Diskussion Lipo - Verhalten bei Hochstrom

[Mred]

Es wird viel diskutiert über Kapazität und C-Raten beim Entladen. Auf den LiPo-Akkus finden sich heute unglaubliche C-Raten - 80C sind nicht ungewöhnlich, die sieht man schon auf Billig-Akkus aus China die über große Plattformen angeboten werden. Im Fachhandel sieht man dann schon Akkus mit Werten die konservativer sind und es wird auch von Dauerbelastung und Peak gesprochen. Ich vermute, dass sich zahlreiche Hobbykollegen nicht bewusst sind, wie es sich mit der Stromstärke in der Praxis tatsächlich verhält, daher will ich mit einem einfachen Test etwas aus der Praxis zeigen und in einem Diagramm veranschaulichen.

Das Testobjekt ist ein häufig verwendeter Akku - 2S 5400 mAh mit 50C.
Ich verwende den ebenfalls weit verbreiteten MLine High Power LiPo der Firma Modellbau-Metz, einfach weil ich mehrere davon im Einsatz habe.

Ich teste alle Akkus, die ich bekomme unter den gleichen Bedingungen, dazu zählt auch das Entladen mit 5C. In dem Beispiel sind 5C 27A und bei 5C dauert das Entladen bis zum Cuttoff von 3,4 Volt/Zelle ca. 10 Minuten. Der Vergleichstest mit 62A sollte daher bei ca. 4 Minuten enden, soweit die Theorie. Beim Entladen mit 27A ist alles unauffällig, der Akku ist nach 10 Minuten nur handwarm und an den Kabeln ist nichts auffällig. Mit 62 A Entladestrom ist der Akku noch kaum handwarm aber als ich die Kabel nach knapp 3 Minuten anfasse, sind die schon sehr heiß, auch der T-Plug Stecker ist richtig heiß. Man kann noch anfassen, ohne sich zu verbrennen, aber länger als eine Sekunde will man nicht festhalten. Um keinen Schaden zu riskieren, breche ich den Test ab. Es waren "nur" 62A, in dem Beispiel also gute 11C und nur 3 Minuten. Die Deans T-Plug halten 60A aus, vermutlich auch mehr, die Kabel (12AWG, manchmal auch 10AWG) dürfen nach VDE eigentlich nur mit 15A belastet werden.

Ich stelle mir folgende Fragen:

• hätte alles die 4 Minuten durchgehalten
• was passiert bei größerer Kapazität und längerer Laufzeit
• was passiert bei Strom größer 62A
• was passiert bei Akkus die noch performanter sind

Das Diagramm zeigt den Spannungsverlauf, am Anfang flach bei 2A des Laders und danach der Einbruch wenn die externe Last mit 27/62A startet. Bei 62 Ampere Last bricht die Spannung innerhalb von Sekunden auf 7,6 Volt ein und sinkt dann weiter rasch ab. Nach Abschalten der externen 60A Last erholt sich die Spannung sehr schnell wieder auf fast 7,5 Volt. Interessant ist auch, dass die Kurven fast proportional verlaufen. Im Test wurde eine Leistung von 500-430 Watt abgerufen und das hat Leitungen und Stecker schon ordentlich belastet. Nach dem Einschalten der 60A Last bricht die Spannung sofort um 0,8 Volt ein, wenn sich das proportional verhält, wären das bei 90A ca. 1,2 Volt - also 7,2 Volt nach dem Einschalten der Last (3,6 Volt/Zelle).

In der Fahrpraxis werden daher wohl sehr oft deutlich geringere Leistungen abgerufen, bzw. nur für Sekunden. Dort wo aber tatsächlich Höchstleistung gefordert wird, müssen einige Dinge beobachtet werden und evtl. sind auch Maßnahmen erforderlich: Kühlung verbessern, größeren Kabelquerschnitt und kürzere Kabel verwenden, Stecker gegen massive Stecker z.B. 5 mm Goldkontakt tauschen. Je performanter ein Akku ist, desto konkreter werden diese Probleme. Der Test zeigt auch wieder sehr anschaulich, warum Regler bei schlechten Akkus schon mal in den Cutoff gehen, wenn maximale Leistung angefordert wird (Vollgas).

