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Wenn wir von der Batterie oder dem Akku sprechen, meinen wir den Energiespeicher.

Auch hier ist wieder ein Schwenk zu den Flugmodellbauern angeraten. Wie weiter vorne bereits gesagt, ist den Modellfliegern jedes überflüssige bzw. unnütze Gramm Gewicht also entweder zuviel oder umgekehrt jede Einsparung extrem wertvoll.

Darum wird gespart, woimmer es geht. Insbesondere die Modell-Segler sollen ja nur mal eben elektrisch nach oben "gezogen" werden und dann per Thermik-Auftrieb möglichst lange in der Luft gleiten. Da läßt man sich schon etwas einfallen, um auch wenige Gramm einzusparen.

Die Technologie heißt zur Zeit Lithium-Polymer Akku. Diese Technologie kann, anders als die Lithium-Ionen Technik, mit hohen Strömen besser umgehen. Die brauchen wir beim möglichst schnellen Laden und beim kräftigen Entladen durch den oder die kräftigen Motoren.

Wenn wir von Strömen sprechen, dann fängt das durchaus bei 15A bis 20A an und hört bei 180 Ampere immer noch nicht auf. Diese Ströme sind bei weitem nicht mehr trivial. Dazu braucht man dicke Leitungen mit Goldkontakten, damit nichts schmokelt. Auch Modellflugzeuge sind schon mal in der Luft abgefackelt.
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Batterie oder Akku ? Ein Sprachfehler.

Im allgemeinen Sprachgebrauch ist eine Batterie ein Energiespeicher, der nach dem Entladen leer ist und der dann entsorgt werden muß. Ein Akkumulator (Akku) ist ein wiederaufladbarer Energiespeicher, der eine bestimmte Anzahl von Ladevorgängen verträgt, bis er diese Eigenschaft langsam verliert. Das sind oft weit über tausend "Zyklen". Wir sprechen darum hier immer von Akkus. (Im englischen Sprachraum spricht man aber beide Male von "the battery".)
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Die Lade und Entladetechnik der Lithium-Polymer Akkus

Bleiben wir vorerst bei der Entladetechnik. Die Modellflugmotoren sollen und müssen beim Start volle Pulle losdehen, also mit Maximalleistung, wie beim richtigen Flugzeug. Solch ein Start kann also durchaus 10 Minuten dauern und dabei soll die Volle Leistung aus dem Akku entnommen werden. In dieser Zeit darf der Akku nicht übermäßig heiß werden, denn dann geht er kaputt. Das hat man inzwischen mit einem Akku-internen (Entlade-) Chip im Griff, indem man dann den maximalen Strom einfach begrenzt. Diese eingeklebten Chips sind klitze kleine Mikroprozessoren samt Temperaturfühler mit einprogrammierter Intelligenz alleine für diesen Job.

Beim Auto ist die Analogie das Anfahren, wenn die große Masse mit viel Energie in Bewegung gesetzt werden muß. Dann fließen die höchsten Ströme und später eventuell wieder bei der Höchstgeschwindigkeit oder an Steigungen.
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Externes 3-Zellen Ladegerät

Beim Laden ist es wiederum ähnlich. Doch solch ein LiPo Akku kann nicht mit beliebig hohen Strömen gefüttert werden. Das nimmt er sonst übel. Durch den Innenwiderstand wird ein Teil der Energie, wie auch beim Entladen, in Wärme umgesetzt und diese Verlustleitung heizt den Akku auf. Derselbe Chip, der den Akku vor schädlicher Überentladung schützt, reduziert kontrolliert den Ladestrom bis zur Abschaltung, damit die Zellen am Ende nicht platzen.

Das bedeutet aber, die Ladezeit bis zur Volladung hat eine elektronisch automatisch kalkulierbare Dauer. Natürlich ist diese Ladezeit immer viel zu lang. Das ist eines der Kriterien für eine komfortable Handhabung des Elektromobils.

Weiterhin muß man wissen, daß es bei den LiPo Akkus produktionsbedingte Qualitätsunterschiede gibt, die über den sogenannten Innenwiderstand in Stufen spezifiziert werden. Ein niedriger Innenwiderstand bedeutet hohe Lade und Entladeströme. Am Ende ist es eine Frage des Preises, welche LiPo Akku-Qualität man für ein Hausfrauenauto oder ein Taxi anschaffen will.
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Der LiPo Akkupack

Ein 2200mAh hochleistungs LiPo 3-Zeller

In Anlehnung an die peniblen Ebsenpubser der Flugmodellbauer (die also wirklich jedes Gramm auswiegen und jedes Milliampere zu retten versuchen) betrachten wir deren Akkupacks. Denn eine solche einzelne Hochkapazitäts- LiPo- Zelle liefert nur 3,4 Volt Spannung. Die Modellflieger haben dann LiPo-Packs mit 2 oder 3 oder 4 Zellen, die sie mit Tricks sogar parallell schalten und damit die dicken Motoren betreiben.

