Akku Information

Der Akku hat logischerweise die Aufgabe die Drohne mit Strom zu versorgen. Sogenannte LiPo (Lithium-Polymer) Akkus sind besonders gut für die Anwendung bei Drohnen geeignet. LiPo-Akkus sind nicht sonderlich schwer (hohe Energiedichte), können große Mengen an Strom liefern und haben eine relativ kurze Ladezeit.

Zellen

Lithium Akkus bestehen aus einer oder mehreren Zellen. Diese Zellen kann man sich wie kleinere Akkus vorstellen. Wenn man diese kleineren Akkus dann zusammenfügt erhält man einen einzigen großen Akku, welcher die Energie aller einzelnen Akkus zusammen besitzt. Diese kleineren Akkus nennt man Zellen. Eine Lithium Polymerzelle besitzt eine Spannung von 3,7V. Ein LiPo-Akku mit drei Zellen hat also 3,7V*3=11,1V (ungeladen). Die Anzahl der Zellen wird mit S dargestellt. Das heißt ein Akku mit drei Zellen wird 3S genannt. Ein Akku mit vier Zellen heißt 4S usw. Generell gilt: Spannung des Akkus = Anzahl der Zellen * 3,7 (ungeladen). Eine geladene LiPo-Zelle hat 4.2 Volt.

Je mehr Zellen ein Akku besitzt, desto höher ist seine Spannung und sein Gewicht. Je höher die Spannung ist, desto weniger Strom muss fließen um dieselbe Leistung zu erzielen. Mit steigender Spannung steigt außerdem die Drehzahl der Motoren. Wenn du dich mehr für Motoren interessierst, dann kannst du dir den Artikel über Motoren durchlesen.

Bei Miniquads sind 4S-6S am weitesten verbreitet. Sie sind aufgrund ihres Gewichtes perfekt für Miniquads geeignet. 1S-2S Akkus sind eher bei Microquads beliebt, weil sie deutlich leichter sind. Oft kann man eine Drohne mit verschiedenen Arten von Akkus betreiben. Manche Drohnen können mit 3S und 4S arbeiten, andere mit 1S-2S und wieder andere nur mit 4S. Deshalb sollte man bei der Auswahl der Teile genau darauf achten, dass diese auch mit der jeweiligen Akkuspannung zurechtkommen. Besonders bei ESC, PDB und FC sollte darauf geachtet werden, dass alle mit der gewünschten Spannung arbeiten können.

Kapazität

Die Kapazität gibt an wie viel Energie ein Akku speichern kann. Mehr gespeicherte Energie resultiert logischerweise in einer längeren Flugzeit. Dafür steigt mit steigender Kapazität meist auch das Gewicht. Deshalb muss ein Kompromiss zwischen Kapazität und Gewicht gefunden werden, welcher eine möglichst lange Flugzeit ermöglicht.

Die Kapazität wird bei Drohnen Akkus in der Einheit mAh angegeben. Diese Einheit gibt an über welchen Zeitraum ein Akku eine gewisse Strommenge liefern kann. Ein Akku mit 1800mAh kann theoretisch eine Stunde lang 1800mA (1,8A) liefern, bis er leer ist. Oder er könnte 3,6A liefern, aber dafür nur eine halbe Stunde und keine ganze. Wenn der Akku aber eine Kapazität von 1500mAh hätte, dann könnte er 1500mA (1,5A) für eine Stunde lang liefern. Für Miniquads sind Akkus mit einer Kapazität zwischen 1300mAh und 1800mAh geeignet. Je nach Flugverhalten und Gewicht der Drohne erreicht man damit eine Flugzeit zwischen 4 und 10 Minuten.

