MFC – St.Egyden – Modellflieger-Club St.Egyden Kärnten



Moderne Ladetechnik

...Garant für ein langes Akkuleben

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Auf dieser Seite:

• Moderne Ladetechnik

• Was ist beim Laden von Akkus zu beachten

• Das passende Ladegerät

• Akku Ladezeit- Rechner

• Ladeverfahren

• BID Chip Lader

• Ladegerät Konfigurations- Empfehlungen

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• Heli-Blog.de Inhaltsverzeichnis

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Moderne Ladetechnik

Die Akkutechnik hat sich in den letzten Jahren beachtlich weiterentwickelt. Neue Technologien ermöglichen bessere und leistungsfähigere Akkus bei gleichzeitig geringerem Gewicht. Das hat zur Folge, dass auch unsere Modelle immer leistungsfähiger werden und die Fahr- bzw. Flugzeiten steigen.

Moderne Akkus erfordern die Einhaltung besonderer Regeln in der Handhabung, Lagerung und ganz besonders auch beim Laden. Bei Nichtbeachtung entstehen Gefahren für den Akku selbst und auch für die Umwelt. Beschädigung bzw. Zerstörung des Akkus und sogar Brandentstehung können die Folgen sein.

Im Downloadbereich findest Du ein Merkblatt für den Umgang mit Lipo Akkus.

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Was ist beim Laden von Akkus zu beachten

Moderne Akkutechnologie erfordert auch die Einhaltung von besonderen Regeln, um Gefahren zu vermeiden und ein langes Akkuleben zu ermöglichen. Akkus dürfen nur bis zu einer bestimmten Maximalspannung/ Ladeschlussspannung pro Zelle geladen werden. Außerdem dürfen die Akkuzellen von Lipos nicht unter 2,7Volt je Zelle entladen werden, sonst ist die Zelle irreparabel beschädigt. Weiterführende Informationen über die Besonderheiten von modernen Lithium- Ionen, Lipo- und LiFePo- Akkus findest Du hier:

•  « Lithium-Akkus - allgemein » 

•  « LiPo-Akkus - leichtgewichtige Power » 

•  « LiPo-Akkus - Umgang und Pflege  » 

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Das passende Ladegerät

Die Wahl des richtigen Ladegerätes hängt von mehreren Faktoren ab.

1. Welche Type Akkus sollen geladen werden?

Es sind Ladegeräte erforderlich, die auch die besonderen Anforderungen erfüllen, die der jeweilige Akkutyp erfordert. Zum Laden von Lipos und LiFePo's muss das Ladegerät diese Akkutypen auch unterstützen.

Gängige Ladegeräte unterstützen gleichzeitig

o PB (Bleiakku),

o NiCD (Nickel Cadmium),

o NiMH (Nickel Metallhybrid),

o Lipo (Lithium Ionen Polymer),

o LiFePo (4) (Lithium Eisen Polymer)

Für mehrzellige Akkus wird unbedingt ein Ladegerät mit Balancer bzw. Equalizer benötigt. Mehr über Balancer und Equalizer gibt's unter  « LiPo-Akkus - Umgang und Pflege  »  .

2. Was hoch ist die Zellenzahl der zu ladenden Akkus?

Die Zellenzahl beschreibt die Anzahl der Einzelzellen in dem zu ladenden Akkupack. Will man beispielsweise einen Lipo Akku laden, der aus 6 Einzelzellen in Serie besteht, also ein 6S, dann muss das Ladegerät mindestens Lipo 6S unterstützen. Mit einem solchen Ladegerät kann man dann normalerweise auch Akkupacks mit weniger Zellen laden. Die Bezeichnung 1-6S Lipo besagt, dass von 1S bis 6S alles mit dem Lader geladen werden kann.

Man sollte sich beim Kauf von dem Satz leiten lassen, dass man das beste Preis/Leistungsverhältnis bei 6S (Lipo) Ladern hat. Auch wer momentan nur kleinere Akkus zu laden hat, sollte den Erwerb eines 6S Laders (oder mehr) in Erwägung ziehen. Auch wenn diese erst ab etwa 80 - 120 EUR zu bekommen sind, sollte man bedenken, dass man dafür schon Profitechnik und keine Spielzeuglader bekommt.

Die meisten Hobbypiloten landen früher oder später sowieso mindestens bei 6S Lipo Antriebstechnik. Der Trend bei den neueren Modellhelikoptern der 600er Größe und darüber geht eindeutig zu 12 S (oder sogar 14S), wobei meistens zwei 6-zellige Lipos in Reihe zu einem 12 S Lipo zusammen geschaltet werden - oder zwei 7-zellige Lipos zu einem 14S, aber das ist eher noch selten.

