Alles über Drohnenbatterien

Damit die Drohne genügend Leistung hat, muss man ihr genügend Strom geben, wofür der Akku da ist. Quadcopter verwenden in erster Linie die Li-Pol-Technologie (Lipolky), die eine unglaubliche Leistung und Kapazität in einem kleinen Paket hat, aber auch gut gepflegt werden muss. Die wichtigsten Akku-Parameter sind die Kapazität, die Anzahl der Zellen und der C-Wert. Wir werden später in diesem Artikel näher auf alles eingehen.

Tipp: Alle Batterien sind in der Kategorie DRON-Batterien zu finden.

Typen von Batterien

Akkus für Drohnen können in viele Typen unterteilt werden, aber wir sind hauptsächlich an Lithium-Polymer-Akkus, interessiert. Diese Akkus sind derzeit die beste Wahl für den Antrieb von RC-Modellen, in unserem Fall von Drohnen. Im Vergleich zu anderen Arten von Batterien haben Li-Pol-Batterien viele Vorteile wie geringes Gewicht, hohe Kapazität, geringe Größe und lange Lebensdauer.

Für Long-Range (angepasste Drohne für längere Flugstrecken) können Sie auch Li-Ion-Akkus (Lithium-Ionen-Akkus) verwenden, da das Verhältnis von Kapazität zu Gewicht viel besser ist. Ein Li-Pol-Akku wäre zum Beispiel doppelt so schwer, um die gleiche Kapazität wie ein Li-Ion-Akku zu haben. Li-Ionen-Akkus haben jedoch eine viel geringere maximale Leistungsaufnahme (C-Note). Das bedeutet, dass sie sich für lange Zeiträume mit geringem Stromverbrauch eignen, aber nicht für kurze und intensive Flüge, weshalb wir sie normalerweise nicht in Drohnen verwenden. Li-Pol-Akkus hingegen haben eine viel höhere maximale Auslastung (C - Rating) und sind daher besser für ätzende Maschinen und aggressivere Flüge geeignet.

In den meisten Fällen kann man sich eine Batterie (Akkumulator) als mehrere sogenannte Zellen vorstellen, die miteinander verbunden sind. Sie sind entweder in Reihe oder parallel oder in Kombination miteinander verbunden. Nach den Zellen werden Batterien in 1S - 6S eingeteilt. Steht in der Bezeichnung des Akkus z. B. 4S, sind die Zellen in Reihe geschaltet. Das bedeutet, dass ein 4S-Akku (für unsere Zwecke betrachten wir einen 4S-Li-Pol-Akku mit 1500 mAh) aus vier identischen Zellen mit einer Kapazität von jeweils 1500 mAh besteht. Diese Zellen sind in Reihe geschaltet, d.h. jede Zelle hat ihre eigene Anode und Kathode (+ "Plus" Pluspol und - "Minus" Minuspol), wobei Zelle 1 mit ihrem Plus an den Minuspol von Zelle 2 angeschlossen ist, Zelle 2 ist in gleicher Weise mit Zelle 3 verbunden und ebenso Zelle 4. Eine voll geladene Batterie hat eine Spannung von 4,2 V pro Zelle, so dass in unserem Fall die Gesamtspannung 4x4,2 V = 16,8 V beträgt, was der Spannung einer voll geladenen 4S-Batterie entspricht.

Die Anzahl der Zellen hängt mit dem Vorhandensein des Ausgleichsverbinders zusammen. Dieser wird verwendet, um die Spannung an jeder Zelle der Batterie während des Ladevorgangs auszugleichen.

Wenn 3S2P im Namen steht, besteht die Batterie aus zwei Drillingen von Zellen. Die einzelnen Zellen des Drillings sind in Reihe miteinander verbunden, und die Drillinge sind außerdem parallel geschaltet. Die parallel geschalteten Zellen erhöhen nicht die Spannung, sondern die Kapazität.

Beispiel: Nehmen wir zwei Akkus, einen 6S- und einen 3S2P-Akku. Wenn die Zellengröße beider Akkus identisch ist, ist die Gesamtkapazität identisch, aber der 6S-Akku ist leistungsstärker (die Drohne ist wendiger), was auf Kosten der Flugzeit geht. Wenn man die Glühbirne an den 6S-Akku anschließt, leuchtet sie stärker, aber kürzer, während die Glühbirne beim 3S2P-Akku weniger hell, aber länger leuchtet.

