Akku 1x1 & Lipo FAQ

Der Akku stellt meist die schwerste Komponente eines Fliegers dar. Mehr Akku-Leistung ist leider oft mit mehr Fluggewicht verbunden, was wiederum mehr Akku-Leistung benötigt. Hier muss man etwas experimentieren, um die optimale Kombination zu finden.

Grundsätzlich wird zwischen 5 Akku-Typen unterschieden:

NiCd Akkus ( Nickel-Cadmium)
NiMh Akkus ( Nickel-Metall-Hydrid)
Lipo Akkus ( Lithium-Polymer)
A123 Akkus (Nanophosphate)
Konionen Akkus / Kopien von A123

NiCd Akkus sind schon am Längsten auf dem Markt und sind relativ günstig. Sie haben jedoch den Nachteil des so genannten Memory-Effekts. Die maximale Kapazität reduziert sich immer weiter, wenn der Akku nicht korrekt geladen und entladen wird. NiCd Akkus dürfen erst kurz vor dem Flug geladen werden und sollten vor dem Laden immer vollständig entladen werden. NiCd Zellen haben eine Nennspannung von 1,2 Volt.

NiMh Akkus sind etwas teurer, leiden aber nicht so sehr unter dem Memory-Effekt. Außerdem haben sie bei gleicher Größe und Gewicht mehr Kapazität (mAh). Ihr Nachteil ist, dass sie nicht so sehr für hohe Ströme (insbesondere bei großen Modellen) geeignet sind. NiMh Akkus haben eine Nennspannung von 1,2 Volt.

Lithium Polymer (Lipo) Akkus, wie sie schon länger in z.B. Handys eingesetzt werden, haben sich erfolgreich im RC Modellbau etabliert. Diese kleinen Kraftpakete zeichnen sich durch hohe Kapazitäten bei sehr geringem Gewicht aus. Eine einzelne Lipo-Zelle hat 3,7 Volt Nennspannung. Voll geladen sind es 4,2 Volt. Sie sollte nicht unter 3,2 Volt entladen werden. Früher konnten diese Zellen jedoch nicht so viel Leistung abgeben. Mittlerweile schaffen viele Lipo-Zellen weit über 20A Leistungsabgabe und sind dadurch ideal für RC Modelle geworden. Lipo-Packs werden meist mit zwei, drei, vier, fünf oder sechs Zellen verkauft und haben so respektiv 7,4 Volt, 11,1 Volt, 14,8 Volt, 18,5 Volt, und 22,2 Volt Nennspannnung. Vollgeladen haben sie dann anfangs ca. 13% mehr Spannung (bei einem 11,1V Akku sind es so ca. 12,6 Volt).

Da die meisten Bürstenmotoren, wie sie noch zum Teil in Parkflyer und Slowflyer eingesetzt werden, keine 11,1 Volt vertragen, setzt man hier 2-Zellen Lipo-Packs ein. Bei Bürstenlosen Motoren werden meist 3-6 zellige Lipo Akkus eingesetzt.

Lipo-Packs haben stets eine Angabe zur maximalen Leistungsabgabe (i.e. 10C), das sogenannte C-Rating. Um die maximale Leistungsabgabe in Ampere zu erhalten multipliziert man die Kapazität in mAh mal den Wert vor dem C und teilt durch 1000. Bei einem 10C 2200mAh Lipo-Akku ergibt sich so eine maximale Leistungsabgabe von 22 Ampere.

