Akku und Ladetechnik

Zu Beginn der Modellbaukarriere benutzt man meist ein im RTF Set mitgeliefertes Ladegerät und den Original-Akku, aber selbst wenn man als Einsteiger noch eine Weile beim „Original-Zubehör“ bleiben möchte, so lohnt es sich doch von Anfang an ein wenig mehr über die verwendete Akkutechnik im Modellflug zu wissen. In diesem, dem letzten Artikel unserer 4-Teiligen Einsteigerserie, möchten wir ein paar Grundbegriffe erklären.

LiPo Akkus

Im Modellflug trifft man bis auf wenige Ausnahmen fast ausschließlich auf Lithium-Polymer Akkus für die die Abkürzung LiPo oder auch LiPoly üblich ist. Bei LiPo Akkus handelt es sich um eine spezielle Bauform von Lithium Ionen Akkus bei denen das Elektrolyt in Form eines Polymers als Gel zwischen der in Form einer dünnen Folie gefertigten Anode und Kathode liegt. Diese bestehen wie bei anderen Lithium-Ionen Akkus ebenfalls aus Graphit und Lithium-Metalloxid.

Anders als für andere Akkutypen gibt es für LiPo Akkus keine Norm für die Abmessungen, so dass beim Kauf eines Akkus neben der Zellenzahl und den Anschlüssen auch immer auf die passenden Abmessungen geachtet werden muss. Die Spannung eines LiPo Akkus ergibt sich aus der Anzahl der in Serie (Reihe) geschalteten Zellen, die einzeln eine Nennspannung von  3,7 V haben.

Welcher Akku für welches Modell

Für Einsteigermodelle sind Akkus mit 2 (7,4V) oder 3 (11,1V) Zellen üblich. Kleinere Kunstflugmodelle und schnelle Sportmodelle haben z.t. 4 Zellige Akkus mit 14,8 V. Bei größeren Modellen insbesondere bei Hubschraubern sind auch Akkus mit 6, 10 und 12 Zellen üblich. Die Anzahl der in Serie geschalteten Zellen wird mit dem Buchstaben „S“ gekennzeichnet. Spricht man von einem 3S Akku, ist ein Akku mit 11,1V gemeint.

Die Betriebsspannung eines Fertigmodells ist vorgegeben. Ein verringern der Spannung durch den Einsatz eines Akkus mit weniger Zellen führt in der Regel dazu, dass das Modell nicht mehr gut, oder gar nicht mehr fliegt. Ein Erhöhen der Zellenzahl kann dagegen zur sofortigen Zerstörung der elektrischen Komponenten führen.

Eine weitere Kennzahl die auf den Akkus angegeben ist, ist die Kapazität. Sie wird in mAh angegeben. Der Wert gibt an, wie viel Strom durch einen voll geladenen Akku fließen kann, bis er entladen ist. Ein 2200 mAh Akku könnte für eine Stunde (=60 min) einen Strom von 2,2 A (2200 mA) abgeben oder aber auch für 6 Minuten 22A was schon eher den Größenordnungen in einem Modellflugzeug entspricht. Eine möglichst große Zahl heißt hier also, eine lange Motorlaufzeit. Hier kann man also im Rahmen der möglichen Abmessungen und des vertretbaren Gewichtes den „größten“ Akku kaufen.

Maximaler Strom (was heißt 30C?)

Eine Motorlaufzeit pro Akkuladung von 5-10 Minuten ist durchaus typisch für ein Flugmodell. Dabei fließt nicht kontinuierlich gleich viel Strom. In den kurzen Phasen des Starts und in steilen Steigflügen wird Vollgas gegeben und die Motorleistung voll ausgenutzt. Auch in kleineren Modellen so um 1m Spannweite können hier Ströme von ~30 A oder gar noch mehr fließen. In diesen Phasen des Fluges ist wichtig, dass der Flugakku einen entsprechend hohen Strom verkraften kann, ohne Schaden zu nehmen. Der maximal mögliche Strom wird leider nur in den seltensten Fällen direkt angegeben. Üblicher ist es eine Entladerate (C) anzugeben. Häufig sind Akkus mit 20C oder 30C. Gemeint ist damit, dass der maximale Dauerstrom das 20- bzw. 30-Fache der Nennkapazität des Akkus nicht überschreiten darf. Der 2200 mAh Akku aus unserem vorangegangenen Beispiel darf also, eine Entladerate von 20C vorausgesetzt mit 44A belastet werden, was für unseren EasyStar absolut ausreichend ist.

