Lipo und Ladetechnik

Zuletzt geändert: 2. Mai 2020
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Zum Lipo Akku benöti­gen wir ein passendes — oder nicht weniger als das Beste Ladegerät. Lipo-Akkus sind zudem nicht ganz unge­fährliche Zeitgenossen, die beson­der­er Pflege bedür­fen. Darauf gehen wir in diesem Artikel ein. Über den Auf­bau von Lipos haben wir ja im Kapi­tel “Berech­nung des Stromkreis­laufes” und im Kapi­tel  “Antriebs Kalku­la­tion mit eCalc” schon ne Menge Worte ver­loren.

Auswahl der Lipos

Welche Lipos wir genau nehmen entschei­den wir nach Messen der tat­säch­lich auftre­tenden Ströme. Fol­gende Arten von Akkus gibt es:

  • LiLo Akkus — Lithi­um-Ionen Akkus (flüs­siges Elek­trolyt)
  • LiPo Akkus — Lithi­um-Poly­mer Akkus (Folie auf Poly­mer­ba­sis)
  • LiFe­Po Akkus — Lithi­um-Eisen­phos­phat-Akku

Ein Liste möglich­er LiPo-Akkus:

Ver­wen­dete Akkus — siehe auch Schalt­plan:

  • Leis­tung­steil: 2 x 6s – SLS APL 7000mAh 25C+/40C – 2 x 886 g = 1.77 kg
  • Primäre Bor­delek­tron­ik: Graup­n­er 2s, 7.4V, 3000mAh – 123 g
  • Sekundäre Bor­delek­tron­ik: Graup­n­er 2s, 7.4V, 3000mAh – 123 g

Para­me­ter Lipo Leis­tung­steil — SLS APL 7000mAh 6s1p 25C+/40C:

  • Span­nung: 22,2V
  • Aus­führung: 6S1P
  • Kapaz­ität: 7000mAh
  • Dauer­ent­lade­strom: max. 25C (175,0A)
  • Kurzzeit­iger Ent­lade­strom: max. 40C (280,0A)
  • Lade­strom: max. 4C (28,0A)

<wird fort­ge­set­zt>

Auswahl des Ladegerätes

Ladegeräte benöti­gen meist ein sep­a­rates leis­tungs­fähiges Net­zteil das zusät­zlich angeschafft wer­den muss. Als Quelle kann auch eine leis­tungs­fähige Bat­terie benutzt wer­den, zB. in Form ein­er Auto­bat­terie. Damit ist man von Steck­dosen unab­hängig und kann sein Flug­gerät auch unter­wegs aufladen. Die Anzahl der Aufladun­gen hängt dann natür­lich von der Kapaz­ität der Quelle ab. Dann gibt es Dop­pel­ladegeräte. Das scheint mir sin­nvoll wenn das Flug­gerät mit zwei Lipos betrieben wird. So kön­nten wir den Copter in einem Durch­gang betanken. Das stellt natür­lich noch höhere Anforderun­gen an das Net­zteil. Mal sehen…  Was ist bei einem Ladegerät son­st noch wichtig? … Fol­gende Anforderun­gen ste­hen im Raum:

  • Akkukon­fig­u­ra­tion: 6s2p, also 12 Zellen.
  • Akku — Kapaz­ität: 5000mAh bis zu 10.000 mAh.
  • Akku — Lader­ate © — wie schnell soll er geladen wer­den: > 2C.
  • Ladedauer — In wie viel Minuten  soll der Akku voll sein: egal.
  • Ladekon­fig­u­ra­tion — Zellen in einem Stück laden, oder Pack zer­legen: am Stück laden.
  • Stromver­sorgung (230 Volt Steckdose/Generator, 12V / 24V / 48V Bat­te­rien): Steck­dose
  • Ein­satzge­bi­et — zu Hause / unter­wegs: zu Hause.
  • Lade­vorgänge — Wie oft soll unter­wegs nachge­laden wer­den kön­nen: nicht rel­e­vant da zu Hause
  • Unter­stützte Akku­typen — LiPo (LiIo, LiFe­Po): primär LiPo
  • Max­i­male Kosten für das Ladegerät: unter 500 Euro für Lad­er,  Net­zteil / Akku.

