Akkutechnik auf Gleisen - mein Einstieg

Alles rund um den Betrieb mit Funk & Akku (Elektrik)

Moderator: Regalbahner

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bahnrolli
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Akkutechnik auf Gleisen - mein Einstieg

Beitrag von bahnrolli »

Hallo zusammen,

gerade, weil ich auf den Ausstellungen immer darauf angesprochen werde bzw. die Kollegen in Magdeburg - da sind es inzwischen 6, die nach dem System vom Christoph fahren bzw. natürlich auch die Feldbahnsinnigen, die das schon seit Jahren praktizieren, möchte ich mal (kurz?) ;) zusammenfassen, wie ich dazu gekommen bin.

Seit Jahren läuft bei uns am ersten Septemberwochenende als Saisonabschluß unser Freibadtreffen (dieses Jahr übrigens zum 10. Mal), wo auch andere Modellbauer (Schiffe, Buggys, LKW etc.) zusammen kommen, spielen und sich austauschen. Da reifte dann schon der Gedanke nach einer Lok, die unabhängig vom vorherrschenden Stromsystem in der Schiene gesteuert werden konnte, und sei es auch nur, daß sie sauber macht oder dann fährt, wenn überall Kurzschluß ist und gar nix mehr läuft. Allerdings überzeugte mich die damals noch verfügbare Bleiakku-Technik nicht, denn nach einem Tag Fahren wäre dann Ruhe gewesen, weil das Laden bei schonender Handhabung einen 2. Ausstellungstag unmöglich macht. Zum anderen erwies es sich als notwendig, daß ich bei meinen Filmgeschichten auf dem Gleis über eine Technik verfügen muß, die nicht vom Gastsystem beeinflußt werden kann bzw. es stört - da blieb bei dem ganzen DCC-Kuddelmuddel nur noch Akku, der nicht mit Blei, sondern mit Lithium läuft.

Einige Jahre gingen ins Land und bezahlbare Lithiumtechnik gelangte in den Hobbybereich, sodaß es zur ernsthaften Alternative für DCC wurde (bisher war LENZ das bisher genutzte Mehrzugsystem). PIKO brachte das Harzkamel zu einem unschlagbaren Preis raus, wo wir uns sagten, das ist das passende "Versuchskarniggel" für eine reine Akkulok. Platz ist genug drin und ich kann sie mit meinen beschränkten körperlichen Möglichkeiten warten/reparieren etc. und sollte es schief gehen, hat man da keine (teure) Investruine herum stehen.

Nach entsprechender gründlicher Information und Rücksprache übernahm ein befreundeter Elektroniker (www.hanneslux.de) den Umbau, der bis ins kleinste Detail in einer Art Pflichtenheft festgehalten wurde. Das sollte man auch so gründlich angehen, weil die Schwierigkeiten meist erst während des Umbaus auftauchen, vor allem dann, wenn die Akkus mit in die Lok sollen und der Platz dafür nicht gerade reichlich ist. Zum anderen habe ich mich bei diesen Maschinen konsequent von der Schienenstromversorgung getrennt - das bedeutet, daß alle Schleifer, Kontakte, Lampen raus sind - gewissermaßen die Lok "entkernt" ist und nur Motor und Getriebe im Fahrzeug verbleiben. Allein die Schleifer bedeuten etwa 40 % Verlust der Antriebsleistung. Als Akkufahrer sollte man sich vorher einige Gedanken hinsichtlich Effektivität machen; wenn viele Stromfresser mitgeschleppt werden, kommt man nicht sehr weit. Das bedeutete auch den Verzicht auf Verdampfer - ich kriege von dem Zeugs Kopfschmerzen und jeder Verdampfer frißt etwa die Leistung eines Motors :!:, lediglich Sound, Licht (LED) und ein servogetriebener Entkuppler ist eingebaut.