Wie weit darf man einen Akku „leer fliegen“

LiPo Akkus „mögen“ es überhaupt nicht so richtig „leer“ zu sein.  Die übliche Antwort auf die in der Überschrift gestellte Frage ist: „Möglichst nicht leerer als 20%.“ So richtig lässt sich aber nicht bestimmen wann diese 20% erreicht sind. Völlig ungeeignet sind dazu so genannte LiPo Checker. Die zeigen zwar häufig einen Prozentsatz an, der hat aber nichts mit der Realität zu tun, sondern führt eher in die Irre. Helfen kann ein LiPo Checker dennoch, nämlich um die Zellenspannungen nach dem Flug zu kontrollieren. Diese sollten nach Möglichkeit nicht unter 3,7V liegen. (Bei 3,6V passiert nicht sofort etwas)

Verfügt man nicht über eine High-End Ausrüstung mit der sich die Akkuspannung im Flug per Telemetrie überwachen lässt, so sollte man sich wenigstens die Mühe machen, die Motorlaufzeit zu messen. Dies geschieht indem man im Sender einen entsprechenden Timer programmiert, der mit dem Gasknüppel gestartet wird. In der Spektrum DX6, die uns bereits durch alle Folgen dieses Einsteigerseminars begleitet hat, ist beim neu Anlegen eines Modells übrigens bereits ein solcher Timer mit 5 Minuten Laufzeit eingerichtet.

Und so tastet man sich an die optimale Flugzeit heran:

1. Akku mit dem Ladegerät voll laden
2. Fliegen bis die 5 Minuten Motorlaufzeit erreicht sind
3. Zellenspannung mit dem Lipo Tester messen
4. Liegen die Zellenspannungen nach mehreren Flügen mit jeweils vollem Akku immer deutlich über 3,7V den Timer auf eine Minute mehr einstellen.

Die Motorlaufzeit wird immer erst nach einer Reihe von Flügen mit vollem Akku verlängert. So lange bis man sich an die 3,7V herangetastet hat, danach sollte sie ruhig wieder um eine Minute verkürzt werden.

Wurde ein Akku auf 3,7V oder noch weniger entladen, kommt er sofort für 10-20 Minuten ans Ladegerät, damit er wieder in einem Spannungsbereich ist, in dem er sich „wohl fühlt“ lagert man LiPo Akkus, die leer geflogen sind zu lange bei niedriger Spannung, verlieren sie schnell an Kapazität.

Niemals, sollte man einen Akku nach dem Fliegen ans Modell angeschlossen lassen !!! Selbst geringste Ströme können den Akku bis zum nächsten Flugtag so weit entladen, dass er danach ein Fall für den Sondermüll ist.

Akkus laden

Ebensowenig wie das tiefe Entladen, mögen es LiPo Akkus nicht wenn sie zu lange im voll geladenen Zustand gelagert oder was noch schlimmer ist, überladen werden. Im schlimmsten Falle, bei starker Überladung, können sie explodieren und Feuer fangen. Deshalb sollte man die Flugakkus frühestens einen Tag vor dem Fliegen voll laden. Geladen werden LiPo Akkus auf eine Zellenspannung von 4,2 Volt (spezielle HV Akkus auf 4,25V) je Zelle. Als Benutzer muss man sich darum nur in so weit kümmern, dass man ein geeignetes Ladegerät verwendet, bzw. das richtige Ladeprogramm auswählt, wenn das Gerät mehrere Programme hat.

Ein Parameter den der Benutzer beim Laden jedoch beachten muss ist der Ladestrom. LiPo Akkus werden standardmäßig mit einem Ladestrom von 1C geladen. Wenn wir beim Beispiel unseres 2200er Akkus bleiben dann wäre der Standardladestrom 2,2 A. Ein völlig leerer Akku wäre bei diesem Strom rechnerisch also innerhalb einer Stunde voll. Leider ist dies aus mindestens zwei Gründen nicht der Fall:

• Der Ladestrom sinkt, je voller der Akku wird
• Beim Laden treten Verluste auf.

