„Lithium-Batterien“

Lithium-Batterien sind, verglichen mit den konventionellen Systemen wie Alkali-Mangan,
Blei-Säure oder Nickel/Cadmium, eine sehr junge Technologie. Trotz ihrer erst relativ kurz
zurückliegenden Markteinführung zeigen sie im Bereich der Gerätebatterien bereits das
größte Marktwachstum und beginnen die etablierten Systeme zu verdrängen. 2005 wurden ca. 1 Milliarde Zellen bei einem Umsatz von ca. 4,5 Milliarden US$ verkauft. Ihr Potential ist,
insbesondere im Hinblick auf die Zellchemie, noch nicht ausgeschöpft.
 

Grundlagen und Funktionsprinzip
 

Die kleinste eigenständige elektrochemische Speichereinheit ist die galvanische Zelle. Eine
Kombination mehrerer galvanischer Zellen bezeichnet man als Batterie. Durch die Art der
Zellen, deren Anzahl und Verschaltung - in Serie oder parallel - lassen sich Batterien
gewünschter Gesamtspannung bzw. Gesamtkapazität anfertigen.
Die galvanische Zelle selbst enthält als eigentliche Speichereinheiten eine negative und eine
positive Elektrode. Die Elektroden sind in der Zelle elektronisch voneinander isoliert aber
ionisch leitend über einen Elektrolyten verbunden. In den Elektroden befindet sich das für die
Speicherung notwendige Aktivmaterial. Werden die beiden Elektroden einer geladenen Zelle
extern miteinander verbunden, so tritt der Entladeprozess ein. Hierbei findet an der negativen
Elektrode eine Oxidation und an der positiven Elektrode eine Reduktion des Aktivmaterials
statt. Über den äußeren Stromkreis fließen Elektronen, der Ladungsausgleich im Zellinnern
erfolgt ionisch über den Elektrolyten.
Generell unterscheidet man Primärzellen, die nur einmalige Entladung erlauben, von den
wiederaufladbaren Sekundärzellen oder Akkumulatoren.
Wichtige Kenngrößen von Batteriesystemen sind: Ruhespannung (englisch "open circuit voltage", OCV), Spannung zwischen den beiden Polen, wenn kein Strom fließt; sie wird durch die verwendeten Elektrodenmaterialien bestimmt
Gewichts- bzw. volumenbezogene Speicherkapazität (theoretisch entnehmbare
Ladungsmenge in Ah/kg bzw. Ah/l) spezifische Energie bzw. Energiedichte (masse- bzw. volumenbezogene nutzbare elektrische Energie einer Batterie in Wh/kg bzw. Wh/l)
Wie Abbildung 1 zeigt, zeichnen sich die Lithium-Systeme im Vergleich zu anderen
bekannten Batteriesystemen durch weitaus höhere spezifische Energie und Energiedichte aus.
 

Lithium-Batterie ist ein Sammelbegriff für die Vielzahl primärer und sekundärer
Batteriesysteme, in denen Lithium in reiner oder gebundener Form als Aktivmaterial der
negativen Elektrode verwendet wird. Es gibt eine Fülle möglicher Kombinationen von
Anoden-, Elektrolyt- und Kathodenmaterialien.
Lithium ist das leichteste Metall im Periodensystem (Atommasse M = 6,941 g/mol; Dichte
0,53 g/cm³) und steht am negativen Ende der elektrochemischen Spannungsreihe (-3,04 VH). Die daraus resultierende hohe theoretische Kapazität von 3860 Ah/kg und die in Kombination mit verschiedenen Kathodenmaterialien realisierbaren hohen Zellspannungen machen es zum idealen Anodenmaterial. Allerdings muss die hohe Reaktivität metallischen Lithiums gegenüber Wasser oder feuchter Luft berücksichtigt werden. Als Elektrolyte können daher nur Lösungen wasserfreier Lithiumsalze in organischen Lösemitteln oder Festkörperelektrolyte verwendet werden. Zudem muss der Zusammenbau der Lithium-Batterien unter Schutzgas oder zumindest in Trockenräumen erfolgen.
 

Primäre Lithium-Batterien
 

Bereits in den siebziger Jahren kamen die ersten primären Lithiumzellen auf den Markt.
Vorteile gegenüber herkömmlichen Systemen, wie z.B. den Alkali-Mangan-Batterien, sind
höhere Zellspannung, höhere spezifische Energie bzw. Energiedichte, geringere
Selbstentladung und lange Lagerfähigkeit. Selbst nach 10 Jahren Lagerung können noch mehr
als 80% der Nennkapazität entnommen werden. Die primären Systeme finden ihre
Einsatzgebiete in Uhren, Kameras, Taschenrechnern, Back-up-Systemen für Speicherchips,
medizinischen Geräten und Anwendungen im militärischen Bereich.
Primäre Lithium-Systeme verwenden metallisches Lithium als Anode. Die gängigen
kommerziellen Typen unterscheiden sich im Kathodenmaterial und dem verwendeten
Elektrolyten: Lithium-Mangandioxid Li-MnO2 Nennspannung: 3.0 V weit verbreitete Batterie für den Einsatz in Kameras, Uhren und Back-up-Systemen
Lithium-Kohlenstoffmonofluorid Li-(CFx)n Nennspannung: 3.0 V etwas höhere
Kapazität als das Li-MnO2 System, aber deutlich teurer, wird hauptsächlich im
medizinischen Bereich eingesetzt Lithium-Eisendisulfid Li-FeS2 Nennspannung: 1.5 V hochstromfähig, Einsatz in Kameras Lithium-Iod Li-I2 Nennspannung: 2.8 V Einsatz als Stromversorgung in medizinischen Implantaten (Herzschrittmacher)
 

Sekundäre Lithium-Batterien
 

Portable elektronische Geräte wie Handys, Notebooks, Digitalkameras, Camcorder, portable
CD-Player, MP3-Player und elektronische Spielzeuge haben unser Leben in den letzten
Jahren stark verändert. Diese Entwicklung wäre undenkbar gewesen ohne wiederaufladbare
Gerätebatterien.
Im Bereich portabler Systeme sind Neuentwicklungen oft an die Verfügbarkeit
leistungsfähigerer Akkumulatoren gebunden. Diesen Markt dominieren die Lithium-Batterien
mit höherer Energiedichte, flexibleren Designs und höherer Lebensdauer verglichen mit
anderen Batteriesystemen.
 

