LiPo-Apps und Akku-Rechner für Modellbauer: Ladezeit, C-Rate und Laufzeit berechnen
Wie lange hält mein LiPo im RC-Car? Mit wie viel Ampere darf ich einen 5000-mAh-Akku laden? Und was bedeutet eigentlich eine Angabe wie 50C auf dem Akku?
Solche Fragen tauchen im Modellbau ständig auf. Früher wurden dafür Taschenrechner, Tabellen oder ein paar Formeln auf einem Zettel verwendet. Heute erledigt das Smartphone einen großen Teil dieser Arbeit. Es gibt spezielle RC-Apps, Akku-Rechner im Browser und bei manchen Ladegeräten sogar Apps, mit denen sich der komplette Ladevorgang überwachen lässt.
Ganz überflüssig werden die Grundlagen dadurch allerdings nicht. Wer versteht, wie Kapazität, Strom, C-Rate und Laufzeit zusammenhängen, kann die Ergebnisse einer App viel besser einschätzen.
In diesem Ratgeber schauen wir uns deshalb beides an: praktische LiPo-Apps und die wichtigsten Berechnungen, die jeder Modellbauer kennen sollte.
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Was kann man bei einem LiPo überhaupt berechnen?
Bei einem LiPo-Akku sind vor allem vier Werte interessant:
- Ladestrom
- Ladezeit
- maximaler Entladestrom
- ungefähre Fahr- oder Flugzeit
Dazu kommen Themen wie Zellenspannung, Lagerung, Leistungsaufnahme des Ladegeräts und die Frage, welches Netzteil für einen bestimmten Akku überhaupt ausreicht.
Kapazität richtig verstehen: 5000 mAh sind 5 Ah
Der wichtigste Ausgangswert ist die Kapazität des Akkus. Sie wird im Modellbau meistens in Milliamperestunden angegeben.
Ein typischer RC-Car-Akku hat beispielsweise:
- 2200 mAh
- 3000 mAh
- 5000 mAh
- 6000 mAh
- 8000 mAh
Für viele Berechnungen ist die Angabe in Amperestunden einfacher. Dafür teilt man die Milliamperestunden durch 1000.
5000 mAh ÷ 1000 = 5 Ah
Ein 5000-mAh-Akku besitzt also eine Kapazität von 5 Ah.
Was bedeutet die C-Rate beim LiPo?
Auf fast jedem LiPo steht eine Angabe wie 20C, 35C, 50C oder sogar 100C. Damit wird angegeben, mit welchem Strom der Akku theoretisch belastet werden darf.
Die Berechnung ist einfach:
Kapazität in Ah × C-Rate = Strom in Ampere
Beispiel: 5000 mAh und 50C
Ein Akku mit 5000 mAh entspricht 5 Ah.
5 Ah × 50C = 250 A
Rechnerisch ergibt sich damit ein Entladestrom von 250 Ampere.
In der Praxis sollte man solche Herstellerangaben allerdings mit etwas Vorsicht betrachten. Besonders sehr hohe C-Werte eignen sich nur bedingt zum direkten Vergleich verschiedener Akkus. Für den Modellbauer bleibt trotzdem wichtig, dass der Akku ausreichend Reserven für Motor und Regler besitzt.
Entlade-C und Lade-C sind zwei verschiedene Dinge
Hier entsteht häufig ein Missverständnis. Wenn auf einem Akku 50C steht, bedeutet das nicht automatisch, dass er auch mit 50C geladen werden darf.
Die große C-Angabe auf dem Akku beschreibt normalerweise die Entladung. Für das Laden gibt der Hersteller eine eigene maximale Laderate an.
Bei vielen LiPos ist 1C ein sinnvoller Standardwert. Höhere Ladeströme sollte man nur verwenden, wenn der Hersteller des Akkus sie ausdrücklich freigibt.
Ladestrom mit der C-Rate berechnen
Auch der Ladestrom lässt sich über die Kapazität berechnen.
Bei einer Laderate von 1C gilt:
Kapazität in Ah × 1C = Ladestrom in Ampere
| LiPo | Kapazität | Ladestrom bei 1C |
|---|---|---|
| 1500 mAh | 1,5 Ah | 1,5 A |
| 2200 mAh | 2,2 Ah | 2,2 A |
| 3000 mAh | 3,0 Ah | 3,0 A |
| 5000 mAh | 5,0 Ah | 5,0 A |
| 6000 mAh | 6,0 Ah | 6,0 A |
| 8000 mAh | 8,0 Ah | 8,0 A |
Bei einem 5000-mAh-Akku entsprechen 5 Ampere also genau 1C.