Diese Ladegeräte sind zwar gut, erfüllen aber unsere Anforderun­gen nicht:

  • Graup­n­er Ultra­mat 18, Ultra Duo Plus 80 ??
  • Graup­n­er Ultra Duo Plus 45Li,Pb,Ni Ladegerät
  • Graup­n­er S2001
  • Polaron EX Com­bo Ladegerät

Wir benöti­gen ein Ladegerät das 6s laden kann, wobei noch zu prüfen wäre ob die gesamten 12 Zellen oder 2x6 Zellen geladen wer­den. Das Ladegerät müsste min­destens 6s = 6*3,7 Volt = 22,2 Volt, also schon bis zu 24 Volt Ver­sorgungss­pan­nung zur Ver­fü­gung stellen:

Wir haben uns für den Robbe Pow­er Peak Lad­er entsch­ieden.… und kurze Zeit später ver­meldet Robbe das sie pleite sind.

Firmware Update für Power Peak Twin EQ-BID 1000 Watt

‘Firmware­up­date Pow­erPeak Twin 1000W 5,6 MB

Bei uns war noch die Firmware 1.02 drauf, so das wir zunächst das Firmware­up­date einge­spielt haben. Wenn man der beiliegen­den Anleitung fol­gt kommt man gut klar, wichtig ist die Rei­hen­folge:

  • Lagegerät mit dem USB-Port verbinden — aber aus­geschal­tet lassen.
  • Das Firmware­up­date-Util­i­ty starten, Port angeben und das Bin-File.
  • “Pro­gram” anklick­en um die Pro­gram­mierung zu starten.
  • Das Util­i­ty sucht jet­zt eine Zeit­lang nach dem Ladegerät… Es sollte also jet­zt zügig eingeschal­tet wer­den.
  • Das Util­i­ty find­et das Ladegerät und instal­liert das Firmware-Update.

Auswahl des Netzteils

Das passende Net­zteil sollte 24 Volt zur Ver­fü­gung stellen, und um die 1000 Watt, die das Ladegerät max­i­mal ver­ar­beit­en kann abrufen zu kön­nen  min­destens 40 Ampere liefern:

P = U* I => I = P / U = 1000W / 24 Volt = 41,67 A

  • Robbe Schalt­net­zteil SPS 40A — geht nur bis 15 Volt. -
  • Man­son HCS3400 — 1–15V, 0–40A. Hier kann man Span­nung und Strom ein­stellen. — 169 Euro
  • Man­son SPS 9602 — 900W, 1–30V, 30 A. — 299 Euro
  • Net­zteil ePower­Box 50A Mul­ti­plex/HiTEC # 114125 -
  • Schalt­net­zteil 12–24V 55A/1200W (Chargery S 1200, V1.2) -
  • Mean­Well 93–807-00228, 24V, 960W 40A. — 259 Euro
  • Chargery S1200 Pow­er Sup­ply 12 — 24 Volt, 55A, 1200W. — 245 Euro
  • Net­zteil eFU­EL 1200 Watt, 15–24 Volt, 60A. — 259 Euro
  • Net­zteil Robbe 1200 Watt, 14–29Volt, 50A. — 239 Euro
  • Alte Serv­er Net­zteile, zB. das IBM xSeries 345, oder ARTESYN 7000758 — 0000 REV A (12V, 42A, 514W). Gibts auch gün­stig bei eBay für ca. 50 Euro, die brin­gen aber die erforder­liche Leis­tung nicht so ganz.

Eigenschaften von Ladegeräten

Ladegerät und Netzteil
Ladegerät und Net­zteil

Bal­ancer  gle­ichen beim Lade­vor­gang Span­nung­sun­ter­schiede zwis­chen einzel­nen Akkuzellen aus.  Erre­icht eine Zelle die Lade­schlusss­pan­nung wird der der Lade­strom für diese Zelle gestoppt und die anderen Zellen weit­er aufge­laden. Der Lade­vor­gang wird so lange fort­ge­set­zt bis alle Zellen aufge­laden sind. Bal­ancer sind entwed­er in das Ladegerät inte­gri­ert oder sep­a­rat erhältlich.

Ein Equal­iz­er macht im Grunde das selbe, aber während ein Bal­ancer  die Lade­schlusss­pan­nung begren­zt, stellt ein Equal­iz­er am Anfang des Lade­vor­gangs für alle Zellen einen gle­ichen Span­nungspegel her.

