Bekanntermaßen werden Drohnen mit Lithium-Polymer-Akkus angetrieben. Hierbei handelt es sich um eine besondere Form von wiederaufladbare Batterien, die nicht nur sehr klein gehalten sind, sondern auch über eine große Kapazität verfügen. Interessant ist, dass LiPos nicht nur im Modellbau zu finden sind, sondern auch im Smartphone. Dieser Ratgeber soll dir helfen, diese kompakten Energieträger & die LiPo Spannung noch besser zu verstehen.
LiPo Spannung messen: Aber richtig!
Wenn du im Modellbau eine Drohne fliegen möchtest, benötigst du mindestens einen Lithium Polymer Akku. Damit werden nicht nur die einzelnen Motoren mit ihren Rotoren angetrieben, sondern auch die übrige Elektronik mit Strom versorgt. Eine LiPo Batterie hat im Modellbau vielfach den legendären Metall-Hydrid-Akku abgelöst. Ähnlich wie die Lithium-Ionen-Akkus weisen LiPos keinen Memory-Effekt auf. Sie können daher jederzeit wieder nachgeladen werden. Anzumerken ist aber, dass LiPos wesentlich empfindlicher in Bezug auf Laden und Entladen sind. Es ergibt Sinn, regelmäßig die LiPo Spannung zu messen.
Am besten verwendest du ein spezielles Spannungsmessgerät mit LC-Display. Damit kannst du überprüfen, ob ein LiPo vor dem Gebrauch noch über eine ausreichende Restkapazität [1] besitzt. Grund hierfür ist, dass der Leistungsabfall bei LiPos rasant gehen kann. Die Spannungskurve geht dann steil nach unten und du hast zum Ende der Kapazität vielleicht nicht mehr ausreichend Leistung, um deine Drohne zu landen. Bevor du also einen LiPo in dein Fluggerät einsetzt, solltest du mit einem Spannungsprüfer die Spannung überprüfen.
Zum Messen eignet sich unter anderem der digitale Batterie-Kapazitätstester von PinBo Tronix*, der nicht nur LiPos überprüfen kann. Das Gerät verfügt über ein großes LC-Display und kann die Zellenspannung, die Gesamtspannung, die niedrigste Spannung, die HV Spannung sowie die verbleibende Restkapazität anzeigen. Das Testgerät ist schon für € 8,99 erhältlich. Eine Alternative stellt das Modell ISDT BattGo BG-8S* dar. Die Anzeige erfolgt über ein modernes TFT-Farbdisplay. Dafür kostet das Testgerät mit € 39,90 etwas mehr. Bei sämtlichen Testgeräten kann man auf einfache Weise über eine genormte Steckverbindung, die LiPos anschließen.
Damit lassen sich unter anderem mögliche Spannungsdifferenzen zwischen den einzelnen Zellen feststellen. Intelligente Ladegeräte können hierbei die Differenz wieder ausgleichen, sodass alle Zellen in etwa dieselbe Spannung bieten. Mit diesem Balancieren [3] der Akkuspannung wird nicht nur die Betriebssicherheit beim Aufladen erhöht, sondern auch sichergestellt, dass alle Akkus den gleichen Ladezustand erreichen. Mit einem professionellen Ladegerät und einem hohen Balancer-Strom kannst du 1/20 des Ladestroms zum Ausgleichen möglicher Spannungsdifferenzen verwenden. Einfache Ladegeräte schaffen diese nicht.
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LiPo Spannung Wiki
Nachfolgend möchte ich dir kurz die verschiedenen LiPo-Spannungen erläutern.
Die LiPo Entladespannung
Die Entladespannung gibt an, welche Spannung ein LiPo besitzt, der nach dem Aufladen in einem RC-Modell eingesetzt wird und der aktuelle Stromverbrauch stattfindet. Während etwa die Nennspannung 3,7 Volt besitzt, steigt diese nach dem Aufladen kurzzeitig auf 4,3 Volt an. Während des Verbrauchs liegt diese wieder bei 3,7 Volt. In diesem Fall sind Nennspannung und Entladespannung gleich.
Aufpassen musst du bei der Entladeschlussspannung [4]. Diese darf keinesfalls unter 3,3 Volt liegen, da es ansonsten zu Beschädigungen des LiPo kommt. Die Entladeschlussspannung ist zugleich diejenige Spannung, bei der der weitere Entladevorgang vermieden werden muss. Daher ist eine Spannungsüberwachung auch während des Fliegens einer Drohne wichtig. Ersetze lieber rechtzeitig die fast entladenen LiPos durch frische.
Die LiPo Zellspannung
Eine LiPo-Zelle besitzt eine Nennspannung von 3,7 Volt. Wenn du hier einen Spannungsprüfer anschließt, wirst du feststellen, dass die Spannungsanzeige verschiedene Spannungen anzeigt. Du musst hier noch die Entladespannung sowie die Entladeschlussspannung berücksichtigen. Viele RC-Modelle benötigen eine Spannung von 7,4 Volt. In diesem Fall musst du zwei LiPo-Zellen zu je 3,7 Volt kombinieren, um auf 7,4 Volt zu kommen. Die LiPo-Zellen werden meist mit einem großen S angegeben. Die nachfolgende Übersicht dient als einfache Hilfe:
- 1S: 1 Zelle mit 3,7 Volt ergibt 3,7 Volt
- 2S: 2 Zellen mit 3,7 Volt ergeben 7,4 Volt
- 3S: 3 Zellen mit 3,7 Volt ergeben 11,1 Volt
- 4S: 4 Zellen mit 3,7 Volt ergeben 14,8 Volt
- 5S: 5 Zellen mit 3,7 Volt ergeben 18,5 Volt
- 6S: 6 Zellen mit 3,7 Volt ergeben 22,2 Volt
Nicht unwichtig ist bei Ladegeräten und Spannungsprüfern der LiPo Innenwiderstand [2]. Je niedriger der Innenwiderstand ist, umso mehr Spannung liefert der LiPo unter Last. Anzumerken ist, dass nicht jeder Spannungsmesser den Innenwiderstand sehr präzise wiedergeben kann.