Was bedeutet Laden mit 2C?
Wenn der Hersteller einen höheren Ladestrom erlaubt, kann entsprechend schneller geladen werden.
Bei unserem 5000-mAh-Beispiel wären 2C:
5 Ah × 2 = 10 A
Das Ladegerät müsste also 10 Ampere liefern können. Gleichzeitig muss auch das Netzteil genügend Leistung bereitstellen.
Nur weil ein Ladegerät 10 oder 20 Ampere einstellen kann, bedeutet das noch lange nicht, dass der verwendete Akku mit diesem Strom geladen werden sollte. Entscheidend sind immer die Angaben des Akkuherstellers.
Wie lange dauert das Laden eines LiPo?
Die theoretische Ladezeit lässt sich ebenfalls überschlagen.
Ladezeit = Kapazität ÷ Ladestrom
Beispiel mit 5000 mAh
Der Akku besitzt 5 Ah Kapazität und wird mit 5 Ampere geladen.
5 Ah ÷ 5 A = 1 Stunde
Rein rechnerisch wären das 60 Minuten.
In der Realität dauert der Ladevorgang etwas länger. Gegen Ende reduziert ein LiPo-Ladegerät den Strom und gleicht über den Balancer Unterschiede zwischen den einzelnen Zellen aus. Deshalb sind bei einem weitgehend entladenen Akku bei 1C eher rund 60 bis 70 Minuten realistisch.
Ein Akku wird normalerweise nicht vollständig leer geladen
Die Rechnung mit der kompletten Nennkapazität ist außerdem nur eine Näherung. Im Modellbetrieb sollte ein LiPo nicht bis an seine absolute Untergrenze entladen werden.
Wer nach einer Fahrt beispielsweise nur 3500 mAh in einen 5000-mAh-Akku nachlädt, hat während der Fahrt eben auch ungefähr diese Energiemenge entnommen.
Genau diese Werte machen moderne Ladegeräte interessant. Viele Geräte zeigen nach dem Laden an, wie viele Milliamperestunden tatsächlich in den Akku geladen wurden.
Laufzeit eines RC-Modells berechnen
Besonders interessant ist natürlich die Frage, wie lange ein Fahrzeug, Boot oder Flugmodell mit einem bestimmten Akku betrieben werden kann.
Dafür braucht man neben der Kapazität den durchschnittlichen Stromverbrauch.
Die vereinfachte Formel lautet:
Laufzeit in Minuten = Kapazität in Ah ÷ durchschnittlicher Strom in A × 60
Beispiel: RC-Car mit 5000-mAh-Akku
Nehmen wir an, unser RC-Car benötigt während einer typischen Fahrt durchschnittlich 15 Ampere.
Der Akku besitzt 5 Ah.
5 Ah ÷ 15 A × 60 = 20 Minuten
Theoretisch ergibt sich damit eine Fahrzeit von 20 Minuten.
In der Praxis wird die Zeit etwas geringer ausfallen, weil man die Kapazität nicht vollständig ausnutzen sollte und der Strombedarf während der Fahrt ständig schwankt.
Spitzenstrom und Durchschnittsstrom nicht verwechseln
Gerade beim RC-Car ist der Stromverbrauch extrem unterschiedlich. Beim gemütlichen Rollen benötigt der Motor vielleicht nur wenige Ampere. Beim Beschleunigen können kurzzeitig deutlich höhere Ströme fließen.
Für die Laufzeitberechnung braucht man deshalb den Durchschnittsstrom.
Ein Motor, der kurzzeitig 80 Ampere zieht, verbraucht nicht während der gesamten Fahrt 80 Ampere. Würde man mit diesem Spitzenwert rechnen, wäre die berechnete Laufzeit viel zu niedrig.
Flugzeit beim Modellflug berechnen
Die gleiche Rechnung funktioniert auch beim Flugmodell.
Ein Elektrosegler verwendet beispielsweise einen 2200-mAh-Akku. Das entspricht 2,2 Ah.
Liegt der durchschnittliche Stromverbrauch über den gesamten Flug bei 6 Ampere, ergibt sich:
2,2 Ah ÷ 6 A × 60 = 22 Minuten
Bei einem Segelflugmodell ist diese Rechnung allerdings nur bedingt aussagekräftig. Der Motor läuft dort schließlich oft nur wenige Sekunden beim Steigflug. Danach kann das Modell mehrere Minuten ohne Motorunterstützung gleiten.
