Li-Ionen-UAV-Akkus für ausdauernde Drohnen- und Starrflügler-Systeme

Warum Li-Ionen-Akkus für UAVs verwenden?

Viele UAV-Einsätze legen mehr Wert auf Betriebszeit, Reichweite und nutzbare Missionsenergie als auf wiederholte Beschleunigung mit maximaler Leistung. Kartierungsflugzeuge, Inspektionsplattformen, Starrflügler-UAVs und andere ausdauerorientierte Systeme können daher besonders geeignete Einsatzgebiete für Lithium-Ionen-Akkus sein.

Moderne zylindrische Li-Ionen-Zellen können im Verhältnis zur Akkumasse eine beträchtliche gespeicherte Energie bereitstellen. Wenn das Fluggerät effizient arbeitet, kann diese Energie längere Reise-, Schwebe- oder Einsatzzeiten ermöglichen, ohne den Akku hauptsächlich auf die extreme Impulsstromfähigkeit auszulegen, die mit LiPo-Packs mit hoher C-Rate verbunden ist.

Der Nachteil besteht darin, dass die Strombelastbarkeit sorgfältig an das Fluggerät angepasst werden muss. Start, Steigflug, Schweben, Windkorrekturen und Änderungen der Nutzlast können einen höheren Strombedarf verursachen als normale Reiseflugbedingungen.

Für welche UAV-Anwendungen eignen sich Li-Ionen-Akkus?

Der UAV-Typ allein bestimmt nicht, ob ein Akku geeignet ist. Die tatsächliche Antriebslast, das Flugzeuggewicht und das Einsatzprofil sind wichtiger, als die Plattform einfach als Kartierungsdrohne, Starrflügler-UAV oder Inspektionsflugzeug zu bezeichnen.

UAV-Akkukapazität: von kompakten Akkupacks bis 19000 mAh

Die UAV-Akkukapazität sollte sich an der Größe des Fluggeräts orientieren, anstatt bei gewünschter längerer Flugzeit einfach erhöht zu werden. Größere Akkupacks bieten mehr gespeicherte Energie, erhöhen aber auch die Akkumasse, sodass das Fluggerät während des gesamten Einsatzes zusätzliche Energie benötigt, um diese Masse zu tragen.

Diese Kapazitätsbereiche beschreiben die Produktausrichtung und sind keine festen Regeln für die Flugzeuggröße. Ein Akku sollte nur verwendet werden, wenn Spannung, Strombelastbarkeit, Abmessungen und Einbaugewicht mit dem vollständigen UAV-System übereinstimmen.

10000-mAh- und 12700-mAh-Li-Ionen-Akkus für UAVs

Die 10000-mAh- und 12700-mAh-Klasse bietet eine wichtige mittlere Option für ausdauerorientierte UAV-Anwendungen. Diese größeren Parallelkonfigurationen bieten deutlich mehr gespeicherte Energie als kompakte 1P-Akkus und bleiben zugleich unter der Größe und dem Gewicht der größten 3P-Systeme.

Innerhalb der CNHL-21700-Plattform basiert die 10000-mAh-Variante auf der ausgewogeneren 50D-Zellplattform zwischen Leistung und Energie, während die 12700-mAh-Variante die stärker energieorientierte 65E-Architektur verwendet.

Damit ist die 10000-mAh-Variante der bessere Ausgangspunkt, wenn die Mission weiterhin einen nennenswerten Betrieb unter höherer Last umfasst, während die 12700-mAh-Variante besonders interessant wird, wenn maximale gespeicherte Energie sowie effizienter Reiseflug oder Schwebeflug höhere Priorität haben.

15000-mAh- und 19000-mAh-Lithium-Ionen-Akkus für große UAVs

Die 15000-mAh- und 19000-mAh-6S-Lithium-Ionen-Packs bilden die größte Kapazitätsklasse im aktuellen CNHL-21700-Sortiment. Beide verwenden eine 6S3P-Architektur mit achtzehn zylindrischen Zellen und sind für deutlich größere Fluggeräte statt für gewöhnliche kompakte Drohnen vorgesehen.

Die 15000-mAh-50D-Plattform bewahrt den ausgewogeneren Charakter der 50D-Zelle zwischen Leistung und Energie und gewinnt durch ihre 3P-Architektur zusätzliche Stromaufteilung. Dadurch ist sie für große UAVs und Starrflügler relevant, die viel gespeicherte Energie benötigen und zugleich mehr nutzbare Leistungsreserven behalten sollen.