Wie Sie den richtigen Akku für Ihre Drohne auswählen

Jak už víš, existuje spoustu typů baterií a každá se hodí na něco jiného. Tak jak správně vybrat vhodnou baterii pro tvůj dron? Hlavním kritériem je počet článků, tedy maximální napětí baterie. Pokud by jsi zapojil např. 6S baterii do dronu, který v sobě má elektroniku uzpůsobenou na 4S baterie, tak ti shoří a to dřív než se vůbec pokusíš vzlétnout. Je tedy potřeba předem zjistit na jaké maximální napětí je dron zkonstruován. Může se také stát, že elektronika v dronu bude podporovat 6S baterie a dron po zapojení baterie neshoří, ale pokud motory budou maximálně pro napětí 4S baterie, tak počítej že po několika vteřinách letu s 6S baterií motory shoří a elektronika s nimi. Jestli si nejsi jistý, na kolika článkovou baterii tvůj dron létá, podívej se na stránky výrobce, kde většinou nalezneš i doporučené baterie a specifikace elektroniky v dronu.

Wie Sie bereits wissen, gibt es viele Arten von Akkus, und jeder ist für etwas anderes geeignet. Wie wählen Sie also den richtigen Akku für Ihre Drohne aus? Das wichtigste Kriterium ist die Anzahl der Zellen, d. h. die maximale Spannung des Akkus. Wenn Sie zum Beispiel einen 6S-Akku in eine Drohne stecken, deren Elektronik für 4S-Akkus ausgelegt ist, wird sie durchbrennen, bevor Sie überhaupt versuchen können, abzuheben. Sie müssen also im Voraus herausfinden, für welche maximale Spannung die Drohne ausgelegt ist. Es kann auch sein, dass die Elektronik der Drohne 6S-Akkus unterstützt und die Drohne nicht durchbrennt, wenn die Akkus eingesteckt sind, aber wenn die Motoren für eine maximale Spannung von 4S-Akkus ausgelegt sind, müssen Sie damit rechnen, dass die Motoren und damit auch die Elektronik nach ein paar Sekunden Flug mit 6S-Akkus durchbrennen. Wenn Sie sich nicht sicher sind, mit wie vielen Zellen Ihre Drohne fliegt, sehen Sie auf der Website des Herstellers nach, die in der Regel empfohlene Batterien und Spezifikationen für die Elektronik der Drohne enthält.

Wenn Sie herausgefunden haben, wie viele Zellen Sie benötigen, können Sie sich um einen weiteren wichtigen Punkt kümmern: den Stecker. Es gibt viele Arten von Steckern (XT60, XT30, BT2.0, JST-XH usw.) und jeder Hersteller bevorzugt andere, aber das Prinzip ist immer das gleiche, der Stecker ist entweder MALE (männlich) oder FEMALE (weiblich), die zusammen passen. Wenn du dir also deine Drohne ansiehst, findest du heraus, welcher Anschluss vorhanden ist, und dann suchst du nach einem Akku mit demselben Anschlusstyp, aber mit dem anderen Geschlecht.

Tipp: Die meisten Batterien haben einen MALE-Anschluss, während bei Drohnen FEMALE-Anschlüsse verwendet werden.

Jetzt wissen Sie, wie viele Zellen Sie wollen, Sie wissen, welchen Anschluss Sie brauchen, aber wie groß soll der Akku sein? Mit der Größe eines Akkus meinen wir in der Regel die Anzahl der mAh (Milli-Ampere-Stunden). Der mAh-Wert gibt die Kapazität des Akkus an, und mit der Kapazität gehen auch die Größe und das Gewicht des Akkus einher. Die Wahl der Akkukapazität ist in der Regel sehr subjektiv, da sie davon abhängt, ob man lange fliegen möchte, aber schlechtere Flugeigenschaften haben möchte, oder ob man kürzer fliegen möchte und bessere Flugeigenschaften durch weniger Gewicht erreichen möchte. Ein größerer Akku bedeutet nicht immer eine längere Flugzeit, denn je größer die Akkukapazität, desto größer und schwerer ist die Drohne. Die Drohne muss dann viel mehr Energie verbrauchen, um in der Luft zu bleiben. Bei der Wahl der Kapazität sollte man sich also an einen Kompromiss aus den Empfehlungen des Herstellers halten oder selbst ausprobieren, welche Kapazität zu einem passt.

In der Kategorie Batterien finden Sie einzellige bis sechszellige Batterien. Sie können einzellige Akkus (1S) und zweizellige Akkus (2S) für die kleinsten Drohnen bis zu einer Größe von 2" verwenden. Dreizellige Akkus (3S) sind für kleinere Drohnen bis zu 2,5-3" geeignet. Vier- und sechszellige Akkus können sowohl für kleinere als auch für größere Drohnen verwendet werden. 4S-Akkus werden meist für 3-5" und 6S-Akkus für 5-7" Renn- und Freestyle-Drohnen verwendet.

