Ratgeber
Mobile Geräte müssen zuverlässig funktionieren und den Einsatzbedingungen entsprechend lange Betriebszeiten aufweisen. Darum sind Smartphones, Tablets, Mediaplayer oder auch Notebooks mit geeigneten Akkus ausgestattet, die schnell und unkompliziert aufgeladen werden können.
Auch im Modellbaubereich sind Akkus unumgänglich, um Flugzeuge, Autos oder Schiffe elektrisch antreiben zu können. Allerdings müssen Modellbau-Enthusiasten schon aus Sicherheitsgründen beim Laden und bei der Pflege ihrer wertvollen Akkus deutlich mehr Sorgfalt walten lassen.
Besonders Leute, die mit dem Hobby erst beginnen, verfügen noch nicht über die erforderlichen Fachkenntnisse, wie der vorhandene Modellbau-Akku richtig und sicher geladen werden muss.
Und bei der großen Produktvielfalt im Bereich der Modellbau-Ladegeräte bzw. RC Charger fällt es dann schwer, das passende Ladegerät auszuwählen.
Gerne erklären wir Ihnen, was beim Laden zu beachten ist und welche Ladegeräte ideal für Sie geeignet sind.
Modellbau-Ladegeräte sind speziell für die Anforderungen und Einsatzbedingungen im Modellbau entwickelt worden.
Um möglichst viele Einsatzmöglichkeiten abdecken zu können, ist ein Großteil der Modellbau-Ladegeräte sehr flexibel einsetzbar. Diese teilweise multifunktionalen Charger übernehmen nicht nur Ladeaufgaben sondern können bei Bedarf auch Akkus auf einen definierten Wert entladen.
Dies ist sehr wichtig, da es Akku-Typen gibt, die irreparable Schäden davontragen, wenn sie im voll aufgeladen Zustand längere Zeit eingelagert werden.
Allerdings ist die Entladeleistung bei den Multifunktions-Ladegeräten meist nicht sehr hoch, was bei hochkapazitiven Stromspeichern zu langen Entladezeiten führt.
Um auch diese großen Akkus in einer angemessenen Zeit entladen zu können, werden spezielle Entladegeräte genutzt.
Bei einem Smartphone oder Tablet ist der Ladevorgang denkbar einfach durchzuführen. In den meisten Fällen wird ein kleines Netzteil in die Steckdose gesteckt und das Netzteil mit dem Smartphone per USB-Ladekabel verbunden. Der Rest geschieht automatisch, da das am Netzteil angeschlossene Gerät alle erforderlichen Komponenten zur Ladestromregelung und diverse Schutzschaltungen beinhaltet, um den Akku richtig und sicher zu laden. Zudem erfolgt der Ladevorgang bei einem Smartphone oder Tablet nicht mit besonders hohen Strömen. Im Modellbau gestaltet sich der Sachverhalt wesentlich vielschichtiger. Das hat mehrere Gründe:
Unterschiedliche Akku-Typen
Im Modellbaubereich werden Akkus mit unterschiedlichen Zell-Technologien verwendet. Wobei die zum Einsatz kommende Technologie des Akkus die Zellspannung sowie das Lade- und Entladeverhalten bestimmt.
Hoher Strombedarf
Hochkapazitive Akkus, die in erster Linie zur Stromversorgung von Antriebsmotoren dienen, müssen besonders hohe Ströme liefern. Für kurze Ladezeiten müssen diese Akkus demzufolge auch mit hohen Strömen geladen werden.
Weitreichender Funktionsumfang
Da gängige Modellbau-Akkus oft nur aus zusammengefügten Einzelzellen bestehen, muss das Ladegerät sämtliche für das Laden erforderlichen Funktionen sowie umfangreiche Schutzabschaltungen übernehmen.
Versorgung mit Gleichstrom (DC)
Oft steht dort, wo Modellbau-Akkus geladen werden sollen, keine Netzsteckdose zur Verfügung. Darum können viele Modellbau-Ladegeräte am 12 V/DC-Anschluss einer Kfz-Batterie oder einer Solaranlage betrieben werden.
