Akku-Tipps

Diese Seite enthält in ungeordneter Reihenfolge einige Hinweise zu Akkus, deren Ladetechnik und Einsatz im Modell unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten.


Lagerung:

NiCd Akkus: immer leer lagern. Nach dem Flug entladen.

NiMH Akkus: immer voll lagern. Nach dem Flug laden.

Bleiakkus (Startkiste): immer voll halten, niemals auf weniger als 50% entladen. Sofort aufladen.


Memoryeffekt:

Lädt man einen Akku immer nur nach (ohne ihn auch mal vollständig zu entladen), so sinkt bereits nach wenigen Zyklen die Kapazität und Spannungslage deutlich ab. Das geht soweit, dass der Akku unbrauchbar werden kann. Besonders gefährdet sind Empfänger- und Senderakkus. Weniger Rolle spielt es bei Antriebsakkus, da diese in der Regel leergeflogen werden.

Merkt man, dass der Akku immer weniger Kapazität hergibt, so kann man diesen Memoryeffekt mit etwas Geduld wieder entfernen und den Akku retten. Dazu muss man den Akku mehrmals vollständig entladen und wieder aufladen. Je nachdem wie schwer der Akku schon geschädigt ist, muss man diese Prozedur zwischen 3x und bis über 10x wiederholen. Ein Computerladegerät hilft dabei, da man die Kapazität ablesen und somit die Besserung des Akkus mitverfolgen kann.

Ohne Computerlader wird es schwierig. Versuche mit Netzgerät und Vielfachmessinstrument führen nur selten zum Erfolg, da man die nötige Geduld und Sorgfalt kaum aufbringen kann.

NiCd Akkus: stark ausgeprägter Memoryeffekt. Bereits wenige Male des Nachladens führen zum merkbaren Kapazitätsverlust.

NiMH Akkus: sehr geringer Memoryeffekt. Hier kann man schon sehr oft Nachladen bevor er merkbar wird. Manche Hersteller werben sogar damit, dass deren NiMH Akkus keinerlei Memoryeffekt mehr haben sollen.

Im täglichen Modellflugbetrieb sind Empfängerakkus am meisten gefährdet, da man oft das Modell schnell mal an den Lader hängt bevor man auf den Flugplatz geht. Ein oder zweimal Nachladen ist sicher kein Problem. Aber wenn man wieder zuhause ist, sollte man den NiCd Akku wieder vollständig entleeren.


Umpolung von Akkuzellen:

Entlädt man einen Akkupack über einen Computerlader oder einen Widerstand (Lampe), so kann es zur gefürchteten Umpolung einer einzelnen (der schwächsten) Akkuzelle kommen. Passiert das zu oft oder zu lange, wird die Zelle kaputtgehen.

Woher kommt nun diese Umpolung ?

Stellen wir uns einen Akkupack mit 10 Zellen Sanyo RC-2400 vor. Darin seien beispielsweise 9 Zellen mit 2450 mAh und eine etwas schlechtere Zelle mit nur 2350 mAh eingebaut. Nun laden wir den Pack voll. Danach entladen wir ihn wieder und zwar mit z.B. 2 Ampere, was Computerlader oft machen.

Eine kurze Rechnung zeigt, dass der schwächere Akku mit nur 2350 mAh bereits nach 2,350/2 = 1,175 Stunden leer ist. Die anderen 9 Akkus sind aber erst nach 1,225 Stunden leer. Das ist eine Differenz von 3 Minuten.

Während dieser fatalen 3 Minuten ist der schwache Akku völlig entleert, hat also 0 Volt. Die anderen 9 Akkus pumpen ihre Energie aber noch weiter und zwingen sie dem leeren Akku auf. Dabei wird der arme Akku zwangsweise umgepolt und (von den noch vollen Zellen) wieder aufgeladen, aber mit verkehrter Polarität ! Ein unsägliches Erlebnis für diese Zelle, die ihr Leben bald mit deutlichen Schäden quittieren wird.

Schaltet der Computerlader rechtzeitig ab, so passiert vermutlich nicht viel. Viele Computerlader entladen aber ziemlich brutal bis zu relativ niedrigen Spannungen. Das passiert vor allem dann, wenn man einen fast leeren Akku mit dem Computerlader weiter entlädt. Dann kann der Computerlader die richtige Abschaltspannung nicht mehr ermitteln und verursacht obiges Problem.

Etwas Abhilfe schafft man, wenn man vor dem Entladen den Akku ein oder 2 Minuten auflädt. Damit können die Computerlader die Abschaltspannung besser berechnen.

Die ideale Lösung ist die im folgenden beschriebenen Entladehilfe.