Verschiedene Akkuarten:

LiPo (Lithium-Polymer):

LiPo-Akkus sieht im Modellbau sehr beliebt. Sie haben eine sehr hoche Energiedichte. Das bedeutet, dass sie mit wenig Gewicht sehr viel Energie in sich tragen. Das macht sie gerade für den Einsatz in Drohnen sehr interessant. Außerdem sind sie in der Lage sehr hohe Ströme (teils 100 Ampere und mehr) bereitzustellen, ohne zu überhitzen. Auch ihre Ladezeit ist im Vergleich zu zum Beispiel Nickel-Metallhydrid Akkus sehr kurz.

Auf der anderen Seite haben sie aber auch Nachteile. Weil sie meist sehr stark beansprucht werden, haben sie eine relativ geringe Lebenszeit (150-250 Ladezyklen). Im Verlauf der Zeit verlieren sie langsam an Leistung und Speicherfähigkeit. Zudem kann es bei starker Beschädigung eines LiPo-Akkus schnell zu starker Rauchentwicklung und Feuer kommen.

LiHV (Lithium-Polymer-High-Voltage):

LiHV steht für Lithium Polymer High Voltage. Die Zellen eines LiPo Akkus haben im geladenen Zustand eine Spannung von 4,2V, während die Zellen eines LiHV Akkus eine Spannung von 4,35V besitzen. LiHV Akkus haben also eine höhere Spannung als LiPo Akkus. Ein weiterer Unterschied liegt in ihrer Entladungsrate. LiPo Akkus liefern bis sie entladen sind eine relativ gleichmäßige Leistung. Nur gegen Ende hin merkt man einen spürbaren Leistungsabfall. LiHV Akkus hingegen stellen zu Beginn sehr viel Leistung zur Verfügung, welche nach kurzer Zeit dafür aber stark abnimmt. Anschließend steht im Vergleich zum Anfang relativ wenig Leistung zur Verfügung.

Bei Miniquads sind LiPos zu empfehlen, weil sie über längere Zeit eine konstante Leistung liefern. Für kleinere Drohnen wie Tiny-Whoops machen LiHV Akkus Sinn. Sie machen die kleinen Drohnen für kurze Zeit relativ leistungsstark und erhöhen den Spaßfaktor. Für längere Flüge sind sie aber ungeeignet.

Verbindungsstecker

Der Akku wird durch einen Verbindungsstecker mit der Drohne verbunden. Man muss einfach darauf achten, dass man beim Zusammenbauen der eigenen Drohne, den passenden Verbindungsstecker als Gegenstück zum Verbindungsstecker des Akkus verwendet. Hier gibt es immer male und female in allen möglichen Größen und Formen. Bei Miniquads werden vor allem XT30 und XT60 Stecker verwendet.

Hier unten noch eine kleine Tabelle, in welcher man ablesen kann, welcher Steckertyp für bestimmte Akkus am häufigsten verwendet wird:

Name	Zellen
JST-PH	1S
JST-XH	2S
JST	2S-3S
XT30	3S-4S
XT60	3S-6S
XT90	4S-6S
EC3	2S-4S
Deans	2S-4S

C Rating

Ein Drohnen Akku muss einiges aushalten. Neben den vielen Crashs unter welchen er leidet, muss er auch einen sehr hohen Strom aushalten. Dieser Strom ist deswegen so groß, weil es eben einfach Unmengen an Energie benötigt, um eine Drohne in der Luft zu halten. Um einen Anhaltspunkt zu geben:

Ein Smartphone wird mit einer Stromstärke zwischen 1-2 Ampere geladen. Eine 220mm Racing-Drohne kann bei maximaler Auslastung für kurze Zeit bis zu etwa 120Ampere aus dem Akku ziehen.

Um zu verhindern, dass man dem Akku mehr zumutet als er kann, gibt es das C Rating. Mit dem C Rating kann man ungefähr ausrechnen wie viel Strom der Akku sicher liefern kann. Im Normalfall gibt es zu jedem Akku zwei verschiedene C Ratings.

