Mobile Stromversorgung – Lipo-Akku

Mobiler Strom für das Funkgerät

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Wenn es mit dem Funkgerät hinaus geht, dann stellt sich abseits des Autos schnell die Frage: Woher den Strom nehmen? Dicke Bleiakkus schleppen sich nicht so komfortabel – daher musste eine andere Lösung her.

 

Hinweis:

Es gibt mittlerweile bessere Lösungen, die ich demnächst auch vorstelle (ohne PB-Akku).

 

2 Varianten

Durch vorhandene Lipo-Akkus plante ich zwei verschiedene Varianten und setzte sie auch um. Eine Variante basierte hauptsächlich auf den zahlreich vorhandenen Lipo-Akkus und eine weitere auf den neueren Lifepo4-Akkus. Ich möchte beide Varianten vorstellen – hier die Lipo-Variante. Schlussendlich bin ich bei der leichteren und sichereren Variante mit Lifepo4-Akkus gelandet, doch dazu weiter unten mehr.

 

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Prinzipschaltplan für die Verdrahtung

 

Auf der Skizze sind Dinge, die erläutert werden müssen:

  • Der Bleiakku: Dieser ist notwendig, damit die Lipos geladen werden können, denn es gibt keine bezahlbaren Solarregler, die sicher Lipos laden können (Nachtrag: jetzt gibt es sie – neue Variante wird vorgestellt). Daher auch die geringe Größe, denn der Bleiakku muss nur die Differenz aus Ladung Lipo und Solar puffern.
  • 2 Lipos bzw. mehr Akkus: Mindestens zwei Akkus sind vorgesehen, damit auch räumlich getrennt gearbeitet werden kann. Draußen einen Akku laden und drin evtl. den anderen am Funkgerät nutzen. So ist man flexibler.
  • Tiefentladeschutz: Die Lipos sind hinüber, wenn sie tiefentladen werden. Außerdem wäre es auch gefährlich, denn sie könnten dadurch beschädigt werden und beim nächsten laden abfackeln.
  • Sicherungen immer an Verbrauchern und Batterien vorsehen.

 

Daten

  • aus 2 Solarmodulen kommen max. 3,3A Modulstrom
  • der kleine Lipolader benötigt ca. 1,2A Strom und lädt mit ca. 1,0A einen Lipo-Akku

 

Nachfolgend einige beispielhafte Berechnungen (anklicken zum vergrößern):

 

2015_02_24_Mobile_Stromversorgung_V02_Berechnung_Lipo

 

Folgende Materialien wurden verwendet:

  • Solarmodule 2x30Wp 12V
  • Solarregler Steca 1010
  • Tiefentladeschutz Kemo M148-24
  • Lipowarner
  • kleiner Lipolader 3s
  • Ladegerät Lifepo/Lipo 10A
  • Power Analyzer (Ströme/Leistungen messen – nur temporär)

 

Testaufbau

Für den Testaufbau habe ich eine Kiste gebastelt, welche alle Komponenten aufnimmt. Da der Solarstrom sehr niedrig ist, kann der Solarlader auch in der Ecke eingebaut werden – normalerweise muss da mindestens ein Abstand von 5cm sein.

 

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Holzkiste für den Probeaufbau

 

Anschließend habe ich alle Teile in die Kiste gebaut. Wichtig sind gute Verkabelungen.

 

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Testaufbau vollständig

 

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2 Module 30Wp mit ca. 1,1kg pro Modul (flexibel)

 

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bei guter Sonne kommen ca. 3,3A Modulstrom zusammen

 

Diese Variante funktioniert ganz gut und kann so verwendet werden. Für einen autarken Betrieb sind mindestens 4 Module notwendig, wenn man sich auf max. 20 Watt Sendeleistung beschränkt (Verhältnis 1:5 senden:hören) und die Sonne scheint. Auch bei Bewölkung geht noch etwas aber nicht mehr sehr viel. Da man nicht den ganzen Tag funkt, kommt man eine Weile hin. Mit meinen 6 Akkupacks kann ich da schon eine Weile aushalten.

 

Leitungen

Die Leitungen sollten entsprechend dem Stromfluss und des Spannungsabfalls gewählt werden!

Formel für den Spannungsverlust in Leitungen

Q=I*L*0,018/Delta U

Q ist der benötigte Querschnitt, I der Strom, der durch das Kabel fließt, L die Länge (Achtung, der Strom muss hin und zurück, die Länge ist also doppelt zu berechnen) und Delta U der mögliche/maximale Spannungsverlust im Kabel, den man akzeptieren möchte.
Für ein Kabel vom Akku zum Funkgerät (I = 20A, L= 4m – verdoppelt!, also einfache Länge 2m) ergibt das bei einem akzeptablen Verlust von 0,25V:
20A*4m*0,018/0,25 = 5,8mm²
Das heißt, es muss ein 6mm² Kabel verlegt werden, damit von 12V Batteriespannung noch 11,75V am Funkgerät ankommen.
 Ist die Leitung doppelt so lang, kommen nur noch 11,5V dort an.

 

Stecker und Buchsen

Auch die Stecker sollten die entsprechenden Ströme vertragen. Für die Akkus und das Funkgerät verwende ich XT60-Stecker und Buchsen (bis 60A) und für den Rest meist Anderson Powerpole (15 bis 45A). Die Schraubverbindungen sollten alle mit Aderendhülsen versehen werden.

 

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XT60 müssen ordentlich verlötet werden

 

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Anderson Powerpole werden gecrimpt mit einer Spezialzange + Aderendhülsen am anderen Ende

 

Warnhinweis

Der Umgang mit Lipo-Akkus muss serh vorsichtig erfolgen. Diese Akkus können brennen und auch explodieren. Man muss die entsprechenden Lader (Automatiklader) verwenden und die jeweiligen Ladeschlussspannungen, Ladestromstärken und Entladestromstärken kennen. Die Ladung hat in Lipo-Sicherheitsbags zu erfolgen und die Lagerung nur mit Storage-Spannung (empfehlenswert sind 3,7V) und in Sicherheitskassetten (Lipo-Kassetten, brand- und explosionssicher). Es sind bereits einige Wohnungen abgebrannt und das nicht nur beim Laden der Akkus. Wer also keine Ahnung von der Lipo-Materie hat, sollte auf jeden Fall die Finger davon lassen! Der Nachbau und das Ausprobieren dieser Tipps erfolgt auf eigene Verantwortung. ich schließe jegliche Haftung aus!

 

Sicherere Alternativen sind:

  • Bleiakkus
  • NC-Akkus
  • NiMH-Akkus
  • mit Abstrichen: Lifepo4-Akkus und andere sichere Li-Varianten

Das heißt nicht, dass diese Akkus ungefährlich sind, denn auf kleinem Raum sind hoher Energiedichten gespeichert und es werden aggressive chemische Substanzen verwendet.

 

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