Lithium Ionen Batterie
 

Seit den frühen sechziger Jahren wurde eine Reihe von wieder aufladbaren Zelltypen mit
Lithiummetall als Anode entwickelt. Ein großer Nachteil dieser Batterien war das inhärente
Sicherheitsrisiko. Das Sicherheitsproblem liegt hier bei der negativen Elektrode. Beim
Ladevorgang wird metallisches Lithium auf der negativen Elektrode abgeschieden. Diese
Abscheidung erfolgt nicht als kompaktes Metall, sondern in Form poröser und nadelförmiger
Metallabscheidungen, so genannter Dendriten. Diese können lokale Kurzschlüsse in der
Batterie verursachen, die mit starker Wärmeentwicklung einhergehen. Übersteigt die lokale
Temperatur den Schmelzpunkt des Lithiums, kommt es zu explosionsartigen Reaktionen mit
dem Elektrolyten. Der Durchbruch gelang 1991 der Firma Sony mit der Markteinführung einer wieder aufladbaren Lithium-Ionen-Batterie.
Das Funktionsprinzip dieser Zelle ist in Abbildung 2 gezeigt. In diesem System können
sowohl Kathoden- als auch Anodenaktivmaterial Lithium reversibel einlagern. Die negative
Elektrode enthält an Stelle metallischen Lithiums nun Kohlenstoff als Speichermedium, die
positive ein Lithium-Übergangsmetalloxid, in kommerziellen Zellen vorwiegend LiCoO2.
Vorteilhaft ist, dass die Zelle im entladenen Zustand zusammengebaut wird; so dass beide
Elektroden an trockener Luft verarbeitet werden können.
Beim Ladeprozess werden Lithium-Ionen aus dem Lithium-Übergangsmetalloxid ausgelagert,
zur negativen Elektrode transportiert und dort in das Wirtsgitter des Kohlenstoffs eingelagert,
beim Entladeprozess verläuft der Prozess umgekehrt. Der Elektrolyt dient nur als
Transportmedium für die Lithium-Ionen und nimmt selbst nicht an der Reaktion teil. Der
Elektrolytfilm kann also sehr dünn ausgelegt werden.
Beim Laden findet folgende vereinfachte Zellreaktion statt:
Positive Elektrode:
LiCoO2 Li1-xCoO2 + x Li+ + x e-
Negative Elektrode:
x Li+ + Cn (Graphit) + x e- LixCn (0 < x < 1)
Gesamtreaktion:
LiCoO2 + Cn Li1-xCoO2 + LixCn
Dieser Typ von Lithium-Ionen-Zelle hat eine Nennspannung von 3,6 V, dreimal so hoch wie
die eines Nickel/Metallhydrid-Akkumulators, eine spezifische Energie von 120-160 Wh/kg
und eine Energiedichte von 200-300 Wh/l. Durch die Vermeidung von metallischem Lithium ist die Sicherheit deutlich erhöht. Dennoch ist für die Lithium-Ionen-Batterien der Einsatz spezieller Laderegler erforderlich, da die Zellen empfindlich gegen Überladung sind. Zahlreiche konstruktive Sicherheitsmaßnahmen wurden getroffen, um Brände, wie sie bei Lithiummetall-Batterien auftraten, zu vermeiden.
Sicherheitsventile verhindern einen zu hohen Druckanstieg im Innern der Zelle und PTCWiderstände schützen vor Überhitzung und Überladung.
 

              Lithium-Polymer-Batterie

Eine Variante der Lithium-Ionen-Zelle ist die Lithium-Polymer-Zelle. Elektrodenmaterialien
und Zellchemie sind identisch, es wird aber an Stelle des flüssigen Elektrolyten eine
Polymermatrix verwendet, die den Flüssigelektrolyten vollständig aufsaugt und auslaufsicher
fixiert.
Bei der Lithium-Polymer-Zelle wird kein festes Gehäuse mehr benötigt. Eine durch Aluminiumfolie verstärkte Plastikfolie genügt als Verpackung. In diese können die Zellen einfach unter Vakuum eingeschweißt werden. In Anlehnung an die Vakuumverpackung von Kaffee werden diese Polymerzellen auch häufig "coffee bag"-Zellen genannt. Diese Technik ermöglicht die Herstellung dünnerer Zellen und größere Designflexibilität. Weitere Vorteile sind höhere Energiedichte durch den kompakten Aufbau und niedrigere Herstellungskosten. Die Flexibilität des Designs macht Lithium-Polymerzellen besonders attraktiv für den Mobiltelefon- und Computermarkt. Neben den oben beschriebenen Zellen gibt es Entwicklungen von Lithium-Polymerzellen mit (Fest-)Polymerelektrolyt. Als Elektrolyt wird ein Polymer mit einem darin gelösten Lithiumsalz eingesetzt, das keine flüssigen Lösungsmittel mehr enthält. Der Ionentransport erfolgt ausschließlich über die Polymermatrix. Die Leitfähigkeit dieser reinen Polymerelektrolyte ist deutlich geringer als die der Flüssigelektrolyte. Da diese Art von Polymerelektrolyt sehr reduktionsstabil ist, kann hier wieder metallisches Lithium in Form einer Folie als negative Elektrode eingesetzt werden. Die Bildung von Lithiumdendriten und die damit verbundenen Sicherheitsrisiken treten nicht auf. Wegen der deutlich geringeren Leitfähigkeit des Polymerelektrolyten liegt die Betriebstemperatur dieses Systems bei 60-80°C. Damit eignet es sich nicht für portable Anwendungen.
Ausblick
Die Anforderungen an Energie- und Leistungsdichte von Batteriesystemen steigen immer weiter. Eine Reihe von überwiegend asiatischen Firmen produziert Rund- und prismatische Zellen verschiedener Größe und Kapazität für den Einsatz in Camcordern, Mobiltelefonen und tragbaren Computern. 2005 wurden die ersten Lithium-Ionenzellen in schnurlosen Werkzeugen, so genannten Power Tools, eingesetzt. Neue Fahrzeugkonzepte, wie z.B. das Hybridauto, benötigen leistungsfähigere Batterien. Der Hybridantrieb erfordert eine Energie von 1-2 kWh bei kurzzeitigen Spitzenleistungen von über 20 kW, sowohl im Lade- als auch Entladevorgang. Das Lithium-Batteriesystem besticht bereits heute durch seine hohe Energiedichte. Diese kann durch die Vielfalt der möglichen Aktivmaterialien noch weiter gesteigert werden. Gleichzeitig zielen die Entwicklungen auf die Verbesserung der Sicherheit, der Lebensdauer und des Hochstromverhaltens. Die Kombinationsbreite verschiedener geeigneter Materialien ist bei weitem noch nicht ausgeschöpft. Neue Materialien, Nanokomposite und neue Zellkonzepte bieten Entwicklungspotential für weitere Verbesserungen und neue Anwendungen.