Discharge/Entladung -> Gibt an wie viel Strom der Akku dauerhaft sicher liefern kann
Burst/Peak -> Gibt an wie viel Strom der Akku kurzzeitig zur Verfügung stellen kann

Um jetzt auszurechnen wieviel Strom der Akku liefern kann benötigt man zusätzlich noch die Kapazität des Akkus. Wenn man nun alle Werte hat, dann muss man nur noch die Kapazität des Akkus (in mAh) mit dem C Rating multiplizieren.

In diesem Beispiel ist das C-Rating für die konstante Entladung gleich 75C und das C-Rating für die Burst Entladung gleich 120C. Die Kapazität des Akkus beträgt 1500mAh.

70C x 1500mAh = 105.000mA = 105A

120C x 1500mAh = 180.000mA = 180A

Also kann unser Beispiel Akku konstant 105Ampere und kurzzeitig (max. 10 Sekunden) 120Ampere liefern, ohne zu überhitzen oder beschädigt zu werden. Bei Miniquads kann man damit rechnen, dass jeder Motor bis zu 30A ziehen kann. 30A * 4 = 120A. Das bedeutet, dass Akkus für Miniquads etwa 120A Burst liefern müssen.

Falls der Akku überansprucht wird, riskiert man eine viel geringere Lebenszeit des Akkus und provoziert einen aufgeblähten und damit brandgefährdeten Akku.

Akku laden

Vor dem Laden den Akku abkühlen lassen
Nie mit mehr Strom laden, als das C-Rating vorgibt
Nie Akku unbeaufsichtigt lassen

Zu Laden benötigst du ein spezielles Ladegerät, welches LiPo-Akkus laden kann. Ein Lipo Akku hat neben seinem Power-Kabel (Rot und schwarz mit XT60 / XT30 Adapter) noch ein Balancing Kabel. Dieses besteht aus mehreren kleinen Kabeln. Durch diese weiß das Messgerät immer wie hoch die Spannung in den einzelnen Zellen ist. Das ist sehr wichtig, damit es nicht zu einer Überladung kommt.

Natürlich unterscheidet sich der Ablauf des Ladens bei unterschiedlichen Ladegeräten. Der generelle und grundlegende Ablauf wird auf den Bildern unten aber dennoch geschildert:

Zuerst musst du bei deinem Ladegerät den richtigen Akkutyp auswählen:

Anschließend wählt man zwischen LiPo charge und LiPo balance. Welcher Modus welche Vor- und Nachteile bietet ist weiter unten zu lesen. In meinem Fall habe ich Lipo charge gewählt.

Darüber hinaus stellt man ein wie viele Zellen der Akku hat und mit welchem Strom der Akku geladen werden soll (nie das C-Rating überschreiten)

Jetzt muss man den Akku mit den Ladegerät verbinden. Dazu verbindet man erst den Hauptstecker (XT60 / XT30). Danach verbindet man den Balance-Stecker.

Jetzt kann das Laden beginnen. Einfach nur noch auf Start drücken. Den Akku niemals unbeaufsichtigt laden!

-> Am besten bringt man in der Nähe einen Rauchmelder an, um die Gefahr eines unbemerkten oder zu spät erkannten Brandes zu minimieren!

Sicherheit und Tips (Akku Leitfaden):

Wie vorhin schon erwähnt sind gerade LiPo-Akkus nicht gerade ungefährlich. Wenn sie anfangen zu brennen, dann entstehen giftige Dämpfe und Feuer. Außerdem muss man bei der Pflege auf einige Dinge achten.

Brandschutz / Flugzeug:

Akkus sollten generell nie unbeaufsichtigt geladen werden. Gerade Drohnen Akkus sollte man immer im Auge haben. Weil sie so viel durchmachen sind sie besonders gefährdet beim Laden in Flammen aufzugehen. Unbeaufsichtigt kann in sehr kurzer Zeit ein schwerer Brand entstehen. Wenn der Akku einmal brennt, dann ist es auch sehr schwer ihn in die Hand zu nehmen, weil sich das Feuer meist schnell auf den ganzen Akku ausbreitet und sogar explosionsgefahr besteht.

