Heizung für die LiPos .............
........... mit einer aktuellen Ergänzung im unteren Teil
Wer im Winter elektrisch fliegen will, braucht einen Heizkoffer - oder sowas!
Lipos machen bei Kälte schlapp. Die tatsächliche Notwendigkeit für einen beheizten Koffer wurde mir erst richtig bestätigt, als das Ding fertig war. Ich kam an einem Wintertag mit durchschnittlichem Norddeutschen Wetter (3°C, teilweise bedeckt, 7kn Wind aus westlichen Richtungen) mit gut gewärmten Akkus zum Platz und hatte aus Zeitgründen nur den Acromaster dabei.
Mit den 5 vorgewärmten Akkus flog sich alles wie gewohnt. Ich hatte allerdings den ersten leer geflogenen Akku nach dem Flug wieder ans Ladegerät gehängt und war guter Hoffnung, noch einen abschließenden Flug durchführen zu können. Als vorsichtiger Mensch habe ich zu meiner sonstigen Sicherheitsminute die Rückwärtsuhr im Sender um eine weitere Minute Motorlaufzeit reduziert. Kurz vor Beginn der ersten Warnung leitete ich den Landeanflug ein und in der Kurve zwischen Queranflug und Endanflug fiel der Motor aus. Rettung war mir in der Höhe nicht mehr möglich, so dass die Abendzeit dann mit CA-Kleber und Aktivator ausgefüllt war...
Zum Koffer: Viele der Teile können wohl aus einem Altfundus zusammengesucht werden. Ein gebrauchter Alukoffer aus einem
ehemaligen Baumarktsonderangebot stand noch im Keller. Etwas Styropor zur Isolierung lässt sich ebenfalls leicht auftreiben. Im einfachsten Fall kann man auf eine elektrische Heizung ganz verzichten, wenn man die Beheizung des Koffers einfach ein paar mit Gel gefüllten Taschenwärmern überlässt. Die gibt es immer im Herbst für kleines Geld bei diversen Discountern zu kaufen und werden sicherlich auch ihren Dienst tun. Ich habe mich dann aber doch für die elektrische Lösung entschieden...
| Etwas 30mm-Styropor für die Isolierung gab es auch noch, ist aber wohl für kleines Geld im Baumarkt zu bekommen. Das Styropor lässt sich besonders leicht mit einem Schneidegerät mit Heißdraht bearbeiten. |  |
| Die Platten werden zugeschnitten, dass sie optimal in den Koffer passen. Zunächst werden jedoch nur die Bodenplatten mit UHU-Por eingeklebt, damit die Kabel für die Heizelemente später unter den Randisolierungen verschwinden können. |  |
Für die Heizelemente empfehle ich aufklebbare Heizfolien, die man bei Conrad erwerben kann. Die Folien geben bei 12V ca. 15W her. Ich habe zwei davon im Koffer eingesetzt. Die vom Lieferanten stammende Zahl des Leistungsbedarfs stimmt recht gut. Bei 12,7V fließt ein Strom von 1,27A. Schnapszahl lässt grüßen. |  |
| Wer solche Elemente beim o.a. Lieferanten bestellen möchte, kann links oben auf dem Etikett aus der fett gedruckten Zahl die Sachnummer des Lieferanten erkennen |  |
| Die Folien sind selbstklebend und auf ein dünnes Blech geklebt. Bei mir kam Weißblech aus dem Baumarkt zum Einsatz. Wer noch andere Reste liegen hat, kann da sicherlich noch variieren. |  |
Eine metallische Oberfläche im Koffer birgt aber gewisse Risiken. So könnte ja mal der der höchst unwahrscheinliche Fall eintreten, dass der Schutz für die Akku-Kontakte vergessen wurde. Eine dann mögliche gleichzeitige Berührung mit dem nackten Metall würde dem Akku bestimmt überhelfen. Eine einfache Lösung ist der Überzug der Bleche mit DC-Fix. Das Zeug ist aus Kunststoff und selbstklebend und damit ideal für den Zweck. Die vorbereiteten Heizbleche werden mit doppelseitig klebenden Teppichklebeband eingesetzt. |  |
Die selbst erstellten Heizelemente werden mit Teppichklebeband eingesetzt. Die Isolierung überlappt die Heizelemente etwas, so dass damit eine zusätzliche Fixierung erreicht wird. Das Styropor muss an den Kabelanschlüssen etwas ausgespart werden, damit das Heizelement flach aufliegt.