Inzwischen sind wir bei der 5. Lok angekommen, die auch akkutechnisch Neuland bedeutet - Lithiumeisenphosphat im Gegensatz zu den "klassischen" Li-Ionenakkus auf Cobaltbasis. Diese Technik hat inzwischen eine Leistungsfähigkeit erreicht, die für meine Begriffe im Modellsektor völlig ausreichend ist; mit anderen Worten, die aktuellen 4 Akkus (Zellenspannung je 3,3 V) in der E94 haben wir bisher noch nicht einmal leergefahren. Letztes Wochenende war die Lok 8 h in Bereitschaft, ist davon 5 h gefahren und hatte einen Spannungsabfall von lediglich 0,2 V (von 13,2 V auf 13,0 V). Zu diesen Akkus bzw. der damit verbundenen Ladetechnik, die für meine Begriffe nicht ganz unkritisch ist, werde ich noch mal an anderer Stelle was dazu sagen.

Tatsache ist, ich habe diesen Schritt nicht bereut - im Gegenteil, ich konnte bei viel mehr Ausstellungen aktiv teilnehmen, weil es vollkommen egal ist, was der Ausrichter für ein System fährt, Hauptsache, es hat 45 mm Spurweite. Alles andere ist uninteressant. Die Technik war auch schon bei Spur 1 im Einsatz - siehe YouTube …. :lol:

Inzwischen sind auch andere in diese Aktivitäten eingestiegen, die aus dem Funktionsmodellbau kommen, sodaß Akkubetrieb auf der Schiene, der in anderen Ländern schon seit längerer Zeit gang und gäbe ist, auch nach Deutschland kommen wird. Ich denke mal, daß zumindest bei unserem großen Material in der Zukunft DCC da einen zunehmend schwereren Stand haben wird.

sonnige Grüße aus Waldau

Uwe
Zuletzt geändert von bahnrolli am Do 13. Feb 2014, 09:57, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Akkutechnik auf Gleisen - mein Einstieg

Beitrag von dampfsachse »

Hallo Uwe,
außer ungeputzten Schienen und einer völlig freien Fahr- und Betriebsweise fügst Du einen weiteren, nicht unwesentlichen Gedanken an.
bahnrolli hat geschrieben:Tatsache ist, ich habe diesen Schritt nicht bereut - im Gegenteil, ich konnte bei viel mehr Ausstellungen aktiv teilnehmen, weil es vollkommen egal ist, was der Ausrichter für ein System fährt, Hauptsache, es hat 45 mm Spurweite. Alles andere ist uninteressant. Die Technik war auch schon bei Spur 1 im Einsatz - siehe YouTube …. :lol:
Bei einer akkugetriebenen Lok sollte man, wie beim E-Auto auf zusätzliche Verbraucher verzichten. Die Leistungsverluste durch Schleifer liegen ständig an. Auch wenn der Verlust von der Anzahl derselben abhängig sind, sollten die wegbleiben. Wer auf einen Zweistrombetrieb Schiene/Akku nicht verzichten will, kann die oben arredieren. Ein Dauerverbraucher ist auch der Dampfgenerator. Kuppeln, läuten, klingeln, pfeifen u.s.w. sind Gelegenheitsverbraucher, auf die man nicht verzichten muß. Auch das Licht aus LED ist meines Erachtens möglich. Wichtig erscheint mir hingegen, das die Lok stromlos vom Akku abgestellt werden kann.
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Re: Akkutechnik auf Gleisen - mein Einstieg

Beitrag von Regalbahner »

Hallo,
dampfsachse hat geschrieben:Wichtig erscheint mir hingegen, das die Lok stromlos vom Akku abgestellt werden kann.
Das ist in der Tat wichtig,
denn Tiefentladung ist die häufigste Todesursache für Akkus :cry:

Die einfachste Lösung dieses Problems ist ein Schalter :D
Nur vergessen darf man das Abschalten nicht :wink:

Viele Grüße
Christoph
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Re: Akkutechnik auf Gleisen - mein Einstieg

