Wissen: Was ist das C-Rating eines LiPo-Akkus?

In diesem Artikel erklären wir dir, was es mit dem C-Rating von Lipos auf sich hat. Du erfährst, was die C-Rating-Angabe für Akkus bedeutet und worauf du achten solltest.

Kurz und knapp: Das C-Rating trifft eine Aussage über den maximal entnehmbaren Strom aus einem Akku, ohne dass der Akku dabei Schaden nehmen soll. Das C-Rating darf dabei nicht mit dem Kurzschlussstrom eines Akkus verwechselt werden.

Aber der Reihen nach…

Überblick – Die wichtigsten LiPo-Begriffe

Bevor wir uns ganz konkret dem C-Rating annehmen wollen, sollten wir zunächst eine gemeinsame Verständnisgrundlage schaffen und einige Begriffe gemeinsam definieren. Die Leistungsfähigkeit eines Flugakkus auf Lithium-Ionen-Basis wird durch mehrere Faktoren bestimmt.

Anfänger im FPV*– und Drohnenflug haben es dabei oft nicht leicht, die verschiedenen Begriffe und Bezeichnungen auseinanderzuhalten, wenn in Foren und auf Websites diskutiert wird. Damit du direkt weißt, worum es geht, hier ein kleiner Überblick.

Wenn du dich generell für die verschiedenen Arten an Lithium-Ionen-Akkus interessierst, dann sieh dir unsere Lithium-Akku-Übersicht an.

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Nennspannung eines LiPos

Die Nennspannung eines LiPo-Akkus ergibt sich aus der nominalen Spannung einer einzelnen Lithium-Akku-Zelle, multipliziert mit der Anzahl in Reihe geschalteter Zellen eines Akkus. Die Nennspannung eines LiPo-Akkus beträgt in der Regel 3,7 V.

Ein Beispiel: Du hast einen Akku mit vier Zellen in Serie, dann beträgt die Nennspannung des Akkus 3,7 V x 4 Zellen = 14,8 V

Kapazität eines LiPo-Akkus

Die Kapazität eines Akkus wird im Drohnenbereich in mAh (Milli-Ampere-Stunden) angegeben. Die Einheit darf nicht mit dem Strom verwechselt werden, den ein Akku abgeben kann (dazu später mehr). Die Kapazität gibt an, wie lange ein LiPo-Akku einen bestimmten Strom liefern kann, bis die Zellspannung zu stark einbricht (= der Akku leer ist).

Eine typische Kapazität im Drohnenbereich ist beispielsweise 1500 mAh (entspricht 1,5 Ah). Diese Angabe sagt nichts weiter aus, als dass unser Beispielakku einen Strom von 1,5 A ziemlich genau 1 Stunde lang abgeben kann.

Natürlich lassen sich die beiden LiPo-Akkus auch mit höheren Strömen belasten. Fließen beispielsweise 15 A, so ist der Akku in 6 Minuten leer, reduzieren wir den Strom auf 750 mA, so genügt die Kapazität für 2 Stunden.

Typen der Akkukonfiguration

Ein Flugakku ist immer aus mehreren LiPo-Einzelzellen konfektioniert. Je nachdem, wie die Einzelzellen miteinander verbunden sind, ergeben sich anderen Charakteristiken des LiPos. Werden die Zellen in Reihe (auch als in Serie bezeichnet), so erhöht sich die Nennspannung des Akkus.

Wie oben beschrieben, addiert sich die Spannung aller in Reihe geschalteten Einzelzellen auf. Ein Standardflugakku für FPV-Racer* wird oft als 4S-LiPo bezeichnet. Das bedeutet nichts anderes, als dass der Akkus aus vier Einzelzellen besteht, die in Reihe miteinander verschaltet sind.

Die verfügbare Kapazität des Akkus entspricht der Kapazität der Einzelzellen. D.h. bei vier Einzelzellen mit je 1000 mAh Kapazität in Reihe, hat auch der gesamte Flugakku 1000 mAh Kapazität.

