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Hoch Volt Lipos im DMC Rennbetrieb (HV-Lipo)

Beim DMC Sportbundtag wurde beschlossen das ab der Session 2018 auch HochVolt Lipo Akkus verwendet werden dürfen.
Das finde ich sehr gut!
Aber die maximale Zellenspannung liegt immer noch bei 4,20 Volt pro Zelle.

Ich selber habe in der Session 2017 auch HV-Lipos verwendet, zwar nicht auf DMC Veranstaltungen aber im GT 1:8er. Ich finde es gut das solche HV-Lipos bei 4,2 Volt pro Zelle nie voll ausgereizt werden. Und die Spannungslage in der ersten Minute bleibt auch höher da der Lipo ja eigentlich für 4,35 Volt pro Zelle ausgelegt ist. Da es aber unterschiedliche Meinungen zu diesem Thema gibt habe ich versucht Klarheit zu schaffen.

Hier der Antrag über den beim Sportbundtag (2017)  positiv Abgestimmt wurde. Ich markiere den relevanten Teil:
Quelle: http://dmc-online.com/wordpress/wp-content/uploads/2015/11/Antragskatalog-2017.pdf

Zugelassen sind handelsübliche Lipo-Akkus mit maximal 4SXP bei einer Nominalspannung bis 3,8 Volt pro Zelle. Lithium Polymer (Li-Poly/LiPo) Akkupacks müssen ein hartes, festes Schutzgehäuse haben, das die eigentlichen LiPo-Zellen ganz umschließt. Das Gehäuse solle aus ABS oder ähnlichem Material bestehen. Das Gehäuse muss werksseitig versiegelt sein und jeder Versuch, das Gehäuse zu öffnen, muss das Zerstören des Verschließungssiegels und oder des Gehäuses nach sich ziehen. Die einzigen erlaubten Gehäuseöffnungen sind für das Einstecken oder das Ausführen von Anschlusskabel erlaubt. Der Akku kann entweder entsprechend dimensionierte, konfektionierte Anschlusskabel besitzen oder mit geeigneten, im Gehäuse eingelassene Hochstrombuchsen ausgestattet sein. Das Gehäuse muss mit dem Original-Herstellerlabel versehen sein. Auf ihm müssen Spannung und Kapazität abgedruckt sein. Die Leistungs- und Kapazitätsangaben müssen auf dem Gehäuse so angebracht werden, dass sie leicht erkennbar und lesbar sind. Wenn mehrere Akkus zum Erreichen der zugelassenen Spannung in Reihe geschaltet werden, muss es sich um gleichartige Akkus (Kapazität, C-Rating) handeln und sie müssen sich im gleichen Ladezustand befinden. Der Nachweis obliegt dem Fahrer. All LiPo-Packs müssen mit einem geeigneten LiPo-Lader geladen werden, der die Industrienorm CC/CV (Constant Current/Constant Voltage) erfüllt. LiPo-Akkus dürfen nur bis zu einer maximalen Ladeabschaltspannung von 4,2 Volt pro in Serie geschalteter Zelle geladen werden. Eine vorsätzliche Erwärmung, Überladung oder Ladung mit nicht geeignetem Ladegerät wird mit sofortigen Veranstaltungsausschluss und mit einer eventuell folgenden Sportstrafe geahndet. Es dürfen nur LiPo-Akkus im Rennbetrieb benutzt werden, die mit entsprechenden Benutzeranleitungen seitens der Hersteller vertrieben werden. Sie müssen entsprechend dieser Anleitung behandelt werden. Lithium Polymerakkus sind in einem geeigneten Sicherheitsbehältnis zu Laden. Über die Eignung von Sicherheitsbehältnissen, die nicht vom Hersteller für das Laden von Akkus als geeignet ausgewiesenen sind, entscheidet der Rennleiter. Das Gesamtmaß der für Antriebszwecke verwendeten Akkus darf nicht größer sein als 139 mm x 47 mm x 50,2 mm - aus dem Gehäuse austretende Kabel und zusätzliche Befestigungshilfen bleiben außer Betracht. Eine Abweichung von 2 mm ist zulässig, wenn das Gesamtvolumen des Hardcases dadurch nicht überschritten wird.

Hier noch der Link zum Beschlussprotokoll des Sportbundtages;
http://dmc-online.com/wordpress/wp-content/uploads/2017/11/Sparte_OR8.pdf

Hacker TopFuel 7200 - Neu

Wie in meinen anderen Blog-Posts nachzulesen habe ich einmal die Akkus vermessen und mir Gedanken zum Innenwiderstand gemacht. Das Ergebnis dieser Bemühungen endete in einer Neuanschaffung von 4 x 2S Hacker TopFuel 7200. Da man auf einem Rennen theoretisch auch mit 2 x 2S LiPos auskommt ich aber immer gerne auf Nummer Sicher gehe habe ich vier neue LiPos gekauft.

