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Richtigen Akku für den Multicopter finden

WISSEN: Multicopter werden fast ausschließlich über Lithium-Polymer Akkus, kurz: LiPos mit Strom versorgt. Das liegt am günstigen Verhältnis zwischen Energie und Gewicht. Dieser Beitrag gibt Tipps zu Kauf und Umgang mit Lipos und wie die Flugzeit für Multirotoren berechnet werden kann.

Mit LiPos in die Lüfte

Alle Komponenten eines Multicopter bzw. Multirotor Modells werden heutzutage über LiPo Akkus mit Strom versorgt: Der Flightcontroller, die ESCS, Motoren bis hin zum Kamera-Gimbal.

3 Zellen 2.200 mAh LiPo von Turnigy

3 Zellen 2.200 mAh LiPo von Turnigy

In der Regel wird man versuchen, einen Akku für sein Modell zu nutzen, der viel Strom liefert bei möglichst geringem Gewicht.

Angaben auf einem LiPo
Als Beispiel für die folgenden Ausführungen soll der oben abgebildete LiPo von Turnigy dienen. Er hat die Angaben:

3S, 2.200 mAh, 25 C

Daneben besitzt er zwei Anschlüsse

  1. dicke Kabel (rot/schwarz) als Stromanschluss – hier mit XT60 Stecker
  2. kleine Kabel mit weißem Stecker – das ist der Balancer-Anschluss fürs Ladegerät. Hierüber wird die Einzelspannung jeder Zelle überwacht, so dass alle in Reihe geschalteten Zellen gleich geladen werden

Akku Spannung
Eine Lithium Polymer (LiPo) Zelle hat eine Leerlaufspannung von 3,7 Volt. Über Reihenschaltung von Zellen erhöht sich die Spannung des Akkus entsprechend. Ein Akku mit 3 Zellen in Reihe hat demnach 3x 3,7 Volt = 11,1 Volt und trägt die Angabe 3S.

1S ….. 3,7 Volt
2S ….. 7,4 Volt
3S …. 11,1 Volt
4S …. 14,8 Volt

Akku Kapazität
Die Kapazität eines Akkus ist in Amperestunden (Ah) angegeben: Ein LiPo wie oben im Bild hat 2.200 mAh, das bedeutet, er liefert rund eine Stunde lang einen Strom von 2,2 A.

Maximale Stromstärke
Neben Spannung und Kapazität haben Akkus auch Angaben zur maximalen Stromstärke, mit der sie belastet werden dürfen. Am Beispiel verträgt der Turnigy Lipo 25C. Das heisst, er verträgt maximal das 25-fache seiner Kapazität.

Bei 2,2 Amperestunden und 25C ergibt das 25 x 2,2 = 55. Maximal 55 Ampere dürfen also fließen. Diese Angabe ist für Multicopter-Piloten sehr wichtig. Wenn du zum Beispiel einen Quadrocopter mit vier Rotoren fliegst, dann versorgt dein Akku vier Motoren inklusive der entsprechenden ESCs. Wenn jeder der ESCs max 10 Ampere zieht, kommst du auf eine maximale Stromstärke von 40 A.
Für den LiPo mit max 55 A ist also genügend Reserve vorhanden. Anders verhält es sich zB mit ESCs mit max 15A: Dann fließen bis zu 60 A!

Tipp: Achte immer auf genügend Reserve!  Die Angaben mancher Hersteller (gern der günstigen aus Fernost) sind geschönt und entsprechen nicht den Werten in der Praxis. Ist ein LiPo überlastet, merkst du das schnell: Er macht im wahrsten Sinne des Wortes „dicke Backen“ – er bläht sich auf.  Das kann nach einigen Stunden wieder weggehen. Bei mir blieb das bei 2 Akkus dauerhaft

LiPos nicht tiefentladen!
Das mögen LiPos gar nicht: Sind sie einmal tiefentladen, kriegst du sie nicht wieder frisch. Leider gibt es hier keine konkreten Grenzwerte, aber eine grobe Faustformel:

Die Zellenspannung von LiPos sollte nicht unter 3,2 Volt sinken. Bei einer Spannung unter 3,0 Volt ist ein Schaden so gut wie sicher. Einige Flightcontroller warnen vor drohender Tiefentladung. Ebenso nutzen viele Copterpiloten einen Lipo-Checker. Ich finde den Smartguard 2 auch im Feld recht praktisch: Er zeigt die Gesamtspannung sowie bei durchschalten auch die Spannung jeder einzelnen Zelle an (Preise zw. 15 – 25 Euro).

Smartguard LiPo Checker

Smartguard LiPo Checker

 

LiPos laden

Zum Laden eines normal entladenen LiPos wird ein Ladegerät mit Balander-Anschluss benötigt. Ein preisgünstiges und brauchbares digitales Ladergerät unter 40 Euro ist das IMAX B6, das unter diversen anderen Namen oder von Herstellern gebrandet angeboten wird.  Ich persönlich bin mit einem Pichler P6 Multilader sehr, sehr zufrieden.

Digitales Ladegerät unter 40 Euro: Imax B6 und ähnliche

Digitales Ladegerät unter 40 Euro: Imax B6 und ähnliche

Über den Balancer-Anschluss (im Bild die weiße Kontaktleiste oben rechts) wird gewährleistet, dass alle Zellen die gleiche Spannung haben. Anderenfalls kommt es zu einer Überspannung einzelner Zellen, was die Lebensdauer verkürzt. Hat jede Zelle eine Spannung von etwa 4,2 Volt erreicht, ist die Ladung beendet.

Einige Hersteller geben auch einen maximalen Entlade- sowie Ladestrom an. Eine Angabe wie 4C würde bei einem 2,2 A LiPo bedeuten, dass er mit max. 8,8 A Ladestrom geladen werden kann. Ich persönlich würde es nicht immer ausreizen. Auch wenn der Akku schneller geladen wird, er wird sehr heiss und gute Belüftung ist wichtig! LiPos sind gern mal etwas zickig und wollen gut behandelt und behütet werden, damit man lange etwas von ihnen hat. Ni/Cd und Ni/Mh Akkus sind etwas pflegeleichter.

Flugzeit berechnen mit eCalc Tool

Wie eingangs erwähnt, bieten LiPos ein gutes Verhältnis von Power zu Gewicht. Je mehr Power, desto besser. Doch das heisst oft auch erhöhtes Gewicht, dass die Propeller liften müssen. Um den geeigneten Akku für lange Flugzeiten zu finden, geht es immer auch darum, den Gesamtzusammenhang zu betrachten. Es gilt, die richtige Balance zu finden zwischen dem Gesamtgewicht des Copters, der Kraft der Motoren, maximalen Stromstärke der ESCs sowie der Größe und Steigung der Propeller.

Wie kannst du nun im Vorfeld bei gegebenen Copter- und Akku-Daten berechnen, welche Flugzeit daraus resultiert?

Hierfür empfehle ich das Online-Tool eCalc.ch!

Ich habe zum Beispiel Daten für einen Hexacopter berechnet, der mit 3S, 5.000 mAh LiPo auf ein Abfluggewicht von knapp 1.120 g kommt. Ausgestattet mit 14″ Propellern würde das Modell im Durchschnitt 12 Minuten lang fliegen können.

xCalc.ch - wer seinen eigenen Copter bauen möchte, wird dieses Tool schätzen lernen

xCalc.ch – wer seinen eigenen Copter bauen möchte, wird dieses Tool schätzen lernen

 

Beispiel Berechnung der Flugzeit eines Hexacopters

Beispiel Berechnung der Flugzeit eines Hexacopters

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