Natürlich lassen sich die einzelnen LiPo-Zellen auch parallel miteinander verbinden. In diesem Fall bleibt die Nennspannung der Zellen gleich, dafür addiert sich ihre Kapazität auf.

Zwei parallel verschaltete LiPo-Zellen mit 1000 mAh Kapazität haben also auch gemeinsam eine Nennspannung von 3,7 V, dafür aber eine Kapazität von 2000 mAh. Wird ein Strom aus den parallel verschalteten Zellen entnommen (sagen wir 2 A), so wird jede der beiden Einzelzellen mit 1 A belastet. Ein LiPo-Akku der vier parallele Zellen verwendet, wird daher auch als 4P-LiPo bezeichnet.

In der Regel treten die beiden Kürzel immer gemeinsam auf. Ein 4S-Akku ist oft mit 4S1P bedruckt. Bei parallel verschalteten Akkus liest man hingegen häufig 1S4P. Es gibt natürlich auch Flugakkus, die 12S2P sind. Hier werden dann zwei 12S-LiPos zueinander parallel geschaltet.

Das parallele Zusammenschalten von LiPos kommt im Übrigen nicht nur beim Entladen der Akkus im Modell zum Einsatz. Es lassen sich nämlich nicht nur die Einzelzellen innerhalb eines Flugakkus zusammenschalten, auch ganze Akkus lassen sich parallel oder in Reihe betreiben.

Beim sogenannten „Parallel Charging“ oder „Paralleles Aufladen“ macht man sich dieses Prinzip zu Nutze, um mehrere Akkus gleichzeitig aufzuladen und somit Ladezeiten zu verkürzen. Dazu wird ein sogenanntes Parallel Charging Board* benutzt. Alle Details zum Parallel Charging findest du in unserem ausführlichen Wissensartikel zum Thema.

Hinweis: In den Beispielen nehmen wir an, dass alle Einzelzellen identische elektrische Eigenschaften aufweisen.

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Auf die Energie kommt es an

Wer aufgepasst hat, weiß nun, dass man nicht einfach nach der Kapazität in mAh gehen kann, um zwei Akkus mit verschiedenen Konfigurationen zu vergleichen.

Es wäre falsch zu sagen, ein 4S-Akku* mit 1000 mAh hält einen FPV Racer (Was ist FPV Racing?) genauso lange in der Luft, wie ein 3S-Akku mit 1000 mAh. Zwar haben beide Akkus die gleiche Kapazität, durch die unterschiedlichen Nennspannungen ergibt sich jedoch eine unterschiedliche Energie der Akkus.

Die Energie ist das Produkt aus Nennspannung und Kapazität und wird in Wh (Watt-Stunden) gemessen. Um unsere beiden Akkus zu vergleichen, müssen wir also die Energie beider Akkus berechnen:

• Akku 1 (4S): 4 x 3,7 V x 1 Ah = 14,8 Wh
• Akku 2 (3S) : 3 x 3,7 V x 1 Ah = 11,1 Wh

Liegen einem hingegen zwei Akkus der gleichen Nennspannung vor, lässt sich die Kapazität einfach vergleichen.

Die Leistung – Was Drohnen bewegt

Die Energie ist hingegen nicht mit der Leistung zu verwechseln. Leistung wird in Watt gemessen und gibt an, welche Leistung zu einem beliebigen Zeitpunkt aus dem Akku entnommen werden kann. Die Energie beschreibt hingegen, wie lange eine bestimmte Leistung entnommen werden kann, bis der Akku leer ist.

Die Leistung ist das Produkt aus Spannung und Strom. Das heißt, fließt aus unserem 4S-Beispiel-Akkus* ein Strom von 10 A, so gibt der Akku eine Leistung von 148 Watt ab (14,8 V x 10 A = 148 W).