Als vorbeugende Maßnahme kann ich eines empfehlen: Mindesten 1x im Jahr den Akkupack öffnen (Schrumpfschlauch entfernen) und während des Entladens (vor allem bevor er fast leer ist) die Spannung jeder einzelnen Zelle messen. Damit kann man eine drohende Umpolung schnell feststellen.

Diese Maßnahmen sind hauptsächlich für Empfängerakkus wichtig, da diesen erfahrungsgemäß am wenigsten Wartung und Aufmerksamkeit geschenkt wird, obwohl sie für unser teures Modell lebenswichtig sind !


NiMH Akkupacks im Sender:

NiMH Zellen haben sich wegen ihrer hohen Kapazität inzwischen auch als Senderakku durchgesetzt. Gerade im Sender sind sie aber oft einer schlechten Behandlung ausgesetzt, da viele Ladebuchsen kein ordentliches Laden/Entladen zulassen. Außerdem sind die Akkupacks im Sender gut versteckt, und entziehen sich so einer regelmäßigen Kontrolle.

Da NiMH Akkus kaum einen Memoryeffekt aufweisen werden sie auch meist nicht oder nur selten entladen. Bei Akkus zum Betrieb eines Motors ist das kein Problem, da diese durch den Flugbetrieb sowieso immer wieder entladen werden. Anders im Sender. Hier werden die Akkus niemals ganz entladen sondern immer wieder nur nachgeladen. So allmählich, im Verlauf von Monaten oder sogar wenigen Jahren, sammelt sich ein beträchtlicher Memoryeffekt an und die Überraschung ist groß wenn der Akku plötzlich keine Kapazität mehr hat.

Im Gegensatz zu NiCd Zellen ist jedoch bei NiMH Zellen das richtige Entladen alles andere als einfach. Diese Zellen vertragen es nur schlecht leer herumzuliegen. Ganz schlecht ist das Umpolen der Zellen, was zum schnellen Ende einer NiMH Akkuzelle führt. Leider ist ein Umpolen einer einzelnen Zelle innerhalb eines Akkupacks kaum zu vermeiden, wenn man einen Memoryeffekt mit Hilfe des Pflegeprogramms eines Computerladers entfernen will. Ich möchte daher an dieser Stelle dringend davor warnen einen schwach gewordenen NiMH Akkupack mit einem Computerlader zu Leibe zu rücken. In den meisten Fällen führt das zum Ausfall von einer oder mehreren Zellen.

Der Grund ist einfach: der Computerlader sieht nur den gesamten Akkupack. Ist dieser durch einen fortgeschrittenen Memoryeffekt geschädigt, so wird in vielen Fällen beim Entladevorgang eine falsche Zellenzahl erkannt. Der Computerlader entlädt den Pack also viel zu tief. Das führt dazu, dass eine oder mehr Zellen während des Entladens umgepolt werden. Diese Zellen sind kaum mehr zu retten, der Pack wird zum Risiko und muss entsorgt werden.

Abhilfe:

* das beste ist, erst gar keinen Memoryeffekt entstehen zu lassen. Daher vor jedem Ladevorgang entladen, aber dabei beachten:
* Niemals einem Computerlader einen NiMH Pack zum Entladen blindlings anvertrauen, er kann den Pack innerhalb von Minuten zerstören !!!

Wenn man mit einem Computerlader einen NiMH Akkupack entladen will, so muss man den Entladevorgang unbedingt beobachten und eventuell per Hand rechtzeitig unterbrechen. Man macht das bei einer Spannung von ca. 0,8 Volt pro Akkuzelle. Als Beispiel nehmen wir einen Senderakku aus einer MC24. Dieser hat 8 Zellen. Wenn ich diesen entlade, so beobachte ich die Spannung. Fällt diese unter 8 x 0,8 = 6,4 Volt, so unterbreche ich den Entladevorgang per Hand. In vielen Fällen wird das der Computerlader auch automatisch schaffen. Wenn ein Akkupack aber schwach ist, dann klappt die Automatik aber nicht immer. 