Wichtig ist, dass man einen geeigneten Lipo Flugregler (mit der zum Motor und Akku passenden Amperezahl) sowie ein spezielles Ladegerät für Lipo Akkus einsetzt. Mit einem so genannten Balancer, der an den Lipo-Akku und das Ladegerät angeschlossen wird, kann man seine Lipo-Akkus schonender laden. Der Balancer sorgt dafür, dass alle Zellen eines Lipo Packs gleichermaßen geladen werden. Somit kann keine Zelle überlanden werden (Explosionsgefahr), oder tief entladen werden (unwiderrufliche Beschädigung bzw. Zerstörung der Zelle). Eine Anmerkung zum C-Rating: Dieses ist keine kontrollierte Industrienorm, die durch eine unabhängige Stelle vergeben wird. Im Gegenteil, jeder Hersteller kann dies wie er will und interpretiert auf seinen Lipo Akku drucken. Die einen meinem vielleicht, was der Lipo Akku aushält ohne dabei zu explodieren, die anderen meinen was der Lipo Akku 2-3 mal aushält und danach kaputt ist, und wieder ein anderen Hersteller meint damit vielleicht was der Lipo Akku aushält, wenn er ca. 50-100 mal eingesetzt werden kann.

Das Tiefentladen einer einzelnen Zelle kann leichter passieren als man denkt! Eine einzelnen Lipo Zelle sollte nicht unter 3,2V entladen werden. Also auch keinen temporären Spannungseinbruch unter diese Spannung erleiden (durch plötzliche Belastung bei z.B. Vollgas). Lipo Regler haben daher eine Cut-off Spannung (Spannungswert bei dem die Stromzufuhr reduziert oder unterbrochen wird). Hier sollte man in jedem Fall 3,2V oder höher wählen. Das kostet dann zwar vielleicht 1-2 Minuten Flugzeit, aber den Lipo Akku dankt es einem mit einer erheblich längeren Lebzeit. Man sollte hierbei verstehen, dass die meisten Regler nicht die Spannung der einzelnen Zellen überwachen, sondern immer nur einen Durchschnittswert nehmen. Bei 3 Zellen würden sie also einen Cut-off bei 9,6V oder höher machen. Aus diesem Grund ist es wichtig sicherzustellen, dass alle Zellen möglichst die gleiche Spannung haben.

Hier ein Beispiel:

Ich lade meinen 11,1V Lipo Akku ohne Balancer. Eine Zelle hat nun 4,25V Spannung, die nächste 4,15V und die letzte nur 3,75V. Insgesamt hat mein Akku also 12,15V Spannung. Ich habe zwar nur einen 11,1V Lipo Akku, aber die meisten Akkus haben nach dem Laden eine etwas höhere Spannung. Das ist normal. Ich habe meine cut-off Spannung meines Reglers auf 2,75V gesetzt. Somit schaltet der Regler bei meinem 11,1V Lipo Akku ab, wenn 8,25V erreicht sind. Entnehme ich von allen 3 Zellen gleich viel Strom, so sind 8,25V erreicht, wenn meine Zellen die Spannungen 2,95V, 2,85V und 2,45V haben. Für die schwächste Zelle bedeuted das jedoch schon den \"Tod\". Sie wird unwiderherstellbar beschädigt sein. Durch das Laden mit einem Balancer wird dies verhindert, da der Balancer sicherstellt, dass alle Zellen die gleiche Spannung haben. Dazu empfehlen wir die REVOLECTRIX Cellpro Serie, die jede Zelle einzeln überwacht, angleicht (balanced) und soger tiefentladenen Zellen wieder herstellen kann.

Der Lipo Akku Markt wird regelrecht durch neue Marken und Produkte überschwemmt. Dabei wird einerseits mit günstigen Preisen geworden, andererseits mit hohen C-Ratings, die die Belastbarkeit des Akkus darstellen. Nun ist es recht logisch, dass man hohe Qualität nicht zu Dumpingpreisen anbieten kann. Viele no-name billig Lipo Akkus glänzen zwar mit guten C-Angaben... dies ist jedoch keine überwachte Norm. Theoretisch kann jeder Hersteller auf seinen Akku schreiben was er will. Das Ergebnis sind beschädigte Akkus, die sogar explodieren können.

Neben dem C-Rating gibt es 2 Faktoren, die eigentlich viel Wichtiger sind:

1. Lifetime: Wie oft kann ich meinen Lipo Akku laden, bis er unbrauchbar wird. Billige Lipo Akkus mit übertriebenen C-Ratings lassen sich schon nach 10 Ladezyklen nur noch bis 60% ihrer angegebene Kapazität laden. Berechnet man so den Kaufpreis neu, so stellt man schnell fest, dass das vermeintliche Schnäppchen ein teurer Reinfall ist.