 

[Deleted member 1492]

Grundsätzlich: Je höher die Stromentnahme, völlig unabhängig von der C-Rate, umso geringer die verfügbare Kapazität.

Das gilt praktisch für jede Akkutechnologie und sagt eigentlich schon einiges aus.
Deine Beobachtungen würden genauso bei einem Blei-Säure Akku und einem NiMH Akku auftreten.

 

[florianz]

dafür gibt es glaub ich auch einen Begriff, fällt mir aber nicht ein.

Super, ist abonniert, diese aberwitzigen C-Raten nerven schon ungemein. Wenn die Leute rumposaunen sie haben jetzt neue 100c Lipos, dann frage ich mich ernsthaft, ob die wissen was für Ströme der Akku aushalten, und wie das durch diese Kabel und Stecker gehen soll, ohne dass es ein Feuerwerk gibt.

Dass man vielleicht ein falsches Setup hat und besser mit der Spannung hoch gehen sollte, darauf kommen dann die Kandidaten nicht.
Ist über die Jahre immer wieder schön zu lesen bei Gerd Giese, wo es dann halt vernichtende Rezensionen gibt ob der Phantasie-C-Rate, und wie krass die Spannung einbricht.
Bei Wettbewerben im Profi-Segment ist das ja gerechtfertigt, mit nagelneuen sauteuren 80c-Lipos zu fahren (die der Fahrer ggf. nicht bezahlen muss), und auch eine annähernd hohe Stromabgabe zu bekommen. Der Durchschnittsfahrer sollte sein Setup im Blick behalten.

 

[safty]

Ich gehe davon aus, daß du die Spannung an den "Hochstrom"-Anschlüssen gemessen hast.
Es wäre mal interessant, parallel dazu die Spannung an den (ja unbelasteten) Balancer-Anschlüssen des LiPos zu messen.
Dann wüsstest du, was schon an den Strippen und den (aus meiner Sicht völlig überforderten) T-Plugs so abfällt.
Zwar sind die Original Deans T-Stecker bis 65 A spezifiziert, das ganze "nachgemachte Gelumpe" ist davon aber arg weit entfernt.

Gruß

 

[Deleted member 1492]

dafür gibt es glaub ich auch einen Begriff, fällt mir aber nicht ein.

Ladefaktor und gäbe es den nicht, hätten wir ein Perpetuum Mobile.
Aber nichts ist umsonst, auch nicht die Akkukapazität.

Und: Du hast 100% Recht!

 

[florianz]

Danke Solange ich nicht jedes zweite WE zu einem Rennen fahre, sehe ich eigentlich 6s immer im Vorteil. Das hat aber anscheinend heutzutage das Flair des oberkrassen Bashers der mit dem Serien-2200kv Motor fliegen lernen will. Dass ich mit höherer Spannung und passendem Motor nur Vorteile habe und es wegen der Fahrdauer auf die WH ankommt, daran denkt man nicht. Und dass ich mit nieriger Spannung die Komponenten stresse und vermutlich eine höhere Verlustleistung habe, interessiert sowieso keinen.
Aber was weiß ich schon, bin ja erst seit 12 Jahren dabei

 

[Deleted member 1492]

Das Zauberwort ist "Wattstunden" und im Prinzip eine einfache Rechenaufgabe.

 

[Fluxi]

Danke Solange ich nicht jedes zweite WE zu einem Rennen fahre, sehe ich eigentlich 6s immer im Vorteil. Das hat aber anscheinend heutzutage das Flair des oberkrassen Bashers der mit dem Serien-2200kv Motor fliegen lernen will. Dass ich mit höherer Spannung und passendem Motor nur Vorteile habe und es wegen der Fahrdauer auf die WH ankommt, daran denkt man nicht. Und dass ich mit nieriger Spannung die Komponenten stresse und vermutlich eine höhere Verlustleistung habe, interessiert sowieso keinen.
Aber was weiß ich schon, bin ja erst seit 12 Jahren dabei

Du blutiger Anfänger!