Modellbau-Ladegeräte gibt es in den unterschiedlichsten Ausführungen und Preisklassen. Wobei Geräte mit einer erweiterten Funktionalität meist als Multifunktions-Ladegeräte bezeichnet werden.
Modellbau-Ladegerät
Klassische Modellbau-Ladegeräte reichen vom einfachen Stecker-Ladegerät bis hin zu Geräten mit variabler Ausstattung. Je nach Ausführung können Akkus mit unterschiedlicher Zellchemie und Zellenanzahl geladen werden. Aufgrund der hohen Flexibilität sind diese Geräte sowohl in vielen Hobby-Bereichen als auch im Elektronik-Bereich sehr beliebt.
Modellbau-Multifunktionsladegerät
Für Fachleute sind Modellbau-Multifunktionsgeräte mit ihren unterschiedlichen Lade- und Entladefunktionen, vielfältigen Anschlussmöglichkeiten und umfangreichen Display-Informationen eine gute Wahl. Mit Hilfe der BID- oder Smart-Technologie können Geräte, die diese Funktion unterstützen, den Akku selbsttätig erkennen und den Lade- und Entladeprozess korrekt anpassen.
Modellbau-Entladegerät
Lithium-Akkus können irreparable Schäden nehmen, wenn sie im vollgeladenen Zustand eingelagert werden. Darum sollten die Akkus zuvor teilentladen werden. Bei Multifunktions-Ladegeräten ist die Entladeleistung aber meist nicht besonders hoch. Um auch große Akkus mit hoher Kapazität in kurzer Zeit entladen zu können, werden stromstarke Entladegeräte genutzt.
Hinweis: Die Begriffe Ladegerät und Multifunktions-Ladegerät sind leider nicht einheitlich definiert, da selbst die Hersteller ihre Charger zum Teil recht unterschiedlich bezeichnen. Zudem sind auch die Leistungsmerkmale bei den jeweiligen Ladegeräten recht unterschiedlich, wodurch sich letztendlich ein fließender Übergang zwischen den beiden Gerätegruppen ergibt.
Damit Modellbau-Ladegeräte ihrer Aufgabe gerecht werden können, sollten sie über bestimmte Leistungsmerkmale verfügen:
Akku-Kompatibilität
Im Modellbaubereich wird eine Vielzahl von unterschiedlichen Akkutypen bzw. Akku-Technologien genutzt. Im Schiffs-Modellbau, wo die Modelle für die korrekte Lage im Wasser zusätzlichen Ballast benötigen, werden vorzugsweise schwere Akkus genutzt. Im Gegensatz dazu werden in Modellflugzeugen leichte Akkus bevorzugt.
Darum reicht die Bandbreite der eingesetzten Akkuarten von Blei- (PB) oder Nickel-Akkus bis hin zu unterschiedlichen Lithium-Akkus. Die gängigsten Typen sind:
Lithium-Polymer-Akkus (LiPo)
Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LiFe)
Lithium-Ionen-Akkus (LiIon)
Blei-Gel-/AGM-Akkus
Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMH)
Ladeleistung
Moderne Elektroantriebe werden immer leistungsfähiger und die dazugehörenden Akkus immer größer.
Der aktuelle Trend geht zu immer mehr Zellen pro Akkupack und damit zu höheren Spannungen.
Demzufolge müssen auch die Ladegeräte hohe Ladespannung und große Ladeströme zur Verfügung stellen können. Nur dann können auch große Akkupacks in angemessener Zeit geladen werden.
Dies stellt hohe Anforderungen an die Technik, wenn die Eingangsspannung im mobilen Einsatz lediglich 12 V DC beträgt (siehe auch nachfolgenden Praxistipp zum Thema Strombedarf).
Balancer-Funktion
Beim Einsatz von mehrzelligen Lithium-Polymer Akkus ist es wichtig, dass alle Zellen beim Aufladen die gleiche Spannungslage haben.
Deshalb haben diese Akkus neben den beiden Haupt-Stromanschlussleitungen (Rot für Plus und Schwarz für Minus) noch einen separaten, mehrpoligen Balancer-Anschluss, der ebenfalls mit dem Ladegerät verbunden wird.