Nutzung und Sicherheit

In diesem Artikel konzentrieren wir uns hauptsächlich auf Li-pol. Wir haben ein paar Grundsätze vorbereitet, die Sie in jeder Situation befolgen sollten, und ein paar Dinge, die Sie auf keinen Fall tun sollten.

• Bewahren Sie die Batterien trocken und vorzugsweise bei Raumtemperatur auf.
  
• Setzen Sie die Batterien nicht hohen Temperaturen aus, da sie sich entzünden können, und setzen Sie sie nicht der Kälte aus, da sie ihre Kapazität verringern oder um ein Vielfaches verschlechtern können.
  
• Laden Sie den Akku nur mit einem professionellen Ladegerät, das für Ihren Akkutyp geeignet ist.
• Überprüfen Sie vor dem Laden die eingestellte Zellenzahl und den Ladestrom. 
• Sie dürfen die Batterie nicht überladen, da sonst die Gefahr einer Entzündung besteht, und Sie dürfen die Batterie nicht unterladen, da dies zu dauerhaften Schäden, einer Verschlechterung oder vollständigen Zerstörung führen kann. 
• Die Plus- und Minuspole der Batterie dürfen nicht kurzgeschlossen werden, da es sonst zu einer Entzündung kommen kann. 
  
• Die Batterie darf nicht durchstochen, geknickt oder mechanisch beschädigt werden.
  
• Verwenden Sie eine beschädigte oder entladene Batterie nicht und laden Sie sie nicht wieder auf, sondern entladen Sie sie auf sichere Weise und entsorgen Sie sie dann über den Elektroschrott. Um den Akku zu entladen, tauchen Sie ihn einige Stunden lang in Salzwasser ein, wodurch sich der Akku langsam entlädt.
• Trennen Sie den Akku so schnell wie möglich von der Drohne ab.

So laden Sie den Akku der Drohne auf

Jak se nabíjí dron, nebo spíše baterie do dronu? Li-pol, Li-HV a Li-Ion baterie lze nabíjet pomocí modelářských nabíječek. Tyto nabíječky obsahují programy pro specifické typy baterií a disponují programy na nabíjení, vybíjení a uskladnění baterií (uvedení do storage napětí). 

U nabíjení více článkových baterií je důležité zapojit do nabíječky i zmiňovaný balanční konektor, aby během nabíjení nabíječka balancovala napětí v jednotlivých článcích. Vnitřní odpor nemusí být u všech článků stejný, takže při vybíjení se rozejde napětí na jednotlivých článcích (budou mít např. 3,56V, 3,50V, 3,55V, atp.) a při nabíjení je nutné tyto hodnoty srovnat.

A jak nabíjet dron, aby to nezruinovalo tvou peněženku? Nabíječku na baterie pro drony seženeš už kolem 800 Kč. Nabíječky v této cenové kategorii nabídnou pouze nabíjení a indikaci stavu nabíjení pomocí diody. Takové nabíječky většinou umí nabíjet pouze jeden druh baterií. Dražší nabíječky okolo 1500 Kč dokáží nabíjet všechny druhy baterií, mají display a obsahují všechny již zmíněné režimy, díky kterým se lépe postaráš o svoje baterky. Na trhu můžeš najít i dražší nabíječky, většinou mají stejné funkce, ale dokáží nabíjet například dvě až čtyři baterie najednou, což ti zkrátí dobu čekání u nabíjení. 

Jediné co je potřeba na nabíječce zvolit, je nabíjecí proud a počet článků. Nabíjecí proud (ampéry - A) se vybírá podle doporučení výrobce dané baterie. Tuto hodnotu udává v hodnotě C. Většina baterií vyžaduje nabíjení 1C, tzn. 1.500mAh / 1000  = 1,5A. U proudu 2C převod funguje následovně, kapacita 1.500mAh *2 / 1000  = 3A. Čím více zvolíš ampér, tím rychleji se ti baterka nabije, ale příliš rychlým nabíjením zkracuješ životnost baterie.

Když baterii poprvé vytáhneš z krabičky, tak bude v tzv. storage režimu (uskladňovací režim). Baterie je nabita jen na cca polovinu kapacity, tzn. má asi 3,8V na článek. Doporučuje se uvést baterii do tohoto režimu, pokud víš, že nebudeš létat např. déle než 24 hodin.

Pozor! Dlouhodobé skladování plně nabitých nebo plně vybitých baterií zkracuje jejich životnost.

Plně nabitá baterie má napětí 4,2V u Li-HV je to 4,35V na článek. Baterii nevybíjíme do nízkého napětí, nejlépe přistáváme s 3,6V na článek a více baterii nevybíjet, protože při napětí pod 3,6V dochází k poškození a při 2,7V už dochází k zničení baterie.