 

[Mred]

Es geht mir hier nicht um Laufzeit und Kapazität, sondern um Spannung und Strom.

Die C-Rate gibt an, welchen Strom der Akku unbeschadet aushält. Das heisst für mich aber, dass die Spannung nicht unter 3,3 Volt einbrechen darf bzw die Spannung die vom Hersteller als unterste Grenze angegeben ist.

Die Zellenspannung ist immer höher als die Lastspannung, interessant ist aber das was aus dem Akku kommt.

 

[Mred]

Danke Solange ich nicht jedes zweite WE zu einem Rennen fahre, sehe ich eigentlich 6s immer im Vorteil. Das hat aber anscheinend heutzutage das Flair des oberkrassen Bashers der mit dem Serien-2200kv Motor fliegen lernen will. Dass ich mit höherer Spannung und passendem Motor nur Vorteile habe und es wegen der Fahrdauer auf die WH ankommt, daran denkt man nicht. Und dass ich mit nieriger Spannung die Komponenten stresse und vermutlich eine höhere Verlustleistung habe, interessiert sowieso keinen.
Aber was weiß ich schon, bin ja erst seit 12 Jahren dabei

Der Vorteil bei richtiger Combo wäre der geringere Strom bei gleicher Leistung. Häufig wird 6 und 8S aber gefahren um noch mehr Leistung rauszuholen.

 

[Deleted member 1492]

Auf den Punkt gebracht.

 

[Deleted member 5353]

Mess doch beim nächsten LastTest nicht nur den Strom, sondern auch die Spannung zwischen dem ersten Kontakt am Balancerstecker und dem MinusPol deiner Last. Wenn du den Strom und den Spannungsverluste auf dem Weg zur Last multiplizierst, erhälts du die Verlustleistung (Wärmeverluste, Kontaktverluste) die in Steckern und Kabeln entstehen. Oder du Mist nur die Spannungsverluste zwischen Akkustecker und Akkubuchsen, um nur den Kontaktverlust an einem AkkusteckerKontakt zu ermitteln.

Wenn du leistungsstärkere Akkustecker verwendest, werden die Akkukabel mit Sicherheit auch weniger warm werden, weil die Akkustecker einen Großteil ihrer Verlustwärme an die Akkukabel ableiten.

 

[Mred]

Mich hat aber der Spannungsverlauf interessiert und nicht die Wärme- oder Kontaktverluste der Stecker.
Man könnte auch mal die gängigen Stecker testen - Deans, XT60, XT90 und 5 mm Goldies. Die Kabel kann man ja an den gängigen Akkus nicht verändern und ob ein XT90 oder 5 mm Goldie an einem AWG12 Kabel Sinn macht in Bezug auf Temperatur, wäre schon interessant. Vielleicht mag das ja mal jemand unter die Lupe nehmen.

Ich verwende T-Plugs weil die für meinen Zweck ausreichend sind. Es macht auch keinen Sinn, ein Batteriesystem für einen Test zu ändern. Auf die Kabel- und Steckerproblematik habe ich ja hingewiesen. Ich benötige für den Testaufbau auch bestimmte Kabellängen, das lässt sich leider nicht ändern, auch wenn es für Hochstromtests nicht optimal ist. Um den Spannungseinbruch unter Last zu zeigen, braucht es aber auch keine 3 Minuten, da würden 30 Sekunden auch genügen.

Die Diskussion war eigentlich dazu gedacht, Hobbykollegen die allzu blauäugig an die Sache herangehen, zu veranschaulichen was bei 27 und 62 Ampere passiert und welche Probleme auftreten können.

• Schlechte Leistung durch hohen Spannungseinbruch
• ESC geht in den Cutoff weil der Spannungseinbruch zu groß ist
• Stecker schmelzen und verursachen Kurzschluss
• Akkus überhitzen

Schade, dass ich die Goldbat nicht mehr habe, die wären vermutlich bei 62 A auf 7 Volt eingebrochen, die würden dann wahrscheinlich nach einigen Sekunden den Regler abschalten lassen.