Während des Ladevorgangs werden die Zellen mit der höchsten Spannungslage über den Balancer gezielt belastet.
Das bedeutet, dass ein Teil des Ladestroms bei der jeweiligen Zelle über den Balancer abgezweigt wird und dadurch alle Zellen die annähernd gleiche Spannung aufweisen. Eine schädliche Überladung einzelner Zellen wird dadurch effektiv unterbunden.
Ladekanäle
Ambitionierte Modellbau-Enthusiasten nutzen stets mehrere Akkupacks.
Da kann das Modell mit einem zweiten oder dritten Akkupack betrieben werden, während die zuvor genutzten Packs wieder geladen werden.
In der Praxis werden deswegen oft Dual Ladegeräte genutzt, die zwei Kanäle aufweisen und an denen zwei Akkus gleichzeitig geladen werden. Die Einstellungen für jeden Akku können dann getrennt voneinander und individuell vorgenommen werden.
Ladegeräte mit drei oder vier Ausgängen (Kanälen) sind eher selten anzutreffen.
Sicherheitsmerkmale
Das Laden leistungsstarker Akkus mit einer hohen Ladespannung und großen Strömen muss sowohl von der anwendenden Person als auch vom Ladegerät kontinuierlich überwacht werden. Darum weisen Modellbau-Ladegeräte vielfältige Schutzfunktionen auf. Die wichtigsten Funktionen sind:
Verpolungsschutz – schützt das Ladegerät, wenn Anschlüsse verpolt werden
Überladungsschutz – schützt den Akku vor einer unzulässigen Überladung
Temperaturüberwachung – Schutz vor Überhitzung des Ladegerätes und des Akkus
Kurzschlussschutz – Schutz vor unzulässig hohen Ladeströmen
Abschaltautomatik – Beendigung des Ladevorgangs bei voll aufgeladenem Akku
Bedien- und Anzeigemöglichkeiten
Modellbau-Ladegeräte sollten sich einfach und im Idealfall intuitiv bedienen lassen.
Dies ist besonders beim mobilen Einsatz empfehlenswert, wenn sich die Bedienungsanleitung zu Hause im Bastelkeller befindet.
Zudem ist es sinnvoll. Wenn das Ladegerät mit Anzeige LEDs oder besser mit einem Display ausgestattet ist.
Der aktuelle Ladezustand, Spannungswerte oder auch Zeitangaben können dann leicht abgelesen werden.
Spannungsversorgung
Ladegeräte, die ausschließlich in der Hobbywerkstatt eingesetzt werden, sollten praktischerweise einen 230V Anschluss (AC) aufweisen.
Ladegeräte für den mobilen Einsatz benötigen einen Anschluss für Gleichspannung (DC). In den meisten Fällen ist dieser 12 V ausgelegt.
Es gibt aber auch Modellbau-Ladegeräte, die wahlweise mit 230 V oder 12 V (AC DC) versorgt werden können.
Alternativ dazu können 12 V Ladegeräte in Verbindung mit einem leistungsstarken Festspannungsnetzteil in der Hobbywerkstatt an 230 V (AC) betrieben werden.
Am leichtesten findet man das passende Ladegerät, wenn die nachfolgenden Punkte geprüft und beantwortet werden.
Einzel-, Dual- oder Mehrfachlader
Zunächst muss entschieden werden, wie viele Akkus das Ladegerät gleichzeitig laden soll. Oft ist es eine gute Lösung, sich anstelle eines Dual Chargers ein kostengünstiges Ladegerät für einen Akku anzuschaffen. Vorausgesetzt der Lader erfüllt die erforderlichen Leistungsmerkmale. Bei Bedarf kann später ein weiteres Akku Ladegerät hinzugekauft werden.
Unterstützung des zu ladenden Akkus
Ein weiteres wichtiges Entscheidungskriterium ist der Typ des zu ladenden Akkus. Dabei werden die vormals verwendeten NiMH Akkus immer mehr von leistungsstarken Lithium Akkus verdrängt. Wenn es sich bei dem Akku um einen LiPo Akku handelt, muss das Ladegerät auch für LiPo Akkus ausgelegt sein und den erforderlichen Balancer-Anschluss (siehe beigefügtes Bild) aufweisen.