3. Wie viele Akkus sollen gleichzeitig geladen werden?

Es empfiehlt sich immer, mehrere Akkus des gleichen Typs zu besitzen. So kann man vor dem Fliegen alle Akkus laden. Wer dann 6 bis 8 Akkus, oder sogar mehr, für einen Heli besitzt und diese vollgeladen mit zum Flugfeld nimmt, der braucht die Akkus am Flugfeld normalerweise nicht nachzuladen - es sei denn man will noch mehr Flüge absolvieren.

Ansonsten kann man die Akkus auch direkt am Flugfeld nachladen. Wenn kein Strom- Netzanschluss am Flugfeld vorhanden ist, benötigt man ein Ladegerät, welches direkt von einer Autobatterie gespeist werden kann. Man beachte dabei aber unbedingt, dass auch eine große Autobatterie begrenzte Kapazitäten hat - irgendwann ist jede Batterie mal leer! Mit dem Akku Ladezeit Rechner kannst Du bequem ausrechnen, wie viele Akkuladungen du mit einer Autobatterie machen kannst.

Akku Ladezeit- Rechner

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|Akkutyp |

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|Zellenzahl Akku |

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|Kapazität Akku |

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|[pic]mAh   |

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|C - Ladefestigkeit des Akkus |

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|Maximale Leistung Ladegerät |

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|© Peter Henning - 2012 - heli-blog.de [pic] |

Alternativ gibt es auch kleine Stromgeneratoren, die mit Benzin oder auch Diesel angetrieben werden.

Da die Ladedauer auch von der Leistung des Ladegerätes abhängt, muss man sich vor dem Kauf gut überlegen, ob man mit einem Ladegerät klar kommt, oder mehrere Ladegeräte bzw. ein Ladegerät mit mehreren Ladeausgängen kauft. Das Laden von Lipo Akkus ist keine schnelle Angelegenheit.

Ladezeit Berechnung am Beispiel eines 4S 400mAh Akkus und eines 50 Watt Laders:

Akku: Lipo 4S 4000mAh, 16,8Volt

Ladegerät: max. 50 Watt

50Watt / 16,8Volt = 3 Ampere = 3000mA Ladestrom

Ladedauer: 4000mAh / 3000mA = 1,33h (Stunden)

Zum Nachladen eines 4S 4000mAh Lipos mit dem 50 Watt Lader vergehen also mindestens 1,33 Stunden.

Bei einem 12S Lipo mit gleicher Kapazität würde sich die Ladedauer verdreifachen.

Während eine Ladeleistung des Laders von 50Watt bei einem 4S Lipo noch durchaus akzeptabel ist, ist die Ladezeit bei einem 12S Lipo zu lang, um mal eben schnell am Flugplatz nachzuladen. Umso höher die Zellenzahl und Kapazität der zu ladenden Akkus ist, umso höher sollte auch die Leistung des Laders sein!

Weiter unten gibt's einen Ladezeit- Rechner, mit dessen Hilfe Du superschnell die Ladezeit mit einer bestimmten Akku/ Lader- Kombination ermitteln kannst.

4. Soll der Lader am Netz, am Auto oder universell betrieben werden können?

Es ist praktisch, wenn man den Lader, sowohl am Stromnetz als auch am Auto (Autobatterie 12Volt) betreiben kann, auch wenn es empfehlenswert ist, bei größeren Lademengen, sprich mehrere Akkus mit hoher Kapazität und hoher Spannung, den Motor des Autos während des Ladevorgangs laufen zu lassen. Sonst ist man vor bösen Überraschungen beim Starten des Wagens nicht sicher.

Eine gute Autobatterie hat mindestens 70Ah Kapazität bei 12 Volt Spannung. Das entspricht einer Gesamtleistung von 840Wh. Damit kann man etwa 7 Akkus vom Typ 6S 5000mAh laden. Dann ist die Autobatterie leer. Also ist hier etwas Vorsicht geboten wenn man hinterher das Auto nicht anschieben möchte. Aber wer lädt schon 7 Akkus an der Autobatterie nach?!

Viele Ladegeräte unterstützen normale Netzspannung von 220- 240Volt und auch 12-14 Volt Eingangsspannung von einer Autobatterie.