Für den Anschluss an die 12V-Stromversorgung fand sich noch ein entsprechendes Paar in der Bastelkiste.
Die ersten Funktionsversuche fanden bei ca. 0°C Aussentemperatur statt. Schnell erwärmte sich der Koffer im Inneren auf
50°C. Das Bild entstand noch auf dem Weg dahin.
Wenn man auf dem Flugplatz ständig nach der Temperatur sehen möchte, kann man sich damit begnügen. Ich habe es vorgezogen, eine Regelung einzubauen. Ein Recherche im Internet war nicht so recht erfolgreich. Die führenden Anbieter wollen alle nur Wohnräume wärmen oder PC-Netzteile kühlen. Ein elektromechanischer Quecksilberthermostat wäre wohl möglich gewesen, jedoch war mir die angegebene Hysterese zu groß.
Also wieder suchen in der Bastelkiste: Zwei Dioden, ein Operationsverstärker 741, ein Leistungstransistor BSX45, ein Kfz-Print-Relais und ein paar Widerstände und Trimmpotis waren noch vorhanden. Ein 6,8k NTC gab es beim örtlichen Elektronik-Händler. Die Schaltung ist unten dargestellt. Die Schaltung ist sehr leicht nachzubauen. Trotzdem muss wohl ein weinig experimentiert werden, wenn die Bauteilwerte abweichen. Ich habe zunächst Versuche mit fliegender Verdrahtung auf einer Lötstützpunktleiste durchgeführt, um passende Arbeitspunkte zu finden. Der Operationsverstärker (für den sicherlich auch andere Typen verwendet werden können) wird in diversen verschiedenen Gehäusen geliefert, so dass ich hier auf die Angabe der Pin-Nummern verzichtet habe. Das Ding ist seit jahrzehnten millionenfach im Einsatz; einfach mal guuugeln mit "Operationsverstärker 741" ...
 | Der Operationsverstärker arbeitet als Komparator für die beiden Spannungen auf den Eingängen und legt an seinem Ausgang einen High- oder Low-Pegel in etwa der Betriebspannung bzw. 0V an, je nach dem welcher der beiden Spannungsteiler den höheren Eingangswert liefert. Der NTC-Widerstand ist abhängig von der Umgebungstemperatur. (6,6K bei 25°C). Der Transistor (NPN Universal, BSX45 o.ä.) dient als Leistungstreiber zur Ansteuerung des Kfz.-Print-Relais und sollte je nach Spulenstrom ein bisschen was ab können. |
Zweistufenschaltung hinzugefügt. Die Diode D1 dient als Schutz der Elektronik gegen versehentliche Verpolung. Wer es noch sicherer mag, spendiert noch eine Freilaufdiode. Die ganze Platine ist auf ein Blech montiert, das später als
Frontplatte in den Koffer eingebaut werden soll. Der NTC ist mit Wärmeleitpaste gegen das Blech gelegt und mit Heißkleber darauf fixiert.
Das Abgleichen der Schaltung ist etwas knifflig. Ich habe dazu ein Wassergefäß mit 40°C und dann mit 32°C vorbereitet und
den NTC geschützt durch Frischhaltefolie hineingetaucht und die Trimmer eingestellt. Für den angepeilten Zweck ist das
hinreichend genau und kam am Ende auch ganz gut hin.
Aufgrund der Montage des NTC auf dem Blech wird die gesamte Regelung etwas träge, was einen Rückkopplungswiderstand am
OpAmp unnötig macht. Die Hysterese in dieser Anwendung liegt bei 3°C.
Auch mein lieber Club-Kamerad Gerd hatte sich voher schon über den Bau eines solchen Koffers her gemacht und schrieb mir über dessen Verwendung die folgende Empfehlung:
Die "Kunst" des Vorheizens besteht auch darin, den LiPos genügend Zeit (!) zu lassen, auch bis innen durchzuwärmen (WICHTIG!!!) - also mindestens 1 Std. vorher hineinlegen! Die meisten lassen dem LiPo NICHT genügend Zeit. Dann sind die äußeren Zellen warm und die inneren noch kühler. Folge: Die Zellen zwingst Du zum Driften und demnach zum vorzeitigen TOT!