Ermittlung des erforderlichen Ladestroms
Wie hoch der Strom sein darf, mit dem ein Akku geladen oder entladen werden kann, ist an der C-Rate ersichtlich. Die C-Rate berechnet sich aus Lade-/Entladestrom (A) geteilt durch die Nennkapazität (Ah). Die am meisten im Modellbaubereich verbreiteten Akkus sind LiPo-Akkus, die mit 1C geladen werden können. Ein Akku mit 3200 mAh beispielsweise kann demzufolge mit 3,2 A geladen werden.
Überprüfen der Zellenzahl
Der Ladestrom ist grundsätzlich unabhängig von der Zellenzahl. Je mehr Einzelzellen ein Akkupack aufweist, desto höher muss die Ladespannung sein. Demzufolge muss geprüft werden, ob das Ladegerät auch für 6 Zellen geeignet ist, wenn der zu ladende LiPo Akku 6 Zellen (6S) und somit eine Nennspannung von 22.2 V aufweist.
Spannungsversorgung definieren
Das nächste Auswahlkriterium ist die Art der Betriebsspannung (AC DC). Die Entscheidung ist davon abhängig, ob das Ladegerät stationär, mobil oder universell eingesetzt werden soll. Dabei ist zu beachten, dass 12 V Ladegeräte unter Umständen einen sehr hohen Strombedarf aufweisen (siehe nachfolgenden Praxistipp).
Bedienelemente und Anzeigen
In Punkto Anzeigen und Bedienkomfort müssen sich anwendende Personen selber Gedanken machen, was idealerweise gewünscht oder echt benötigt wird. In der Praxis haben sich Geräte mit Displays bestens bewährt, weil im Falle einer Störung oder Fehleingabe die Ursache unverzüglich und leicht verständlich angezeigt wird.
Lieferumfang und Zubehör
Der letzte Punkt, der ebenfalls in die Kaufentscheidung mit einfließen sollte, ist der Lieferumfang. Denn es kann sich finanziell spürbar bemerkbar machen, ob die benötigten Anschlusskabel, Ladekabel bzw. Balancer Adapter im Lieferumfang des Ladegerätes enthalten sind oder zusätzlich gekauft werden müssen.
Unser Praxistipp: Strombedarf von 12 V-Ladegeräten beachten
Wenn ein LiPo Akku mit 6 Zellen und 5000 mAh mit einem Strom von 5 A geladen wird, ergibt das eine Ladeleistung von bis zu 126 Watt (Ladeschlussspannung von 4,2 V pro Zelle = 25,2 V x 5 A). Demzufolge muss das Ladegerät über den 12 V Versorgungsanschluss bis zu 10,5 A (126 Watt : 12 V) aufnehmen, um die Leistung zur Verfügung stellen zu können.
Die internen Verluste des Spannungswandlers und des Ladegerätes sind dabei noch nicht berücksichtigt. Darum sollte man beim Anschluss des Ladegerätes an eine kleine Pkw-Starterbatterie vorsichtig sein, sonst springt das Kfz am Ende des Modelleinsatzes nicht mehr an.
Leistungsstarke Antriebsakkus sind für Modellautos, Modellschiffe und auch Modellflugzeuge eine feine Sache. Sie stellen eine hohe Energiedichte zur Verfügung, wodurch die Modelle eine scheinbar grenzenlose Leistungsentfaltung aufweisen und vernünftige Betriebszeiten haben. Allerdings muss man sich auch bewusst sein, dass in den energiegeladenen Stromspeichern auch ein gewisses Gefahrenpotential schlummert. Aus diesem Grund müssen die Akkus immer richtig geladen und entladen werden. Dazu ist es erforderlich, dass das Ladegerät auch für den jeweiligen Akku ausgelegt ist und die korrekten Einstellungen bezüglich Zellenzahl und Ladestrom vorgenommen wurden.