2. Stabilität der Spannung: Interessant ist nicht nur, wie viel Strom ein Akku abgeben kann, sondern wie stabil die Spannung bei diese Stromabgabe bleibt. Die Spannung eine Lipo Akkus fällt immer ab, wenn er unter Last gerät (d.h. Strom abgibt). Je größer die Last desto weiter \"bricht\" die Spannung ein. Weniger Spannung ist gleich weniger Power am Motor (Drehzahl und Schub). Oft spricht man auch von \"Druck\". Je mehr Druck (also desto weniger die Spannung unter Last einbricht), desto mehr Power bringt der Akku.

Da Lipo-Akkus sehr viel Energie aufnehmen und gleichzeitig sehr empfindlich sind sollte man vorsichtig mit ihnen umgehen. Überhitzte und/oder beschädigte Lipo-Akkus können schnell extrem heiß brennen und/oder explodieren. Gleichzeitig entsteht eine enorme Rauchentwicklung. Daher Lipo-Akkus stets vorsichtig handhaben und laden.

Berechnung von Nennspannung und Kapazität Um die Nennspannung und Kapazität eines Akkupacks zu ermitteln gehen Sie wie folgt vor:

Die Nennspannung eines Akkupacks wird durch Addition der Nennspannungen der Zellen berechnet. Z.B. hat ein Akkupack mit sechs 1,2 Volt Zellen insgesamt 6 x 1,2 = 7,2 Volt. Die Kapazität ist direkt von jeder einzelnen Zelle ablesbar, z.B. 900mAh. So hat ein Akkupack mit sechs 900mAh Zellen insgesamt 7,2 Volt Nennspannung und 900mAh Kapazität. Achtung: Nur Zellen des gleichen Typs und der gleiche Kapazität dürfen zu einem Akkupack zusammengeführt werden.

A123 Akkus und deren Klone
Die Firma A123 Systems hat die eigenen A123 Akkus vor einigen Jahren auf den Markt gebracht. Man bediente sich dabei eines speziellen Nanophosphats (hier gibt es bis heute Streitigkeiten über das Patent). A123 Akkus sind gut 40% schwerer als Lipo Akkus, können aber 2-4 mal schneller geladen werden (also schon in ca. 15 Minuten) und sind in der Lage 30C bis 60C abzugeben. Gleichzeitig sollen sie erheblich sicherer sein und nicht brennen oder explodieren können. Hinzu kommt, dass A123 Akkus bei einer durchschnittlichen Belastung von ca. 15C gut und gerne bis zu 1000 Ladezyklen halten. Ihre Spannungslage liegt etwas unter den Lipo Akkus (ca 3,3V). Ferner bricht ihre Spannung unter last deutlich mehr ein als bei aktuellen Lipo Akkus. Sie sind daher wohl optimal als Empfänger Akkus sowie als Akkus für RC Cars und Boote. Schlussendlich sollte erwähnt werden, dass es zahlreiche Kopien aus Asien gibt, die sogar als A123 Akkus verkauft werden. Diese entsprechen jedoch meist nicht der Leistungsfähigkeit von original A123 Akkus. Zum Laden ist ein spezielles A123 Ladeprogramm notwendig wie es z.B. der REVOLECTRIX Cellpro 4S und Cellpro 10S hat.

Behandle Deine Akkus gut - Wichtige Tipps!