Die 19000-mAh-65E-Plattform zielt noch stärker auf maximale Missionsenergie und Ausdauer. Sie ist am besten als spezialisierter Akku für große, effiziente UAVs oder Starrflügler zu betrachten, bei denen das Fluggerät einen energieoptimierten Akku mit achtzehn Zellen sinnvoll tragen kann.

Keiner der beiden akkus sollte als einfache Kapazitätserweiterung für ein kleineres Fluggerät betrachtet werden. Nutzlastkapazität, Gesamtgewicht, Antriebseffizienz, Akkuvolumen und Strombedarf sollten zunächst insgesamt bewertet werden.

4S-Lithium-Ionen-Akkus für UAVs

Ein 4S-Lithium-Ionen-Akku für UAVs eignet sich für Fluggeräte, die auf ein elektrisches System mit vier in Reihe geschalteten Zellen ausgelegt sind. Kompakte 4S-Packs können gewichtssensible Fluggeräte unterstützen, während größere Parallelkonfigurationen mehr gespeicherte Energie für ausdauerorientierte UAVs und Starrflügler bereitstellen.

Innerhalb der CNHL-21700-Plattform reicht die 4S-Kapazität von 5000-mAh- und 6350-mAh-Akkus mit 1P-Konfiguration bis zu 10000-mAh- und 12700-mAh-Konfigurationen mit 2P. Die 2P-Akkus sind besonders relevant, wenn eine höhere Missionsenergie und die Lastverteilung auf parallel geschaltete Zellen die zusätzlichen Zellen rechtfertigen.

Für Nutzer, die speziell die 21700-Plattform vergleichen, empfiehlt sich ein Blick auf die 4S-Lithium-Ionen-Akku-Reihe mit 21700-Zellen.

6S-Li-Ionen-Akkus für UAVs

6S-Li-Ionen-Akkus bieten in der aktuellen 21700-Plattform von CNHL den breitesten Kapazitätsbereich – von kompakten 6S1P-Akkus über 6S2P-Konfigurationen mit verlängerter Ausdauer bis hin zu großen 6S3P-Energiesystemen.

Die 6S2P-Packs mit 10000 mAh und 12700 mAh bilden eine praktische mittlere Klasse für Kartierungs-, Inspektions- und Starrflügel-UAV-Anwendungen, während die 6S3P-Packs mit 15000 mAh und 19000 mAh auf deutlich größere Plattformen ausgerichtet sind, bei denen die gesamten Missions-Wattstunden eine zentrale Designanforderung darstellen.

Vergleichen Sie 6S-21700-Li-Ionen-Akkus nach Kapazität, Parallelschaltung und Anschluss, wenn Sie die neuere Plattform mit zylindrischen Zellen entwickeln.

1P vs. 2P vs. 3P für UAV-Akkus

Die Parallelschaltung beeinflusst sowohl die Gesamtenergie als auch die nutzbare Stromfähigkeit auf Packebene. Werden zusätzliche Zellen parallel geschaltet, kann sich die elektrische Last auf mehr Zellen verteilen, zugleich wird der Akku jedoch größer und schwerer.

Die Anzahl der Parallelschaltungen sollte daher als Teil des Energie- und Gewichtsbudgets des Luftfahrzeugs ausgewählt werden und nicht einfach als Möglichkeit zur Maximierung der Kapazität betrachtet werden.

50D vs. 65E für UAV-Anwendungen

Innerhalb der 21700-Plattform von CNHL bieten die Zellfamilien 50D und 65E zwei unterschiedliche Ansätze für die Entwicklung von UAV-Akkus.

Die 65E mit höherer Kapazität ist nicht automatisch der bessere UAV-Akku. Ein Luftfahrzeug mit höherem Strombedarf kann stärker vom Leistungs- und Energiegleichgewicht der 50D profitieren, während eine hocheffiziente Missionsplattform die zusätzliche Energie der 65E besser nutzen kann.

Wattstunden von UAV-Akkus im Vergleich zu mAh

Für die Planung von UAV-Akkus sind Wattstunden oft nützlicher als mAh allein. Die Kapazität in mAh beschreibt die Ladungsmenge, während Wattstunden sowohl die Akkukapazität als auch die Spannung berücksichtigen und so die nominal gespeicherte Energie angeben.

