De (r)evolutie van accu's in de modelbouw

 

Voorwoord:

Dit artikel geeft een overzicht van de  (r)evolutie van ontvanger/zender  accu's in de modelbouw.  Een aantal praktische tips en persoonlijke ervaringen zijn hier beschreven. Dit artikel geeft geen uiteenzetting van accu's voor electro vliegen, aangezien dit een ander toepassingsgebied is.

 

Inleiding:

Ongeveer 30 jaar geleden waren weinig verschillende soorten accu’s voor de modelbouw verkrijgbaar. De meest toegepaste accu's waren de  Nikkel Cadmium (NiCd) met een capaciteit van 450mAh.  Electro vliegen stond toen nog echt in de "kinderschoenen" omdat  dit soort accu's te weinig capaciteit hadden en geen grote stromen konen leveren. In de loop van de jaren zijn de NiCd accu's sterk verbeterd in capaciteit en ontlaadstroom. 

 

Enkele jaren geleden zijn de Nikkel Metaal Hydride (NiMh) op de markt gekomen, deze accu zijn een stuk milieu vriendelijker en sommige type NiMh accu's presteren tegenwoordig zelfs beter dan de NiCd accu's.

 

Lithium Ion (Li-Io) en Lithium Ion Polymeer (Li-Po) zijn de nieuwste generatie accu's die een zeer gunstige gewicht /capaciteitsverhouding hebben.

 

De laatste jaren zijn de  hoeveelheid servo's, die in een modelvliegtuig gebruikt worden, toegenomen. Ook het gebruik van digitale servo's  neemt sterk toe. Beide aspecten zorgen voor een groter stroomverbruik, waardoor zwaardere (grotere capaciteit) accu's noodzakelijk zijn.

 

Veel gebruikte termen:

Stroom:

Stroom wordt uitgedrukt in Ampere (=A) of Milli-ampere (=mA). Deze eenheid wordt onder andere gebruikt voor laad of ontlaadstroom. 1A = 1000 mA

Capaciteit:

Capaciteit wordt uitgedrukt in Ampere-uur (Ah) of Milli-ampere-uur (mAh). 

Deze eenheid geeft de capaciteit van een accu weer.

Een (volgeladen) accu van 1Ah = 1000mAh levert een stroom van 1A

gedurende 1 uur of 500mA gedurende 2 uren.

Coulomb:

       Coulomb wordt uitgedrukt in de eenheid C. Deze eenheid is gerelateerd 

            aan hoeveelheid te laden- of ontladen energie.

            Wanneer bijvoorbeeld een accu van 500mAh wordt geladen met 50mA,

            dan is dit 1/10 C.

            500mAh=1C dus 50mAh=1/10 C.               

Geheugenwerking:

Geheugen werking kan ontstaan door het veelvuldig gedeeltelijk laden en/of ontladen van accu's. Ook kan dit ontstaan bij opslag (tijdens de winterperiode) van een gedeeltelijk ontladen accu. Hierdoor kan de capaciteit van de accu sterk afnemen. Geheugen werking  kan opgelost worden door de accu's te balanceren.

Balanceren:

Met deze methode kan de verminderde capaciteit van de accu als gevolg van de geheugenwerking geregenereerd worden. Ook accu's die een langere tijd niet gebruikt zijn of bij nieuwe accu's kan deze methode gebruikt worden. Het principe is dat een accu meerdere malen achtereenvolgens wordt geladen en ontladen.

 

De Nikkel Cadmium accu:

De nominale spanning per cel is 1,2Volt. Ontlaadstromen tot 30C zijn mogelijk, afhankelijk van het type NiCd accu. Gesinterde cellen kunnen "snel" geladen worden. De nominale laadstroom (voor niet gesinterde cellen) is 0,1 C. gedurende 14 tot 16 uur. Op de opdruk van de cellen, of op de betreffende datasheets, staat duidelijk de laadstroom en laadtijd vermeld. Om het geheugen effect van NiCd tegen te gaan, is het beste om de accu na gebruik te ontladen tot de minimale spanning (0,85V/cel) en vlak voor gebruik volledig te laden.

