst benutze eine Adapterplatte von HK, die alle möglichen Anschlüsse enthält.

Zum schnellen Prüfen der Zellenspannungen gibt es kleine, preiswerte Spannungsprüfer, die am Balancer-Anschuss angesteckt werden und nacheinander die Spannung der Einzelzellen sowie die Gesamtspannung des Akkus anzeigen.

Spannungstester, der am Balanceranschluss angesteckt wird und die Zellenspannungen anzeigt.

Entladen

Beim Entladen in den Modellen muss unbedingt darauf geachtet werden, dass keine der Zellen auch nur kurzzeitig unter 3V entladen wird, gemessen natürlich unter Last (wird kein Strom entnommen, steigt die Zellenspannung sofort wieder).

Es gibt verschiedene Lösungen, um mittels LEDs am Modell den Zustand der kritischsten Zelle des Akkupacks anzuzeigen. Gerade bei Modellfliegern, die sich teilweise in großer Entfernung vom Piloten befinden, ist die Sichtbarkeit dieser LEDs oft eingeschränkt. Es gibt Lösungen mit sehr hellen, teilweise blitzenden LEDs, die das Erreichen einer eingestellten Spannung anzeigen.

Neuerdings gibt es die Möglichkeit, sich Daten vom Modell zurückfunken zu lassen ("Telemetrie"). Ich selbst benutze an den meisten großen Modellen die Spektrum-Empfänger AR8000 mit einem Telemetriesender (TM1000), der u.a. die Spannung des Akkus an die Fernsteuerung (DX8) zurückfunkt (leider nur die Gesamtspannung, aber besser als nichts). Die Fernsteuerung habe ich so eingestellt, dass sie einen Vibrationsalarm abgibt, wenn die Gesamtspannung geringer als <Zellenanzahl> * 3,5V (also 10,5V bei einem 3-Zellen-Akku). Wenn der Alarm kommt (meist bei größerer Last), habe ich die Möglichkeit, mit halbem Gas sicher zurückzukehren und zu landen.

Ladetechnik

Nach dem Einstieg in die LiPo-Technik habe ich mich für das Robbe-System entschieden. Vorteil ist, dass man auf jeden Akku einen winzigen Speicherchip ("BID" = "Batterie Identifikations System") kleben kann, auf dem die Akku-Daten inklusive Lade- und Entladestrom gespeichert sind.

Robbe-Ladegerät C8 mit Ladekabel, Balancer-Adapter, BID-Chip (zum Aufkleben auf Akkus) und BID-Stecker. Das Ladegerät lässt sich auch an 12V betreiben.

Zum Laden muss man zwar neben Strom- und Balancerstecker auch noch den BID am Ladegerät anschließen. Jedoch ist dadurch das Laden mit versehentlich falschen Parametern ausgeschlossen.

Ich habe sehr viele verschiedene Akkutypen und brauche mir über das Einstellen der Ladeparameter keinerlei Gedanken mehr zu machen.

Einziger Nachteil am BID sind die Kosten von ca. 3,- pro Stück. Hier lohnt sich eine längere Suche bei ebay nach einer größeren Anzahl gebrauchter BIDs.

Das einzige, was ich vermisse, ist die Möglichkeit, den Akku halbvoll zu laden bzw. halb zu leeren. Denn Akkus sollten kühl (bei mir im Keller) mit ca. 3,8V geladen gelagert werden.

Leider sind die Stecker des BID-Kabels (das die Daten zum Ladegerät überträgt) sehr klein und die Drähte dünn. Beim Gebrauch passiert es irgendwann, dass das Kabel am gecrimpten Anschluss abbricht. Dann helfen nur neue Crimp-Kontakte, Daten und Bezug siehe hier.

Damit die Drähte gar nicht erst abbrechen und das Abziehen nicht so fummelig ist, empfiehlt sich ein Knickschutz bzw. eine Zugentlastung. Hier gibt es preiswert Steckergehäuse für die BID-Stecker. Man fragt sich, warum Robbe das nicht hinbekommen hat.

Die Griffschalen sind in verschiedenen Farben lieferbar und passen gut. Sie sind sehr flach, so dass sie auch an auf Akkus geklebte BID-Chips passen.

Neuigkeiten 02/2017: Zufällig stieß ich darauf, dass es kompatible BID-Chips, also Nachbauten, unter der Bezeichnung "BID V2" gibt. Zu beziehen sind sie bei MHM-Modellbau. Sie enthalten eine kleine LED, die anzeigt, dass der Chip korrekt angeschlossen ist.