Akkus sind kleine Wunder der Technik. Sie speichern Unmengen von Energie. Grundsätzlich sollten Sie immer sehr sorgsam damit umgehen.
Akkus sollten weniger als 6 Stunden vor dem Fliegen geladen werden – Nicht schon Tage zuvor. Das ist bei Lipo Akkus zwar nicht mehr ganz so wichtig, aber es schadet nicht.
Achten beim Laden darauf, dass der Akku nicht zu heiß wird. Wenn Du den Akku nicht mehr bequem in der Hand halten können, dann sofort den Ladevorgang abbrechen.
Nach dem Leerfliegen eines Akkus sollten die warmen Akkus erst vollständig abgekühlt sein, bevor sie wieder geladen werden können.
Akkus (insbesondere NiCd Akkus, die unter dem Memoryeffekt leiden) sollten immer vollständig leer sein, bevor Du sie wieder lädst. Entweder ganz leer fliegen, oder mit dem Ladegerät erst vollständig entladen. Dies ist nicht der Fall bei Lipo Akkus. Im Gegenteil: Man sollte sie maximal 70% leer fliegen!
Gehe sehr vorsichtig mit Akkus um. Sie sind empfindlich und sollten nicht beschädigt werden. Beschädigungen können zu Kurzschlüssen, Explosionen und gefährlichen Bränden führen.
Die Anschlüsse müssen robust und sauber sein. Goldkontakte sind hier sehr zu empfehlen. Auch sollten Kabel gelötet und/oder verzinnt (mit Lötzin überzogen) werden. Schrumpfschlauf, der sich durch erhitzen mit z.B. einem Feuerzeug zusammenzieht (schrumpft) solltest Sie hierbei einsetzen, um offene Stellen zu isolieren. Das vermeidet Kurzschlüsse, die die Elektronik und den Akku beschädigen und sogar zu gefährlichen Bränden und Explosionen führen können.
Akkus immer kühl (nicht eiskalt) lagern. Bei längeren Lagerzeiten etwa halbvoll lagern.
Ganz wichtig für Lipo Akkus: Nur mit einem speziell für Lipo Akkus gemachten Lipo Regler betreiben und immer die richtige Zellenzahl im Regler einstellen.
Lipo Akkus nie mehr als 70% leer fliegen.
Die Spannung einer einzelnen Lipo Zelle am Besten nie unter 3,0V fallen lassen. Sonst kommt es leicht vor, dass sich der Akku aufbläht. D.h. die cut-off Spannung immer auf 3,0V einstellen. Ihr Akku wird es Ihnen mit einer erheblich längeren Lebzeit danken.
Akkus und insbesondere Lipo Akkus niemals in den Hausmüll oder in der Natur entsorgen. Stets dafür vorgesehene Sondermüllkontainer benutzen oder den Akku zu Ihrem Fachhändler zurück bringen

Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu Lithium Polymer Akkus (LiPos)

1. Was ist der Vorteil eines Lipo Akkus?
Lipo Akkus sind leichter als herkömmliche Akkus, was sich positiv auf den Modellflug auswirkt, da leichtere Modelle in aller Regel besser fliegen. Außerdem ist die Spannung von LiPo Akkus höher als bei herkömmlichen Akkus, was mehr Drehzahl bei gängigen Elektroantrieben bringt.

2. Sind LiPo Akkus gefährlich?
Ob und wie gefährlich ein LiPo Akku ist hängt stark von der Handhabung ab. Bei falscher Handhabung können LiPo Akkus platzen und sogar Feuer fangen. Insbesondere Kurzschlüsse, Überlasten des Akkus, falsches Laden und physisches Beschädigen des Akkus können unmittelbar aber auch erst nach einiger Zeit zum Platzen und auch zum Brennen eines LiPo Akkus führen. Bei qualitativ geringwertigeren und dazu noch schlecht verarbeiteten LiPo Akkus besteht außerdem ein erhöhtes Risiko, dass sie praktisch selbstständig aufgrund z.B. eines internen Kurzschlusses platzen und möglicherweise Feuer fangen. Außerdem sollte man auch beachten, dass die in einem LiPo Akku verwendeten Chemikalien giftig sind und bei unsachgemäßer Handhabung ein Gesundheitsrisiko darstellen können.

