PowerBox Pioneer iGyro Sat, Nutzen, Vorteile, Dualbetrieb BEC und LiFePo Teil1

1. Anlass zur Verbesserung:
Nach einem erfolgreichen Jahr 2020 in der GPS-Triangel Sportklasse bedarf das aktuelle Setup, siehe Fotos aus der Fotogalerie, aus der Erfahrung 2020 einer nicht unerheblichen Überarbeitung für 2021 vor der anstehenden GPS-Triangle WM 2021.
Der ohnehin sehr kleine Rumpf der Calvados ist bereits zum Volumen fast ausgefüllt.
Mit einem 3-D Druck wurde in dem Rumpf die Anordnung für den optimalen Schwerpunkt zum Setup von 2019/2020 wie folgt ausgeführt:

– PowerBox Systems Expander mit zwei angeschlossenen PBR-26D (26 Kanal 2.4GHz Empfänger)

– Stromversorgung über BEC YGE DREHZAHLSTELLER YGE95 LVP MIT PROPELLERPOSITIONIERUNG (Florian Schambeck)
Der Drehzahlsteller wird für den Antrieb und für das BEC (Empfängerstromversorgung) mit einem SLS APL MAGNUM 2650MAH 6S1P 22,2V 45C/90C versorgt.

– Für das GPS-Triangel ist der Raven von RC-Electronics mit Funkantenne und GPS-Antenne verbaut.

Und diese Set-up wurde in einem sehr kleinen und schmalen Rumpf vom Calvados eingebaut.

Mit dem schweren 2650 mAh Akku mit einem Gewicht von 430 gr. konnten in der Regle drei Steigflüge von Null bis 400 Meter immer erreicht.

Verbrauch Steigflug:
Pro Steigflug auf 400 m wurden im Mittel zwischen 750-820 mAh verbraucht.

Die Kopflastigkeit wurde mit einem erheblichen Gewicht im Seitenruder entgegengewirkt, sodass der Schwerpunkt optimal stimmt.

In diesem Jahr wurde der Schwerpunkt optimiert erflogen, sodass das Grundsetting nun sicher für die finale Auslegung steht.

Mit dieser Grundvoraussetzung zum optimalen Schwerpunkt wird das neue und optimierte Setup für den Calvados Innenraum neu konzipiert und die frisch erschienene Pioneer wird dazu zwingend benötigt.

Sprechen wir zuerst über die Nachteile dieser ersten Konfiguration aus 2020, wenn man überhaupt von Nachteilen sprechen können.

Der Nachteil dieser Konfiguration aus 2020 ist, dass der Antriebsakku und BEC für die Stromversorgung aller Servos und der Empfangsanlage über den YGE-Regler aus einem Akku gespeist wird. Es birgt die Gefahr, dass der Vogel abstürzen kann, wenn der Regler ausfällt oder seine Dienste versagt.

Es ist allgemein bekannt, dass wenn Rümpfe keine oder nur eine minimale Querlüftung, aus aerodynamischen Konzeptüberlegungen bereitstellen, die verbauten elektronischen Elemente sich im Fluge sehr stark erhitzen.
Die Folge ist in der Regel, dass die Elektronik versagt und insbesondere das schwächste Glied ist dabei immer der Regler und nicht der Akku und der Motor.

In der Vergangenheit sind mir persönlich und auch anderen Piloten in ähnlichen Modellauslegungen mit geschlossenen Rümpfen die Regler reihenweise durchgebrannt, wenn diese mit langen Steigflüge ohne Unterlass belastet wurden. Ob dies “no-name” Regler oder auch Highend-Regler waren ist egal, alle Regler sind bei der unzureichenden Kühlung ausgefallen, bzw. abgebrannt.

In diesen Modellflugzeugen wurde das BEC für den RC-Betrieb nicht eingesetzt, sondern eine doppelte Stromversorgung einmal für den Antrieb und einmal für die Empfänger und Servo-Versorgung, sonst wären diese abgestürzt.

Mit der neuen PowerBox Pioneer, welche in fast gleicher Baugröße ist wie der Powerbox Expander, verfügt die Pioneer über zwei HV-Eingänge mit Telemetrie, als doppelte HV-Stromversorgung. Diese ist mit der Redundanz sicher und über die Telemetrie für Futaba, Jeti und Core “kontrollierbar” zu den Daten abrufbar.