LiPos laden

Der Lipo Akku wird über die mit­geliefer­ten Adapter an den Bal­ancer angeschlossen. Zusät­zlich wird er über den XT90 Haupt­strom­steck­er mit den Bana­nen­steck­er-Lade­buch­sen des Laders ver­bun­den. Dieses Adapterk­a­bel ist nicht im Liefer­um­fang und muss selb­st gebaut wer­den. Für Akkus mit anderen Steck­er­sys­te­men müssen entsprechend auch die Ladek­a­bel selb­st kon­fek­tion­iert — oder (recht teuer) gekauft — wer­den:

  • Bana­nen­steck­er auf XT90 Buchse, Kabel:…
  • Bana­nen­steck­er auf JR-Buchse (Sys­tem Graup­n­er)

Einige Sicher­heit­shin­weise:

  • Feuer­lösch­er, oder einen Eimer mit Quartz-Sand bere­it­stellen.
  • Niemals beschädigte oder geblähte LiPos laden.
  • LiPo auf ein­er feuer­festen Unter­lage able­gen.
  • Keine brennbaren Sachen in der Nähe?
  • Das richtige Lade­pro­gramm benutzen.
  • Immer in der Nähe sein. Niemals unbeauf­sichtigt LiPos laden!

Lagerung & Transport

Wer Lipos in größeren Men­gen durch die Gegend bewegt trans­portiert Gefahren­stoffe! —  Am besten lagert oder trans­portiert man LiPo-Akkus in ein­er LiPo-Tasche, oder in einem feuer­festen LiPo-Tre­sor bzw. LiPo-Kof­fer. Bei Kof­fern sind mir fol­gende Pro­duk­te bekan­nt:

  • Robbe Lipo Tre­sor (ca. 50 Euro)
  • Kof­fer von Mod­ell­bau Borchert (ca. 70 Euro)
  • Graup­n­er Lipo Sicher­heit­skof­fer (ca. 200 Euro)
  • Lipo Tasche, zB. bei Ama­zon

Es geis­tert noch eine impro­visierte Lösung mit feuer­hem­menden Doku­mentenkof­fern durch das Netz. Da sehe ich aber das Prob­lem das so ein Doku­mentenkof­fer Feuer von den darin enthal­te­nen Doku­menten fern­haften soll, während wir ja das Feuer bzw. die Energie  im Kof­fer möglichst lang “ein­schließen” / hem­men wollen. Wer mal gese­hen hat wie Lipos hochge­hen kön­nen weis das dabei große Energien entste­hen die sich ihren Weg bah­nen. Wie ein Lipo-Akku abbren­nt und wie ein LiPo-Tre­sor wirkt gibt es hier zu sehen. Auch Muni­tion­skisten wer­den gern zur Lagerung ver­wen­det, aber auch da sehe ich den Schutz nicht wirk­lich.

Betrieb

Im Betrieb ver­wen­den wir Lipo Warn­er. Geflo­gen wird nur mit frisch gelade­nen Akkus.

Es gibt Lipowarn­er mir akkustis­chem Sig­nal und Lipowarn­er mit optis­chem Sig­nal wie zB. den Lipoblitzer LipoMon-V2 eine Lipo-Ueberwachung und Scale-Blitzer mit Pow­er-LED (Infos).

Pflege

Akkus soll­ten nie soweit ent­laden wer­den das die Ent­lade­schlusss­pan­nung von 3V pro Zelle (für LiPos) erre­icht bzw. unter­schrit­ten wird, denn dann laufen im Inneren des Akkus chemis­che Prozesse ab die ihn zer­stören. Lipos ent­laden sich bei Lagerung nicht so schnell und hal­ten ihre Span­nung sehr gut, aber bei langer Lagerung sollte die Zel­lenspan­nung ab und an trotz­dem mal kon­trol­liert wer­den.

  • Akkus sorgfältig, nur im vorge­se­henen Rah­men — also mit dem kor­rek­ten Lade­pro­gramm — laden.
  • Akkus nach Benutzung erst abkühlen lassen.
  • Akkus zum Lagern aus dem Flug­gerät aus­bauen.
  • Akkus vor dem Lagern laden.
  • Ab und zu mal die Span­nung check­en.
  • Frost, Kälte und Feuchtigkeit mögen Akkus nicht.
  • Beschädigte Kabel soll­ten repari­ert bzw. getauscht wer­den.

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