Interessant fand ich außerdem den Bau eines Adapters zu NFC (bei Rainer Kembügler - onki.de). Die Lösung pasiert auf einem Arduino-Pico. Die Daten werden während eines Ein- und auscheckvorgangnes vom bzw. zum NFC-Aufkleber des Akkus übertergen. Hier gibt's ein Forum zu der Lösung.

4fach-Lader Robbe Power Peak Quad 4x50W (EQ80 Nr. 8586)

Wenn es zum Fliegen, muss ich in kürzester Zeit die Akkus voll bekommen. Ich habe zwar 2 C8-Ladegeräte, aber bei ca. 20min pro Akkus dauert das Laden von teilweise 10 Akkus eben auch eine Weile. Deshalb habe ich einen gebrauchten 4fach-Lader gekauft.

Problem ist, dass der nur einen 12V-Abschluss hat, ich die Akkus aber meist zu Hause füllen möchte. Weil mir ein leistungsstarkes Schaltnetzteil zu teuer ist, habe ich ein PC-Netzteil umgebaut (siehe unten).

Nachteil dieses Ladegerätes ist, dass man damit die Akkus nicht vernünftig entladen kann. Das Gerät schafft höchstens 1A pro Akku, so dass das Entladen ewig dauert. Zum Glück habe ich noch zwei C8.

Ein weiterer Nachteil des Gerätes ist, dass bei jedem Tastendruck ein "Quittungssignal" in Form eines lauten und nervigen Piepsen entsteht, das ich meiner Frau keinesfalls zumuten kann. Leider lässt sich das Signal an diesem Gerät nur sehr umständlich für jeden Schacht einzeln abschalten (am C8 geht es einfacher).

Schalter für den Piezo-Signalgeber des Robbe 4fach Laders

Update 04/2017: Ich habe noch so einen 4fach-Lader gekauft, damit ich den auf Arbeit stationieren kann. Auch bei dem habe ich den Piezo-Signalgeber mit einem mechanischen Schaklter versehen und die folgende Beschreibung etwas überarbeitet.

Der Piezo-Signalgeber soll mit einem Schalter versehen am Gehäuse angebracht werden. Exterm nervig ist die Suche nach einem brauchbaren Schalter, also schön klein, halbwegs solide und rund (wie soll ich sonst das Loch ins Gehäuse bekommen). Mikrotaster gibt es, aber leider keine Schalter (mit Rastfunktion).

Geöffnetes Power Peak Quad 4x50W. Genau in der Mitte befindet sich der Piezo-Signalgeber

Um den Piezo-Signalgeber auszulöten, muss neben dem Lösen der Schrauben der Bodenplatte vor allem die Zugentlastung des Stromkabels herausgenommen werden. Das ist etwas nervig. Mir ist es aber mit Hilfe einer Rohrzange ("Wasserpumpenzange") gelungen, indem ich außen das bewegliche Innenteil nach unten stark eingedrückt habe, dann die Zugentlastung nach oben gedrückt habe (einen halben Millimeter), so dass man dann die Zugentlastung unten herausziehen kann (weil sich nun die Kante nicht mehr ins Blech drückt).

Beim Umbau des ersten Gerätes hatte ich die Zugentlastung des 12V-Kabels zerstört. Man braucht eine für Kabel-Durchmeser 5mm und 10,4mm Loch (z.B. Conrad 535935).

NAch Demontage der Zugentlastung kommt man an die Unterseite heran. Die Stromregler sind mit Wärmeleitpaste mit der Unterseite verbunden und man sollte darauf auchten, dass beim Bohren keine Späne in die Paste fallen und die Wärmeübetrtrgung stören.

Anschließend kann der Piezo-Signalgeber ausgelötet werden; das geht ganz gut.

Bei der Schaltersuche bin ich bei Conrad fündig geworden. Dort gibt es einen roten Druckschalter (Art.Nr. 701230) des Herstellers SCI. Leider sind diese Schalter nur schwer woanders zu bekommen. Solche Schalter sind eine echte Marktlücke: Sie sehen hübsch aus, sind klein, funktionieren gut (kein Billig-Kram) und lassen sich gut einbauen (ein rundes Loch bohrt sich leichter als ein rechteckiges).