Achtung wichtig!
Wenn der zu ladende Akku nicht vom Ladegerät unterstützt wird, kann das nicht nur zu massiven Schäden am Akku und am Ladegerät führen. Es besteht zudem eine nicht zu unterschätzende Brand- und Explosionsgefahr. Doch auch wenn das Ladegerät den zu ladenden Akku unterstützt, dürfen Ladevorgänge nicht unbeaufsichtigt durchgeführt werden. Zudem ist es sinnvoll, auf Lithium basierende Akkutypen in speziellen Brandschutztaschen oder Boxen zu laden und zu lagern.
Es müssen Ladekabel mit ausreichendem Querschnitt und geeigneten Steckern verwendet werden. Aktuell setzen sich immer mehr verpolungssichere Stecker von Typ XT60 und XT90 durch.
Wie lange dauert der Ladevorgang mit einem Modellbau-Ladegerät?
Die Dauer des Ladevorgangs hängt von der Bauart des Akkus, der Kapazität und dem Ladestrom des RC Ladegeräts ab. Bei LiPo-Akkus, die in den unterschiedlichen Modellbau-Bereichen sehr beliebt sind, wird in der Regel mit 1C geladen. Rechnerisch würde das immer eine Ladezeit von einer Stunde bedeuten, wenn der Akku leer ist. Da aber LiPo-Akkus nie komplett entladen werden dürfen, wird die Ladedauer aufgrund der Restladung deutlich kürzer. Wenn jedoch die Ladeschlussspannung erreicht ist, geht der Ladestrom zurück, was den Ladeprozess wieder etwas verlängert.
Welches Ladegerät wird für Modellflugzeuge oder Racing Cars benötigt?
Die Wahl des Ladegeräts hängt nicht vom Modelltyp ab. Vielmehr sind der Typ und die Zellenzahl der jeweils eingesetzten Akkus entscheidend. Demzufolge sind viele Ladegeräte für alle Modellbau-Sparten geeignet, da sie viele Akkutypen laden können.
Was ist der Unterschied zwischen Lithium-Ionen und LiPo Akkus?
Der LiPo Akku ist im Prinzip ein Lithium-Ionen Akku, bei dem das flüssige Elektrolyt durch ein festes oder gelartiges Elektrolyt auf Polymerbasis ersetzt wurde. Dadurch benötigen LiPo Akkus kein festes Gehäuse und die Zellen können in den unterschiedlichsten Bauformen produziert werden.
Sind LiPo-Akkus wirklich so gefährlich?
Ja und nein! Die Akkus enthalten Lithium, das bei Kontakt mit Wasser bzw. bereits mit der Luftfeuchtigkeit heftig reagiert und dabei Lithiumhydroxid und Wasserstoffgas freisetzt. Allerdings sind die Akkus so gefertigt, dass bei richtiger Anwendung, Ladung und Lagerung das Risiko relativ gering ist. Erfahrene Modellbau-Fans werden dem sicherlich zustimmen. Wenn aber beispielsweise durch einen Modellunfall das Akkugehäuse beschädigt oder der Akku verformt wurde, ist er unverzüglich und vorschriftsmäßig zu entsorgen.
Was bedeutet BID oder Smart bei Modellbau-Ladegeräten?
Anwendende Personen müssen vor dem Ladevorgang am Ladegerät einstellen, welcher Akku angeschlossen ist. Das ist mühsam und dabei können Fehler entstehen. Die ersten Ansätze, das zu vereinfachen, war der BID-Chip (Battery Identificartion) zur automatischen Akku-Erkennung. Dazu wurde ein kleiner Chip am Akku aufgeklebt, in dem die Akkudaten gespeichert sind. Die Akkudaten werden vor dem Laden an das Ladegerät übermittelt. Allerdings war dazu ein zusätzliches BID-Kabel erforderlich und das Ladegerät musste die BID-Funktion unterstützen. Beim Smart-System funktioniert das im Prinzip ähnlich, nur dass hier der Speicher fest im Akku integriert ist und kein zusätzliches Kabel benötigt wird.