Autonomes mobiles Feldladegerät

In manchen Situationen kann es nützlich sein, vor Ort ein eigenständiges Ladegerät dabei zu haben. Auf dem Gipfel eines Berges, nach einer Stunde Wanderung, befand ich mich im Nebel in Begleitung eines Modellbauers und seines Handstarters. Ich dachte, er hätte dort das ideale Modell, um unter diesen Bedingungen auf sehr engem Raum zu fliegen. Er wies mich daraufhin, dass seine Flugzeit begrenzt sei und er nie wisse, wie viel Flugzeit ihm mit einem 350-mAh-Akku noch bleibe.

Ich bin F5J-Wettkämpfer und habe beim Training ebenfalls das Problem, regelmäßig kleine Akkus (650 mAh) aufladen zu müssen … also habe ich mir ein Feldladegerät gebastelt.

Das ist nichts Neues. Es ist gang und gäbe, Akkus aufzuladen, indem man das Ladegerät an die Autobatterie anschließt, ohne sich Gedanken darüber zu machen, ob das Auto am Ende des Tages noch anspringen wird. Kleine Anekdote: Bei der F3J-EM in Ungarn bei 40 °C hat das Schweizer Team die Batterie des Transportbusses innerhalb eines Tages leergefahren … und das Auto dann mit Modellbau-Akkus wieder gestartet!

Wer ein kompaktes Ladegerät sucht, sollte das M6D in Betracht ziehen. Mit Abmessungen von 98 × 68 × 35 mm bei einem Gewicht von 220 g, zwei Ladeausgängen mit Ausgleichsanschlüssen (1–6S) und einem USB-Ausgang mit 5 V/2,1 A ist es eines der kleinsten Ladegeräte auf dem Markt und das zu einem sehr attraktiven Preis (<100 CHF)!

Die Stromversorgung (und die Ausgänge) sind mit XT60-Steckern ausgestattet. Die Versorgungsspannung kann zwischen 7 und 28 V liegen! Dies ermöglicht

eine große Auswahl an verschiedenen Akkutypen!

Die erste Idee ist, einen Li-Ionen-Akku mit 12 V (3S) bis 24 V (6S) oder einen LiFe-Akku zu verwenden. Li-Ionen-Akkus bestehen hauptsächlich aus den bekannten 18650- oder 26650-Zellen. Vorsicht jedoch bei der Wahl des Anbieters – chinesische Produkte sind nicht immer empfehlenswert! Hinter zu günstigen Preisen verbergen sich oft Akkus, die ihre Spezifikationen nicht einhalten! Man kann in der Schweiz auch Akkupacks für Elektrowerkzeuge kaufen. Diese muss man dann selbst zusammenbauen, was für Anfänger nicht zu empfehlen ist. Der Vorteil dieser Akkupacks besteht darin, dass sie meist über ein integriertes BMS (Battery Management System) verfügen. Meine Wahl fiel dennoch auf einen LiPo-Akku mit 3S/8000 mAh und hoher Kapazität in der „Bashing“-Ausführung, der häufig für Modell-Lkw verkauft wird. Er ist in der Schweiz leicht zu beschaffen, zuverlässig, hochwertig und preiswert … aber Achtung: Er verfügt über kein Batteriemanagementsystem (BMS).

Ein Akku kann eine bestimmte Energiemenge liefern. Diese berechnet sich aus dem Produkt aus Kapazität und durchschnittlicher Spannung. Nehmen wir das Beispiel eines 4S/650-mAh-Akkus von F5J: Seine Energie beträgt: $14,8 \text{ V} \times 0,65 \text{ Ah} = 9,62 \text{ Wh}$ . Mein Versorgungsakku ist ein 3S/8000-mAh-Akku, dessen Energie beträgt: $11,1 \text{ V} \times 8,0 \text{ Ah} = 88,8 \text{ Wh}$ . Grob geschätzt beträgt die Anzahl der möglichen Ladevorgänge: 88,8 Wh/9,62 Wh = 9,23... Ich kann also davon ausgehen, dass ich 9 Akkus mit 4S/650 mAh aufladen kann...

$$\text{Energie (Wh)} = \text{Spannung (V)} \times \text{Kapazität (Ah)}$$

• Spannung
• Strom
• Abgegebene Energie
• Temperatur

• Spannung
• Strom
• Ladezeit
• Abgegebene Energie
• Zellspannung

In der Praxis kann dieser Wert abweichen, da der zu ladende Akku nicht unbedingt leer ist, der Versorgungsakku seine Spezifikationen einhalten muss und unser Ladegerät dabei einen Teil der Energie für sich beansprucht (Wirkungsgrad).

Unter Berücksichtigung der gewünschten Energie für den Versorgungsakku ist die Wahl eines 3S-, 4S- oder 5S-Akkus möglich, da das Ladegerät die verschiedenen Spannungsbereiche akzeptiert.

Wenn die Spannung eines LiPo-Akkus pro Zelle unter 3,0 V fällt, kommt es zu einer Verschlechterung der Leistung und schließlich sogar zur Zerstörung des Akkus...

Das Ladegerät M6D bietet die Möglichkeit, drei Stromquellen auszuwählen, voreinzustellen und zu speichern, jeweils mit der Einstellung der maximalen Eingangsleistung, des maximalen Stroms und des Spannungsbereichs. Es ist darauf zu achten, die Spannung einzustellen –

Mindestspannung des Eingangsakkus bei 3,2 V oder 3,3 V mal die Anzahl der Zellen. Die Spannung des Versorgungsakkus wird auf dem Display des Ladegeräts angezeigt.

Ich habe die Sicherheit der Stromversorgung durch einen Summer erhöht, der an die Ausgleichsbuchse angeschlossen ist und laut piept, sobald eine der Batteriezellen unter die Spannung von 3,3 V fällt.

Wichtig: In jedem Fall muss bei Nichtgebrauch des Ladegeräts die Stromversorgung unterbrochen werden, entweder durch Abklemmen des Versorgungsakkus oder durch Einbau eines Schalters zur Unterbrechung des Stromkreises, da das Ladegerät sonst weiterhin Strom verbraucht... Und als Sicherheitsregel gilt: Man muss sich immer in der Nähe eines Akkus aufhalten, der gerade geladen wird!

Ich habe in dieser Schaltung eine Lösung zum Laden vor Ort gefunden, die meinen Anforderungen entspricht. Anhand einiger Vorberechnungen können Sie feststellen, ob dies für Ihre Anwendungen sinnvoll ist, insbesondere zum Laden von Akkus mit hoher Kapazität. Mit der Wahl dieses Versorgungsakkus deckt man einen Flugtag für den Einsatz im F5J-Stil mit 3 Akkus ab. Turbinen-/Hubschrauber- und Modellflugzeug-Fans hingegen werden schnell keine Energie mehr haben!

Diese Konfiguration wiegt insgesamt etwa 1 kg, was ich manchmal in meinem Rucksack mit mir herumtragen muss. Es gibt auch kommerzielle Produkte für große Energieverbraucher, wie beispielsweise das Leomotion Portable Power Supply 13,2 V/100 Ah (11 kg) für 600 CHF, aber da bewegen wir uns schon in einer anderen Liga.