Bei einem Motorflugmodell, EDF-Jet oder Multicopter ist die Berechnung dagegen wesentlich hilfreicher.
RC Tools: Viele LiPo-Rechner in einer App
Eine interessante Anwendung für Android ist RC Tools. Die App bündelt gleich eine ganze Reihe kleiner Rechner für Modellbauer.
Dazu gehören unter anderem ein Battery-Time-Rechner, Informationen zu LiPo-Unterspannungswerten, Leistungsberechnungen und weitere Werkzeuge rund um RC-Cars und Flugmodelle.
Das gefällt mir besser als eine App, die ausschließlich eine einzige C-Rate berechnen kann. Gerade auf dem Flugplatz oder an der RC-Strecke hat man damit mehrere Werkzeuge in einer Anwendung.
RC Tools bei Google Play ansehen
Browser-Rechner: Installation ist oft gar nicht nötig
Für eine gelegentliche Berechnung muss man nicht unbedingt eine App installieren. Mittlerweile gibt es verschiedene gute Rechner, die direkt im Browser funktionieren.
Typische Eingaben sind:
- Kapazität in mAh
- Ladestrom
- Laderate in C
- durchschnittlicher Stromverbrauch
- gewünschte Restkapazität
Gerade für die Laufzeit eines Modells ist das praktisch. Kapazität und durchschnittlichen Strom eingeben und wenige Sekunden später erhält man eine grobe Fahr- oder Flugzeit.
SkyRC-App: Ladegerät mit dem Smartphone steuern
Noch interessanter wird das Smartphone, wenn es direkt mit dem Ladegerät kommunizieren kann. Einige moderne Ladegeräte von SkyRC verfügen über Bluetooth und lassen sich über die SkyRC-App bedienen.
Je nach unterstütztem Ladegerät können Ladeprogramme gestartet und Einstellungen kontrolliert werden. Die App unterstützt verschiedene SkyRC-Geräte und wird weiterhin gepflegt.
Das ist vor allem angenehm, wenn mehrere Akkus geladen werden oder das Display des Ladegeräts klein ist. Für mich ist die Smartphone-Steuerung aber eher eine Komfortfunktion. Die wichtigsten Ladeparameter sollte man trotzdem verstehen und direkt am Ladegerät kontrollieren können.
SkyRC-App bei Google Play ansehen
Reicht die Leistung des Ladegeräts überhaupt?
Ein Punkt wird bei der Berechnung des Ladestroms häufig vergessen: Nicht nur die Amperezahl des Ladegeräts zählt. Auch dessen maximale Leistung in Watt spielt eine Rolle.
Die elektrische Leistung berechnet sich ungefähr aus:
Spannung × Strom = Leistung
Beispiel mit einem 4S-LiPo
Ein vollständig geladener 4S-LiPo erreicht etwa 16,8 Volt.
Wird er mit 10 Ampere geladen, sind theoretisch:
16,8 V × 10 A = 168 Watt
Ein Ladegerät mit maximal 100 Watt könnte diesen Akku deshalb bei hoher Spannung nicht mehr mit den vollen 10 Ampere laden.
Gerade bei großen 4S-, 6S- oder 8S-Packs lohnt es sich deshalb, die Watt-Angabe des Ladegeräts genau anzuschauen.
2S, 3S, 4S und 6S: Was bedeutet die Zellzahl?
Neben der Kapazität steht auf einem LiPo meistens eine Bezeichnung wie 2S, 3S oder 4S. Das S steht für die Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen.
| LiPo | Nennspannung | voll geladen |
|---|---|---|
| 1S | 3,7 V | 4,2 V |
| 2S | 7,4 V | 8,4 V |
| 3S | 11,1 V | 12,6 V |
| 4S | 14,8 V | 16,8 V |
| 6S | 22,2 V | 25,2 V |
Diese Werte gelten für klassische LiPo-Zellen mit 4,2 Volt Ladeschlussspannung. LiHV-Akkus besitzen andere Spannungsgrenzen und benötigen ein dafür geeignetes Ladeprogramm.
LiPo-Checker gehört trotzdem in die Werkzeugkiste
Eine App kann vieles berechnen. Die tatsächliche Zellenspannung eines Akkus kann sie ohne zusätzliche Hardware allerdings nicht kennen.
Ein kleiner LiPo-Checker kostet wenig und zeigt nach dem Anstecken am Balanceranschluss die Gesamtspannung und die Spannung der einzelnen Zellen an.