Deshalb sollte man auf Nummer sicher gehen und sich einen „LiPo-Safe-Bag“ zulegen. Dabei handelt es sich um eine kleine Tasche, welche aus einem feuerfesten Material gefertigt ist. Wenn man einen Akku auflädt, dann sollte der LiPo-Safe-Back immer in unmittelbarer Nähe liegen. Im Falle eines Akkubrandes kann man den Akku packen, ihn in den Safe-Back werfen und diesen anschließend verschließen. Auch wenn man draußen mit seiner Drohne unterwegs ist sollte man immer einen Safe-Bag dabei haben. Wenn die Drohne einen Crash hat und der Akku anfängt sich aufzublähen oder gar Feuer fängt, kann man Schlimmeres verhindern. Bei Reisen mit dem Flugzeug sind solche Safe-Bags oft essentiell. Weil man LiPos nämlich nicht einfach ins Handgepäck verstauen darf, sollte man sie sicher aufbewahren (Natürlich vorher bei der Airline informieren ob LiPos überhaupt erlaubt sind). Falls du dich genauer zu den Regelungen mit Akkus auf Reisen interessierst, dann kannst du dir diesen Artikel über Regelungen durchlesen.

Schonendes Laden / Lagerung von LiPo Akkus:

Erstmal vorab: Ein LiPo-Akku überlebt meist nicht mehr als 150-250 Ladezyklen. Falls doch, sollte man ihn dennoch ausrangieren. Die Gefahr steigt, gerade durch kleine Beschädigungen, welche sich über die Zeit anhäufen, dass der Akku zur Brandgefahr wird.

Erste Ladung:

Damit ist die erste Ladung überhaupt gemeint (wenn man einen neu gekauften Akku das Ertste mal lädt)
Nicht mehr als mit 1C laden (bei Akku mit bspw. 2200mAh nicht mehr als 2.2A Ladestrom)

Laden wenn Akku sehr kalt oder sehr warm ist:

Falls der Akku sehr kalt ist, dann sollte man auf keinen Fall mit dem maximal zulässigen Ladestrom laden.
Falls der Akku sehr warm ist, sollte man ihn erst einmal abkühlen lassen.

Balancen:

Wie oben schon beschrieben bestehen LiPos meist aus mehreren Zellen. Diese Zellen haben alle ihre eigene Spannung. Im besten Fall ist die Spannung aller Zellen gleich. Über längere Zeit kann aber ein Spannungsunterschied zwischen den einzelnen Zellen enstehen.
Beim Balancen werden die unterschiedlichen Zellspannungen wieder aneinander angeglichen
Dazu muss man beim Ladegerät von normalem Laden auf Balancen umstellen (Natürlich geht Balancen nicht bei 1S-Akkus)
Das Balancen dauert beim Laden meist länger als das normale Laden. Aus diesem Grund macht man es auch meistens nicht
Am besten würde man aber bei jeder Ladung Balancen als bevorzugte Lademethode wählen
Vorteile sind bessere Performance und eine längere Lebensdauer des Akkus

Entladen:

Das Entladen kann man nicht so genau regulieren wie das Laden, weil das Entladen beim Fliegen passiert und nicht am Ladegerät.
Wichtig ist, dass der Akku nach dem Flug nicht komplett entladen ist (auf keinen Fall unter 3.6V pro Zelle) -> Am besten mithilfe eines OSD’s überprüfen
Der Akku sollte nach dem Flug nicht übermäßig heiß sein. Wenn er zu heiß ist, dann muss man den Stromverbrauch der Motoren überdenken. Ab 60°C ergeben sich bei den meisten Akkus bleibende Schäden.

