Was ist der unterschied zwischen 2700mah und 2200mah beim akku

Die meisten Angaben beim Kauf eines neuen LiPo Akkus sind schnell verstanden. Bei den Leistungsangaben von 20C, 30C oder 45C wird aber meist nach Budget, Glauben oder Empfehlung des Verkäufers entschieden. Dieser Artikel soll etwas Klarheit bringen, was es mit den Angaben auf sich hat und mit Beispielen aus der Praxis illustrieren.

Die bei uns gebräuchlichen LiPo Akkus sind stets nach dem gleichen Schema spezifiziert. Die Konfiguration des Akkus ist als Zellenzahl in Serie und parallel angegeben, zum Beispiel 3S1P – 3 Zellen in Serie und nur einmal Parallel. Daraus ergibt sich die Nennspannung, üblicherweise 3.7V pro Zelle, in unserem Beispiel also 11.1V. Die Ladeendspannung liegt bei 4.2V pro Zelle, bei unserem Akku also 12.6V. Inzwischen kommen LiPo Akkus mit leicht höheren Spannungen auf den Markt. Die Anzahl parallel geschalteter Zellen spielt für unsere Betrachtungen keine Rolle: Die Angaben von Kapazität und Leistung beziehen sich jeweils auf das gesamte Akkupack.

Die Kapazität des Akkus wird jeweils in mAh angegeben. 2400mAh bedeutet, dass über eine Stunde konstant 2400mA Strom fliessen kann, oder jeweils ein entsprechendes Verhältnis, zum Beispiel 4.8A über 30 Minuten oder 240mA über 10 Stunden. Die C-Rate, um die es in diesem Artikel geht, ergibt sich aus der Kapazität: Mit 1C ist der Strom gemeint, mit welchem der Akku innerhalb einer Stunde seine Nennkapazität abgibt oder geladen wird. Bei einem 2400mAh Akku wären 1C 2400mA oder 2.4A, 2C dann 4.8A und 20C 48A. Soweit alles klar und verständlich.

Während die Spannung klar definiert ist, stellt sich bei der Kapazität die Frage, wie gemessen wird. Ein Akku, der mit wenig Strom entladen wird, kann in der Regel deutlich mehr Kapazität liefern, als wenn er an der Grenze der Belastbarkeit leergesaugt wird. Die Hersteller, oder deren Marketingabteilungen, sind sich nicht einig, nach welcher Messmethode die Kapazität angegeben wird. Im Minimum darf man davon ausgehen, dass bei LiPos die Nennkapazität bei einer Belastung von 1C auch tatsächlich zur Verfügung steht (bei einem Bleiakku sind es 0.1C).

Spannend ist wie die Leistung des Akkus angegeben wird. Die C-Rate gibt an, mit welchem Strom der Akku belastet werden darf, ohne dass er überhitzt oder die Spannung so weit zusammenbricht, dass die Lebensdauer leidet. Auch hier gibt es keine einheitliche Messmethode: Wie lange ist „Dauerlast“? Wie tief darf die Spannung fallen? Ab wann gilt ein Akku als „geschädigt“? Intuitiv würde man erwarten, dass ein Akku mit der angegebenen Dauerleistung konstant belastet werden kann, bis er die Nennkapazität ausgeschöpft hat, ohne dass er bleibende Schäden davonträgt. Mir ist kein Akku bekannt, der das schafft. Es gibt aber tatsächlich solche, die das zumindest bis ca. 80% der Kapazität erfüllen. Die kommen meistens von seriösen Marken, die auch ein Stück mehr kosten. Der Rest der Billigheimer vertraut offenbar darauf, dass weder die Modellbauer noch die lokalen Händler über das nötige Messequipment verfügen, um die Angaben zu prüfen und schreibt stattdessen irgendwelche Fantasiewerte auf den Akku. Sehr empfehlenswert und erhellend ist die Lektüre der Messreihen und Kommentare, die Gerd Giese auf seiner Homepage (http://www.elektromodellflug.de/) veröffentlicht.

In der Praxis

Höhere Kapazität und Leistung schlagen in Form von zusätzlichem Gewicht zu Buche, in der Regel auch im Preis. Die Hersteller kochen auch nur mit Wasser, die Chemie ist im Wesentlichen gegeben, und die Preise sind dank Internet jederzeit für jedermann vergleichbar. Wir können also davon ausgehen, dass ein Akku, der zu gut aussieht, um wahr zu sein, vermutlich auch nicht das liefert, was er verspricht… Doch wie dimensioniert man denn Akkus sinnvoll für den Alltagsgebrauch?

Zu jeder seriösen Antriebsauslegung gehört das Messen – idealerweise am Boden und im Flug. Die höchsten Ströme werden in der Regel im Stand gemessen (sofern kein Strömungsabriss am Propeller vorliegt) und geben damit einen guten Anfangswert. Gegenüber der Messung im Stand mit vollem Akku sehen wir in der Luft dann meist etwas niedrigere Werte – wer mit Telemetrie die Daten aufzeichnet, ist hier klar im Vorteil. Knickt die Spannung auch gegen Ende der Flugzeit unter Volllast nie stark unter 3.4V pro Zelle ein, passt der Akku perfekt und bietet genügend Sicherheitsmarge gegen frühzeitige Alterung. Ein solcher Akku ist in der Regel höchstens handwarm nach der Landung und kein bisschen gebläht.

