TIJDINGEN nr. 82 april - mei - juni 02 2012 - VMl

Een autonoom en draagbaar
laadstation:
Inleiding:
Leuk, je houdt enorm van modelluchtvaart, en je wil liefst
zo veel mogelijk vluchten uit je kostbare vrije tijd persen.
Als je met (steeds populairder wordende) grote elektrische
toestellen vliegt heb je daarvoor natuurlijk opgeladen
batterijen nodig, meestal bestaande uit lithium polymeer
cellen. En tegenwoordig is het niet zeldzaam meer om
bijvoorbeeld 12S/5000mAh li-po batterijen aan te wenden
in modeltoestellen, maar het vraagt wel behoorlijk wat
vermogen om deze snel en meermaals op te laden. En
daar willen we het hier even over hebben.
Weinig probleem als je elektriciteit op het clubplein ter
beschikking hebt, maar in het andere geval moet je beroep
dan op andere mogelijkheden. Enkele veel gebruikte
oplossingen, elk met hun vanzelfsprekende voor- en
nadelen welke we niet in detail gaan behandelen, zijn de
volgende:
-
-
-
-
Investeer in een massa lipo batterijen, laad die
eerst thuis op voor je naar het plein vertrekt, en
vliegen maar tot ze allemaal leeg gevlogen zijn.
Hou het bij een beperkter aantal batterijen, en
(her)laad die door middel van een draagbare
220 V AC generator en de bijhorende
laagspanningsvoedingen om je lader(s) te
voeden.
Idem, maar gebruik als voeding 1 of meer zware
loodbatterijen, liefst dan wel van het “deep-cycle” of
tractie type. Of “misbruik” de batterij en eventueel
zelfs de alternator van je wagen als voedingsbron,
als je ’s avonds niet te voet naar huis wil.
Je eigen zonnepaneel of windmolen meezeulen
laten we hier om evidente redenen even buiten
beschouwing. Idem dito voor waterstofcellen,
voorlopig toch nog. Miniatuur kernreactoren zijn
nog iets onrealistischer.
Deze keuzes zijn meestal voldoende bekend onder
de hobbyisten, en we hebben zelf ook al de meeste
mogelijkheden uitgeprobeerd in praktijk, maar er is
nog een andere, minder bekend alternatief, dat we hier
even willen behandelen. Reden is dat er veel voordelen
en minder nadelen aankleven in vergelijking met de
bestaande alternatieven, alhoewel het eigenlijk simpelweg
een (betere) variant is op het bekende thema “opladen via
loodbatterijen”,
Sommigen onder jullie zijn misschien vertrouwd met
LiFePO4 batterijen. Dit type werd onder andere bekend
als “A123 Systems” cellen, of kortweg “A123” in een aantal
commerciële toepassingen, en het bedrijf “Dewalt” gebruikt
deze technologie in hun welbekend gamma van draagbare
werktuigen. Tussen haakjes, de volledige naam is lithium
ijzer fosfaat batterij, een lithium-ion batterij welke LiFePO4
gebruikt als kathode materiaal. Omdat deze cellen iets
groter en zwaarder zijn als de meer bekende li-po cellen,
en een lagere nominale spanning vertonen, zijn ze nooit
echt doorgebroken in de modelluchtvaart, zeker niet in
toepassingen zoals 3D helikopters waar de verhouding
gewicht - vermogen vrij kritisch is. Ondanks een aantal
voordelen (zoals veiligheid !) ten opzichte van li-po cellen.
Maar gewicht en vermogen zijn belangrijk in onze hobby,
dus dat is best verstaanbaar.
Meer over deze batterijen vind je hier: http://nl.wikipedia.
org/wiki/LFP-accu
Of nog meer hier (in het Engels): http://en.wikipedia.org/
wiki/Lithium_iron_phosphate_battery
Het algemene idee:
Niet iedereen weet misschien dat deze batterij technologie
ook verkrijgbaar is in hele grote cellen, tot duizenden
ampère-uur zelfs. Een beetje zoals de cellen in je auto
batterij bijvoorbeeld, en zelfs groter. Hetwelk me op het
idee bracht om dit verder te onderzoeken, en uiteindelijk
dergelijke cellen te gebruiken als voeding voor een
draagbaar en autonoom laadstation. Deze cellen leken
een goede optie gezien een aantal gunstige kenmerken:
ze wegen de helft van lood batterijen, er is de mogelijkheid
om ze 100% te ontladen zonder ze te beschadigen, er
bestaat geen explosie gevaar zoals li-po cellen, ze zijn
onderhoudsvrij, vele duizenden laadcycli zijn mogelijk
als je ze goed behandelt, het langdurig bewaren van de
cellen in volledig opgeladen toestand deert ze totaal niet
en ze vertonen een zeer vlakke ontlaadcurve. De initiële
aankoopprijs is echter nog vrij hoog, maar over de totale
levensloop bekeken is dit echter een goedkopere oplossing
als sommige andere alternatieven.
Tussen haakjes, sommige elektrische fietsen, golf karretjes
en zelfs elektrische auto’s gebruiken dit type cellen. Een
paar fabrikanten van LiFePO4 cellen: Winston Battery
Limited (het vroegere Thunder Sky), Ping Battery, CALB
(het vroegere Sky Energy) en Headway.
De cijfers:
Een eerste blik vertelt ons dat een typische 100 Ah LiFePO4
cel ongeveer 3,4 kg weegt, en de nominale spanning
bedraagt 3 tot 3,3 Volt. De maximale spanning is 3,6
Volt. We kozen deze 100 Ah cellen uit een breed aanbod
van uiteenlopende capaciteit, als een redelijk compromis
tussen vrij laag gewicht en hoge capaciteit.
Een dergelijke cel opladen kan met de gebruikelijke
modelbouwladers, aangezien de meeste nieuwere laders
tegenwoordig ook een LiFe programma bezitten. Een
stevige lader is in staat om 1 of meerdere van deze cellen
op te laden in enkele uren tijd.
Om tenminste 12 Volt uitgangspanning te krijgen, moeten
we vier van deze cellen in serie verbinden, wat ons een
VML Tijdingen 82 - juni 2012 - pag 30