Dies wird besonders wichtig, wenn verschiedene S-Zahlen verglichen werden. Ein 10000-mAh-Akku bei einer Spannung enthält nicht dieselbe Energiemenge wie ein 10000-mAh-Akku bei einer anderen Spannung.

Bei der Missionsplanung sollten daher nutzbare Wattstunden zusammen mit den Reservenanforderungen, dem tatsächlichen Betriebsstrom und dem Gewicht des fertigen Akkus berücksichtigt werden.

Warum Wh/kg für UAVs mit langer Flugzeit wichtig ist

Wh/kg beschreibt die nominell gespeicherte Energie des Akkus im Verhältnis zu seiner Masse. Dies kann für die UAV-Auslegung besonders nützlich sein, da jedes Gramm Akku vom Luftfahrzeug selbst getragen werden muss.

Ein Akku mit einem höheren Gesamtwert in Wh verbessert die Flugzeit möglicherweise nicht, wenn der entsprechende Gewichtszuwachs dazu führt, dass der Leistungsbedarf im Schwebeflug oder Reiseflug zu stark ansteigt. Deshalb kann eine Erhöhung der Kapazität letztlich zu abnehmenden Erträgen führen.

Der sinnvolle Vergleich besteht daher nicht einfach darin, welcher Akku die meiste Energie speichert, sondern welcher Akku dem Luftfahrzeug die beste Kombination aus Missionsenergie, Strombelastbarkeit und installierter Masse bietet.

Li-Ionen-Akkus für Starrflügel-UAVs

Starrflügel-UAVs gehören zu den stärksten Anwendungsbereichen für energieorientierte Li-Ionen-Akkus, da der effiziente aerodynamische Auftrieb den während des normalen Reiseflugs erforderlichen Leistungsbedarf im Vergleich zu Luftfahrzeugen im kontinuierlichen Schwebeflug erheblich reduzieren kann.

Dadurch sind Akkupacks mit hoher Kapazität besonders interessant für Kartierung, Vermessung und autonome Langstreckenmissionen. Größere 2P- und 3P-Akkus können erhebliche Missionsenergie bereitstellen, wenn im Rumpf ausreichend Platz für den Akku vorhanden ist und das Luftfahrzeug einen geeigneten Schwerpunkt halten kann.

Der Strombedarf beim Start, Abheben und Steigflug muss weiterhin geprüft werden, da diese leistungsintensiveren Abschnitte der Mission den Akku deutlich stärker belasten können als der gleichmäßige Reiseflug. Für den breiteren Anwendungsbereich von Starrflüglern besuchen Sie Li-Ionen-Akkus für RC-Flugzeuge und Starrflügler.

Li-Ionen-Akkus für Multirotor-UAVs

Ein Multirotor muss kontinuierlich Auftrieb erzeugen, wodurch Akkumasse und anhaltender Stromverbrauch besonders wichtig sind. Aus diesem Grund bietet ein größerer Li-Ionen-Akku nicht automatisch denselben Reichweitenvorteil, den er in einem effizienten Starrflügler bieten könnte.

Bei der Betrachtung von Li-Ionen-Akkus für einen Multirotor-UAV sollten der Schwebe-Stromverbrauch beim erwarteten Gesamtgewicht, der Leistungsbedarf beim Start und Steigflug, die Windreserve, die Nutzlast und die Akkutemperatur verglichen werden. Größere 2P- und 3P-Akkupacks sind vor allem dann sinnvoll, wenn das Luftfahrzeug gezielt für die zusätzliche Energie und Masse ausgelegt wurde.

Effiziente Cinematic- und Ausdauer-Multirotoren können gute Kandidaten sein, während besonders aggressive oder schubstarke Systeme möglicherweise eine Akkuchemie und ein Akkupack-Design mit höherer wiederholter Hochstromfähigkeit benötigen.

XT60 vs. XT90 Li-Ionen-UAV-Akkus

CNHL-Li-Ionen-Akkupacks sind mit verschiedenen Steckern erhältlich und können dadurch an unterschiedliche elektrische UAV-Systeme angepasst werden. XT60 ist bei vielen effizienten Drohnen- und Starrflügelsystemen verbreitet, während XT90 häufig bei größeren UAV-Installationen verwendet wird.

XT90 sollte nicht als leistungsstärkere Version eines ansonsten identischen Li-Ionen-Akkus betrachtet werden. Wenn Zellmodell und S/P-Konfiguration unverändert bleiben, behalten die Zellen dieselben grundlegenden elektrischen Grenzen. Wählen Sie den Stecker entsprechend dem vollständigen UAV-Stromversorgungssystem.