3. Was bedeutet die C-Angabe auf LiPo Akkus?
Die C-Angabe soll Aufschluss darüber geben, wie stark belastbar ein LiPo Akku ist, d.h. wie viel Strom in Ampere entnommen werden kann. So soll z.B. ein 1000mAh LiPo Akku mit einer 20C Angabe in der Lage sein 20A Strom abzugeben. Die Formel zur Berechnung ist Kapazität [mA] / 1000 x C-Angabe. Was allerdings nicht angegeben wird, wie sich hohe Ströme auf die Leistungsfähigkeit bzw. Spannungslage und auch die Lebensdauer eines LiPo Akkus auswirken. Ab einer Temperatur von ca. 65°C fängt nämlich die interne Chemie eines LiPo Akkus an unwiderruflich abzubauen. Dies zeigt sich dadurch, dass die Spannung des LiPo Akkus beim Entladen stärker einbricht (= weniger Drehzahl am Motor), der Akku beim Laden weniger Kapazität aufnehmen kann (= kürzere Flugzeit) und die Lebensdauer (= Anzahl Ladungen bis der Akku nicht mehr zu gebrauchen ist) dramatisch reduziert wird. Zahlreiche Tests in der jüngsten Vergangenheit haben ergeben, dass viele LiPo Akkus bereits unter der Dauerbelastung der C-Angabe (nominales C) weit über 65°C heiß werden. Das hält der LiPo Akku im Idealfall zwar einige Male aus, aber schon nach wenigen Ladezyklen (meist 10-20) ist er dann nicht mehr zu gebrauchen und muss entsorgt werden. Eindeutige Zeichen von Überlastung sind starke Erhitzung des Akkus (>65°C), eine weiche Oberfläche nach dem Flug, Aufblähen einzelner oder aller Zellen sowie die Bildung von kleinen, schwarzen Kristallen an der Innenseite der Folie einzelner Zellen.

4. Wie viel C braucht man wirklich?
Mittlerweile sind angebliche 25C Dauerbelastbarkeit bei einem 11,1V 2200mAh Lipo Akku nicht ungewöhnlich. Nutzt man diese wirklich aus, so ist der Akku nach ca. 2 Minuten vollkommen leer. Die meisten Modellflieger wollen jedoch eigentlich länger als 2 Minuten fliegen. Zudem sind LiPo Akkus mit einer höheren C-Angabe erheblich schwerer, was sich durch das höhere Abfluggewicht meist nachteilig auf die Flugeigenschaften eines Modells auswirkt. Daher ist ein weniger belastbarer aber leichterer LiPo Akku die bessere Wahl. Beispiel: Eine E-Flite Mini Funtana 3D mit einem Abfluggewicht von 750g wurde mit einem Antrieb ausgestattet, der 1000g Standschub bei einer Stromaufnahme von 19A liefert. Im Flug hat sich übrigens eine durchschnittliche Stromaufnahme von nur 10A ergeben. Der ideale Akku sollte möglichst leicht sein und muss im schlimmsten Fall maximal 19A Dauerbelastung ohne Schaden verkraften. Wählt man nun einen kleinen und leichten 1300mAh Akku, so reicht hier die tatsächliche Belastbarkeit von nur 15C vollständig aus.

5. Brauche ich einen speziellen Regler/Steller für LiPo Akkus in meinem Modell?
Ja, man braucht einen speziellen LiPo Regler. LiPo Akkus haben eine völlig andere Spannungslage und Ladecharakteristik (2,5V – 4,2V) als andere Akkus. Daher empfehlen wir einen LiPo Akku grundsätzlich nicht unter 3,0 Volt pro Zelle zu entladen. Herkömmliche für NC oder NiMH Akkus vorgesehene Regler/Steller können jedoch nicht so eingestellt werden, dass sie bei 3,0 Volt pro Zelle abschalten.