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Das Kleine Regler ABC

Bei ACT Europa habe ich eine gute Abhandlung über die 2,4 Ghz Technik gefunden

Das kleine „LiPo ABC“ für den Alltag

Lithium Polymer (LiPo) Akkus werden immer leistungsstärker und gleichzeitig immer leichter. Das zeigen die neu auf den Markt kommenden LiPos ganz deutlich. Endlos kann es aber nicht weitergehen und wie es im Leben so ist, das Gute und Schlechte hält sich immer die Waage und so werden die neuen LiPo Akkus wieder deutlich empfindlicher. Der richtige Umgang mit den Akkus wird in Zukunft wieder deutlich wichtiger und das hat uns dazu bewogen, eine kleine "Anleitung" für den Umgang mit LiPos zusammenzustellen. Wie benutzt man LiPo Akkus richtig? Der Nutzen eines LiPos ist optimal wenn er möglichst oft verwendet wird (Zyklen). Dabei gilt: Nicht an den Ladezyklen sparen denn das mehrmalige Schnellladen des LiPos ist erheblich effizienter, als diese Zyklen auf viele Packs zu verteilen. Der LiPo wirkt deutlich frischer über die gesamte Zyklendauer von (normal) 150 bis max. 200Zyklen! Alter schädigt mehr als ständiger Nutzen. Vorausgesetzt man bewegt sich innerhalb der Spezifikationen des Akkus. Vorteil: Man kauft nicht mehr, sondern früher ein neues Packs, die zudem einen Fertigungs-/Technologieschub erfahren haben. Grundsätzliche Kontrolle Um einen LiPo-Akku grundsätzlich zu kontrollieren, kann die sog. Zellenspannungs-/Differenz und die /Höhe herangezogen werden. Bei der Auslieferung eines Akkus sollte die Differenz nicht mehr als 0,05V (50mV) bzw. nicht unter 3,6V/Zelle betragen. Liegen diese Werte darüber, sollte der Akku möglichst sofort beim Händler reklamiert werden! Kontrollieren kann man die Spannungen mit der Balanceranzeige im Ladegerät oder alternativ mit einem LiPo-Checker. Nur, der LiPo-Checker sollte vorher auf korrekte Funktion überprüft werden, damit die gemessene Spannung auch möglichst genau stimmt. Eine Abweichung bis zu 0,03V (30mV) ist leider bei vielen LiPo-Checkern normal. Wer im Besitz eines Digital-Multimeters ist, sollte zur Spannungsmessung dessen Anzeigewerte vertrauen. Info zum LiPo-Checker Jeder LiPotyp hat eine „eigene“ Spannungskurve … nur… das weiß aber der LiPo-Checker nicht. Hier entsprechen „nur“ 50mV/Zelle (0,05V/Z) schon einer Fülldifferenz von über 20%! Der Checker ist ein Universalinstrument und kein auf diesen einen LiPo-Typ abgestimmtes Messgerät. Der LiPo-Checker soll nur einen ersten Anhaltspunkt liefern mit einer sehr groben Füllgenauigkeit. Viel wichtiger ist die Spannungsanzeige, nicht der Prozentwert, den sollte man ignorieren wegen der erheblichen Ungenauigkeiten. Mit ihm sollte man i.G. nur drei Zustände im Leerlauf prüfen: Voll: >4,15V/Z - Leer: <3,6V/Z - Spannungsdifferenzen: > 50mV/Z wären kritisch.
Die ersten Ladungen Ausschließlich nur Ladegeräte mit integriertem Balancer und als Ladung nur das „CC-CV“ Ladeverfahren verwenden. Als Ladestrom haben sich für den Anfang 1C (entspricht einem Ladestrom von 1x der Kapazität für einen 2200mAh Akku also 2,2A) bewährt, nach ein paar Ladungen (Zyklen) kann dieser dann auf die vom Händler / Hersteller freigegebene maximale Laderate erhöht werden. Laden wenn der LiPo sehr kalt oder warm ist Natürlich kann der Akku auch bei gut handwarmen (max. 40°C) oder kalten Temperaturen (min. 10°C) schnell geladen werden! Dabei sollte der höchste Ladestrom aber in keinem Fall auf die maximal mögliche C-Rate eingestellt werden. Wenn der Akku z.B. mit einer maximalen Laderate von 4C freigegeben ist, dann sollte in diesem Fall max. 2-3C gewählt werden.
Ist der Akku so richtig heiß (deutlich über 40°C), ist es sinnvoll ihn erst etwas abkühlen zu lassen (wichtig wäre es zusätzlich den Antrieb zu analysieren oder einen Akku mit einer höheren C-Rate zu verwenden). Sollte der Akku unter 10°C kalt sein, wären Laderaten von unter 1C (typisch: 0,2C bis 0,5C) ratsam. Bei fallender Temperatur ist aber zu beachten, dass der Übergang von 4C auf unter 1C nicht plötzlich, sondern ebenso fließend ist. Daher empfehlen wir bei kalten Temperaturen schon ab 15°C den Ladestrom deutlich zu reduzieren. Das Balancen Mit Balancen ist das Ausgleichen (Balancieren) der Akkuspannung innerhalb eines Akkupacks gemeint. Des Weiteren erhöht es die Betriebssicherheit des Ladevorgangs und sorgt gleichzeitig dafür, dass alle Akkus den gleichen Ladezustand haben. Das ist beim Nutzen/Entladen, also im Modell, nicht notwendig aber beim Laden dafür unverzichtbar. Auch während einer Test-Entladung ist ein Balancieren nicht nötig, eher sogar kontraproduktiv. Ebenso wenn ein LiPo auf Lagerspannung gebracht wird. Gute Ladegeräte starten erst ab einer bestimmten Spannungsschwelle (z.B. 3,8V / Zelle) mit dem Balancen der Einzelzellen. Das Aufladen mit einem konstanten Strom schont darüber hinaus die Akkus wodurch es Sinn macht, wenn der Balancer erst beim Übergang von der Konstantstrom- (CC) zur Konstantspannungs- (CV) Ladung (Phase) mit dem Balancen beginnt. Manche Ladegeräte ermöglichen dem Anwender auch diese Spannung einzustellen. Sollte das möglich sein, empfehlen wir hier einen Wert von 4,0V/Z oder 4,1V/Z vor zugeben. Das Ganze bringt aber einen Nachteil mit sich weil das Balancieren den gesamten Ladevorgang verlängert. Das Ladegerät wird erst "fertig" melden, wenn alle Zellen des Akkupacks auf 4,2V geladen sind und sollte eine Zelle noch nachhinken wird es die Anderen so lange entladen, bis sie gleich auf sind. Tipp: Deswegen sollte bei der Anschaffung eines Ladegerätes darauf geachtet werden, dass ein möglichst hoher Balancer-Strom möglich ist. Ein effizienter Balancer sollte eigentlich 1/20 