18650 vs. 21700 für UAV-Akkus

Für UAV-Anwendungen sind 18650 und 21700 technische Zellformate und keine getrennten Anwendungskategorien. Beide können sinnvoll sein, wenn der fertige Akku die elektrischen, energetischen, gewichtsbezogenen und räumlichen Anforderungen des Luftfahrzeugs erfüllt.

Das kleinere Format 18650 kann bei kompakten Akkudesigns mit zylindrischen Zellen nützlich sein. Moderne 21700-Zellen bieten mehr Innenvolumen und können eine höhere Einzelzellkapazität oder ein anderes Verhältnis von Energie und Stromfähigkeit ermöglichen.

Der korrekte Vergleich sollte daher die Wattstunden, Wh/kg, Stromfähigkeit, Abmessungen und das Gewicht des fertigen Akkupacks heranziehen, statt davon auszugehen, dass ein bestimmtes zylindrisches Format für den UAV-Einsatz grundsätzlich besser ist.

Li-Ion vs. LiPo für UAV-Anwendungen

Keine der beiden Chemien ist grundsätzlich besser. Die Auswahl des UAV-Akkus sollte sich an der elektrischen Last und dem Missionsprofil orientieren, statt automatisch davon auszugehen, dass Ausdauer Li-Ionen oder hohe Leistung LiPo erfordert.

So wählen Sie einen Li-Ionen-Akku für ein UAV aus

Vergleichen Sie vor der Auswahl eines Li-Ionen-Akkus für ein UAV die vollständigen Anforderungen der Mission und des Fluggeräts:

• Spannung / S-Anzahl: Stellen Sie sicher, dass der tatsächliche Betriebsspannungsbereich zum Antriebssystem passt.
• Schwebe- oder Reisestrom: Ermitteln Sie die normale anhaltende elektrische Last.
• Start- und Steigbedarf: Berücksichtigen Sie die Abschnitte der Mission mit höherem Strombedarf.
• Nutzlast: Berechnen Sie den Akku-Bedarf anhand des vorgesehenen Betriebsgewichts und nicht anhand des Leergewichts des Fluggeräts.
• Kapazität und Wattstunden: Vergleichen Sie die Gesamtenergie der Mission statt nur mAh.
• Wh/kg: Berücksichtigen Sie, wie viel Energie im Verhältnis zur mitgeführten Akkumasse gewonnen wird.
• 1P, 2P oder 3P: Stimmen Sie die gespeicherte Energie und Lastverteilung auf Größe und Gewicht ab.
• Abmessungen: Überprüfen Sie, ob der Akku in das Akkufach oder an die Befestigung passt, und lassen Sie ausreichend Platz für Kabel und Luftzirkulation.
• Stecker: Stimmen Sie XT60, XT90 oder eine andere geeignete Verbindung auf das UAV-System ab und überprüfen Sie die Polarität.
• Temperatur: Halten Sie den Akku innerhalb der für den fertigen Akku angegebenen thermischen Grenzen.
• Missionsreserve: Planen Sie den normalen Betrieb nicht auf Grundlage des Verbrauchs der gesamten theoretischen Akkukapazität.

Für die vollständige Plattform mit zylindrischen Akkus außerhalb der UAV-spezifischen Produkte besuchen Sie die CNHL Li-Ionen-Akku-Auswahl. Die neuere Zellformat-Familie können Sie auch über unsere 21700-Li-Ionen-Akkus entdecken.

Laden und Sicherheit von Li-Ionen-Akkus für UAVs

Verwenden Sie ein Ladegerät und einen Lademodus, die für den jeweiligen Li-Ionen-Akku geeignet sind. Halten Sie sich an die für den fertigen Akku angegebene maximale Ladespannung und den empfohlenen Ladestrom, anstatt davon auszugehen, dass alle Lithium-Akkus identische Einstellungen verwenden.

Die Akkuüberwachung und die Strategie für niedrige Spannung sollten ebenfalls auf das tatsächliche Li-Ionen-System abgestimmt sein. Übernehmen Sie Warn- oder Abschaltannahmen, die für eine andere Akkuchemie entwickelt wurden, nicht automatisch, ohne zu bestätigen, dass sie für den ausgewählten Akku geeignet sind.