Jetzt wollte ich natürlich gleich wissen wie sich die neuen im Vergleich zu den alten schlagen. Ich habe die neuen nach der selben Methode durchgemessen wie die alten.



Kapazität



Innenwiderstand

Ergebnis:

Es ist ziemlich offensichtlich das die neuen Akkus mehr Kapazität haben, und auch der Innenwiderstand ist deutlich niedriger. Ich habe einfach den Mittelwert beider Akkusammlungen genommen und die Werte miteinander verglichen. Die alten Akkus sind jetzt nicht wirklich schlechter als die neuen, aber von meine Anwendung nicht mehr so gut geeignet. Deswegen habe ich sie für kleines Geld weitergegeben.

Sehr interessant ist der Unterschied in der Temperatur, dass lässt sich meiner Meinung nach nur durch den etwas hören Innenwiderstand erklären.

Aber hier gilt wie immer es gibt nicht nur eine Sicht der Dinge. Man sollte alle Faktoren betrachten und auch nur die Erfahrung über die Zeit zeigt wann es mit einem LiPo Bergab geht. Ich kann jeden nur Einladen sich mit dem Thema selber auseinanderzusetzen.

Hier alle Ergebnisse im Detail, ganz unten am Rand kann man die verschiedenen Tabellenblätter durchklicken und sich die Graphen anschauen.









LiPo Innenwiderstand

Wie in meinem Artikel über die Entladung von LiPos geschrieben, habe ich auch den Innenwiderstand meiner LiPos gemessen. Mein Hyperion EOS 720I Super DUO3 zeigt den Innenwiderstand pro Zelle an.

Dabei gilt:
Die Summe der Widerstände aller Zellen ergibt den Gesamtwiderstand des LiPos!

Was sagt jetzt dieser Innenwiderstand über den Akkus aus?

Je niedriger der Wert, desto besser, dabei kommt es aber darauf an wofür der Akku genutzt wird, wenn der LiPo nur als Stromversorgung für die Fernsteuerung oder im Nitro als Stromversorgung für Servos und Empfänger verwendet wird, dann ist der Innenwiderstand deutlich höher als bei einem Fahrakku. Das sieht bei einem Elektro-Buggy 1:8 ganz anders aus!

Gute Akkus haben einen inneren Widerstand von unter 10 mΩ, neue Akkus sollten bei 1 mΩ liegen. 


Gleicher Innenwiderstand pro Zelle:

Alle Zellen eines LiPos sollten den gleichen Innenwiderstand besitzen, den ein unterschiedlicher Wert führt zu unterschiedlicher Entladung der Zellen, und somit bei tiefer Entladung des Akkus zur Tiefentladung einer Zelle. Tiefentladene Zellen sind unwiederbringlich tot! Tiefentladen heißt unter 3 Volt pro Zelle!

Warum ist ein niedriger Innenwiderstand wichtig?

Wenn wir mit dem Elektro-Buggy fahren wird den Akkus Strom (Leistung in Ah) entnommen, dadurch sinkt die Spannung (Volt) im Akku. Je niedriger die Spannung, desto weniger Umdrehungen macht der Motor (kV). Der niedrige innere Widerstand sorgt dafür das der Akku bei der Entladung nicht zu warm wird. 45 °C sind für einen LiPo als Kerntemperatur ideal. Je höherer der innere Widerstand, desto mehr gespeicherte Energie wird in Wärme umgewandelt und nicht als Strom zur Verfügung gestellt. Deswegen blähen sich alte LiPos auf.


Hier ein Rechenbeispiel:

Akku - A = 8 mΩ Gesamtinnenwiderstand bei 4S LiPo
Akku - B = 40 mΩ Gesamtinnenwiderstand bei 4S LiPo

Entnommen wird eine Leistung von 150 Ampere, also eine Vollgasfahrt:
Akku - A = 150A x 0,008 Ohm = 1,2 Volt 
Akku - B = 150A x 0,040 Ohm = 6,0 Volt

Bei einer Spannung von 16,8 Volt (voll aufgeladenen LiPo) sinkt die Spannung beim ersten Akkus auf 15,6 Volt und beim zweiten auf 10,8 Volt also schon unter 3,0 Volt pro Zelle!

Bei einem 2100kV Motor bedeutet das:
Akku - A = 2100 * 15,6 = 32.760 Umdrehungen/Minute
Akku - B = 2100 * 10,8 = 22.680 Umdrehungen/Minute

Bei einer Untersetzung 1:11,5 ergeben sich folgende Geschwindigkeiten:
Akku - A = 53,7 km/h
Akku - B = 37,2 km/h

Oder, das RC-Car ist mit Akku B 44 % langsamer als mit Akku A! Dazu kommt das der Spannungsverlust im Akku in Wärme umgewandelt wird.