des Ladestroms zum Ausgleichen der einzelnen Zellen schaffen und der niedrigste Ladestrom (CV-Phase) sollte bei einem 1/10 bis max. 1/15 des Ladestromes (einstellbar) liegen bis die Fertigmeldung erscheint („1/10“ Beispiel mit 5A Ladestrom: bei 0,5A Ladestrom würde das Ladegerät bei ausgeglichenen Zellen „VOLL“ melden!). Innenwiderstand (DC-Ri) Anzeige bei Ladegeräten Bei diesem Wert gilt: Je niedriger desto mehr Spannung liefert der LiPo unter Last (im Volksmund: mehr Druck). Nur die Messmethoden sind derart einfach und ungenau, dass hier nur eine relative Vergleichbarkeit (Tendenz) über die Zeit (Zyklen) gegeben ist. Bitte nicht den Fehler machen und diese Werte absolut betrachten. Verglichen lassen sich nur die Werte eines gleichen Ladegerätetyps! Dabei muss auf die Temperatur und den Ladegrad geachtet werden, die sehr entscheidend die DC-Ri Werte beeinflussen!
Richtig entladen bzw. wie man lange Spaß mit seinem Akku hat Oft hört und liest man, dass der LiPo bei den ersten Entladungen geschont werden sollte. Deutlich wichtiger ist es aber den Akku grundsätzlich nicht zu überlasten - egal ob in den ersten Zyklen oder später! Woran erkennt man aber die Überlastung eines LiPo-Akkus? Das ist einfacher als man denkt. An den folgenden vier Punkten kann eine Überlastung leicht festgestellt werden:
1. Unter Last ergeben sich Spannungseinbrüche von kleiner als 3,3V pro Zelle.
2. Der LiPo Akku ist nach der Entladung extrem heiß. Der LiPo darf unter keinen Umständen wärmer als 60°C werden - das schädigt nachhaltig die Chemie!
3. Die Kapazität des Akkus ist voll ausgenutzt. Nutzung von über 80% der Nennkapazität ist nicht sinnvoll.
4. Die Leerlauf-Zellenspannung (keine Last am LiPo oder offene Hochstromanschlüsse), sollte nie unter 3,6V liegen bzw. fallen.
Diese vier Punkte sind das Wichtigste für lange Freude am Nutzen (hohe Zyklenzahl) eines LiPo-Akkus! Wer sich daran hält wird merklich länger Spaß an seinen Akkus haben als Derjenige, der sie zwar "schonend" in Betrieb nimmt aber danach deutlich überlastet.
Und wenn es mal kalt (unter 18°C) wird? LiPos werden bei Kälte in der chemischen Reaktion „träger“ (hochohmiger) und deswegen scheint es, als hätten sie nun keine Leistung mehr. Grundsätzlich ist es so, dass die Leistungsfähigkeit mit fallender Temperatur kontinuierlich zurück geht und die Entladerate muss dem Rechnung tragen. Wer das übersieht befindet sich sehr schnell in der Überlastung (zu tiefe Spannungseinbrüche) des Akkus und schadet damit der Lebenserwartung. Hat ein Akku unter 18°C, fällt die empfohlene Entladerate deutlich auf die sonst mögliche C-Rate ab. Nähern wir uns den 10°C, dann sind es schon unter 50% der sonst möglichen C-Rate! Zusätzlich muss damit gerechnet werden, dass die volle Kapazität nicht mehr zur Verfügung steht und die Flugzeit sich merklich reduziert. Letztendlich sind die Akkus bei diesen Temperaturen, tatsächlich nur noch als Empfänger-/senderstromversorgung zu gebrauchen. Als Antrieb für ein Modell sind die notwendig schonenden Entladeraten dann zu niedrig. Soll dennoch mit Hochstrombelastungen (größer 5C) gearbeitet werden, ist ein Vorwärmen der Akkus unerlässlich. Dazu gibt es verschiedene Lösungen. Die verbreiteste Lösung ist die Vorwärmung in einem LiPo-Heizkofer. Als ideale Vorwärmtemperatur haben sich gut handwarm, also ca. 35°C bis 40°C herausgestellt. Die Vorwärmzeit sollte mindestens 90 Minuten betragen damit auch im Inneren des Packs die Wärme gleichmäßig verbreitet ist.
Die maximale Leistung aus dem LiPo-Akku rauskitzeln Als Hochstrombelastung bezeichnet man bei LiPo-Akkus bereits Ströme die mehr als 5C betragen! Deswegen ist es wichtig ein paar Rahmenbedingungen rund um die Hochstrombelastung der LiPos zu kennen. Generell gilt - wenn die Akkutemperatur unter 18°C ist, ist Vorwärmen Pflicht! Wenn die Belastung innerhalb der Dauerbelastbarkeit des Akkus liegt, ist eine Temperatur von 30°C bis 35°C optimal. Sollte er über 18°C haben (ab 20°C, sommerliche Temperaturen), kann auf die Vorwärmung verzichtet werden. Grundsätzlich sollte bei solchen Belastungen aber nur etwa 70% der Kapazität entnommen werden. Wird die Entnahmekapazität per Telemetrie überwacht, können auch bis zu 85% (empfohlen: 80%) entnommen werden. Wichtig ist, dass bei Belastungsspitzen die Zellenspannung nicht unter 3,3V einbricht (siehe Entladeregeln von oben).
Bei Überlast-Nutzung, also wenn die Dauerbelastbarkeit des Akkus (auch nur kurzzeitig) deutlich überschritten (teilw. bis zum Dreifachen der max. C-Rate!) wird, sind noch ein paar mehr Regeln zu beachten um die Lebensdauer des Akkus nicht unnötig zu verkürzen. Ein LiPo Akku entfaltet hierbei seine höchste Leistung wenn er etwa 40°C warm ist. Daher ist ein Vorwärmen der Akkus (auch im Sommer) Pflicht und sorgt dafür, dass der Akku mit höchster Leistungsfähigkeit startet. Als Vorwärmtemperatur hat sich dabei 38°C - 45°C als optimal herausgestellt. Wichtig ist auch, dass die Kapazität des Akkus nicht voll genutzt wird! Lebensdauerförderlich ist es wenn nur etwa 50% der Nennkapazität genutzt werden. Eine Einzelzellen- und Kapazitätsüberwachung per Telemetrie ist speziell in diesen Belastungsregionen sinnvoll und sehr empfehlenswert.
Lipos richtig lagern Das Lagern eines LiPo bei korrekter Akkuspannung sorgt dafür, dass der Akku möglichst wenig altert. Wichtig ist dabei, dass eine falsche Benutzung (siehe Entladeregeln von oben) den Akku deutlich mehr zusetzt als die korrekte Lagerung! Kühl und trocken ist Voraussetzung und die LiPos sollten nicht vollgeladen gelagert werden. Auch nicht, wenn es nur über eine Nacht ist. Die Nächte summieren sich gerne und führen in der Summe zu einer Schädigung des Akkus, dabei unterscheidet man:
Kurzzeit: Wer mit seinen LiPos spontan „Einsatzbereit“ sein möchte, lädt den Akku auf etwa 4,1V Zellenspannung vor (ideal im LiIon-Programm) und lagert ihn anschließend sicher und geschützt. Dann kurz vor dem Einsatz im LiPo-Programm voll Laden (dauert nur wenige Minuten) und ab geht’s. Wer auf ca. 5% bis 8% der Nutzkapazität verzichten kann darf gerne sofort loslegen. Langzeitlagern: Bei längerer Lagerung (ab zwei Tagen), ist eine Zellenspannung von 3,65V bis 4,0V aus Sicht des LiPos völlig in Ordnung. Das ist auch der Grund, warum immer wieder die (mittleren) 3,80V bis 3,85V pro Zelle zu lesen sind. Energietechnisch sind die (hier wären es 40% bis 50%) aber nicht ganz unproblematisch, dabei gilt: Je weniger Energie im Akku ist, umso weniger muss im Falle eines Supergaus (Kurzschluss) die gespeicherte Energie abgebaut werden. Leider ist der Energiegehalt ab 3,8V/Z derart hoch, dass im Fehlerfall (Supergau) des Akkus mit einer totalen Selbstzerstörung zu rechnen ist. Dabei entstehen extrem hohe Temperaturen die Sekundärbrände (Entzündungen im Umfeld des Akkus) nach sich ziehen können! Daher wäre eine Lagerspannung von 3,70V - 3,75V (im Leerlauf gemessen, dabei kommt es schon auf 0,05V an!) deutlich geeigneter. Das entspricht einem Energiegehalt von etwa 10% - 20%. Hierbei wird bei den LiPos genauso die Lagersicherheit erhöht und energietechnisch enthält er nicht mehr die Leistung um einen Brandschaden im Fehlerfall anzurichten. Wir empfehlen einen derart gelagerten LiPo monatlich kurz auf seine Spannungshöhe zu kontrollieren und ggf. nachladen. Tipp bei Ladegeräten ohne einstellbarer Store-Spannung: Im „LiIon-Store“ lagern da hier meist 3,75V/Z (bzw. 3,70V/Z) voreingestellt sind!
LiPo Akkus richtig entsorgen Auch LiPo Akkus halten nicht ewig und zeigen ihr Ende mit einem deutlichen Leistungseinbruch. Das muss aber noch nicht das Ende des Lebenszyklus des Akkus bedeuten, denn wenn er für eine Hochstromanwendung nicht mehr genug Leistung hat, kann er immer noch in einer "Zweitanwendung", die weniger leistungshungrig ist, verwendet werden. Perfekt also um Jugendförderung zu betreiben. Dessen Einstiegsmodelle entwickeln normalerweise deutlich weniger Stromhunger als „ausgewachsene“ Modelle. Sollte alles zu spät sein, dann gilt es den Akku richtig und fachgerecht zu entsorgen. Dazu wird er als erstes so beschriftet, dass der Akkutyp gut zu lesen ist. Danach entlädt man ihn deutlich unter die Lagerspannung. Ideal sind deutlich unter 3,6V pro Zelle im Leerlauf (der Akku ist ladetechnisch so gut wie leer). Beim Entladen mit dem Ladegerät dürfen Das kleine „LiPo ABC“ für den Alltag Bitte sorgfältig alles durchlesen!
Lithium Polymer (LiPo) Akkus werden immer leistungsstärker und gleichzeitig immer leichter. Das zeigen die neu auf den Markt kommenden LiPos ganz deutlich. Endlos kann es aber nicht weitergehen und wie es im Leben so ist, das Gute und Schlechte hält sich immer die Waage und so werden die neuen LiPo Akkus wieder deutlich empfindlicher. Der richtige Umgang mit den Akkus wird in Zukunft wieder deutlich wichtiger und das hat uns dazu bewogen, eine kleine "Anleitung" für den Umgang mit LiPos zusammenzustellen. Wie benutzt man LiPo Akkus richtig? Der Nutzen eines LiPos ist optimal wenn er möglichst oft verwendet wird (Zyklen). Dabei gilt: Nicht an den Ladezyklen sparen denn das mehrmalige Schnellladen des LiPos ist erheblich effizienter, als diese Zyklen auf viele Packs zu verteilen. Der LiPo wirkt deutlich frischer über die gesamte Zyklendauer von (normal) 150 bis max. 200Zyklen! Alter schädigt mehr als ständiger Nutzen. Vorausgesetzt man bewegt sich innerhalb der Spezifikationen des Akkus. Vorteil: Man kauft nicht mehr, sondern früher ein neues Packs, die zudem einen Fertigungs-/Technologieschub erfahren haben. Grundsätzliche Kontrolle Um einen LiPo-Akku grundsätzlich zu kontrollieren, kann die sog. Zellenspannungs-/Differenz und die /Höhe herangezogen werden. Bei der Auslieferung eines Akkus sollte die Differenz nicht mehr als 0,05V (50mV) bzw. nicht unter 3,6V/Zelle betragen. Liegen diese Werte darüber, sollte der Akku möglichst sofort beim Händler reklamiert werden! Kontrollieren kann man die Spannungen mit der Balanceranzeige im Ladegerät oder alternativ mit einem LiPo-Checker. Nur, der LiPo-Checker sollte vorher auf korrekte Funktion überprüft werden, damit die gemessene Spannung auch möglichst genau stimmt. Eine Abweichung bis zu 0,03V (30mV) ist leider bei vielen LiPo-Checkern normal. Wer im Besitz eines Digital-Multimeters ist, sollte zur Spannungsmessung dessen Anzeigewerte vertrauen. Info zum LiPo-Checker Jeder LiPotyp hat eine „eigene“ Spannungskurve … nur… das weiß aber der LiPo-Checker nicht. Hier entsprechen „nur“ 50mV/Zelle (0,05V/Z) schon einer Fülldifferenz von über 20%! Der Checker ist ein Universalinstrument und kein auf diesen einen LiPo-Typ abgestimmtes Messgerät. Der LiPo-Checker soll nur einen ersten Anhaltspunkt liefern mit einer sehr groben Füllgenauigkeit. Viel wichtiger ist die Spannungsanzeige, nicht der Prozentwert, den sollte man ignorieren wegen der erheblichen Ungenauigkeiten. Mit ihm sollte man i.G. nur drei Zustände im Leerlauf prüfen: Voll: >4,15V/Z - Leer: <3,6V/Z - Spannungsdifferenzen: > 50mV/Z wären kritisch.