Überprüfen Sie Akku, Verkabelung, Befestigung und Stecker vor dem Laden oder Betrieb. Verwenden Sie keinen Akku, der beschädigt, übermäßig heiß oder elektrisch auffällig ist, und überschreiten Sie niemals die für den fertigen Akku angegebenen Spannungs-, Strom- oder Temperaturgrenzen.

FAQ: Li-Ionen-Akkus für UAVs

Sind Li-Ionen-Akkus für UAVs geeignet?

Sie können eine ausgezeichnete Wahl für ausdauerorientierte UAVs sein, bei denen gespeicherte Energie und Missionsdauer wichtig sind. Der Akku muss dennoch ausreichend Strom für den normalen Betrieb, den Start, den Steigflug sowie wechselnde Nutzlasten oder Windbedingungen liefern.

Für welche UAV-Anwendungen eignen sich Li-Ionen-Akkus am besten?

Kartierung, Vermessung, Inspektion, Luftbildaufnahmen und effiziente Starrflügler-Missionen sind besonders gut für Li-Ionen-Akkus geeignet. Auch Multikopter mit hoher Ausdauer können davon profitieren, sofern Hoverstrom und Akkugewicht angemessen bleiben.

Wie viel Akkukapazität benötigt ein UAV?

Es gibt keine universelle Kapazitätsanforderung. Wählen Sie einen Akku anhand der für die Mission benötigten Wattstunden, des Betriebsstroms, der Nutzlast, der Effizienz des Luftfahrzeugs, des Akkugewichts und der erforderlichen Reserve, anstatt einfach die größte verfügbare mAh-Zahl zu wählen.

Ist 10000 mAh oder 12700 mAh für ein UAV besser?

Keiner ist grundsätzlich besser. Innerhalb der CNHL-21700-Plattform bietet die 10000-mAh-50D-Variante eine ausgewogenere Kombination aus Leistung und Energie, während die 12700-mAh-65E-Variante stärker auf die maximale gespeicherte Energiemenge ausgerichtet ist. Die richtige Wahl hängt vom Strombedarf und der Missionseffizienz ab.

Für welche Zwecke sind Li-Ionen-Akkus mit 15000 mAh und 19000 mAh vorgesehen?

Dies sind große 6S3P-Akkukonfigurationen für ausdauerorientierte Luftfahrzeuge und UAV-Systeme mit hohem Energiebedarf. Ihre Architektur mit 18 Zellen bietet eine beträchtliche gespeicherte Energiemenge, führt aber auch zu einer erheblichen Packmasse. Daher muss das Luftfahrzeug für ihren effizienten Transport ausgelegt sein.

Ist 21700 für UAV-Akkus besser als 18650?

Nicht automatisch. Dies sind Entscheidungen zum Zellformat. Vergleichen Sie die tatsächlichen Wattstunden, das Gewicht, die Stromfähigkeit, die Abmessungen und die Energie-Gewichts-Leistung des Akkus, anstatt ausschließlich nach dem Zellformat zu wählen.

Ist XT90 für einen UAV-Akku besser als XT60?

Nicht automatisch. XT90 ist bei größeren UAV-Systemen üblich, während XT60 bei vielen effizienten Drohnen und Starrflüglern weit verbreitet ist. Wählen Sie entsprechend dem elektrischen System und dem Strombedarf; ein Wechsel des Steckers erhöht nicht die Leistungsfähigkeit der Zellen im Akku.

Bietet ein Akku für UAVs mit höherer Kapazität immer eine längere Flugzeit?

Nein. Eine höhere Kapazität erhöht zwar die Energiemenge, aber auch die Akkumasse. Die Flug- oder Missionsdauer verbessert sich nur, wenn das Luftfahrzeug den zusätzlichen Akku effizient genug tragen kann, sodass die zusätzliche gespeicherte Energie den erhöhten Leistungsbedarf überwiegt.

Kann ein Li-Ionen-Akku für UAVs einen LiPo-Akku ersetzen?

Gehen Sie nicht allein aufgrund der Spannung, der S-Zahl oder des Steckers von einer direkten Austauschbarkeit aus. Vergleichen Sie vor einem Wechsel der Akkuchemie den tatsächlichen Spannungsbereich, den Dauer- und Spitzenstrombedarf, das Akkugewicht, die Abmessungen, die Ladeanforderungen, das Verhalten bei niedriger Spannung und die thermischen Grenzen.