Beitrag von dampfsachse »

Hallo Christoph,
Schalter muß sein, gegen das vergessen, wie wäre es mit einer LED-Anzeige im Betriebszustand?!
Grüße von Gerhard
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Re: Akkutechnik auf Gleisen - mein Einstieg

Beitrag von Regalbahner »

Hallo Gerhard,

ich habe meine Regler so programmiert,
dass nach dem Einloggen immer die Beleuchtung eingeschaltet ist.
Sofern die Lok einen Sound hat, meldet sie sich auch mit einem kurzen Pfiff,
was auf Ausstellungen praktisch ist.
Eine unbenutzte Lok schalte ich dann immer gleich ab.
Mir genügt das aber natürlich nicht Jedem.

Ich glaube aber es gibt Experimente, dass sich die ausgeloggte aber nicht
stromlose Lok nach einer gewissen Zeit durch lästiges Blinken der
Beleuchtung meldet aber Genaues kann ich dazu nicht sagen.
Vielleicht aber Uwe.

Viele Grüße
Christoph
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Re: Akkutechnik auf Gleisen - mein Einstieg

Beitrag von dampfsachse »

Hallo Uwe,
bahnrolli hat geschrieben:Zu diesen Akkus bzw. der damit verbundenen Ladetechnik, die für meine Begriffe nicht ganz unkritisch ist, werde ich noch mal an anderer Stelle was dazu sagen.
Darum bitte ich sehr, doch bitte nicht verstecken, warum also an anderer Stelle?

Grüße vom "dampfsachsen".
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Re: Akkutechnik auf Gleisen - mein Einstieg

Beitrag von dampfsachse »

Hallo Christoph,
auch das ist eine gangbare Lösung.
Doch weil auch die älteren Herrn gern spielen, möchte ich das auch mit der Beleuchtung. Sie soll nur dann brennen, wenn es betriebstechnisch erforderlich und das ist nun mal nicht immer.
Doch um ehrlich zu sein, ich hab das wie fast alles auf meiner Fernsteuerung vom Echtdampfbetríeb übernommen. Überall die gleiche Knüppel- und Schalterbelegung, da kann ich nichts falsch machen. Um mit Uwe zu sprechen, alle Autos, gleich welcher Hersteller, haben alle wichtigsten Funktionen ihrer Steuerung an der gleichen Stelle. Hände und Füße sind nun mal bei (fast) allen Menschen an gleicher Stelle.
Grüße vom "dampfsachsen".
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Re: Akkutechnik auf Gleisen - mein Einstieg

Beitrag von bahnrolli »

Moin zusammen,

das sind ja gleich 3 Sachen auf einmal ... das geht gar nicht ... Doch ... (ach nee das war was anderes ) :lol:

also eins nach dem anderen.
Regalbahner hat geschrieben:Hallo,
dampfsachse hat geschrieben:Wichtig erscheint mir hingegen, das die Lok stromlos vom Akku abgestellt werden kann.
Das ist in der Tat wichtig,
denn Tiefentladung ist die häufigste Todesursache für Akkus :cry:

Die einfachste Lösung dieses Problems ist ein Schalter :D
Nur vergessen darf man das Abschalten nicht :wink:

Viele Grüße
Christoph
Richtig. Wenn wenn die Dinger tiefstentladen sind, dann sind sie tot. Das Dielektrikum (bei den meisten LiPos mit Alkohol angefeuchtete Gelatine) kristallisiert aus und damit wird ein Ladungsaustausch unmöglich. Da helfen auch keine "Weckversuche" - eine Sache, die man zu den "urbanen Mythen" packen sollte.