Ladegeräte der höheren Leistungsklassen besitzen dagegen meistens nur 12-18Volt Eingänge. Ein direkter Netzanschluss ist nicht vorhanden. Zum Betrieb dieser Lader am 220Volt Stromnetz ist noch ein Transformator bzw. Netzgerät von ausreichend Leistung erforderlich. Den Lader kann man dann entweder von der Autobatterie oder vom Netzgerät speisen. Gängige Leistungsklassen dieser 12-18Volt Netzgeräte sind 200 bis über 1000Watt. Damit kann man mehrere Ladegeräte gleichzeitig speisen. Ein 200Watt Netzgerät reicht aus um zwei 6S 5000mAh Lipos mit je 5Ampere gleichzeitig zu laden. Damit sind dann 2 solche Akkus in etwa 1 Stunde vollgeladen.

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Ladeverfahren

Zum Laden von Lithiumpolymer Akkus kommt das CC-CV Ladeverfahren zum Einsatz.

CC = Constant Current (konstanter Strom)

CV = Constant Voltage (konstante Spannung)

Dabei wird zunächst mit der am Lader voreingestellten maximalen Stromstärke geladen, bis die Ladeendspannung von genau 4,2Volt/Zelle erreicht ist. Das ist schon ein großer Teil des Ladevorgangs, gemessen an der eingeladenen Kapazität. Danach wird die Spannung vom Lader immer konstant auf 4,2Volt je Zelle gehalten und der weitere Ladevorgang erfolgt dann mit immer weiter abnehmender Stromstärke, da der Akku immer voller wird. Wenn nur noch wenige Milliampere Ladestrom fließen, dann beendet der Lader den Ladevorgang und der Akku ist ganz voll geladen.

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Der moderne Lader beherrscht zwei Ladearten. Das einfache Laden und das Balancieren.

Die Ladeart muss/kann ausgewählt werden. Das einfache Laden erfolgt nur über die beiden dicken Akkuhauptkabel. Die Gesamtspannung wird während des Ladens gemessen und der Ladevorgang erfolgt wie oben beschrieben nach dem CC-CV Verfahren. Dabei kann es jedoch

passieren, dass unter Umständen eine Zelle z. Bsp. auf 4,4Volt geladen wird und eine andere nur auf 4,0 Volt. An der mittleren Gesamtspannung, die dann trotzdem 4,2Volt/Zelle beträgt, kann der Lader das nicht erkennen. Daher gibt es das zweite Ladeverfahren, das Balancieren, welches dem

einfachen Laden vorzuziehen ist.

Zum Balancieren ist es unbedingt erforderlich, zusätzlich zu den beiden Hauptkabeln, den kleinen Balancerstecker vom Akku am Lader anzuschließen,

und zwar richtig herum und am richtigen Port (falls der Lader mehrere Ladeausgänge hat).

Über den angeschlossenen Balancerstecker kann der Lader jede einzelne Zellenspannung des Akkus messen und bei Bedarf über den Balancerstecker die einzelnen Zellen entladen oder extra laden, so dass jede Zelle exakt auf 4,2 Volt Spannung gehalten wird.

Wenn ein Ladevorgang gestartet wird, dann ermittelt der Lader zunächst die Gesamtspannung des angeschlossenen Akkus und vergleicht sie mit der am Lader manuell voreingestellten Zellenzahl. Gibt es hier schon zu große Abweichungen, geht der Lader davon aus, dass die voreingestellte Zellenzahl nicht mit der des angeschlossenen Akkus übereinstimmt, bzw. der Akku oder eine einzelne Akkuzelle defekt ist. Er gibt eine Fehlermeldung aus.

Die Kontrollmechanismen sind bei den einzelnen Ladern nicht immer gleich.

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BID Chip Lader

Wenn man sich schon eine Weile mit dem Elektromodellbau und dem damit verbundenen Aufladen der Akkus beschäftigt, weiß man, wie lästig es sein kann, vor jedem Ladevorgang die Parameter "maximaler Ladestrom" und "Zellenzahl" usw. erneut eingeben zu müssen. Dabei können Fehler passieren und es ist wenig komfortabel.

Ein BID System schafft hier Abhilfe.

BID = Battery IDentification (Batterie ID)

Man könnte BID auch mit Batterie- oder Akku- Ausweis übersetzen. Ein BID ist ein kleiner Chip, der kaum größer als ein kindlicher Fingernagel, alle akkurelevanten Daten in sich speichert - ähnlich einem Personalausweis.