Den Schalter habe ich auf der linken Seite eingebaut, daran den Piezo-Piepser und über einen Steckverbinder zur Leiterplatte. Falls der Signalgeber kaputt geht, kann man folgenden nutzen:Conrad 541345)

Links der Schalter, direkt daran der Signalgeber. Damit die Platine ggf. noch bequem demontiert werden kann, habe ich den Signalgeber über einen Pfostenstecker angeschlossen (Polung beachten!).

Zum Anschluss der Balancer habe ich bei HK 4 Stück "Multi-Adapter Balance Board" gekauft. Kabel mit passenden TP-Buchsen finden sich am HK-Artikel "Quattro-TP". Auf der anderen Seite benötigt man 7polige EH-Buchsen. Dazu habe ich bei Conrad ZH-EH-Adapter (Art.Nr. 518264) gekauft. Die kosteten nur 42 Cent, was billiger als alles andere war (rohe Crimp-Stecker hatte ich noch nicht).

Nach einiger Löterei sind die Balancer-Boards nun fertig und ich kann ohne Probleme EH und XH-Balancer einstecken.

Die BID-Kabel sind etwas knickempfindlich (2 waren schon kaputt gegangen). Eine Idee aus einem Forum war, einfach Schrumpfschlauch als Knickschutz zu verwenden. Da ich die Buchsen etwas knapp eingeschrumft hatte und sich die Schläuche beim Ziehen lösten, habe ich sie mit CA-Kleber an der Buchse festgeklebt. Die Haltbarkeit scheint ganz gut zu sein.

PC-Netzteil zur Stromversorgung

Das Ladegerät hat nur einen 12V-Anschluss, ich will es aber mit 220V betreiben. Man braucht dazu ein leistungsstarkes Netzteil und die sind meist teuer. PC-Netzteile sind ebenfalls leistungsstark und es gibt sie wie Sand am Meer, deshalb wollte ich so ein Gerät verwenden.

Die PC-Netzteile brauchen eine Grundlast an 5V, sonst regeln sie nicht richtig und gehen irgendwann kaputt. Natürlich ist das Ladegerät diese Grundlast. Falls ich es aber mal nicht angeschlossen habe und das Netzteil trotzdem eingeschaltet ist, wollte ich einem Ausfall vorbeugen und habe direkt im Netzteil einen 4,7-Ohm Hochlast-Widerstand eingebaut. (Sicherlich hätte er auch noch etwas größer sein können.)

Für die Stromversorgung habe ich mir 2 schwarze (Masse-)Kabel herausgesucht, dazu 2 gelbe 12V-Kabel. Diese wurden an einen 5mm-Goldstecker gelötet, das Ladegerät bekam statt der Bananenstecker auch so einen (verpolungssicheren) Anschluss.

Ladegerät mit PC-Netzteil. Links am Ladeteil sieht man den Schalter für den Piepser.

Zum Einschalten von ATX-Netzteilen muss die grüne Leitung (dauerhaft) mit einer Masseleitung verbunden werden. Falls das Netzteil neben dem 220V-Anschluss einen Schalter hat, kann man die grüne Leitung dauerhaft mit Masse verlöten und das Netzteil mit dem genannten Schalter einschalten. Das hat den Vorteil, dass nach dem Ausschalten auch kein Ruhestrom mehr fließt.

Ich habe einen einfachen Kippschalter zwischen grüner und schwarzer Leitung eingelötet. (Zu bedenken ist natürlich, dass das Netzteil beim Ausschalten mit diesem Schalter nur in den Standby-Modus geht.)

Für "alle Fälle" habe ich noch 2 Stück 5V-Leitungen drangelassen, den Rest habe ich (im Netzteil) abgeschnitten und isoliert. Falls ich de Leitungen nie brauche, werde ich sie auch irgendwann abschneiden.

Wichtiger Hinweis: Bevor man ein Netzteil verwendet, sollte man auf dem Typbenschild nachschauen, ob die 12V-Versorgung auf mehrere Schienen unterteilt ist. Wenn die Stromstärke bei 12V mit 30A angegeben ist, ist es gut. Falls 2x15A angegeben ist, ist es schlecht, weil dann pro Schiene nur 15A zur Verfügung stehen und man dann nicht 4 Akkus gleichzeitig mit je 4A oder mehr laden kann.

Bei weiteren Netzteilen habe ich auf den Lastwiderstand verzichtet. Ich muss vor dem Einschalten immer das Ladegerät anschließen. Eine gewisse Zeit hält Netzteil auch ohne Last durch. Sinnvoll dafür sind Netzteile mit eingebautem Schalter, weil man dann auch das Netzkabel stecken lassen kann.