Darüber hinaus lässt sich bei einfachen Ladegeräten der Strom nicht einstellen. Gerade die Ladegeräte in den Einsteiger-Sets laden häufig nur mit 500-750 mAh so dass eine komplette Ladung oft viele Stunden dauert. Durch die Anschaffung eines einstellbaren Modellbauladegerätes lässt sich die Ladezeit erheblich verkürzen, denn bei diesen Geräten lässt sich nicht nur der maximal für den jeweiligen Akku mögliche Strom einstellen, sondern auch ganz genau beobachten wie viel Strom bereits in den Akku geladen wurde.

Ladegeräte

Beim Laden verlassen sich die meisten Einsteiger auf ein kleines Ladegerät, an das der Akku nur mit dem kleinen weißen Stecker (Balancer)  angeschlossen wird. 2-3 zellige LiPo Akkus lassen sich mit solchen Geräten zwar sicher, aber auch nur sehr langsam aufladen. Modellbau-Ladegeräte die mehr können gibt es in einer fast unüberschaubaren Vielfalt. Deshalb geben wir hier nur einen kurzen Einblick in die wichtigsten Features die ein Ladegerät haben sollte, welches über ein paar Jahre für alle Akkus geeignet ist.

• Es sollte ein eingebautes Netzteil haben – Manche Ladegeräte im Modellbau sind auf ein Externes Netzteil, oder eine Autobatterie als Spannungsquelle angewiesen, da die meisten Akkus zu Hause geladen werden, sollte das Gerät einen 230V Anschluss haben.
• Es sollte Akkus bis 6S laden können – Einige preiswerte Ladegeräte können nur Akkus bis zu 4 Zellen laden. Das reicht zwar für den Anfang aber Modelle mit 6 Zellen werden immer häufiger angeboten. Wer zukunftssicher kaufen will braucht ein Gerät für bis zu 6 Zellen.
• Es sollte Ladeströme bis 6A beherrschen – Immer mehr Akkus können problemlos mit Ladeströmen von 2C geladen werden. Das ist ein bedeutender Zeitvorteil beim Laden. Allerdings entsprechen 2c bei einer Kapazität von 2600 mAh bereits 5,2A.
• Es sollte Ladeprogramme für LiPo, LiFe, Pb und Nixx Akkus haben. – Neben LiPo Akkus kommen im Modellbau als Senderakkus, Empfänger-Akkus und für alle möglichen anderen Zwecke noch weitere Akkutypen zum Einsatz, diese sollten auch ladbar sein.

Ein Punkt der bei Anfängern häufig für Verwirrung sorgt ist dass, anders als bei den schon mehrmals erwähnten kleinen Ladegeräten in den Sets, der Akku normalerweise über ein Ladekabel geladen wird, und nicht über den kleinen weißen Balancer Stecker, auch wenn dieser ebenfalls ans Ladegerät angesteckt werden muss. Dieser wird nur dazu verwendet um die Zellenspannungen auszugleichen.

Wie geht es weiter?

Unser kleines Einsteigerseminar geht mit dieser Ausgabe über Akkus und Ladetechnik zu Ende. Unsere Cloud38 bietet aber gerade Einsteigern noch mehr interessante Informationen auf dem Weg zum Modellflug experten. Regelmäßig erscheinen neue Modellvorstellungen und Tests von Modellen und Zubehör für Einsteiger und Experten. Auch unseren Newsletter mit Einsteiger Leitfaden möchten wir allen Einsteigern ans Herz legen.

• Einsteiger Leitfaden – Mit noch mehr Tipps fürs Fliegen bis zum ersten Looping

Für alle die erst mit diesem Artikel auf das Einsteigerseminar aufmerksam geworden sind, hier die vollständige Liste aller Ausgaben.

• Folge 1. Einsteigerseminar – Die besten Anfängermodelle
• Folge 2. Einsteigerseminar – Das Modell flugfertig machen
• Folge 3. Einsteigerseminar – Tipps für den Erstflug
• Folge 4. Einsteigerseminar – Akku u. Ladetechnik

Alle Folgen unserer Einsteiger-Serie I – Die besten Modelle für Anfänger II – Das Modell flugfertig machen III – Tipps für den Erstflug IV – Akku und Ladetechnik