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Der BID Chip wird am Akku aufgeklebt und bei einem neuen Ladevorgang einfach am Lader (ein spezielles Kabel ist dazu nötig) angeschlossen. Der Lader liest die Daten automatisch aus dem Chip und stellt die Ladeparameter entsprechend den auf dem Chip gespeicherten Daten ein. Das lästige eintippen der Parameter entfällt. Man spart sich Zeit und Mühe. Mit einem einzigen Knopfdruck kann der Ladevorgang gestartet werden. Das macht sich vor allem bemerkbar, wenn man viele verschiedene Akkutypen und -kapazitäten verwendet.

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Natürlich können mit diesen BID Ladern auch Akkus ohne BID Chip geladen werden.

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Lader Konfigurations- Empfehlungen

Ich möchte hier keine Produktempfehlungen geben, sondern Beispiele aufzeigen wie eine Lader- Ausstattung aussehen könnte.

Einzellader bis 6S Lipo, mit mittlerer Ladezeit

 

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Auf dem Bild ist ein X7- Charger zu sehen, welcher am Hausstromnetz mittels 240Volt direkt betrieben werden kann, aber auch die Möglichkeit bietet, an eine 12 Volt Spannungsquelle angeschlossen zu werden. Diese Lader gibt es in Baugleicher oder ähnlicher Form und Ausstattung unter verschiedenen Namen in unterschiedlicher Farbgebung von verschiedenen Anbietern. Allen gemein ist die Bedienung über 4 Tasten auf der Geräte Oberseite, das zweizeilige Display (fast ausschließlich in blau), sowie die Gehäuseform und die 50Watt Maximalleistung. Mit einem solchen kompakten Computer-Ladegerät können alle im Modellsport gängigen Akkutypen professionell geladen und entladen werden können. Diese Lader verfügen über spezielle Ladeprogramme für NiCd-, NiMH-, LiPo-/LiFe-/LiIo- und Blei-Akkus. Mit einer Balancer-Funktion für Lithium-Akkus ausgestattet, stellen diese Ladegeräte sicher, dass alle Zellen im Lithium-Pack exakt den gleichen Ladezustand erreichen. Weiterhin verfügen die meisten Lader dieser Art über die Anschlussmöglichkeit für einen Temperatur-Sensor, der in der Regel separat erworben werden muss.

Der Ladestrom kann i. d. R. von 0,1-5,0A eingestellt werden. Der Entladestrom kann zwischen 0,1-1,0A gewählt werden. Es stehen beim X7 z. Bsp. 5 Speicherplätze zur Verfügung, in denen unterschiedliche Profile für Akkus abgespeichert werden können. Durch spezielle Lade- Entlade- Programme, können Akkupacks gepflegt und aufgefrischt werden.

Die Einstellung der Parameter erfolgt über die vier Taster auf der Oberseite des Gerätes. An der rechten Seite befinden sich die Ladeausgänge und die Balancer-Anschlüsse. Diese Art von Lader kann wahlweise mit 230V~ Netzspannung oder 12V= aus einer Autobatterie betrieben werden.

Im Grunde verfügt diese Art von kompaktem Lader über fast alle Features von teureren Ladegeräten, allerdings ist die Leistung mit 50 Watt gerade so ausreichend für 6S Akkus. Bei kleineren Akkus z. Bsp. 2-4S ist diese Leistung allemal gut genug.

Für Anfänger im Modellsport sind diese Lader gut geeignet. Wem die Ladezeit dann doch zu lang wird, der kauft sich einen zweiten baugleichen Lader um gleichzeitig 2 Akkus laden zu können.

Technische Daten

• Leistung: 50W; Eingangsspannung: 11-18V= oder 100-240V~; Ladestrom: 0,1-5,0A; Entladestrom: 0,1-1,0A; Gewicht: 280g; Abmessungen: 133x87x33mm;

• NiCd/NiMH-Akkus

Zellenzahl: 1-15 Zellen; Kapazität: ab 0,1Ah

• LiPo/LiFe/LiIo-Akkus

Zellenzahl: 1-6 Zellen; Kapazität: ab 0,1Ah

• PB-Akkus

Zellenzahl: 1-10 Zellen; Kapazität: ab 1Ah

Den im Bild zu sehenden Lader gibt's u. a. bei CMC-Versand.de für unter 50 Euro. Um einen 6S 5000mAh Akku vollzuladen benötigt man etwa 1,5 Stunden.

Kombilader 3 fach bis 6S Lipo kurze Ladezeit

 

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Mit diesem Gerät kann man bis zu drei 6S LiPo-Akkus mit großer Kapazität gleichzeitig in kurzer Zeit aufladen. Dieses Gerät ist gleichzeitig Lade- und Entladestation mit Akkumanagement für 3 mal 1...14 zellige NC/NiMH Akkus, 3 mal 1...6 zellige LiIo, LiPo oder LiFe Akkus, sowie 3 mal 2...12V Bleiakkus.