LiPo Spannungstests - Wie gut halten meine Akkus die Spannung

Nachdem meine Hacker TopFuel 7200 S2 LiPos ein Jahr alt sind, möchte ich gerne überprüfen wie gut sie sich noch halten. Dazu habe ich einen Versuchsaufbau ausgearbeitet. Inspiriert zu dieser Idee haben mich die YouTube Videos von Nick Adams. Ich kann jedem nur empfehlen seine RC-Cars Videos anzuschauen.

Wie man bei Nick Adams sehen kann, misst er die Spannung der Akkus über die Zeitachse. Dabei sollte der Akku die Spannung über die Zeit so hoch wie möglich halten. Den jedes Millivolt wird vom Motor in Umdrehung umgesetzt. Dabei geht es vor allem um die letzten Minuten. Dabei wird auch die Temperatur des Akkus erfasst.

Die Zusammenfassung der Ergebnisse findet Ihr ganz am Ende dieses Posts!

Was soll gemessen werden

Um meine 2S Lipos zu vermessen habe ich 12 Widerstände á 0,68 Ω 50 Watt bei eBay gekauft, davon werden je 2 in Serie und 6 parallel verlötet. Daraus ergibt sich folgende Rechnung:

2 x 0,68 Ω = 1,36 Ω
1,36 Ω / 6 = 0,227 Ω

Somit haben wir einen Gesamtwiderstand von 0,227 Ω

Welche Last kann man damit jetzt erzeugen:

I = 7,4 Volt / 0,227 Ω = 32,6 Ampere oder auch 241 Watt!

Wenn man jetzt noch die Zeit als Faktor mit einfügt, dann kommt man bei 10 Minuten auf einen Wert von 5441 mAh. Bei meinen Rennen habe ich zwischen 3500 und 4800 mAh in die Akkus nachladen müssen. Somit kommen die 5441 mAh an die obere Grenze dessen was man in einem Lauf verbraucht. Aber die Messung soll ja vor allem aufzeigen wie gut die Akkus noch sind.


Wie habe ich gemessen?

Zuerst habe ich wie Nick Adams über die verbrauchten Ah die Spannung (Volt) notiert. Da ich die Daten aber auch Grafisch darstellen wollte, musste ich nach Ablauf von je einer Minute die Werte ablesen und notieren.
Der 3S LiPo dient als Stromversorgung für die Lüfter, und für den Amperemeter. Denn sobald der LiPo-Warner loslegt sollte man den Stromkreis so schnell wie möglich auftrennen, um eine Tiefentladung zu vermeiden.
Der LiPo-Warner war am XH-Balancer Anschluss des Hacker-Akkus angeschlossen.


Aufbau der Messung


Was habe ich gemessen?






Link zu den Daten im eignen Fenster





Zusammenfassung und Auswertung

Ich war doch etwas schockiert wie unterschiedlich die Akkus sind. Ich habe immer alle Akkus gleich oft benutzt und ge- und entladen. Und nach jedem Gebrauch wurden die Akkus auf Lagerspannung gebracht. Leider habe ich nicht aufgezeichnet wie oft die Akkus benutzt wurden, aber nach einer groben Überschlagsrechnung bin ich auf ca., 150 Ladezyklen gekommen.

Innerer Widerstand der Zellen

Wenn Ihr auch ein Ladegerät (meines ist ein: Hyperion EOS 720I Super DUO3) besitzt welches den inneren Widerstand pro Zelle angibt dann schaut Euch die Werte genau an. Wie man in der obigen Tabelle ablesen kann, ist Gesamtwiderstand der Akkus Nr. 14 und 18 am besten. Wie man aber an der Leistungs-Tabelle sehen kann, leistet der Akku Nr. 13 mehr als Nr. 14. Das liegt daran, dass die Differenz der Zellen zueinander nur 0,4 mΩ beträgt, Nr. 13 hat 0,6 mΩ. Also werden bei Akku Nr. 14 beide Zellen bis zum Schluss gleichmäßig entladen.

Ich werde jetzt also die Akkus Nr. 14 und 18 zusammen als 4S fahren. Und Nr. 13 und 16. Damit sollte ich zwei Akku-Pakete haben die die letzten anstehenden Rennen ausreichend Leistung zur Verfügung stellen.

Aussicht:
Ich werde noch einen Aufbau für 4S LiPos machen, danke an Michael für die tolle Vorlage:

Schottland Fazit

Wir waren drei volle Wochen in Schottland. In dieser Zeit haben wir acht Campingplätze besucht. Wir waren immer zwischen 2 und 3 Nächte auf ...