Die erste Stromversorgung kommt beim neunen Setup 2021 über das geregelte BEC des Reglers und wird aus dem Antriebsakku gespeist.
Die zweite Stromversorgung wird über einen mindestens 750/1000 mAh LiFePo Akku bereitgestellt (Auslegung auf Verbraucher im Modell zur Kapazität mAh abgleichen).

Der zweite Vorteil ist, dass der LiFePo Akku (zum ersten Stromversorgungseingang) in den Schwerpunkt gelegt werden kann und der kleinere Antriebsakku als weitere Versorgung mit geregeltem BEC-Strom von 5.5 bis 8,3 V den zweiten Anschluss an der Pioneer belegt.

2. Vorteile:
Mit dieser Konstellation des leichteren Akkus in der Nase und der redundanten Stromversorgung zum zweiten Akku, welcher im Schwerpunkt liegt, ist es nun möglich, dass das Gewicht im Seitenruder auf Null reduziert. Damit wird der optimaler zur Gewichtsverteilung und zum minimalsten Abfluggewicht „super“ leicht gehalten.
YES, 250-300 gr. weniger Abfluggewicht sind Welten in der GPS-Triangle Klasse bei leichtem Wetter. Damit wird die Einsatzspannweite bei schwacher Thermik enorm potenziert.

Die Powerbox Pioneer ermöglicht erstmalig mit dieser kleinen Bauform den redundanten HV-Dualbetrieb auf genialer Art und Weise in einem sehr kleinen und engen Bauraum, wie es im Calvados aus dem Hause Baudis zur optimalen Auslegung inkl. Raven, Antenne und GPS-Antenne der Fall ist.

3. WOW – EFFEKT, der Dualbetrieb BEC und LiFePo mit der Pioneer:
Nun stellt sich die Frage, wie die Pioneer die beiden unterschiedlichen Ströme verarbeitet.
Das BEC liefert über den YGE95 LVP einen einstellbaren Strom zwischen 5,5-8,4 V.
Der LiFePo Akku hat eine Ladeschlussspannung von 2 × 3,65 V gleich 7,3 V.

Die Technik der Pioneer ist entgegen manch anderer Weichen aus dem Hause PowerBox so ausgelegt, dass zuerst die höhere Voltzahl zu dem einen Stromeingang auf gleiches Niveau abgebaut wird, bevor die Spannung am nächsten Stromeingang angetastet wird.

Anschließend wird gleichmäßig zu beiden Seiten entladen und nicht vorher zu unterschiedlich anliegenden Spannungen zu den beiden Eingängen.

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Der Profi erkennt jetzt die möglichen der optimalen Auslegungen und die Bandbreite des dualen Betriebes mit der Powerbox Pioneer.

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Erste Variante:
Man lässt den konstanten Strom aus dem BEC höher als die Ladeschlussspannung des LiFePo-Akkus einspeisen, sodass immer aus dem BEC der Strom entnommen wird.
Fällt der Strom vom BEC unter die Ladeschlussspannung des Akkus von 7,3 V wird der kleine LiFePo Akku entladen.

Zweite Variante:
Man lässt den Strom aus dem BEC niedriger als die Ladeschlussspannung des LiFePo Akkus, somit wird zuerst die Ladeschlussspannung vom Akku abgebaut und dann “wechselseitig” zum konstanten Strom aus dem BEC.
Weil das BEC konstant bleibt, wird der LiFePo vorerst nicht weiter entladen, erst bis der Antriebsakku zur Spannung zusammenbricht, hier ist auf entsprechende Hinweis zur Unterschreitung der Zellenspannung des Akkus zwingend zu achten. Denn das BEC muss ausreichend hoch zur Spannung sein, damit noch genug Reserven aus dem Akku entnommen werden kann.

Dritte Variante:
Man lässt den Strom aus dem BEC ca. 0,2 V niedriger als die Normalspannung des LiFePo Akkus, somit wird zuerst der Akku zur Ladeschlussspannung abgebaut und dann erfolgt die “wechselseitige” Versorgung mit dem konstanten Strom aus dem BEC.

