Die gute, alte Akkupflege

Wenn man nach einem langen Winter seine Akkus das erste mal an das Ladegerät hängt, fragt man sich vielleicht , ob sie in der neuen Saison ihren Dienst wieder so gut tun, wie in der vorhergehenden.
Vielleicht hätte man sich über die Winterpause doch mal um seine Stromspender kümmern sollen???
Dabei muss man nicht einmal unbedingt einen Hightech Akkumaster oder irgend einen computergesteuerten Messplatz besitzen.
Es funktioniert mit relativ einfachen Mitteln. Vor 20 Jahren haben die Modellbauer ihre Akkus sicherlich auch schon gewartet.
Man braucht dazu lediglich ein paar Autolämpchen und ein einfaches Voltmeter (Digitalmultimeter gibt es schon ab ca. 10.- €).
Wer es ganz genau machen will, der kann sich noch ein zweites Messgerät zulegen um den Strom zu messen. Der Gleichstrom - Messbereich sollte einen Bereich bis 5 A abdecken können (Bild 2). Mit meinem selbstgebauten Stromshunt geht die Strommessung auch mit einfachsten Mitteln.
Erhältlich sind Typen mit Leistungen von 4 W; 5 W; 10 W; 21 W; 70 W und 70/75 W Biluxlampen.
Im Prinzip wird eine Lampe mit dem Akku verbunden, die denselbigen jetzt mit einem entsprechenden Strom entlädt (Bild 2). Mit dem Messgerät behält man die Akkuspannung im Auge und trennt ihn bei Erreichen der Entladespannung vom Lämpchen.
Zum Messen spielt die Entladespannung keine so große Rolle, da der entladene Akku die Spannung sehr schnell abbaut. 
Lieber etwas früher abschalten als zu spät - besonders bei den LiPos!
Man sollte einen Akku nicht unter seine Entladesschlusspannung (siehe Tabelle 2) entladen , wenn ein Strom entnommen wird, der größer ist als 1/10 seiner Nennkapazität ist. (z.B.: bei einem 1700er Akku wären das 170 mA)
Wenn man jetzt noch die Zeit mitstoppt, kann man die die Kapazität des Prüflings ausrechnen, vorausgesetzt er war voll aufgeladen. Man multipliziert den Strom (mA) mit der gestoppten Zeit (h) und erhält die Kapazität (mAh). Man kann natürlich auch mit den Minuten multiplizieren, muss dann aber durch 60 teilen um auf mAh zu kommen.

Stromaufnahme

 Tabelle 1

rechts Watt 
unten Volt

24V 
4W
24V 
5W
24V 
10W
24V 
21W
24V 
75W
12V 
55W
4 55 73 137 400 860 2400
5 62 85 149 430 950 2700
6 68 95 160 470 1050 3000
7 75 104 172 510 1150 3250
8 81 112 181 550 1220 3470
9 87 120 192 580 1300 3700
10 94 129 204 610 1370 3900
11 99 136 211 640 1440 4000
12 104 144 221 670 1510 4320
13 109 151 230 700 1580 4500
14 114 158 238 720 1640 4700*
15 119 164 247 750 1710
16 124 172 256 780 1760

* Vorsicht! Über Nennspannung betrieben!

Alle Ströme gemessen in mA. Die fett hervorgehobenen Einträge
sind die Nennspannungen bei der jeweiligen Zellenzahl Z

 

Akkuspannungen pro Zelle

 Tabelle 2

Akkutyp Nennspannung max. Ladesschlusspannung Schnellladung zum Überwintern kleinste Abschaltspannung
NiCd 1,2 V 1,52 V bis 5C 0,9-1,0 V 0,85 V
NiMh 1,2 V 1,5V bis 2 C 1,2 V 1,0 V
LiPo 3,7 V 4,2 V bis 1 C / 2 C, wenn angegeben 3,5 V 3,0 V
LiIon 3,6 V 4,1 V bis 1 C 3,4 V 2,5 V
LiFe 3,3 V 3,6 V bis 4 C 3,1 V 2,0 V
Pb 2,0 V 2,46 V bis 0,4 C 2,0 V 1,75 V

Die Bezeichnung "C" bezieht sich auf die Kapazität des Akkus.
Hat z.B. ein Akku eine Kapazität von 3000 mAh, so entspricht 1C dem Ladestrom von 3A.
 