Hinweis: Mobile Nutzer können die Tabelle von rechts nach links schieben!
| LiPo Zellen | Entladeschlussspannung | Nennspannung | Lagerspannung | Ladeschlussspannung |
|---|---|---|---|---|
| S1 | 3,3 Volt | 3,7 Volt | 3,8 Volt | 4,2 Volt |
| S2 | 6,6 Volt | 7,4 Volt | 7,6 Volt | 8,4 Volt |
| S3 | 9,9 Volt | 11,1 Volt | 11,4 Volt | 12,6 Volt |
| S4 | 13,2 Volt | 14,8 Volt | 15,2 Volt | 16,8 Volt |
| S5 | 16,5 Volt | 18,5 Volt | 19,0 Volt | 21,0 Volt |
| S6 | 19,8 Volt | 22,2 Volt | 22,8 Volt | 25,2 Volt |
| S7 | 23,1 Volt | 25,9 Volt | 26,6 Volt | 29,4 Volt |
| S8 | 26,4 Volt | 29,6 Volt | 30,4 Volt | 33,6 Volt |
LiPo Minimale Spannung
Vielleicht hast du schon etwas über die Begriffe Tiefentladung oder Unterspannung gehört. Es ist wichtig, dass LiPos niemals tiefentladen werden. Generell sollte die Nutzung über 80 % der Nennkapazität nicht liegen. Von einer minimalen Spannung ist die Rede, wenn diese weniger als 3,3 Volt besitzt. Bei einer Tiefentladung können LiPos Schaden nehmen. Bei einer Dauerbelastung kann die Ladekurve der LiPos schnell nach unten gehen, sodass hier die Gefahr einer Tiefentladung schneller besteht. Es gibt jedoch zahlreiche Sicherheitsschaltungen, welche die Spannung überwachen und die LiPos sogar abschalten, wenn der Grenzwert erreicht ist.
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LiPo-Spannung Ladezustand
Im Ladezustand werden LiPos mit einem kontinuierlichen Ladestrom versorgt. Dieser liegt teilweise bei 4,3 Volt. In diesem Fall ist auch von der Ladeschlussspannung die Rede.
LiPo Abschaltspannung
Die LiPo Abschaltspannung wird von jedem Batteriehersteller individuell vorgegeben. Bei einigen liegt diese bei 3,3 Volt, bei anderen bei 3,6 Volt. Damit soll sichergestellt werden, dass die LiPos nicht versehentlich tiefentladen werden.
LiPo Lagerspannung
Die Lagerspannung soll die Lebensdauer von LiPos verlängern. Wer LiPos längere Zeit lagern möchte, der kann mithilfe eines Ladegerätes eine Zellenspannung von 3,65 bis 4 Volt anlegen. Jedoch ist hierbei Vorsicht geboten. Bei einem Kurzschluss können hier nicht nur hohe Temperaturen und Brände entstehen, sondern sogar Explosionen. Deswegen empfehlen Experten eine Lagerspannung von 3,7 bis 3,75 Volt. Die Lagerspannung wird übrigens auch als Storage-Spannung bezeichnet.
Häufige Fragen & Antworten
Wenn die LiPo-Spannung unter Last einbricht, handelt es sich immer um eine Art von Überlastung. Im schlimmsten Fall ist der Akku defekt. Mit einem Spannungsprüfer kannst du die Spannung der einzelnen Zellen messen. Vielleicht gibt es hier Unterschiede, sodass ein Ausgleich vonnöten ist. Wichtig ist, dass ein LiPo unter Last niemals unter 3,3 Volt fallen sollte. Überprüfe hier auch die angeschlossenen Verbraucher. Vielleicht ziehen diese zu viel Strom.
LiPo Spannung: Fazit
LiPos sind die idealen Energieträger für Drohnen. Sie sind leicht, erreichen eine hohe Kapazität und liefern ausreichend Strom für alle angeschlossenen Verbraucher. Sie müssen aber schonend behandelt werden. Insbesondere beim Laden solltest du nur hochwertige Ladegeräte verwenden. Es ergibt Sinn, mit einem Spannungsmesser die Spannung der einzelnen Zellen kontrollierst. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Zellenspannungen am schnellsten ausfindig machen. Beim Aufladen kannst du die Zellenspannungen wieder ausgleichen. Damit verlängerst du die Lebensdauer deiner LiPos.
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Quellen & Einzelnachweise:
[1] https://www.exp-tech.de/blog/wiki-lipo-akkus
[2] https://www.elektromodellflug.de/lipo-leitfaden-faq.html
[3] https://fpvracing.ch/de/content/21-lipo-batterien
[4] https://wiki.mikrokopter.de/LiPo