 

De Nikkel Metaal Hydride accu:

De nominale spanning per cel is 1,2 Volt. Ontlaadstromen tot 15C zijn mogelijk, afhankelijk van het type NiMh. De nominale (veilige) laadstroom  is 0,1 C gedurende 14 tot 16 uur. Op de opdruk van de cellen, of op de  betreffende datasheets, staat de laadstroom en laadtijd vermeld. Om het geheugen effect van NiMh tegen te gaan, is het beste om de accu na gebruik te ontladen op de minimale spanning (1,0V/cel) en vlak voor gebruik volledig te laden.  Voor langdurige opslag  (winterperiode) is het is belangrijk dat de NiMh accu om de vier weken wordt geladen en daarna weer ontladen wordt. Ontladen wilt zeggen tot de minimale spanning en niet volledig leeg, want dit gaat ten koste van de levensduur van de NiMh accu. Laad nooit een geladen NiMh met een (hoge) laadstroom, omdat dit oververhitting en explosie kan veroorzaken.

 

De Lithium-Ion accu:                                                               

De nominale spanning per cel is 3,6 Volt. Maximale laadspanning is 4,1 Volt en de maximale laadstroom is 1C. Minimale ontlaadspanning is 2,7 Volt per cel. Deze accu's kennen geen geheugen effect. Deze accu's moeten altijd opgeslagen worden in ontladen toestand.  Dit type accu wordt minder in de modelbouw gebruikt omdat de verbeterde LiPo accu al  in opmars is.

 

De Lithium-Ion Polymeer accu:

De nominale spanning per cel is 3,7 Volt. Maximale laadspanning is 4,2 Volt/cel. Absolute maximum is 4,3 V/cel. De maximale laadstroom is 1C. Dat wilt zeggen dat je deze accu in 1 uur volledig kan opladen. Minimale ontlaadspanning is 3,0 Volt per cel. Deze accu’s hebben geen geheugen effect en een zeer gunstig capaciteits/gewichtsverhouding. LiPo  accu's moeten altijd opgeslagen worden in ontladen toestand.  Om de capaciteit  te vergroten is het zelfs mogelijk om meerdere cellen parallel te schakelen.

 

Praktische ervaringen met LiPo accu's:

Veel technische specificaties van LiPo accu’s zijn te vinden op internet (www.buchmann.ca). In Amerika en Australië worden LiPo accu's verkocht onder de naam Dynapack (www.dynapacbatteries.com). LiPo accu's worden steeds meer toegepast in GSM's, omdat deze zeer plat zijn en een flexible vormfactor hebben. Momenteel zijn ze nog relatief duur. Een van mijn redenen om praktijk ervaring op te doen met LiPo accu's is de interessante capaciteits/gewichtsverhouding.

Ik had nog wel een aantal vragen, namelijk:

• 2 x LiPo (7,4 Volt) is niet direct geschikt voor de ontvanger en servo's.
• Een standaard lader is niet geschikt, hiervoor is een speciale lader nodig
• Welke LiPo's zijn er in de handel te verkrijgen?

 

2x LiPO?

Aangezien ik de laatste tijd meer en meer met 5 x  NiCd- of 5 x  NiMh- cellen vlieg (6Volt) in combinatie met de spanningsregelaar (zie artikel unieke schakeling voor de Modelbouwer in VML-tijdingen nummer 48), was voor mij de stap om over te gaan naar 2 x LiPo cellen (7,4 Volt) vrij klein. De spanningsregelaar levert namelijk een constante spanning van 5,3 Volt voor de ontvangers en servo's ongeacht van de  batterij spanning.

 

 

Een speciale lader:

 

Voor het laden van LiPo cellen is een speciale lader nodig. De bekende Schulze ISL6-330d Cameleon  (www.schulzeelektronik-gmbh.de) was hiervoor niet geschikt maar met de nieuwe software versie (versie 8.xx) is dit wel mogelijk. Deze nieuwe software versie, in een EPROM behuizing, kost ongeveer 30 Euro. In de huidige Schulze Cameleon laders is deze software reeds aangebracht en kunnen 1 tot 11 cellen LiPo’s geladen/ontladen

Dit is een prachtig stuk gereedschap, omdat:

§         Na ontlading (op het einde van een vliegdag) de resterende capaciteit van de accu wordt weergegeven.

§         Na volledige lading (voor aanvang van een vliegdag) de geladen capaciteit van de accu wordt weergegeven.

Hierdoor is het altijd mogelijk om de capaciteit (lees kwaliteit) te monitoren.