Lagern:

Wenn man seine Akkus über längere Zeit nicht mehr benutzt (mehr als 3 Tage), dann sollte man sich auf eine Lagerspannung laden/entladen
Die optimale Lagerspannung ist in etwa 3.85V pro Zelle
Wenn man die Akkus über Monate hinweg nicht nutzt, dann sollte man regelmäßig nachladen, sodass sie möglichst konstant auf den 3.85V pro Zelle bleiben

Entsorgung von LiPo Akkus:

Den Akku auf keinen Fall im eigenen Hausmüll entsorgen
Akkus müssen zu speziellen Sammelstellen gebracht werden. Oft findet man diese in Supermärkten oder Baumärkten
Vorher muss der Akku aber vollständig entladen werden. Das macht man am sichersten, indem man ein dafür geeignetes Ladegerät auf discharge (entladen) stellt.
Nach dem Entladen muss der Stecker entfernt werden. AUF KEINEN FALL BEIDE KABEL GLEICHZEITIG DURCHSCHNEIDEN!!! -> Zangen und Scheren bestehen aus Metall. Wenn man beide Kabel gleichzeitig durchschneidet, dann kommt es zum Kurzschluss.
Die offenen Enden der Kabel umgehend mit Isolierband großzügig abisolieren.
Auf dem Weg zu einer Sammelstelle verwendet man am besten einen LiPo-Safe-Bag, damit sich im Notfall ein Brand nicht ausweiten kann.

FAQ

In diesem Abschnitt gebe ich kurze Antworten zu den meist gestelltesten Fragen

Woher weiß ich, dass mein Akku leer ist und ich landen sollte?

Im besten Fall verwendest du ein OSD. Falls du nicht weißt was das ist, habe ich hier einen Artikel, der dir weiterhelfen könnte. Grundlegend zeigt dir das OSD alle möglichen Daten zu deinem Copter an (unteranderem die Batteriespannung). Je nachdem wie viele Zellen dein Akku hat, kannst du an der Batteriespannung ablesen, ob es Zeit wird zu landen.

Wenn du kein OSD hast, dann kannst du auch nach Zeit fliegen. Miss die Zeit, die es benötigt, bis du einen deutlichen Performanceeinbruch spürst. Diese Zeit kannst du nutzen, um eine grobe Orientierung für zukünftige Flüge zu haben.

Generell gilt aber, dass du auf jeden Fall landen solltest, sobald du spürbar merkst, wie die Leistung deiner Drohne stark abnimmt. Bei LiPo Akkus hat man in den ersten 30 Sekunden bis einer Minute sehr viel Power. Dann pendelt sich die Performance für mehrere Minuten ziemlich auf einem Level ein. Aber ab einem gewissen Punkt geht es dann mit der Performance ziemlich schnell bergab. Du musst diesen Punkt rechtzeitig erkennen, weil du sonst deinem Akku schadest.

Muss ich meine Akkus nach jedem Flug auf die empfohlene Lagerspannung bringen?

Nein musst du nicht. Erst wenn du deine Akkus für längere Zeit (ab etwa 3 Tage) nicht mehr nutzt, solltest du sie auf eine Lagerspannung von 3.85 Volt pro Zelle bringen.

Kann ich auch einen Akku für meine Drohne verwenden, welcher über die empfohlene Kapazität hinaus geht?

Ich bin mir sicher du kennst den Unterschied, aber um auf jeden Fall Missverständnisse zu verhindern, weise ich nochmal drauf hin: Man darf Kapazität auf keinen Fall mit der Spannung verwechseln.

Du kannst ohne Gefahr einen Akku mit größerer Kapazität als empfohlen verwenden. Das Problem ist nur, dass mit mehr Kapazität auch mehr Gewicht dazu kommt. Dadurch gewinnt deine Drohne zwar an Flugzeit, auf der anderen Seite wird sie aber auch träger. Wenn dein gewählter Akku viel zu groß ist, dann kann das sogar dazu führen, dass deine Drohne nicht mal mehr abheben kann.