Jahrescheck: 

Wenn eine Zelle in einem Antriebsakku ausfällt dann geht der Motor halt langsamer und man muss landen. Wenn eine Zelle in einem Sender ausfällt, so kann das zur Unsteuerbarkeit und damit zum Crash führen. Senderakkus MUSS man daher in regelmäßigen Abständen (z.B. 1x jährlich) prüfen:

Hierzu entnimmt man den Akkupack aus dem Sender. Dann öffnet man den Schrumpfschlauch, damit man an alle Kontaktstellen der Zellen herankommt. Jetzt entlädt man den Akkupack am Entladegerät. Dabei misst man mit einem Voltmeter die Spannung jeder einzelnen Zelle. Die meisten Zellen werden fast exakt die gleiche Spannung haben. Wenn eine Zelle dabei ist die merklich weniger Spannung hat so muss diese unbedingt ausgewechselt werden. Ich empfehle in diesem Fall sogar das auswechseln des ganzen Akkupacks. Für diese Prüfung muss man jede einzelne Zelle messen. Es gibt keine andere Möglichkeit. Gut wer etwas Reserveschrumpfschlauch zu Hause hat um den Akkupack nach der Arbeit wieder zu verschließen. Durch diese Maßnahmen lassen sich unangenehme Überraschungen am Flugplatz mit großer Wahrscheinlichkeit verhindern.


Entladehilfe:

Den besten Umgang mit Akkus beherrschen die R/C-Car Fahrer, da es dort auf optimale Kapazität ankommt. Leider hat sich das in anderen Kreisen noch nicht herumgesprochen. Daher hier ein sehr wirkungsvoller Tipp wie man NiCd Akkus (nicht NiMh !) optimal entladen kann und damit jedem Memoryeffekt vorbeugt:

Bei der Konfektionierung des Akkupacks wird parallel zu jeder Zelle ein kleiner Widerstand mit z.B. 100 Ohm / 0,1 Watt gelötet. Durch diesen Widerstand kann sich jede Zelle selbst entladen. Damit wird die gefürchtete Zellen-Umpolung vermieden, wie sie beim Entladen von Akkupacks zwangsläufig passiert. Beim Entladen geht man so vor, dass man den Akkupack mit dem Computerlader zu 90% entlädt. Die restlichen 10% lässt man drin. Damit ist sichergestellt, dass keine Zelle gewaltsam umgepolt wird. Die restlichen 10% entladen sich über die Widerstände und zwar für jede Zelle einzeln. Eine Umpolung kann damit nicht mehr passieren.

Da die Widerstände die Zellen laufend entladen, muss man natürlich erst kurz vor dem Betrieb des Modells aufladen. Man kann den vollen Akku nicht längere Zeit herumstehen lassen, da er über die Widerstände entladen wird. Ist das ein Problem, so muss man die Widerstände außerhalb des Akkupacks belassen und von jeder Akkuzelle einen Draht nach außen führen um die Widerstände nur bei Bedarf angesteckt zu lassen. Leider ein etwas größerer Aufwand.


Löten:

Ob man Inline oder mit Kupferverbindern lötet, eines ist wichtig: Akkuzellen vertragen keine exzessive Erhitzung. Daher sind folgende Regeln zu berücksichtigen:

* Vor dem Löten den Akku vollständig entladen (dadurch sinkt der Innendruck und man vermeidet Austreten von Säure)

* Mit großem Lötkolben Löten. Ein 100 Watt Kolben sollte es schon sein. Nur damit kann man KURZ und trotzdem heiß genug löten um eine sichere Verbindung zu erreichen ohne den Akku vollständig aufzuheizen.

* Sinnvoll: mit einer Dose Kältespray (bei allen Elektronikversendern erhältlich) den Akku SOFORT nach dem Erstarren des Lötzinns abkühlen.


Sicherung gegen Zellenausfall:

Es gibt teure Modelle, bei denen ein Absturz wegen Zellenausfalls wirklich sehr weh tut im Geldbeutel. Eine doppelte Stromversorgung ist eine gute Maßnahme. Aber es gibt auch eine andere sehr wirksame und einfache Möglichkeit um einen Empfängerakku bei Zellenausfall am Leben zu erhalten.

Was passiert beim Zellenausfall:

im Prinzip gibt es 2 Möglichkeiten: die defekte Zelle bekommt einen Kurzschluss oder sie wird hochohmig und verhindert jeden Stromfluss.

Nehmen wir als Beispiel einen 4-Zellen Empfängerakku:

Der Akku hat 4,8 Volt (4 Zellen zu je 1,2 Volt).

Bekommt nun eine Zelle einen Kurzschluss, so arbeiten nur mehr 3 Zellen weiter. Der Akkupack hat also nur mehr 3,6 Volt. Mit etwas Glück reicht das noch zur sicheren Landung, wenn man es bemerkt.

Im anderen Fall wird die defekte Zelle hochohmig. Der Akkupack hat dann praktisch 0 Volt und das Modell wird sofort unsteuerbar und stürzt ab.

Die Elektronik bietet eine interessante Lösung für dieses Problem:

Man nimmt einen 5-zelligen Empfängerakku und 5 Schottky-Dioden (sehr billig) welche man parallel zu den Akkuzellen lötet. Und zwar so, dass die Dioden nicht leiten. Der Strich der Diode kommt daher auf den Plus-Pol des Akkus.

