Elektronik – Akkus

Eigenschaften der Akkus

Als Akkus dienen Lithium-Polymer-Akkumulatoren (LiPos). Diese werden oft für den Modellbau oder andere Elektrofahrzeuge genutzt. Als Alternative werden auch NiHM-Akkus verwendet, wir haben uns für LiPos entschieden, da diese mehr Leistung, eine höhere Voltzahl unter Last und geringeres Gewicht bieten. Dies ist vor allem bei unserem Quadcopter wichtig, um eine längere Folgzeit zu garantieren. Nachteil sind höherer Akku- und Ladegerätpreis sowie die Empfindlichkeit bei Tiefenentladungen. Der Aspekt des empfohlenen Temperaturbereiches von 0-60°C fällt bei unserem Fall nicht negativ ins Gewicht. Ein weiterer interessanter Aspekt ist der geringe Ladungsverlust bei längerer Ladung, was in unserem Fall auch ein großer Vorteil ist. Für Vielnutzer ist ein LiPo auch zu empfehlen, da die Anzahl der Ladezyklen mit 300-600 als Lebensdauer sehr hoch liegt. In unserem Fall haben diese eine Leerlaufspannung von 3,7 Volt, wobei durch eine Reihenschaltung innerhalb eines Akku-Packs die Spannung erhöht wird. Beispielsweise hat eine dreizellige Schaltungsserie (Angabe „35“) 11,1 Volt.

Unser genauer Akku ist der Turnigy 5000mAh 2S 20C Lipo Pack für 16,70 €, welchen man z.B. hier bei Hobbyking gekauft werden kann. Dieser hat ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis für LiPo-Akkupacks, andere LiPos sind aber auch möglich.

Dieser verfügt allerdings ungefähr über beachtliche 1000 Ladungen und eine 15-20 minütige Flugzeit. Theoretisch wären auch kleinere Akkus möglich. Diese wären zwar deutlich leichter, hätten aber allerdings auch eine deutlich geringere Flugdauer. Bei schwereren Akkus wäre natürlich eine noch höhere Flugdauer möglich, durch das zusätzliche Gewicht ist das allerdings nur schwer umzusetzen. Deshalb haben wir uns für den „Mittelweg“ mit ausreichender Flugdauer und akzeptablen Gewicht entschieden.

Hier ist ein Fehler zu vermeiden, welcher uns passiert ist. Man darf kein Verbindungskabel zwischen den Polen haben, da eine einzige Berührung den Akku kurzschließt. Darauf ist vor allem bei der Anlötung eines Kabels an einen Pol zu achten, dass dieses nicht aus Versehen an den anderen Pol kommt.

Wir haben uns für den Akku........ entschieden, da dieser mit 16.8 Volt und 125mAh vergleichsweise leistungsstark und günstig ist. Diese Eigenschaften eignen sich hervorragend für die von uns gebauten Dronen 
Akku Turnigy 5.0

Wir haben uns für den Akku Turnigy 5.0 mit 4 Teilakkus entschieden, da dieser mit 14.8 Volt und 5000mAh vergleichsweise leistungsstark und günstig ist. Diese Eigenschaften eignen sich hervorragend für die von uns gebauten Dronen.

 

Die Kapazität  wird in Amperestunden angegeben (z.B. 2200 mAh liefert eine Stunde lang 2,2 Ampere), die reelle Flugdauer lässt sich mit Online-Rechnern berechnen (genauere Infos hier). Zudem findet man auf dem Akku eine Angabe für die maximale Strombelastung (z.B. 25 C bedeutet, dass maximal das 25-fache der Kapazität fließen darf), wobei man gerade bei asiatischen Akku-Packs mit geschönten Werten rechnen sollte. Auch wenn es dahin gehend keine exakten Grenzwerte gibt, sollte man Tiefentladungen (generell unter 3,2 Volt) vermeiden. Unter Tiefentladung versteht man das Entladen der Spannung des Akkus bis diese unter die Entladungsspannung fällt. Die Entladungsspannung ist die Spannung, die angelegt wird um den Akku zu entladen (in unserem Fall 3,2-3,3 Volt). Wenn diese Tiefentladung eintritt kann das den Akku umpolen oder unter Umständen sogar zerstören. Tiefentladung kann auch durch Nichtbenutzung des Akkus (Selbstentladung) eintreten.