Hier nun die verschiedenen Messschaltungen
 
Messaufbau mit Volt- und Amperemeter. Bei höheren Strömen unbedingt die Betriebsanleitung des Gerätes zur Strommessung beachten. Meist dürfen die Geräte nur kurzzeitig mit einem bestimmten Strom beaufschlagt werden! Aufbau für Strom- und Spannungsmessung 
Bild 1
Zum Überwachen der Entladespannung reicht jedoch diese Messschaltung aus. Der Messbereich einfacher Digitalmultimeter sollte auf 20V = gestellt werden. Normale Meßschaltung 
Bild 2
Durch Parallelschaltung mehrerer Lämpchen addiert sich der Entladestrom. Paralellschaltung von Birnchen 
Bild 3
 
Die Berechnung der Akku-Kapazität

Wird ein voll geladener Akku belastet, so sinkt die Akkuspannung anfangs von der Ladeschlussspannung auf die Nennspannung ab und bleibt während des Entladevorganges annähernd gleich, bis sie zum Ende der Entladung sehr schnell zusammenbricht. Diesen Zeitpunkt gilt es zu überwachen um eine Tiefentladung mit hohen Strömen zu verhindern.
typische Entladekurve einer Einzelzelle

Jetzt ein Beispiel zur Kapazitätsrechnung:
Da wir hier keine hundertprozentige Lösung erhalten, reicht es wenn man den Stromwert bei der Nennspannung zum Rechnen nimmt. Nicht alle Autolampen sind 100% ig gleich, wie man auch selten zwei genau gleiche Akkus finden wird.
Ein Akku mit 8 Zellen hat mit einer 24V/75 W Biluxlampen lt. Tabelle eine Stromaufnahme von 1340 mA. 2 Lampen parallel ziehen dementsprechend 2680 mA (man nimmt zweckmäßigerweise die beiden Glühfäden in der Lampe. Man hat dann insgesamt 145W). Ich rechne jetzt 2700 mA Stromaufnahme.
Ein 1700er Akku wird voraussichtlich ( 1700 / 2700 = 0,63 Std. * 60 = 37,8 min. ) 37 Minuten zum Entladen benötigen, wenn ich ihn wie in Bild 3 mit zwei 75 W Lampen ( gebrückte 70/75W Bilux) belaste.
Mit etwas Sicherheitsreserve brauche ich mir also ca. 30 Minuten keine Gedanken über den Ladezustand des Akkus machen. Nach einer halben Stunde wird es interessant. Jetzt sollte man doch das Messgerät im Auge behalten. Bei einer Akkuspannung von 7,2 V muss der Akku abgeschlossen werden.
Angenommen der Akku hat 36 Minuten bis zur 7,2 V Grenze benötigt, so kann ich jetzt die ungefähre Kapazität ausrechnen: 36 min. * 2700 mA / 60 = 1620 mAh.
 
Formeln
 
Akku: 
Entladedauer = Kapazität / Entladestrom 
Entladespannung = Zellenzahl * 0,9V      manche entladen auch bis 0,8V 
Umrechnung: 
1000 mA = 1A

Praxistipps

 Tabelle 3 (24V Lampen)

Akkutyp Belastung mit: voraussichtliche Entladedauer:
800er Empfängerakku, 4 Zellen 1 x 21 W 110 Minuten
1200er Empfängerakku, 4 Zellen 1 x 75 W 77 Minuten
1200er Senderakku, 6 Zellen 1 x 21 W 141 Minuten
1700er Senderakku, 6 Zellen 1 x 75 W 88 Minuten
1700er Flugakku, 7 Zellen 2 x 75 W* 40 Minuten
1700er Flugakku, 8 Zellen 2x 75 W* 37 Minuten
1700er Flugakku, 10 Zellen 2 x 75 W* 33 Minuten
2000er Flugakku, 10 Zellen 2 x 75 W* 39 Minuten

  )*  2 x 75 W entspricht in der Praxis einer normalen 24V (LKW) Biluxlampe,
bei der man beide Glühwendeln benutzt. Ich habe zwischen den
beiden Anschlüssen meines Prüflings (Tungsram) so gut
wie keinen Unterschied in Bezug Stromaufnahme
messen können! 

Ich weiß, dass die hier genannten Rechenbeispiele nur Näherungswerte sein können. Hängen ja zu viele Einzelfaktoren zusammen. Wenn man aber jedes mal den gleichen Messaufbau für einen bestimmten Akku verwendet, so kann man nach den Jahren bestimmte Rückschlüsse auf den Akkuzustand ziehen. Es gibt auch Messgeräte, mit denen es ein Leichtes ist Akkus zu pflegen. Aber solche Geräte kann sich nun mal nicht jeder leisten.
 
Memoryeffekt bei NiCd???
 