Waarschuwing:

Laad nooit een LiPo accu met een standaard NiCd lader, want dit kan een ontploffing en brand veroorzaken.

 

Welke LiPo's?

Er zijn verschillende merken  LiPo fabrikanten,namelijk KOKAM (www.fmadirect.com) en E-TEC (www.aircraft-world.com)

 

KOKAM

 

Begin dit jaar (2003) was er slecht een merk die reclame maakte over LiPo cellen, namelijk KOKAM.  Het maken van een accupakket van twee losse cellen is geen eenvoudig werk. Het is aan te bevelen om hiervoor de beschrijving te raadplegen op de website (http://members.chello.nl/~a.janssen25/technobox/kokam%20accu.htm).Tegenwoordig zijn accupakketten te koop van 7,4 Volt en zijn verhoudingsgewijs niet veel duurder. De prijzen variëren sterk afhankelijk van de capaciteit. De eerste type Kokam LiPo's, konden belast worden met 2C. De nieuwere Kokam High Discharge kunnen tegenwoordig al tot 6C belast worden.  Zo’n pakket heb ik geruime tijd in gebruik tot volle tevredenheid.

 

ETEC

 

Deze LiPo cellen kunnen rechtstreeks in Japan besteld worden (http://www.aircraft-world.com). De transportkosten bedragen slechts 2,50 Euro.ETEC cellen kunnen standaard al met 7,5C belast worden en een kortstondige piekcapaciteit tot 10C is mogelijk. Een test bij lage temperatuur van –10°C resulteerde in een capaciteitsverlies van slechts 10 %. Dat wil zeggen dat een LiPo accu van 700mAh bij –10 °C nog een capaciteit heeft van 630mAh.

 

Dimensies van LiPo's:

LiPo's zijn plat en rechthoekig van formaat.

ET-PO250-2S (ETEC-250mAh-2 cellen in serie)   10x27x30mm Kokam LI-Poly HD 7.4V.340mAh                             12x30x50mm

ET-PO700-2S (ETEC-700mAh-2 cellen in serie)   10x35x50mm

ET-P1200-2S (ETEC-1200mAh-2 cellen in serie)   12x34x60mm

Kokam LI-Poly HD 7.4V.1200mAh                            12x36x50mm

Kokam LI-Poly HD 7.4V.2000mAh                          7.2x62x93mm

 

Vergelijk capaciteits gewichtsverhouding LiPo's:

 

Kokam LI-Poly HD 7.4V.340mAh                             20 gram

ET-P1200-2S (ETEC-1200mAh-2 cellen in serie) 52 gram

Kokam LI-Poly HD 7.4V.2000mAh                           88 gram

 

Omgerekend is een LiPo pakket tov een NiCd of NiMh minimaal 50 % lichter.

Een LiPo accu toepassen in  een Club-20 pylon racer kan een gewichtsbesparing van 40 gram opleveren. Een LiPo accu toepassen in een F3AX toestel kan is een gewichtsbesparing van 220 gram  opleveren (Een F3AX heeft 2 ontvangerbatterijen en 1 batterij voor de ontsteking).

 

Wat kosten  LiPo's:

Omdat het niet interessant is om losse LiPo cellen te kopen is een prijsvergelijking opgezet voor LiPo accupakketten met twee cellen.

            ET-PO250-2S (ETEC-250mAh-2 cellen in serie)  23,00  Euro

Kokam LI-Poly HD 7.4V.340mAh                             33,00 Euro

ET-PO700-2S (ETEC-700mAh-2 cellen in serie)   29,00 Euro

ET-P1200-2S (ETEC-1200mAh-2 cellen in serie)   35,00 Euro

Kokam LI-Poly HD 7.4V.1200mAh                            40,00 Euro

Kokam LI-Poly HD 7.4V.2000mAh                           85,00 Euro

 

 

Conclusie LiPo's:

• LiPo's zijn nog relatief duur, maar deze zullen door de applicatie in GSM toestellen snel in prijs afnemen
• LiPo's moeten met een speciale lader geladen/ontladen worden
• LiPo  accu's kunnen gemakkelijk op het veld "bijgeladen" worden
• LiPo's zijn klein van afmetingen en hebben een lage gewichts/capaciteitsverhouding.

 

 

Wim Lentjes.

Kamillestraat 5

3700 Tongeren  

      012-26.35.09