 

[Deleted member 5353]

Was nutzt du als Last? An welche Stelle hast du die Spannung gemessen? Manche Ladegeräte haben einen Monitormodus, mit den du auch die einzellnen Zellenspannungen am Balancerstecker und somit auch den Zellendrift stromlos während des Tests aufzeichnen kannst.

 

[Kasi-Hasi]

Ich finde die Logs von den Castle-Reglern da auch sehr aufschlussreich.

Ich hab für meine Speedruns ja die Metz-Akkus mit 5,4Ah und 50C und SLS 5Ah mit 65C.
Bei den MLine sehe ich bei gleicher Konfig im Auto einen viel höheren Spannungsabfall bei Vollast, sinkt stellenweise auf 18,6V ab (voller 6S).
Die SLS sind da deutlich spannungsstabiler, die sinken kaum unter 20V, wenn überhaupt.

Durch den V-Abfall geht natürlich die Stromstärke hoch (oder andersrum, spielt ja keine Rolle), mit den MLine fließen dann 210A während die SLS „nur“ auf 197A Spitzenlast kommen.

Unterm Strich braucht man halt Vertrauen in den Akku-Hersteller und dessen Zahlen.
Bei SLS waren die 65C schon nicht preiswert, will man die 75C, legt man fast das doppelte hin.

Bei facebook hab ich neulich auch einen gesehen der nen 8Ah-Akku gezeigt hat mit über 100C, das waren auf dem Papier nachher rund 880A Dauerlast(!) - ja neee... die einzige Zahl auf dem Akku die ich glaube sind die 3S.

 

[Mred]

Welche Kabel sind an dem 6S und welche Stecker verwendest Du? 200 A sind schon mächtig.

 

[safty]

Welche Kabel sind an dem 6S und welche Stecker verwendest Du? 200 A sind schon mächtig.

steht doch im Eingangspost bereits haarklein beschrieben.

 

[Deleted member 5600]

Je höher die Stromentnahme, um so stärker macht sich der Innenwiderstand des Akkus bemerkbar.
Theoretisch ist es möglich, einen Kondensator ohne Innenwiderstand zu bauen. Der hätte dann einen Wirkungsgrad von 100% und keinerlei Verlustleistung und einen unendlich hohen C-Wert.

Gruß Play

 

[Kasi-Hasi]

steht doch im Eingangspost bereits haarklein beschrieben.

Ich glaub das bezog sich auf meine Antwort und ich hatte das noch nicht geschrieben


Grad nachgesehen, die MLine haben AWG12 und die SLS haben AWG10. Am MMX8S hab ich auch AWG10, Stecker sind XT90.

Die Stecker sind tatsächlich die Schwachstelle in meiner Kette, spätestens wenn ich auf 250-300A gehe, werden die schön heiß werden.

Das Gute ist, dass die Last vielleicht 5 Sekunden anliegt, da werden die noch nicht schmelzen.
Der Widerstand der Stecker ist da schon eher ein Problem (weil ich nich so schnell fahre wie ich könnte).


Das zeigt im Grunde aber auch die Unsinnigkeit mit den C-Angaben. Zumal bei RC-Autos.
Nimmt man mal das Extrem Speedrunning raus, ist der Rest eigentlich Pillepalle.

Ich hab immer gedacht, meine Flieger saugen die Akkus schnell leer, dann hab ich mal paar Copter-Flieger getroffen.
Die sind froh, wenn die auf 3-4 Minuten kommen und danach sind die Akkus mal richtig warm. Wenn bei den Akkus irgendwelche Fantasie-Raten drauf stehen, dauert das nicht lang bis der Akku platzt.

 

[Mred]

steht doch im Eingangspost bereits haarklein beschrieben.

Ich weiß schon was ich in meinem Thema geschrieben habe und es ging um di 6S von Kasi-Hasi.

5 Selunden also Peak werden die XT90 schon vertragen und heiß werden die dadurch wohl auch nicht. Dann gibt es ja noch die XT150. AWG10 ist ok, aber AWG12 ist dann bei der Belastung weniger toll. Wie hoch ist der Strom im Durchschnit bei einer Akkuladung?

Dauerbelastung bringt da schon andere Herausforderungen.