Jeder Ladekanal besitzt einen Equalizer und BID (Batterie-IDentifikations-System)- Anschluss. Gleichzeitiges, aber voneinander unabhängiges Laden von 3 Akkus ist somit möglich. Auch das Laden unterschiedlicher Akkutypen (NC, NiMH und LiPo) ist gleichzeitig und unabhängig voneinander möglich.

Durch Anschluss an ein Netzgerät mit ausreichender Leistung kann dieses Gerät auch stationär zu Hause am Netz betrieben werden.

Die Steuerung und Anzeige der Ladeparameter erfolgt mittels einer gemeinsamen Touch-Tastatur und einem hintergrundbeleuchteten LC-Display, welches auf den jeweiligen Ausgang umgeschaltet wird.

Der integrierte Equalizer bringt während des Ladevorgangs automatisch die einzelnen Lithiumzellen auf gleiches Spannungsniveau. Der Equalizerstrom liegt bei ca. 250 mA und reicht auch für Akkus mit einer Kapazität mehr als 5Ah aus.

Besonderheiten:

• Speicherung der wichtigsten Akkudaten im BID-Chip/Key

• Einfach BID-Key am Lader einstecken und den Ladevorgang starten, funktioniert aber auch ohne BID Key

• 1 BID-Chip liegt dem Lader bei.

Funktionen

• Entladen / Laden

• Anzeige von geladener und entladener Kapazität

• Anzeige der Eingangs und Ladespannung

• Anzeige der Equalizer - Einzelzellenspannung, wahlweise als Übersicht oder in Listenfunktion mit 3 Kommastellen Auflösung

• 10 interne Akkudatenspeicherplätze

Technische Daten

• NC/NiMH-Akkus 1…14 Zellen, Die digitale Delta-Peak-Abschaltautomatik schaltet den Ladevorgang zum richtigen Zeitpunkt ab und ist angepasst an NC- und NiMH-Akkus.

• Lithium-Akkus 1…6 Zellen LiIo (3,6 V), LiPo (3,7V) oder LiFe (3,3V), Anzeige der Einzelzellenspannung von Lithium-Akkupacks, Abschaltautomatik nach dem CC-CV-Ladeverfahren

• Blei-Akkus 1…6 Zellen (2...12Volt), Abschaltautomatik nach dem CC-CV-Ladeverfahren

• Entladestrom: 3 x 0,1 - 1 A (max. 5 W)

• Ladestrom: 3 x 0,1 - 10 A (max. 120 W)

• Eingangsspannung: 11 - 15 Volt DC

• Weitere technische Daten: Je Ausgang 10 interne Speicherplätze. Alle Ausgänge mit Equalizer-Funktion und BID-System.

• Zellenzahl: 1 - 14 NC/NiMH, 1 - 6 LiFe (3,3V), LiIo (3,6 V) oder LiPo (3,7V), 1 - 6 Pb/Blei

• Abschaltung: automatisch

Dieser Lader kostet etwa EUR 180,- . Dazu kommen Kosten für das Netzgerät. Denn um dieses Gerät zu Hause am Stromnetz betreiben zu können, benötigt man ein 12V Gleichspannungs- Netzgerät mit ausreichender Leistung von etwa 400Watt. Die Kosten für ein solches Netzgerät belaufen sich auf etwa EUR 100,- bis 200,- .

Dafür bekommt man mit diesem Gerät gleich drei 6S 5000mAh Akkus in weniger als 1 Stunde vollgeladen. Man hat theoretisch alle etwa 20 Minuten einen Akku vollgeladen, vorausgesetzt man hat mindestens 4 Akkus, von denen man einen gerade fliegt und die 3 anderen am Ladegerät hat.

Es gibt eine ganze Reihe anderer Ladegeräte mit 2 oder auch mit 4 Ladeausgängen. Aber diese zwei hier vorgestellten Lösungen sind sehr praktikabel.

Manche Ladegeräte haben BID- Technik integriert. BID bedeutet Batterie IDentifikations System. Jeder Akku wird mit einem kleinen Chip versehen, auf dem die Akkudaten gespeichert sind. Das Ladegerät erkennt den BID- Chip und liest die Daten aus. Daraufhin wird ein voreingestelltes Ladeprogramm vom Ladegerät gestartet. Mit der BID Technik ist man heute in der Lage, verschiedene Daten, wie Ladekapazität, Ladezyklen und weitere Größen akkubezogen zu speichern. Ein PC ist dazu bisher jedoch unerläßlich.

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