Zum Laden wird ein Ladegerät mit Balancer-Anschluss benötigt (in unserem Fall ist dieser 5-polig), welcher eine gleiche Spannung bei allen Zellen garantiert. Der Vorteil ist hierbei eine höhere Lebensdauer und das Erreichen einer maximale Kapazität, da der Ladevorgang nicht bei einer/me Somit Die Ladeendspannung liegt pro Zelle bei knapp über 4,2 Volt. Generell sollte man darauf achten, dass Stecker und Buchsen zusammen passen (deutsche Akkus haben EH-Stecker, asiatische XH-Stecker).

Unser Aufbau der Ladegeräte
Unser Aufbau der Ladegeräte

Beim Laden muss man Akkuanzahl von 4 und die Ladestärke von 5C einstellen. Nach einem Prüfen der vorhandenen Aufladung (manche Akkus waren schon teilweise geladen) startet der Ladevorgang, welcher bei uns ca. eine Stunde brauchte. Bei dem Trennen des Akkus sollte man die Stecker am Akku selbst und nicht am Gerät entfernen, da sonst schnell ein Kurzschluss beim Zusammenkommen der Kontakte entstehen kann. Nach einem Kurzschluss kann das Balancing mehrere Stunden dauern.

Wir benutzten das Ladegerät IMAX B6AC V2 für 37,67€, welches einen guten Funktionsumfang bei relativ geringem Preis bietet. Hier kann man es bei Hobbyking kaufen.

Es hat verschiedene nützliche Funktionen. Einige davon sind das Laden verschiedener Akkutypen(z.B Li-ion, Lipo, LiFe), das Laden einzelner Zellen, das Einstellen von unterschiedlichen Ladungsspannungen. Diese können zwischen 110-240V bei Wechselstrom, bzw. 11-18V bei Gleichstrom. Außerdem verfügt das Ladegerät über eine maximale Leistung von 50W und eine Spromstärke von 0.1 – 6.0A. Diese wird bei LiPo-Akkus auf 300mAh pro Zelle aufgeteilt. Zudem dem ist das Ladegerät mit 135x144x36mm für das Laden solcher Akkus relativ handlich.

Das Ladegerät hat vier verschiedene Knöpfe. Der erste Knopf ist der „STOP“-Knopf. Dieser kann den laufenden Ladevorgang anhalten. der zweite Knopf ist der „DEC“-Knopf. Dieser kann eingestellte Werte um 1 verringern. So kann man zum Beispiel auf den Timer für den Ladevorgang schalten und ihn mit DEC um je eine Minute herunter schalten. Der dritte Knopf ist der „INC“- Knopf. Wie im obige Beispiel kann man so einzelne Werte um 1 erhöhen. Der vierte Knopf ist der „START“- Knopf. Mit diesem werden vor dem Laden die einzelnen Einstellungsebenen durchgegangen. Ist man zum Beispiel gerade beim Einstellen der Spannung so kann man durch drücken des START Knopfs auf das Einstellen des Ladetimers umschalten. Ist man bei der letzten Schicht angekommen, wird durch den START- Knopf der Ladevorgang gestartet.

Bei unserem Modell (IMAX B6AC V2) wird am gelben Stecker der Hauptstrom und am 5-poligen, weißen Stecker (links oben auf dem 2.Bild) wird der Balance-Stecker angeschlossen.
IMAX B6AC V2

Bei unserem Modell (IMAX B6AC V2) wird am gelben Stecker der Hauptstrom und am 5-poligen, weißen Stecker wird der Balance-Stecker angeschlossen.

An der linken Seite des Ladegeräts befindet sich zudem noch ein USB-Mikro-Anschluss zur Konfiguration am PC. Wir verwendeten diesen jedoch nicht, da eine Konfiguration ohne PC mit den Tastern am Ladegerät genau so gut und schneller funktioniert.
linken Seite des Ladegeräts

An der linken Seite des Ladegeräts befindet sich zudem noch ein USB-Mikro-Anschluss zur Konfiguration am PC. Wir verwendeten diesen jedoch nicht, da eine Konfiguration ohne PC mit den Tastern am Ladegerät genau so gut und schneller funktioniert.

Hisilicon K3

Links oben wird die Balance-Spannung angegeben

Displayanzeige des Ladegerätes
Displayanzeige des Ladegerätes

Displayanzeige (von l. nach r.; o. nach u.): Akkutyp (4-Akku-LiPo, Fließender Strom (0,2A, da fast voll geladen), Gesamtspannung des Akkupacks (16,64V, fast voll), Ladungstyp (Balanceladung), Zeitangabe (66 Minuten), bisher übertragene Spannung (2348mAh)

Benedikt Held, Dennis Purdack und Tillmann Wettstein