Batterien und Laden

Damit unsere Quads die erwartete Leistung bringen, müssen wir ihnen ausreichend elektrische Energie bereitstellen. Im FPV-Einsatz werden vor allem LiPo (Lithium-Polymer)-Akkus für klassisches Freestyle- und Racing-Fliegen verwendet, gelegentlich auch Li-Ion (Lithium-Ionen)-Akkus für Long-Range. Diese Akkus haben keinen Memory-Effekt, lassen sich aus jedem Ladezustand wieder aufladen, müssen nicht formiert werden und die Selbstentladung ist gering. LiPo-Akkus benötigen jedoch gute Pflege.

Parameter von Lithium-Akkus

Mehrere Kenngrößen bestimmen die Eigenschaften eines Akkus: Kapazität, Zellenzahl, Spannung, Entladestrom und Ladestrom. Ein Pack besteht aus mehreren Zellen, einem Hauptstecker und einem Balancer-Stecker.

Zellenzahl

Zellen können parallel oder in Serie verschaltet werden. Bei Parallelschaltung addieren sich die Kapazitäten, die Spannung bleibt gleich. Bei Reihenschaltung addieren sich die Spannungen, die Kapazität bleibt gleich. Zellenzahl und Verschaltung stehen oft im Pack-Namen. Ein 6S2P-Pack hat sechs Zellen in Serie und zwei parallel – also insgesamt 12 Zellen. In LiPo-Packs werden Zellen in der Regel nur in Serie verschaltet; daher Bezeichnungen wie 1S, 4S, 6S usw.

Spannung

Jede Zelle hat ihre eigene Spannung. Klassische LiPo-Zellen liegen bei etwa 3,3 V leer und 4,2 V voll. Die Nennspannung beträgt 3,7 V. Wichtig ist auch die Lagerspannung (Storage), bei der der Akku am langsamsten altert. Storage: 3,8–3,85 V pro Zelle. In Serie addieren sich die Spannungen: Ein 4S-Pack hat somit 3,7×4 = 14,8 V Nennspannung. Die Gesamtspannung ist entscheidend bei der Auswahl. Schließt man einen voll geladenen 6S-Pack (25,2 V) an einen nur für 4S ausgelegten Quad an, brennt wahrscheinlich etwas durch.

Vor allem bei 1S-Packs findet man die Kennzeichnung HV/LiHV. Diese Zellen lassen sich bis 4,35 V pro Zelle laden; die Nennspannung beträgt 3,8 V. Bei Li-Ion ist die Maximalspannung ebenfalls 4,2 V, die Minimalspannung jedoch oft nur 2,5 V.

Kapazität und Energie

Die Kapazität wird in mAh angegeben (1 Ah = 1000 mAh). Sie beschreibt den Strom, den ein Akku theoretisch eine Stunde lang liefern kann. Eng verknüpft ist die gespeicherte Energie. Die Gesamtenergie ergibt sich aus Kapazität × Spannung und wird in Wattstunden angegeben. Ob Serie oder Parallel – die Energie bleibt identisch; der Unterschied ist, ob der Pack mehr Strom oder höhere Spannung bereitstellt. Li-Ion-Packs besitzen meist eine höhere Energiedichte als LiPo.

Entlade- und Ladestrom

Entlade- und Ladestrom beziehen sich auf die Kapazität und werden als Vielfaches der C-Rate angegeben, wobei C der Kapazität in Ah entspricht. Ein 1300 mAh Akku mit 100C könnte theoretisch 100 × 1,3 = 130 A liefern. Viele Hersteller sind bei C-Angaben recht optimistisch – daher diesen Wert nicht als absolute Wahrheit sehen. Für gängige Packs finden sich meist unabhängige Tests und Erfahrungsberichte online. Die Fähigkeit, hohe Ströme zu liefern, sinkt mit Alter, Zyklenzahl und Degradation. Da ein Akku keine ideale Spannungsquelle ist, fällt die Spannung unter Last ab. Das Ausmaß hängt von der Maximal-C-Rate ab: Bessere, höher bewertete Packs zeigen weniger Voltage Sag. Li-Ion verträgt deutlich geringere Entladeströme als LiPo – etwa 7–10 C. Bei zu hoher Last bricht die Spannung stark ein, der Akku erhitzt sich; im Extremfall kann er brennen.

Der empfohlene Ladestrom für LiPo liegt bei 1C. Hochwertige FPV-Packs vertragen oft bis 3C. Li-Ion lädt man typischerweise mit 0,5–1C.

Wartung

LiPo sind hervorragende Akkus mit enormer Leistung bei kompakten Abmessungen. Ohne Pflege verkürzt sich jedoch die Lebensdauer – im Extremfall besteht Brandgefahr.