Viel Spaß beim Experimentieren
Reinhard
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Ergänzung
Die guten Erfahrungen der Kollegen die Wintertags mit geheizten LiPos flogen waren überzeugend. Also musste auch ein Koffer her, aus dem Baumarkt für 9,95 € im Sonderangebot. Einfache Ausstattung mit grauem Schaum aber verwendbar. Reinhards Vorschlag die Conrad Heizfolie (je 11.95 €) zu verwenden und auf Blech aufzukleben, um etwas mehr Wärmespeicher zu haben, überzeugte mich ebenfalls. Je eine Heizfolie in Boden und Deckel sollten zum Einsatz kommen. Beide wurden auf 1,5 mm Alublech mit ca. 10 mm Breiten- und Höhenübermaß geklebt. Die Folien/Blechkombination wurde mit 50mm Glasfaserklebeband einfach auf der 20mm dicken Styroplatte befestigt und. Das gleiche Klebeband wurde zum Schutze der Heizfolie verwendet. Von den Abmessungen her wurde das Ganze so gestaltet, dass ein zarter Daumendruck genügt, um die Teile in Deckel und Boden vorläufig zu fixieren. Im Nachhinein betrachtet hätte man die Folie auch nach unten legen können. Die Anschlüsse wären dann verdeckt. Aber hinterher ist man ja immer schlauer. Die ebenfalls aus 20mm Styro geschnittene Umrandung wurde ebenfalls mit Glasfaserklebeband gegen äußere Einflüsse geschützt und dann mit Sekundenkleber, zur Fixierung der Deckel- und Bodenplatten und natürlich zur Temperaturisolierung, eingeklebt.
 | Als „Netzanschluss“: 2-Adrig flexibel mit Kfz-Stecker auf Multiplex- Steckdose. Zugentlastung innerhalb des Koffers mit Kabelbinder. Der Thermoschalter ist mit seinen Gehäusefüßen durch Hinterschneidungen im Styro gehalten und nur mit dem Tape gegen Herausfallen gesichert. |
Ich habe eine gekaufte Temperaturregelung verwendet, weil ich keine Lust zum Basteln hatte. Kosten ca. 17 € bei Conrad. Für ein paar weitere Euronen gibt es dafür auch ein passendes Gehäuse. Hinweis: Die Beschreibung ist nicht gerade sehr eindeutig. Die richtige Art der Regelung hat man, wenn die zweite Regelbedingung über die Temperaturdifferenz ausgeschaltet wird => unterer Regler nach links. Dann kann man auch den zweiten Temperaturfühler ausbauen. Das ist der Rechte auf dem Bild.
 | Damit es auf Anhieb funktioniert: |
 | Der Koffer hat in dieser Ausführung eine Temperaturhystherese von ca. 5°C. Wenn die gewünschte Temperatur erreicht wird, wird der obere Steller gerade soweit nach links bewegt, dass das Relais ausschaltet. Ich habe ca. 43 °C als oberen Wert eingestellt. Deckel wieder verschließen. Bei ca. 37°C schaltet das Relais wieder ein. |
Der Koffer wurde von mir mit einem Einbauthermometer versehen. Der Thermofühler liegt knapp außerhalb der inneren Fuge mittig im Kofferdeckel. Das Kabel ist in einem Freiraum im 20mm dicken Styropor in der Deckelumrandung versteckt. Der Deckelausschnitt wurde von oben mit einer Minitrennscheibe von Proxxon eingebracht. Das Thermometer rastet dort mit seitlichen Klipps einfach ein. Der Freiraum für das Kabel wurde mit dem Lötkolben einfach ins Styro geschmolzen. Kosten des Thermometers 3,99 € plus 2 € Porto aus Hong Kong. Schnelle Lieferung vom dortigen Händler.
Fazit: Die auf 40°C erwärmten Akkus brachten mindestens die gleiche Nutzkapazität wie die im Sommer ermittelte, wenn nicht sogar noch etwas mehr. Diese Erfahrung konnte Sylvester 2008 bei kräftigen Minusgraden bis (–) 10°C gemacht werden.
Ulli
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