Versuche mit dem Flackerlicht waren erst in der Diskussion, wurden aber durch eine "Umorganisation" der Stromversorgung innerhalb Lok gelöst. Der Fahrregler (5 V) bezieht mittels StepUp-Wandler seine Versorgung aus der ersten Zelle (3,3 bzw. 3,7 V je nach Akkutyp) - im schlimmsten Fall ist also nur die erste Zelle tot. Das hatte eine Begleiterscheinung zur Folge, die wir inzwischen zum "Testfall" entwickelt haben :D . Da auf Ausstellungen in seltenen Fällen (ich kenne da nur 1 Ausnahme :lol: ) die Züge zerlegt werden, sondern nur die Maschinen abgekuppelt und ins Depot zum "Stromnuckeln" gefahren werden, zeigt ein servogetriebener Entkuppler, wie gut die Akkus noch drauf sind. Bricht bei der Servobetätigung die Spannung der ersten Zelle unter 2,6 V ein, loggt sich der Fahrregler aus und die Lok kann erst nach erneutem Einloggen weiter gefahren werden - ein sicheres Zeichen, daß sie an die "Tanke" möchte.

@ Gerhard - die LED zum Betrieb gibt es schon - der Empfänger macht sich ja auf diese Weise bemerkbar, daß da Strom ist - bei einer meiner Loks ist es sogar die Feuerbüchsenbeleuchtung - dumm nur, wenn es der Benutzer nicht registriert. Auch mir ist das schon passiert, daß Akkus auf diese Weise geschrottet wurden, aber wie heißt es treffend - nur unter Schmerzen lernt man .... :oops: :cry: :roll: Inzwischen existiert in jedem Loktransportkasten eine Aufschrift "HAUPTSCHALTER AUS!".

bedeckte Grüße aus Waldau

Uwe
Zuletzt geändert von bahnrolli am Do 13. Feb 2014, 14:57, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Akkutechnik auf Gleisen - mein Einstieg

Beitrag von Regalbahner »

Moin Uwe,
bahnrolli hat geschrieben:"HAUPTSCHALTER AUS!"
also das finde ich aber zu restriktiv :roll:
Ich würde das etwas abmildern in "HAUPTSCHALTER AUS ?" :stumm: :irre: :versteck:

Viele Grüße
Christoph
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Re: Akkutechnik auf Gleisen - mein Einstieg

Beitrag von bahnrolli »

So mal weiter im Text.

Eine wichtige Frage, wo ich auch die meisten Fragen hatte, war die passende Ladetechnik. Angeboten wird eine Menge (Schrott, den man gleich in die Tonne kloppen sollte), wo der normale Anwender kaum noch durchblickt.

Nach gründlicher Beratung entschieden wir uns für mehrkanalige Ladegeräte, jede Zelle hat also ihre eigene Stromversorgung. Balanciertes Laden lehnen wir ab, weil es in den seltensten Fällen das hält, was es verspricht. Meinen Erfahrungen nach gibt es da aber die meisten Unklarheiten, wenn ich auf den Ausstellungen dazu angesprochen werde.

Was bedeutet "balanciertes Laden"? Da in den meisten Fällen die Zellen in Reihe geschalten sind, um auf die passende Betriebsspannung des Modells zu kommen, existieren an jeder Zelle Abgriffe, die über einen speziellen Balancerstecker angesprochen werden. Es werden alle Zellen in Reihe geladen. Dabei wird die Spannung der Zellen überwacht. Erreicht eine Zelle die Ladeschlussspannung, wird ein Transistor (den es für jede Zelle gibt) eingeschaltet, der mit einen Widerstand die volle Zelle überbrückt und somit einen Teil des Ladestroms an der Zelle vorbei leitet. Die kommerziellen Geräte, die unser Elektroniker untersucht hatte, laden (alle Zellen in Reihe) mit 800 mA und schalten der vollen Zelle 20 Ohm parallel. 20 Ohm bei 4 Volt ergibt 200 mA. Es werden also von den 800 mA Ladestrom 200 mA an der vollen Zelle vorbei geleitet, somit wird die volle Zelle weiter mit 600 mA geladen. Sein wörtlicher Kommentar: Das ist Pfusch :!: NiMH- oder Bleiakkus quittieren Überladung mit Wärmeabgabe bzw. gasen, Li-Akkus hingegen werden damit auf Dauer "vergiftet" - in der Regel bildet sich Knallgas, was nicht kompensiert werden kann.