6. Was muss beim Laden von LiPo Akkus beachtet werden?
LiPo Akkus sollten grundsätzlich nur mit speziellen LiPo-Ladegeräten geladen werden, da sich der optimale Ladevorgang für einen LiPo Akku von dem anderer Akkus unterscheidet. Das LiPo-Ladegerät muss außerdem korrekt eingestellt werden. Dazu gehört die Spannung bzw. Anzahl der Zellen des zu ladenden LiPo Akkus (z.B. 11,1V = 3 Zellen) sowie der korrekte maximale Ladestrom in Ampere. Während man die Spannung und/oder Anzahl von Zellen meist direkt vom Akku ablesen kann muss man den maximalen Ladestrom üblicherweise erst ermitteln. Dazu teilt man die Kapazität in mAh durch 1000. Beispiel: Der maximale Ladestrom einen 2200mAh LiPo Akkus beträgt 2200/1000 = 2,2 Ampere (A) oder auch 1C = die Kapazität des Akkus in mA. Je nach Ladegerät muss auch zusätzlich der Akkutyp (LiPo) und die Anzahl der Zellen angegeben werden. Wenn das Ladegerät jedoch den Akku direkt über die Balancer-Anschlüsse des LiPo Akkus läd, spielt die Anzahl der Zellen dabei keine Rolle, da sie indirekt über den Balancer Anschluss vorgegeben ist. LiPo Akkus müssen stets unter Aufsicht und auf einer nicht-entflammbaren Oberfläche geladen werden.

7. Wozu einen LiPo Balancer einsetzen?
LiPo Akkus werden meist aus 2 oder mehr einzelnen LiPo Zellen zusammengesetzt. Die Leistungsfähigkeit von LiPo Zellen weicht häufig etwas voneinander ab. So kommt es, dass die Spannung einzelner Zellen eines Lipo Akkus unterschiedlich ist. Da sowohl Regler als auch Ladegerät stets einen Durchschnittswert der Spannung aller Zellen als Grenze beim Entladen/Laden nehmen, würde die schwächste Zelle eines Akkus im Flug stets zu tief entladen und die stärkste Zelle eines Akkus beim Laden stets überladen werden. Dieser Effekt ist anfangs nur sehr gering, wird aber von Flug zu Flug größer. Beides führt letztendlich zur Beschädigung einzelner Zellen und damit zur Unbrauchbarkeit des LiPo Akkus. Um dies zu verhindern, werden LiPo Balancer eingesetzt. Sie stellen beim Laden des LiPo Akkus jedesmal sicher, dass alle Zellen gleich voll geladen werden. Der Balancer wird stets am Balancerstecker eines LiPo Akkus angeschlossen. Achtung, hier gibt es keine einheitliche Norm. Gängig sind JST-XH, JST-EHR und PQ. Allerdings gibt es mittlerweile zahlreiche Adapter, die es ermöglichen, diverse Steckersystem miteinander zu verbinden.

8. Was kann ich tun damit mein LiPo Akku länger hält?
- Nur LiPo Regler einsetzen und die Abschlussspannung (Cut-off) auf 3,2 V pro Zelle einstellen.
- LiPo Akkus nie ganz leer fliegen. Wer etwas früher landet fliegt letzten Endes länger.
- Leer geflogene LiPo Akkus müssen innerhalb 1-2 Tagen wenigstens etwas geladen werden.
- Bei längerer Lagerung der Akkus, z.B. während der Winterpause, sollten die LiPo Akkus nur zu 50% geladen werden.
- Hochwertige LiPo Ladegeräte mit Balancer einsetzen (z.B. Revolectrix Cellpro4S und 10S)
- LiPo Akkus vorsichtig handhaben, um sie nicht mechanisch oder durch Kurzschluss zu beschädigen.
- Sicherstellen, dass der LiPo Akku nicht über 65°C heiß wird (z.B. mit IR Thermometer nach dem Flug messen)
- LiPo Akkus nicht extremer Kälte oder Hitze aussetzen.
- Kalte LiPo Akkus (<20°C) nicht gleich stark belasten sondern erst warm werden lassen.
- Lieber gleich einen hochwertigeren LiPo Akku kaufen, als am falschen Ende zu sparen.

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