Was passiert jetzt bei einem Zellenausfall in diesem 5-zelligen Akkupack:

Der Akku hat 6 Volt (5 Zellen zu je 1,2 Volt).

Bekommt nun eine Zelle einen Kurzschluss, so arbeiten nur mehr 4 Zellen weiter. Der Akkupack hat also nur mehr 4,8 Volt. Das ist kein Problem. Eine sichere Landung wird möglich sein.

Wenn aber eine Zelle hochohmig wird und damit den Stromfluss unterbricht, dann springen die Dioden ein. Der Strom der restlichen guten 4 Zellen würde über die Diode fließen und die defekte Zelle umgehen. Der Akkupack hätte in diesem Fall ca. 4,4 Volt (je nach Diode), und das Modell bleibt steuerbar.

Das Modell wäre also beim Ausfall einer einzelnen Zelle geschützt. Der kleine evt. Nachteil ist, dass man mit einem 5-Zelligen Empfängerakku fliegen muss, was nicht jeder machen will oder kann.

Daher schauen wir noch, ob die obige Methode auch bei einem 4-zelligen Pack hilft.

Wird eine Zelle im 4-zelligen Pack hochohmig dann würde ebenfalls die Diode den Stromfluss um die defekte Zelle herum leiten. Der Akkupack hat dann noch ca. 3,2 bis 3,3 Volt. Ob diese Spannung für den Betrieb des Empfängers und der Servos ausreicht muss vorher getestet werden. In vielen Fällen klappt es und ist zumindest besser als den Empfängerakku ganz zu verlieren.


Ladekabel:

Der folgenden Tatsache wird so gut wie nie Aufmerksamkeit geschenkt, trotzdem ist sie sehr wichtig:

Um einen Akku aufzuladen (oder zu entladen) hat man ein Ladegerät, welches mit einem Kabel mit dem Modell verbunden wird. Dieses Kabel ist meist 1m oder länger und oft nimmt man irgendeinen Draht aus der Bastelkiste und lötet Bananenstecker dran.

Jeder Akkulader bestimmt den Ladezustand eines Akkus anhand dessen Spannung. Das ist z.B. bei der weit verbreiteten Delta-Peak Abschaltung der Fall. Außerdem wird die Entlade-Schlussspannung so bestimmt.

Was aber oft vergessen wird ist, dass das Ladekabel einen teilweise erheblichen Spannungsabfall hat und damit die Messung des Computerladers verfälscht was zu ungenauer Ladung oder Entladung führen kann. Dass das nicht vernachlässigbar ist soll folgendes Beispiel aus der Praxis zeigen:

Mein Computerlader ist mit einem Kabel mit 1,5m Länge und ungefähr 0,5 Durchmesser (wer weiß das schon genau) mit dem Akku im Modell verbunden. Wenn ich den Akku mit 2 A entlade, so messe ich direkt am Akku eine Spannung von 5,1 Volt. Am Computerlader kommen aber nur mehr 4,7 Volt an. Der Rest geht im Kabel und den Steckern verloren. Ganze 0,4 Volt, eine erhebliche Verfälschung !

Um dem vorzubeugen ist es wichtig ausreichend dicke Ladekabel und gute Steckverbindungen zu verwenden. Silikonkabel mit 2,5qmm Querschnitt sind ideal, flexibel und geben dem Computerlader die Chance auch richtig zu laden und zu entladen.


Zuschriften:

Hier noch ein paar Infos von anderen Piloten zu gleichen Thema:

Eine einfach zu praktizierende Methode macht John seit 10 Jahren. Er entlädt den kompletten Akkupack (ohne Anzapfungen der Einzelzellen) über einen Widerstand bis auf 0 Volt. Natürlich polen dabei die schwächsten Zellen um. Damit das keinen Schaden verursacht, entlädt er nur mit einem fünfzigstel der Akkukapazität. Einen RC2400 Pack also nur mit ca. 50 mA. Nach 10 Jahren Praxis kann er bestätigen, dass dadurch die Umpolung keinerlei Schaden anrichten kann.

Manfred kontaktiert die Einzelzellen direkt. Allerdings nicht über angelötete Drähte sondern indem er mit Stecknadeln durch den Schrumpfschlauch an die Pole sticht. Auch diese Methode soll recht gut funktionieren.

Georg lädt den Akku nach dem Flugtag voll auf. Vor dem nächsten Einsatz wird er einmal vollständig entladen und wieder aufgeladen. Durch diese volle Lagerung vermeidet er ein Herumliegen des Akkus mit möglicherweise verpolten Zellen.