Sie mögen niedrige Temperaturen nicht (unter 10 °C Akkutemperatur wird nicht empfohlen); die chemischen Reaktionen laufen dann nicht optimal. Die Kapazität sinkt, ebenso der lieferbare Strom. Für Winterflüge Akkus vorwärmen.
Keine Kurzschlüsse zwischen Plus und Minus – Brandgefahr.
LiPo nicht überladen – sonst Brandgefahr. Immer mit einem geeigneten Ladegerät auf 4,2 V pro Zelle laden (4,35 V bei HV).
Nicht tiefentladen. Zellspannung sollte nicht unter 3,3 V fallen. Darunter droht irreversibler Schaden. Wir empfehlen bei 3,5 V/Zelle zu landen (LiPo).
Bei Nichtgebrauch auf Lagerspannung 3,8–3,85 V pro Zelle einlagern.
Nicht durchstechen – Explosions-/Brandgefahr.
Durch Alterung oder hohe Ströme können Akkus aufblähen. Aufgeblähte Akkus nicht weiter verwenden.

Stellen Sie nach einem Absturz fest, dass der Akku perforiert ist, nicht mehr laden oder verwenden! Ein verlässliches Indiz ist ein chemischer Geruch, der entfernt an Erdbeeren erinnert. Legen Sie einen beschädigten oder aufgeblähten Akku für mehrere Stunden in stark salzhaltiges Wasser; er entlädt sich langsam und wird inert. Entsorgen Sie ihn anschließend in der roten Batteriesammeltonne oder bei einem Recyclinghof. Nicht in den Hausmüll werfen.

Laden

Das Laden gehört zu den kritischsten Vorgängen bei Lithium-Akkus. Laden Sie ausschließlich mit geeigneten Ladegeräten. Es muss mit geregeltem Strom auf eine exakte Spannung geladen werden. LiPo-Ladegeräte besitzen mehrere Schutzfunktionen. Trotzdem gilt: Niemals unbeaufsichtigt laden und immer mit angeschlossenem Balancer-Stecker! Nicht den maximalen Ladestrom überschreiten. Für LiPo meist um 3C, für Li-Ion etwa 1C. Der zulässige Wert variiert je nach Modell und Hersteller. Höhere Ströme laden schneller, können aber die Lebensdauer verkürzen; im Extremfall Überhitzung und Brand. Fortgeschrittene Ladegeräte bieten mehrere Modi. Empfehlenswert ist der Balance-Modus, der die Zellspannungen überwacht und bei Bedarf ausgleicht.

Akku-Stecker und Kabel

Typische FPV-Quads ziehen 4–160 A. Je nach Größe und Strombedarf wählt man passende Stecker am Quad und am Akku. Nachfolgend die gängigsten Steckertypen im FPV-Bereich.

Banana Plug 4 mm		Der sogenannte Bananen- bzw. Bullet-Stecker. Meist an Ladegeräten.
JST		Belastbar bis ca. 5 A. Häufig bei RC-Flugzeugen.
PH 2.0		JST PH 2.0 wird bei den kleinsten Modellen, den Tinywhoops, verwendet.
A30/BT2.0		GNB A30 / BetaFPV BT2.0 als Nachfolger von PH 2.0. Höhere Ströme, meist auf stärkeren Tinywhoops. GNB A30 ist bis 15 A ausgelegt.
XT30		XT30, häufig bei 2–4" Quads. Bis ca. 30 A.
MR30		Nahe verwandt mit XT30. MR30 hat drei Kontakte und eignet sich für Motor-zu-ESC-Verbindungen.
XT60		XT60 ist der gebräuchlichste Stecker. Für 4–8" Quads. Bis ca. 60 A.
XT90		XT90 ist größer und für schwere 7–10" Quads und Cinelifter gedacht. Optional mit Antispark, um Funkenbildung beim Anstecken zu vermeiden.
QS8		Großer Stecker für sehr große Builds. Dauerhaft 110 A, kurzzeitig 180 A.

Leitungen (Power Leads)

Leitungen für Leistung führen höhere Ströme. Typisch zwischen Akku und ESC sowie zwischen ESC und Motoren. Je nach Strom und Länge wählt man die passende Stärke. Im FPV-Bereich nutzt man AWG, außerdem sind Durchmesser in Millimetern oder der Querschnitt in mm² üblich. Je kleiner die AWG-Zahl, desto dicker die Leitung. Power-Leads bestehen aus Kupferlitzen mit Silikon-Isolierung, temperaturfest von –60 °C bis 200 °C. Für 2–3" Quads meist 18 AWG, für 5" 12–16 AWG. Motorleitungen sind oft 18 AWG bei größeren Motoren auf 7", 20 AWG bei typischen 5" Motoren und 22 AWG und dünner für kleine 2–4" Builds.