Gerade wenn mehrere Akkus in der Tasche liegen, lässt sich damit innerhalb weniger Sekunden prüfen, welcher Akku geladen und welcher bereits leer gefahren wurde.
LiPo sicher laden
Bei allen Rechnern und Apps darf ein Punkt nicht untergehen: Ein LiPo muss mit einem dafür geeigneten Ladegerät und dem richtigen Ladeprogramm geladen werden.
Beschädigte, aufgeblähte oder auffällig warme Akkus gehören nicht einfach wieder ans Ladegerät. Auch die eingestellte Zellzahl sollte vor dem Start des Ladevorgangs kontrolliert werden.
Beim normalen Laden mehrzelliger Packs sollte der Balanceranschluss verwendet werden. So kann das Ladegerät die Spannung der einzelnen Zellen überwachen und angleichen.
Zum Laden und Transportieren verwenden viele Modellbauer zusätzlich eine feuerhemmende LiPo-Tasche oder eine dafür vorgesehene sichere Aufbewahrungslösung.
Für die Lagerung: Storage-Modus verwenden
Wenn ein LiPo längere Zeit nicht benutzt wird, sollte er weder vollständig geladen noch komplett entladen herumliegen.
Moderne Modellbau-Ladegeräte besitzen dafür einen Storage-Modus. Dabei wird der Akku auf eine geeignete Lagerspannung gebracht. Bei klassischen LiPos liegt diese üblicherweise ungefähr im Bereich um 3,8 Volt pro Zelle.
Das Ladegerät lädt oder entlädt den Akku automatisch, bis die passende Spannung erreicht ist.
Welche Werte sollte eine gute LiPo-App berechnen können?
Wenn ich heute nach einem Akku-Rechner für den Modellbau suchen würde, wären mir folgende Funktionen wichtig:
- Ladestrom anhand der Kapazität berechnen
- C-Rate in Ampere umrechnen
- Ladezeit bestimmen
- Fahr- oder Flugzeit schätzen
- Leistung in Watt berechnen
- Zellenspannungen anzeigen oder erklären
- 2S-, 3S-, 4S- und 6S-Akkus berücksichtigen
Wer nur gelegentlich einen Wert berechnet, kommt mit einem Browser-Rechner aus. Wer regelmäßig am Flugplatz oder an der RC-Strecke unterwegs ist, kann mit einer App wie RC Tools mehrere praktische Rechner dauerhaft auf dem Smartphone haben.
Die wichtigsten LiPo-Formeln auf einen Blick
| Gesucht | Formel |
|---|---|
| Kapazität in Ah | mAh ÷ 1000 |
| Entladestrom | Kapazität in Ah × C-Rate |
| Ladestrom bei 1C | Kapazität in Ah × 1 |
| Theoretische Ladezeit | Kapazität in Ah ÷ Ladestrom × 60 |
| Theoretische Laufzeit | Kapazität in Ah ÷ Durchschnittsstrom × 60 |
| Leistung | Spannung × Strom |
Fazit: Ein LiPo-Rechner spart Kopfrechnen, ersetzt aber nicht das Grundwissen
LiPo-Rechner und RC-Apps sind kleine Helfer, die im Modellbau erstaunlich praktisch sein können. Gerade Ladezeit, C-Rate und theoretische Laufzeit lassen sich innerhalb weniger Sekunden berechnen.
Die wichtigsten Zusammenhänge sind dabei gar nicht kompliziert. Ein 5000-mAh-Akku besitzt 5 Ah. Bei 1C wird er mit 5 Ampere geladen. Ein 50C-Akku mit dieser Kapazität ergibt rechnerisch 250 Ampere Entladestrom.
Interessant wird es anschließend bei der Laufzeit. Wer den durchschnittlichen Stromverbrauch seines Modells ungefähr kennt, kann ziemlich gut abschätzen, ob ein größerer Akku wirklich nötig ist oder ob ein zweiter kleinerer Pack die bessere Lösung wäre.
Apps wie RC Tools bündeln mehrere dieser Berechnungen. Ladegeräte mit Bluetooth-Unterstützung gehen noch einen Schritt weiter und bringen Ladeüberwachung und Smartphone direkt zusammen. Trotzdem würde ich die grundlegenden Werte immer selbst verstehen. Gerade beim Umgang mit LiPos ist es hilfreich zu wissen, warum das Ladegerät einen bestimmten Strom verwendet und wann eine Einstellung keinen Sinn ergibt.