Die ersten Ladungen Ausschließlich nur Ladegeräte mit integriertem Balancer und als Ladung nur das „CC-CV“ Ladeverfahren verwenden. Als Ladestrom haben sich für den Anfang 1C (entspricht einem Ladestrom von 1x der Kapazität für einen 2200mAh Akku also 2,2A) bewährt, nach ein paar Ladungen (Zyklen) kann dieser dann auf die vom Händler / Hersteller freigegebene maximale Laderate erhöht werden. Laden wenn der LiPo sehr kalt oder warm ist Natürlich kann der Akku auch bei gut handwarmen (max. 40°C) oder kalten Temperaturen (min. 10°C) schnell geladen werden! Dabei sollte der höchste Ladestrom aber in keinem Fall auf die maximal mögliche C-Rate eingestellt werden. Wenn der Akku z.B. mit einer maximalen Laderate von 4C freigegeben ist, dann sollte in diesem Fall max. 2-3C gewählt werden.
Ist der Akku so richtig heiß (deutlich über 40°C), ist es sinnvoll ihn erst etwas abkühlen zu lassen (wichtig wäre es zusätzlich den Antrieb zu analysieren oder einen Akku mit einer höheren C-Rate zu verwenden). Sollte der Akku unter 10°C kalt sein, wären Laderaten von unter 1C (typisch: 0,2C bis 0,5C) ratsam. Bei fallender Temperatur ist aber zu beachten, dass der Übergang von 4C auf unter 1C nicht plötzlich, sondern ebenso fließend ist. Daher empfehlen wir bei kalten Temperaturen schon ab 15°C den Ladestrom deutlich zu reduzieren. Das Balancen Mit Balancen ist das Ausgleichen (Balancieren) der Akkuspannung innerhalb eines Akkupacks gemeint. Des Weiteren erhöht es die Betriebssicherheit des Ladevorgangs und sorgt gleichzeitig dafür, dass alle Akkus den gleichen Ladezustand haben. Das ist beim Nutzen/Entladen, also im Modell, nicht notwendig aber beim Laden dafür unverzichtbar. Auch während einer Test-Entladung ist ein Balancieren nicht nötig, eher sogar kontraproduktiv. Ebenso wenn ein LiPo auf Lagerspannung gebracht wird. Gute Ladegeräte starten erst ab einer bestimmten Spannungsschwelle (z.B. 3,8V / Zelle) mit dem Balancen der Einzelzellen. Das Aufladen mit einem konstanten Strom schont darüber hinaus die Akkus wodurch es Sinn macht, wenn der Balancer erst beim Übergang von der Konstantstrom- (CC) zur Konstantspannungs- (CV) Ladung (Phase) mit dem Balancen beginnt. Manche Ladegeräte ermöglichen dem Anwender auch diese Spannung einzustellen. Sollte das möglich sein, empfehlen wir hier einen Wert von 4,0V/Z oder 4,1V/Z vor zugeben. Das Ganze bringt aber einen Nachteil mit sich weil das Balancieren den gesamten Ladevorgang verlängert. Das Ladegerät wird erst "fertig" melden, wenn alle Zellen des Akkupacks auf 4,2V geladen sind und sollte eine Zelle noch nachhinken wird es die Anderen so lange entladen, bis sie gleich auf sind. Tipp: Deswegen sollte bei der Anschaffung eines Ladegerätes darauf geachtet werden, dass ein möglichst hoher Balancer-Strom möglich ist. Ein effizienter Balancer sollte eigentlich 1/20 des Ladestroms zum Ausgleichen der einzelnen Zellen schaffen und der niedrigste Ladestrom (CV-Phase) sollte bei einem 1/10 bis max. 1/15 des Ladestromes (einstellbar) liegen bis die Fertigmeldung erscheint („1/10“ Beispiel mit 5A Ladestrom: bei 0,5A Ladestrom würde das Ladegerät bei ausgeglichenen Zellen „VOLL“ melden!). Innenwiderstand (DC-Ri) Anzeige bei Ladegeräten Bei diesem Wert gilt: Je niedriger desto mehr Spannung liefert der LiPo unter Last (im Volksmund: mehr Druck). Nur die Messmethoden sind derart einfach und ungenau, dass hier nur eine relative Vergleichbarkeit (Tendenz) über die Zeit (Zyklen) gegeben ist. Bitte nicht den Fehler machen und diese Werte absolut betrachten. Verglichen lassen sich nur die Werte eines gleichen Ladegerätetyps! Dabei muss auf die Temperatur und den Ladegrad geachtet werden, die sehr entscheidend die DC-Ri Werte beeinflussen!
Richtig entladen bzw. wie man lange Spaß mit seinem Akku hat Oft hört und liest man, dass der LiPo bei den ersten Entladungen geschont werden sollte. Deutlich wichtiger ist es aber den Akku grundsätzlich nicht zu überlasten - egal ob in den ersten Zyklen oder später! Woran erkennt man aber die Überlastung eines LiPo-Akkus? Das ist einfacher als man denkt. An den folgenden vier Punkten kann eine Überlastung leicht festgestellt werden:
1. Unter Last ergeben sich Spannungseinbrüche von kleiner als 3,3V pro Zelle.
2. Der LiPo Akku ist nach der Entladung extrem heiß. Der LiPo darf unter keinen Umständen wärmer als 60°C werden - das schädigt nachhaltig die Chemie!
3. Die Kapazität des Akkus ist voll ausgenutzt. Nutzung von über 80% der Nennkapazität ist nicht sinnvoll.
4. Die Leerlauf-Zellenspannung (keine Last am LiPo oder offene Hochstromanschlüsse), sollte nie unter 3,6V liegen bzw. fallen.
Diese vier Punkte sind das Wichtigste für lange Freude am Nutzen (hohe Zyklenzahl) eines LiPo-Akkus! Wer sich daran hält wird merklich länger Spaß an seinen Akkus haben als Derjenige, der sie zwar "schonend" in Betrieb nimmt aber danach deutlich überlastet.
Und wenn es mal kalt (unter 18°C) wird? LiPos werden bei Kälte in der chemischen Reaktion „träger“ (hochohmiger) und deswegen scheint es, als hätten sie nun keine Leistung mehr. Grundsätzlich ist es so, dass die Leistungsfähigkeit mit fallender Temperatur kontinuierlich zurück geht und die Entladerate muss dem Rechnung tragen. Wer das übersieht befindet sich sehr schnell in der Überlastung (zu tiefe Spannungseinbrüche) des Akkus und schadet damit der Lebenserwartung. Hat ein Akku unter 18°C, fällt die empfohlene Entladerate deutlich auf die sonst mögliche C-Rate ab. Nähern wir uns den 10°C, dann sind es schon unter 50% der sonst möglichen C-Rate! Zusätzlich muss damit gerechnet werden, dass die volle Kapazität nicht mehr zur Verfügung steht und die Flugzeit sich merklich reduziert. Letztendlich sind die Akkus bei diesen Temperaturen, tatsächlich nur noch als Empfänger-/senderstromversorgung zu gebrauchen. Als Antrieb für ein Modell sind die notwendig schonenden Entladeraten dann zu niedrig. Soll dennoch mit Hochstrombelastungen (größer 5C) gearbeitet werden, ist ein Vorwärmen der Akkus unerlässlich. Dazu gibt es verschiedene Lösungen. Die verbreiteste Lösung ist die Vorwärmung in einem LiPo-Heizkofer. Als ideale Vorwärmtemperatur haben sich gut handwarm, also ca. 35°C bis 40°C herausgestellt. Die Vorwärmzeit sollte mindestens 90 Minuten betragen damit auch im Inneren des Packs die Wärme gleichmäßig verbreitet ist.