Wie sie aus der Antriebsseite entnommen haben, gibt es bereits (Sommer 2011) Flugmotoren mit 10 Kilowatt Leistungsaufnahme. Das sind gewaltige 2,5 Kilo schwere Brummer, mit denen die letzten 12PS - 2Takter Verbrennungsflugmotoren ersetzt werden.

Und das sind dann die hohen Ströme, die bei einem Straßenfahrzeug pro Motor benötigt werden. Es ist also das Wissen um die elektrische Reihen- und Parallelschaltung von solchen Einzel-Zellen in Gruppen oder ganzen Akku-Pack Farmen mit allen Vor- und Nachteilen.

Das LiPo Akku-Modulzellen Konzept

Als Beispiel ein 3er Pack

Bei den LiPo- 3-Zellern im Modellbau zum Beispiel haben wir inzwischen peiswerteste Entlade- und Lade- Einzelchips entweder direkt im Ladegerät oder sogar direkt im Zellenpack. So wird jede Zelle einzeln überwacht und der Ladezustand mehrerer Zellen in einem Pack perfekt "ausbalanciert". Das geht natürlich auch mit 12 Zellen, um die maximalen 48 Volt (das ist dann noch Schwachstrom) zu liefern.Weiterhin wird in manchen Chips sogar die Ladehistorie mehrerer hundert Lade-Zyklen gespeichert.

Die moderne Technik ist genial und "genial einfach", weil die technischen Parameter einer LiPo Zelle zwar sehr eng spezifiziert sind und eingehalten werden müssen (und können). Doch darum hat man diese hochintelligenten und dennoch regelrecht billigen Chips entwickelt.
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Ein uraltes schweres Flugmodell mit obigem LiPo Akku
fliegt ca 15 Minuten nahezu senkrecht nach oben

Wo können wir noch lernen ? Bei den professionellen Camcordern der Fernsehsender werden solche kompletten "Batterypacks" (mit vielen einzelnen Zellen) in der Station einfach ausgetauscht, weil sie als Akku-Block eine Einheit bilden. Der Kameramann oder Reporter hat mehrere Akku-Blocks im Auto und tauscht nur noch aus. Beim Laden werden (zu) schwache "Einzel-Zellen" auf dem Kontrollbildschirm am PC angezeigt und (später dann) ausgetauscht. Die Lebensdauer der Zellen ist produktionsbedingt unterschiedlich, doch nie muß man einen ganzen Block wegwerfen.

Das ganze Akku-System ist modular aufgebaut bis herunter zur einzelnen Zelle. Seit einiger Zeit wird jetzt nach und nach publiziert, wie viele Zellen man geschickt mit welcher Technik kombinieren kann, um zum Beispiel 4 gleiche Motoren (in einer "Fliegenden Festung" mit 4 Metern Spannweite - natürlich in den USA) mit solchen 2,5 Kilowatt Flugmotoren über 30 Minuten fliegen zu lassen.
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Die Innovationen in der Akku-Entwicklung . . .

. . . nehmen ihren Lauf und es geht stetig voran. Wer hätte vor 10 Jahren sagen können, daß die hochgelobten dicken schweren Nickel-MH Akkus so schnell zum "alten Eisen" gehören.
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Die Akku Farm im Siromobil

Mit heutiger Technologie (Herbst 2010) lassen sich also große Energiespeicher mit vertretbarem Gewicht und erschwinglichen Kosten konzipieren, bei denen jede einzelne Zelle den intelligenten Chip drinnen hat und in Modul-Gruppen sowohl im Auto wie auch in der Service-Station / Ladestation lückenlos ausgewertet werden kann.

Solche Akku-Module je 10 Kilo sind von jedem Fahrer/Nutzer (auch von Senioren) noch beweglich und sollten genormt in jeder "Tankstelle" auf Wunsch auch gegen geladene Module ausgetauscht werden können.

Zusätzlich ist in jedem Fahrzeug ein Universal-Ladegerät für die unterschiedlichsten (möglichen) oder kommenden Ländernormen von Gleichstrom über 110 Volt Wechselstrom bis 400 Volt Drehstrom eingebaut. Das ist heute alles keine Kunst und kein Geheimnis mehr.

Kleiner Notfallakkupack als Reserve

Wenn man dem Haupt-Akku nicht über den Weg traut, wird über einen kleinen Hilfsakku
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  • die Türschliessanlage,
  • der UKW Steuerempfänger,
  • die GPS Diebstahlsicherung,
  • die Servolenkung und
  • die elektronische Bremstechnik

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separat versorgt. Auch die gespeicherten Informationen der Computer werden so über Wochen gestützt.

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