Meist hat man nicht den Luxus, erst im Flug die passenden Akkus zu testen, also müssen wir im Voraus eine Abschätzung vornehmen und uns auf Erfahrungswerte verlassen. Die erwarteten Ströme können wir mit Hilfe von Antriebsrechnern wie DriveCalc oder www.ecalc.ch recht gut abschätzen. Sonst verlassen wir uns auf Testberichte in Zeitschriften oder Angaben der Lieferanten der Antriebssets. Maximalstrom dividiert durch die Kapazität des Akkus gibt uns die erforderliche Akkuleistung in C, die real vorhanden sein muss.

Bei unseren Parkzone Warbirds wie zum Beispiel meiner FW-190 rechne ich je nach Propeller mit ca. 30A bis maximal 35A Spitzenstrom. Bei den üblichen 2400mAh Akkus ergibt das dann ein Minimum von 12C bis 15C. Wenn wir nun berücksichtigen, dass auch seriös angeschriebene Akkus die Leistung nur bei der idealen Betriebstemperatur (sprich: Hochsommer) liefern, sind wir mit einem günstigen 20C Akku dabei, der liefert auch bei 10°-15° Aussentemperatur gerade noch genug Leistung.

Derselbe Flieger, nun mit einem Tuning-Antrieb ausgerüstet, zieht bis 45A. Das liegt zwar noch innerhalb der Spezifikation des 2400mAh 20C Akkus, die Spannungsüberwachung per Telemetrie warnt im Flug aber schon nach wenigen Minuten – der Akku ist definitiv überlastet. Übrigens: Meine einigermassen frischen Turnigy Nanotech Akkus mit 2200mAh und 45C Dauerleistung zeigten nur marginal mehr Leistung als die Hacker Eco-X 2400mAh 20C – so viel zum Thema „ehrliche Leistungsangaben“.

Nachdem ich der getunten FW-190 einen Hacker 2500mAh 40C Akku spendiert hatte, gab es nie mehr Warnungen wegen Unterspannung. Der neue Akku war dann allerdings auch gut doppelt so teuer und statt 200g nun 270g schwer – mehr Leistung kommt nicht gratis. Ein ebenfalls getesteter 2700mAh 25C Akku brachte auch genug Leistung. So viel Overkill ist also nicht unbedingt notwendig, dafür macht der 40C Akku auch in einem Motorsegler mit knapp 60A Strom eine gute Falle.

Ähnliche Erfahrungen machte ich auch mit Akro-Fliegern. In der elektrifizierten CAP-232, Spitzenstrom 55A, kann ich mit Nanotech Akkus mit 5S 4000mAh 35C Akkus maximal 2600mAh verbrauchen, bevor die Spannung unter die kritischen 3.4V/Zelle fällt. In der Angel 50e fliege ich stattdessen mit GensAce 5S 4000mAh 60C Akkus. Die sind zwar auch überzeichnet (gemäss Tests wären 40C eine ehrliche Angabe), dafür kann ich diese bis zu den sicheren 80% Kapazität fliegen (3200mAh), ohne dass die Spannung je unter 3.5V/Zelle fallen würde – das bei einem Maximalstrom von über 65A. Auch hier also wieder eine völlige Fantasiezahl bei den Nanotechs – das deutlich höhere Gewicht der GensAce ist also berechtigt, ebenso der Preis.

Ein kleiner praktischer Nachteil der starken Akkus sei hier nicht verschwiegen: Wer auf die erste Spannungswarnung per Telemetrie wartet, bevor er landet, leert seinen Akku komplett. Mir passierte das beim ersten Flug mit der getunten FW-190 und dem 2500mAh 40C Akku: Ich flog, bis ich das erste Mal die 3.4V/Zelle unterschritt. Nach der Landung hatte der Akku nur noch eine Leerlaufspannung von 3.5V/Zelle und wurde mit fast 3000mAh nachgeladen. Das war sicher nicht mehr gesund, obwohl der Akku weder gebläht war noch sonstige Schwächen zeigt. Seither fliege ich diesen Warbird wieder mit der Uhr, bei den grösseren Fliegern verwende ich die teureren Stromsensoren statt nur der Spannungsüberwachung.

Fazit

Wer ohne Telemetrie fliegt, kriegt von all dem kaum etwas mit. Er wundert sich bestenfalls über etwas weniger Leistung oder vor allem darüber, dass die Akkus früher altern, als man erwarten würde. Für den anspruchslosen Gelegenheitspiloten mag das reichen. Wer etwas mehr Leistung aus seinen Antrieben herausholen will, sollte sich aber unbedingt über die Dimensionierung der Akkus mehr Gedanken machen und auf keinen Fall den Herstellerangaben bei Discount-LiPos trauen.