Die maximale Leistung aus dem LiPo-Akku rauskitzeln Als Hochstrombelastung bezeichnet man bei LiPo-Akkus bereits Ströme die mehr als 5C betragen! Deswegen ist es wichtig ein paar Rahmenbedingungen rund um die Hochstrombelastung der LiPos zu kennen. Generell gilt - wenn die Akkutemperatur unter 18°C ist, ist Vorwärmen Pflicht! Wenn die Belastung innerhalb der Dauerbelastbarkeit des Akkus liegt, ist eine Temperatur von 30°C bis 35°C optimal. Sollte er über 18°C haben (ab 20°C, sommerliche Temperaturen), kann auf die Vorwärmung verzichtet werden. Grundsätzlich sollte bei solchen Belastungen aber nur etwa 70% der Kapazität entnommen werden. Wird die Entnahmekapazität per Telemetrie überwacht, können auch bis zu 85% (empfohlen: 80%) entnommen werden. Wichtig ist, dass bei Belastungsspitzen die Zellenspannung nicht unter 3,3V einbricht (siehe Entladeregeln von oben).
Bei Überlast-Nutzung, also wenn die Dauerbelastbarkeit des Akkus (auch nur kurzzeitig) deutlich überschritten (teilw. bis zum Dreifachen der max. C-Rate!) wird, sind noch ein paar mehr Regeln zu beachten um die Lebensdauer des Akkus nicht unnötig zu verkürzen. Ein LiPo Akku entfaltet hierbei seine höchste Leistung wenn er etwa 40°C warm ist. Daher ist ein Vorwärmen der Akkus (auch im Sommer) Pflicht und sorgt dafür, dass der Akku mit höchster Leistungsfähigkeit startet. Als Vorwärmtemperatur hat sich dabei 38°C - 45°C als optimal herausgestellt. Wichtig ist auch, dass die Kapazität des Akkus nicht voll genutzt wird! Lebensdauerförderlich ist es wenn nur etwa 50% der Nennkapazität genutzt werden. Eine Einzelzellen- und Kapazitätsüberwachung per Telemetrie ist speziell in diesen Belastungsregionen sinnvoll und sehr empfehlenswert.
Lipos richtig lagern Das Lagern eines LiPo bei korrekter Akkuspannung sorgt dafür, dass der Akku möglichst wenig altert. Wichtig ist dabei, dass eine falsche Benutzung (siehe Entladeregeln von oben) den Akku deutlich mehr zusetzt als die korrekte Lagerung! Kühl und trocken ist Voraussetzung und die LiPos sollten nicht vollgeladen gelagert werden. Auch nicht, wenn es nur über eine Nacht ist. Die Nächte summieren sich gerne und führen in der Summe zu einer Schädigung des Akkus, dabei unterscheidet man:
Kurzzeit: Wer mit seinen LiPos spontan „Einsatzbereit“ sein möchte, lädt den Akku auf etwa 4,1V Zellenspannung vor (ideal im LiIon-Programm) und lagert ihn anschließend sicher und geschützt. Dann kurz vor dem Einsatz im LiPo-Programm voll Laden (dauert nur wenige Minuten) und ab geht’s. Wer auf ca. 5% bis 8% der Nutzkapazität verzichten kann darf gerne sofort loslegen. Langzeitlagern: Bei längerer Lagerung (ab zwei Tagen), ist eine Zellenspannung von 3,65V bis 4,0V aus Sicht des LiPos völlig in Ordnung. Das ist auch der Grund, warum immer wieder die (mittleren) 3,80V bis 3,85V pro Zelle zu lesen sind. Energietechnisch sind die (hier wären es 40% bis 50%) aber nicht ganz unproblematisch, dabei gilt: Je weniger Energie im Akku ist, umso weniger muss im Falle eines Supergaus (Kurzschluss) die gespeicherte Energie abgebaut werden. Leider ist der Energiegehalt ab 3,8V/Z derart hoch, dass im Fehlerfall (Supergau) des Akkus mit einer totalen Selbstzerstörung zu rechnen ist. Dabei entstehen extrem hohe Temperaturen die Sekundärbrände (Entzündungen im Umfeld des Akkus) nach sich ziehen können! Daher wäre eine Lagerspannung von 3,70V - 3,75V (im Leerlauf gemessen, dabei kommt es schon auf 0,05V an!) deutlich geeigneter. Das entspricht einem Energiegehalt von etwa 10% - 20%. Hierbei wird bei den LiPos genauso die Lagersicherheit erhöht und energietechnisch enthält er nicht mehr die Leistung um einen Brandschaden im Fehlerfall anzurichten. Wir empfehlen einen derart gelagerten LiPo monatlich kurz auf seine Spannungshöhe zu kontrollieren und ggf. nachladen. Tipp bei Ladegeräten ohne einstellbarer Store-Spannung: Im „LiIon-Store“ lagern da hier meist 3,75V/Z (bzw. 3,70V/Z) voreingestellt sind!
LiPo Akkus richtig entsorgen Auch LiPo Akkus halten nicht ewig und zeigen ihr Ende mit einem deutlichen Leistungseinbruch. Das muss aber noch nicht das Ende des Lebenszyklus des Akkus bedeuten, denn wenn er für eine Hochstromanwendung nicht mehr genug Leistung hat, kann er immer noch in einer "Zweitanwendung", die weniger leistungshungrig ist, verwendet werden. Perfekt also um Jugendförderung zu betreiben. Dessen Einstiegsmodelle entwickeln normalerweise deutlich weniger Stromhunger als „ausgewachsene“ Modelle. Sollte alles zu spät sein, dann gilt es den Akku richtig und fachgerecht zu entsorgen. Dazu wird er als erstes so beschriftet, dass der Akkutyp gut zu lesen ist. Danach entlädt man ihn deutlich unter die Lagerspannung. Ideal sind deutlich unter 3,6V pro Zelle im Leerlauf (der Akku ist ladetechnisch so gut wie leer). Beim Entladen mit dem Ladegerät dürfen es auch 3V/Z sein. Wenn dann alle Kabel !einzeln! direkt am Gehäuse gekappt und mit Klebeband isoliert sind, bringt man ihn zum Händler des Vertrauens oder gibt ihn an jeder Batterie-Sammelstelle (z.B. Wertstoffhöfe) ab.
Anmerkung: Sämtliche Spannungsgrenzen sind auf den LiPo-Typ bezogen. Bei LiIon bzw. LiFe müssen die Spannungsgrenzen angepasst werden!
Gerd Giese
Stand: 07/2013 ©
© http://stefansliposhop.de/
 