Bestimmt hat schon der eine oder andere den Tipp bekommen, seinen Sender über Nacht einmal eingeschaltet zu lassen, um ihn vollständig zu entladen.
Das stimmt. Ist jedoch nicht die feine englische Art, weil meistens mehr als 1/10 der Nennkapazität Strom fließt. Entfernt man noch die Antenne, kann die Endstufe beschädigt werden.
Wird ein Akku manchmal vollständig entladen, so wird er bei der nächsten Ladung wieder vollständig formiert. Der Entladestrom sollte jedoch nicht größer als 1/10 der Nennkapazität sein.
Zum Vollständigen Entladen tut es ein 24 V / 4 W Lämpchen über Nacht (man kann ja morgens mit dem Multimeter messen, ob er schon leer ist). Ein bis zwei mal im Jahr angewandt hilft es den so gefürchteten Memoryeffekt vorzubeugen.
Bei den hochbelastbaren NiMh - Zellen sieht das mit dem Memoryeffekt anders aus. Da gibt es nämlich keinen. Diese Zellen dürfen nicht vollständig entladen aufbewahrt werden, da sie sonst hochohmig werden und im Betrieb keine hohen Ströme mehr abgeben können.

Vor dem Winter
 
Entlade ich prinzipiell alle Akkus (außer Blei- LiPo und NiMh-Zellen) und bewahre sie an einem kühlen, frostfreien Ort auf.
Die LiPo-Fraktion übersteht den Winter am Besten, wenn der Akku etwa halbvoll geladen ist. Man braucht sich über Nachladen
dann keine großen Gedanken mehr machen.
 
Nach dem Winter
 
Ich beginne eine Woche vor dem ersten Start alle benötigten NiCd- und NiMh-Akkus normal aufzuladen. Dann werden sie zwei mal gemessen. Mit der dritten Normalladung gehe ich anschließend auf das Fluggelände - auch mit meinen Elektroflugakkus bin ich bisher damit gut gefahren. Die Schnellladung bringt nach den ersten Ladungen wieder die volle Kapazität.
Meine Lipos lade ich vor dem ersten Einsatz mit 1/10 C über Balancer, damit alle Zellen das gleiche Spannungsniveau bekommen. Die LiPos können nach dem Laden sofort wieder eingesetzt werden und haben bis auf wenige Prozent wieder die gleiche Leistung und Kapazität wie vor dem Winter.
 
Auf dem Gelände
 
NiCd / NiMh-Akkus:
Mit einem normalen Schnellladegerät sollte man einen Flugakku nur im entladenen Zustand aufladen. Der Akku wird zweckmäßigerweise "leergeflogen". Man merkt es, wenn das Modell nicht mehr auf Höhe kommt. Man hört auch die Drehzahlabnahme des Motors. Jedoch sollte man vor der Ladeschlussspannung abschalten. Ja, ich weiß schon. Man hat ja keine Messbrille auf! Kann man ja mal auf dem Boden messen wie das klingen muss. Übung macht den Meister.
Ganz vorsichtige Piloten können ihren Akku auf dem Platz mit eine Autobirne entladen. Hier bietet sich bis 8 Zellen eine 12V / 55W H-3 Lampe an. Notfalls einen unbeobachteten Nebelscheinwerfer plündern! Entladeströme siehe Tabelle 1.
Ladegeräte gibt es in den verschiedensten Ausführungen. Für Einsteiger gibt es Delta-Peak Lader bis 12 Zellen und 4A schon um die 130.- DM.
Mit sogenannten Reflexladegeräten wird durch ein spezielles Ladeverfahren dem Memoryeffekt vorgebeugt. Mit diesen Ladegeräten können NiCd- und NiMh-Akkus in jedem Ladezustand geladen werden.

LiPo-Fraktion:
Dieser Akkutyp ist sehr empfindlich gegen Tiefentladung. Neue Akkus sollten vor dem ersten Einsatz balanciert werden. Der Ladestrom sollte nicht viel größer als der Entladestrom des angeschlossenen Balancers gewählt werden.
Viele Drehzahlsteller sind LiPo-tauglich und schalten meist bei Unterspannung ab. Aber Vorsicht, wenn der Akkupack mit hohen Strömen belastet wird, dann kann diese Abschaltmethode zu ungenau sein und dem Akku schaden. Besser sind sogenannte Einzelzellenüberwachungen, die jede Zelle einzeln überwachen und den Steller abregeln wenn eine Zelle an das untere Limit kommt.
Die billigste Version ist jedoch mit der Stoppuhr im Sender die Laufzeit misst und bei Erreichen von 70-80% der entnommenen Kapazität einfach den Motor abstellt. Zu Beginn lieber erst mal etwas früher abstellen und die in den Akku eingeladene Kapazität kontrollieren.
 
 
Ich hoffe hier nicht mehr Unklarheiten als unbedingt nötig geschaffen zu haben. Aber wenn man sich dem Elektroflug widmen will, gehört ein bisschen Theorie und eine gewisse Grundausstattung an Elektrowerkzeugen und -messgeräten dazu. Mein erster 1700er 7-Zeller, den ich mir 1990 gekauft habe funktionierte immerhin 8 Jahre!
Mein erster 3200er 3SLiPo, Bj. 4/2005 erfreut sich auch noch bester Kapazität. 

 

 

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