Überwachungskonzept:
Jetzt stellt sich die Frage, wie kann der Entladevorgang beobachtet und gegebenenfalls auch über Anzeigen bei Warnschwellenüberschreitung entsprechende Warnungen ausrufen lassen.
Die PowerBox Pioneer ist 100% Telemetrie fähig mit den Protokollen von Futaba, Jeti und zur PowerBox Core (s.Anleitung auf der Herstellerseite). Die Programmierung kann über die PowerBox Core (ggf. auch Jeti, Futaba) erfolgen, hierzu bitte die Anleitung zur Pioneer lesen.

Mit der Telemetrie können die Stromeingänge und Verbräuche entsprechend der aktuellen Zustände direkt abgerufen werden, sodass ständig beobachtet wird, wie die Entladung verläuft und die Ströme zu den beiden Eingängen anliegen. Durch das Setzten unterschiedlicher Warnschwellen steht einem die Welt der automatischen Überwachung komplett und individuell zur gewählten Konfiguration offen.

Szenario:
Das BEC fällt aus, liegt kein Strom mehr an einem Eingang an und der LiFePo Akku tritt anstatt ein.
Die Telemetrie schlägt zum BEC Eingang an der Pioneer entsprechend Alarm und wir erkennen, dass mit dem Rest im LiFePo noch sicher landen müssen.

Der Strom wird entsprechend verbraucht und bei einem Schwellenwert des Gesamtverbrauches, wird man erinnert und muss sehr zeitnah landen.

…

Erweiterter Hinweis:
Der angeschlossene LiFePo Akku muss so ausgelegt sein, dass das Modell mit allen Verbrauchern und Servos voll betriebsfähig, auch zu den erforderlichen Spitzenbelastungen, bleibt. Daher ist die Auslegung zur minimalen mAh des Akkus entscheidend für die Sicherheit. Dieser darf auch nicht zu sehr entladen werden um restliche Kapazitäten ausreichend in der Reserve zu haben.

5. Fazit zum Testbericht Teil 1 
Mit dieser Auslegung erreicht man ein Optimum an Gewichtsauslegung in schlanken und beengten Rümpfen, mit der erhöhten Sicherheit eine redundanter HV-Stromversorgung über BEC und einem zweiten Akku.

Durch den Telemetrieanschluss für PowerBox Core, Futaba und Jeti wird die Überwachung sicher und automatisiert und wir können uns beruhigt um das Fliegen kümmern.

Die Flugzeit wird zur vorhandenen Akkukapazität aus der Nutzung des BEC und dem kleinen für Wettbewerbsbedingungen optimiert. Der auf die Aktuatoren (Servos und Verbraucher) ausreichend dimensionierten LiFePo-Akku ist nun im Dualbetrieb mit dem BEC über die PowerBox Pioneer sicher. Mit diesem Setup 2021, basierend aus der Erfahrung 2020 ist das neue Setup für die WM 2021 im Hinblick Sicherheit, Fluggewicht und Gewichtsverteilung maximal optimiert.

Die Gewichtsverteilung im Calvados kann mit diesem Konzept auf ähnliche Modelle zur Gewichtsreduzierung und Leistungsoptimierung vollständig umgesetzt werden.

Die PowerBox Pioneer hat diese Optimierung insbesondere mit dem raffinierten Entladungsmanagement über die zwei HV-Eingängen in kompakter Bauweise erst möglich gemacht.

VORSCHAU auf TEIL 2 zum Testbericht:

IIm zweiten Teil des Testberichts, wird über die Konfiguration im Detail und Praxis Beispiel näher eingegangen. In der Hoffnung, dass dann das Setup 2021 im 3D-Druck fertig ist.
Erscheinungsdatum: Winter 2020.

Hoffe der ausführliche Testbericht hat Spaß gemacht, gebt fünf Sternchen und teilt diesen Beitrag welcher in 100 Sprachen übersetzt ist an Deine Freunde
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Euer Stephan Eich

Hier unten die Bilder zur aktuellen Konfiguration aus 2020, welche zu Teil 2 geändert wird.