Störung durch Mobiltelefone bei Fernsteuerungen

Text mit freundlicher Genehmigung von Dieter Perkuhn (DMFV)

Zwei aktuelle Meldungen haben seinerzeit für viel Aufregung in der Fernsteuerszene gesorgt:
1. Vor kurzem ist ein Modellhubschrauber abgestürzt genau zu dem Zeitpunkt, als das Mobiltelefon in der Jackentasche des Piloten einen Anruf signalisierte.
2. In einer Modellbauzeitschrift erschien ein kurzer Bericht, in welchem eine Beeinflussung verschiedener Fernsteueranlagen durch Mobiltelefone beschrieben wurde.
Beide Meldungen bedürfen eines ausführlichen Kommentares, denn in dieser lapidaren Kürze haben beide Meldungen Verunsicherung und Ängste erzeugt.
Zu 1.
Der abgestürzte Hubschrauber wurde mit einem Robbe FC 28 Sender gesteuert. Der Sender war mit einem PLL Synthesizer HF-Modul ausgerüstet. Dieses Modul reagiert in der Tat auf die Hochfrequenzeinstrahlung eines Mobiltelefones im Nahbereich von ca. 20 - 40 Zentimetern in der Weise, daß die Elektronik der Regelkreise versagt und das Modul nicht mehr die erwünschte Senderfrequenz generiert. Wird dieser Sender mit einem normalen HF-Modul betrieben, ist eine Beeinflussung durch ein Mobiltelefon selbst dann nicht nachweisbar, wenn das Mobiltelefon direkt auf den Sender gelegt wird. Der FC 28 Sender ist also, wenn er mit einem normalen HF-Modul ausgerüstet ist, absolut unempfindlich gegen Mobiltelefone.
Der gleiche Effekt ist zu beobachten beim PLL Synthesizer Empfänger von Robbe mit der Bezeichnung FP-R 309 DP und beim PLL Synthesizer Empfänger Scan 2000 von Simprop. Auch bei diesen Synthesizer Geräten versagt unter der Hochfrequenzeinstrahlung eines Mobiltelefones in einem Abstand von ca. 20 - 40 Zentimetern die Frequenzsynthese und damit die Funktion des gesamten Empfängers.
Im Falle der beiden Empfänger muß allerdings klar herausgestellt werden, daß in der Praxis die Situation nicht eintreten kann, daß sich während des Flugbetriebes ein Mobiltelefon in einer Entfernung von weniger als 40 Zentimetern zum Empfänger befindet.
Zu 2.
In diesem Bericht wurde ein Versuchsaufbau gewählt, bei dem das Mobiltelefon offenbar zwischen die in Betrieb befindlichen Fernsteuerungskomponenten, bestehnd aus einer engen räumlichen Gruppierung von Sender, Empfänger mit Stromversorgung und einem Servo gelegt wurde. Es wurde festgestellt, daß bei Anruf des Mobiltelefones die Servos zu zittern begannen, bei AM 40 MHz Anlagen am stärksten, bei FM 40 MHz Anlagen deutlich schwächer und beim 35 MHz FM Doppelsuper Empfänger am wenigsten. Die Aussage in diesem Bericht war, daß alle Anlagen gestört wurden. Leider kam nicht ausreichend zum Ausdruck, wie stark die Störungen waren und ob sie womöglich den Flugbetrieb beeinträchtigt hätten. Der Versuchsaufbau läßt auch keine Aussage darüber zu, welche der Fernsteuerkomponenten gestört wurde. Denn falls Empfänger oder Servo gestört wurden, ist dies für die Praxis ohne Bedeutung wegen der grundsätzlich immer großen Entfernung des Mobiltelefones zum Empfänger oder Servo. Es ist kein üblicher Flugbetrieb denkbar, bei dem sich ein Mobiltelefon dichter als 40 cm am Empfänger oder Servo befindet, und nur dann läßt sich bei manchen Empfängern eine geringfügige Beeinflussung feststellen. Störuntersuchungen mit Bedeutung für die Praxis sollten sich also auf die mögliche Störung des Senders beschränken. Störuntersuchungen von Empfänger und Servo in Bezug auf ein Mobiltelefon haben mehr oder weniger nur akademischen Wert. Ich habe in meiner Funktion als Fachreferent für Funk im Deutschen Modellflieger Verband bereits im Jahr 1997 für das Luftamt Nordbayern eine Stellungnahme zur Problematik des Betriebes von Mobiltelefonen an Modellfluggeländen abgegeben. Hieraus zitiere ich einige Passagen:

Von mir wurden Versuche mit D1, D2 und E Plus Mobiltelefonen hinsichtlich der Störwirkung auf 2 der am meisten verwendeten Fernsteuerfabrikate durchgeführt. D1 und D2 Mobiltelefone arbeiten bei ca. 900 MHz mit ca. 2 Watt max. Ausgangsleistung, E Plus Mobiltelefone bei ca. 1800 MHz mit ca. 1 Watt max. Ausgangsleistung. Die Frequenz der untersuchten Fernsteueranlagen beträgt 35 MHz. Die Fernsteueranlagen wurden in Verbindung mit den zugehörigen Empfängern in der Mo-dulationsart PPM und PCM betrieben. Es wurde untersucht, ob die Funktion des Senders, die Funktion des Empfängers und die Funktion der Servos gestört werden kann. Zu diesem Zweck wurde das Mobiltelefon in Betrieb genommen und eine Verbindung zu ei-nem Teilnehmer hergestellt. Das aktiv in Betrieb befindliche Mobiltelefon wurde sodann mit seiner Antenne dem Sender, dann dem Empfänger und dann den Servos bis zur Berührung angenähert.

Als Ergebnis ist festzuhalten:

Die Sender ließen sich überhaupt nicht beeinflussen, sie arbeiteten einwandfrei.
Es gab eine Ausnahme: der Robbe/Futaba Sender FC 28 in Verbindung mit dem Synthesizer HF Modul FP-TQ-FSS wurde in seiner Funktion gestört, sobald die Antenne des Mobiltelefones dichter als ca. 20 - 40 cm dem Sender genähert wurde.

Alle untersuchten Empfänger verhielten sich unabhängig von der Modulationsart gleichartig. Sie wurden in ihrer Funktion geringfügig gestört, sobald die Antenne des Mobiltelefones unmittelbar auf den Empfänger gelegt wurde.

Alle untersuchten Servos zeigten keine Beeinflussung.

Der Betrieb von D1, D2 und E-Plus Mobiltelefonen an Modellflugplätzen ist ohne jede Ein-schränkung unbedenklich. Einzig bei Verwendung von Synthesizer Geräten ist auf einen ge-nügend großen Abstand zu achten. Erst bei einem Abstand des Mobiltelefones von weniger als 20 cm zum Fernsteuerempfänger kann es zu geringfügigen Beeinflussungen kommen. Diese Bedingung ist im realen Modellflugbetrieb nicht erfüllbar.

Ich habe nicht untersucht, inwieweit Mobiltelefone des C-Netzes Störungen der Funkfern-steuerung verursachen können. Geräte dieses Typs können, wenn sie stationär im KFZ installiert sind, wesentlich höhere Leistungen abstrahlen, als Mobiltelefone des D1, D2 oder E-Plus Typs. Beim Einsatz solcher Mobiltelefone in unmittelbarer Nähe eines Fernsteuersenders oder Fernsteueremfängers sind Störungen denkbar.
Diese Überlegung trifft in gleicher Weise auf die im KFZ stationär eingebauten Funkanlagen von Rettungsdiensten zu, die ebenfalls erhebliche Leistungen abstrahlen können. Es ist mir ein Fall bekannt, in denen die Empfangsanlage eines Modellflugzeuges massiv gestört wurde, als dieses beim Landeanflug ein in der Einflugschneise des Modellflugplatzes abgestelltes KFZ eines Rettungsdienstes überflog.

Liste der untersuchten 35 MHz Geräte:

Sender Empfänger Servo
Robbe Futaba FC-28 Robbe Futaba FP-R309 DPS Robbe Futaba S 3003
Robbe Futaba FC-28 mit
Synthesizer Modul Robbe Futaba FP-R129 DP Robbe Futaba S 9202
Graupner JR mc-20 Robbe Futaba FP-R118 F Graupner JR C 507
Graupner JR mc-24 Graupner JR c-12 Graupner JR C 4021
Graupner JR mc-12 Graupner JR C 2825
Graupner JR mc-18
Graupner JR mc-20
Graupner JR smc-20
Graupner JR DS 20 mc

Dipl.-Ing. Dieter Perkuhn
Fachreferent für Funk im Deutschen Modellflieger Verband e.V.

Text mit freundlicher Genehmigung von
Dieter Perkuhn

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- LiPo-Akkus in Futaba-Sendern