Deshalb gehen wir beim Laden einen anderen Weg - jede Zelle hat ihr eigenes Ladegerät, ohne von den anderen beeinflußt zu werden. Ist zwar ein etwas teurerer Weg zu vollen Akkus zu kommen, aber auf Dauer ein zuverlässiger. Die längsten bei mir im Einsatz befindlichen Akkus sind inzwischen über 3 Jahre alt und haben noch nicht wesentlich an Leistung verloren. Zum anderen verwenden wir nur Li-Akkus in Metallbechern, die auch gegen mechanische Belastungen unempfindlich sind. Bei den ich nenne es mal etwas despektierlich "Suppentütenakkus" reicht es bereits, wenn sie vom Tisch fallen und ein Knick in der Akku-Hülle zu sehen ist. Dann sollte man sie schon aussortieren, weil die Gefahr eines Zellenschlusses besteht.
Zum anderen passiert das Laden nie ohne Aufsicht - unser Elektroniker hat am Ladestecker ein kleines Voltmeter ("Schätzeisen") integriert, so daß man immer einen kleinen Blick auf den aktuellen Zustand der Zellen bekommt. Laden sollte man die Akkus ohnehin erst kurz vor der Benutzung - Akkus vollknallen und dann monatelang liegen lassen bedeutet Korrosion in den Zellen, was geringere Lebensdauer bedeutet. Am wohlsten fühlen sich die Akkus bei 50 - 60 % Ladung - zumindest ist das meine Erfahrung.

Ein urbaner Mythos, dem ich am Anfang auch erlegen war (und mir scheint es nicht allein so zu gehen) ist, daß die Li-Ionenakkus hochgehen und schon deshalb gefährlich sind. In 3 Jahren ist mir das aber noch nicht ein einziges Mal passiert. Aber was ist das "Hochgehen"?
Bei starker Überladung kommt es neben Knallgasbildung ("der Akku macht dicke Backen") zum Zellenschluß der beiden Elektroden -> es kommt zum "Thermischen Durchgehen" einer Zelle, die dann in guter Gesellschaft die anderen mitnimmt - YouTube zeigt da zahlreiche Beispiele. Löschen sollte man dann nicht mit Wasser (-> weitere Knallgasbildung :!:) , sondern mit Sand - Lithium ist halt ein sehr reaktionfreudiges Metall. :lol: Besonders anfällig für dieses Worse-Case-Scenario sind Akkuzellen mit Lithium-Cobaltdioxid (Zellenspannung ca. 3,7 V), die dann auch schon mal komplette Flugzeuge außer Funktion setzen können.
Wir umgehen diese Gefahr durch
  • ein Heruntersetzen der Ladeströme (0,1 - 0,4 C)
    mehrkanaliges Laden
    durch Li-Ionen-Akkus in Metallbechern (Ultrafire 18650)
    Einbauen von entsprechenden Sicherungen in der Elektronik
    und natürlich Aufsicht beim Laden.
Auf diese Weise ist es bisher bei allen Mitspielern, die ich kenne und die diese Technik verwenden, noch zu keinerlei gefährlichen Situationen gekommen.

sonnige Grüße aus Waldau

Uwe

PS:
Regalbahner hat geschrieben:Moin Uwe,
bahnrolli hat geschrieben:"HAUPTSCHALTER AUS!"
also das finde ich aber zu restriktiv :roll:
Ich würde das etwas abmildern in "HAUPTSCHALTER AUS ?" :stumm: :irre: :versteck:

Viele Grüße
Christoph
Christoph - dieser Lokführer hört zuweilen etwas schwer :lol:
Zuletzt geändert von bahnrolli am Do 13. Feb 2014, 17:14, insgesamt 4-mal geändert.
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