Die abgerufene Leistung einer Drohne ergibt sich aus der Summe aller Einzelleistungen der Drohnenkomponenten, wie Antrieb (Motoren und ESCs*), Kamerasystem, Flight Controller usw.

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Das C-Rating: Wie viel Strom kann der Akku liefern?

Kommen wir zur großen Preisfrage: Wie viel Strom kann ein LiPo-Akku liefern? Dabei hilft uns das sogenannte C-Rating. C-Rating steht für Capacity-Racting und ist eine Angabe, die die Stromabgabefähigkeit eines LiPos im Verhältnis zu seiner Kapazität angibt. Die Nennspannung des Akkus spielt bei diesem Wert keine Rolle.

Unser Beispielakku (4S, 1000 mAh) hat ein C-Rating von 45C. Das bedeutet, dass er einen Strom des 45-fachen seiner Kapazität abgeben kann: Akkustrom = C-Rating * Kapazität. Das entspricht also 1Ah * 45 = 45 A.

Oft finden sich zwei C-Ratings auf einem Akku – z.B. 45 / 80 C. Die vordere Angabe (45 C) beschreibt dabei den sogenannten Dauerstrom, den der Akku dauerhaft abgeben kann, ohne dabei Schaden zu nehmen. Der hintere Wert (80 C) beschreibt den Spitzenstrom, der maximal aus dem Akku entnommen werden sollte. In unserem Beispiel 80 A.

Das Marketing-Problem des C-Ratings

Wie auch bei anderen Leistungswerten entdeckten früher oder später auch die Marketing-Abteilungen der Akkuhersteller das C-Rating als DAS neuen Schlagwort, das Käufer überzeugen musste. Dies führte in vielen Fällen dazu, dass die Hersteller und Händler anfingen möglichst hohe C-Ratings abzudrucken, um ihre Produkte besser zu verkaufen.

Billige LiPo-Akkus mit 120C-Rating Dauerbelastung findet man mit wenigen Minuten Suchaufwand. Natürlich halten diese Akkus nicht, was sie versprechen. Es wäre sehr wahrscheinlich sogar mehr als gefährlich, einen solchen Akku mit 120C dauerhaft zu belasten.

Einige Hersteller, wie beispielsweise Stefans Lipo Shop (SLS), ist mit seiner NOC-Serie sind daher dazu übergangen, keine C-Ratings mehr abzudrucken, um der Marketing-Spirale zu entkommen (Hier findest du unseren Testbericht der SLS NOC Racer Akkus).

Denn auch ehrliche Hersteller waren in gewisser Weise gezwungen, die C-Rating-Angaben ihrer Produkte auf dem Papier zu erhöhen, um im Marketing-Wettbewerb mithalten zu können.

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Ist das C-Rating nun wertlos?

Hat das C-Rating nun seine Daseinsberechtigung verloren? Aus technischer Sicht natürlich nicht. Es ist nach wie vor eine einfache Möglichkeit, die Stromentnahmefähigkeit (oder auch Ladeströme) für einen LiPo-Akku auszudrücken. Käufer und Piloten müssen sich jedoch darüber im Klaren sein, dass die wenigsten C-Ratings wirklich der Wahrheit entsprechen.

In unseren ausführlichen Akku-Tests ermitteln wir daher immer einen „echten C-Rating Wert“, der aus dem Innenwiderstand der Zellen bestimmt wird. Dieser lässt sich wunderbar als Vergleichsbasis verschiedener Akkus heranziehen, liegt aber oft sehr deutlich unter den beworbenen Werten. In Sachen Glaubwürdigkeit hat die C-Rating-Angabe im RC-Bereich deshalb sicherlich eingebüßt.

Kann ich ein falsches LiPo C-Rating erkennen?

Die kurze Antwort: Ja und Nein. Zunächst gilt die einfache Faustformel: Zu hohe Werte sollten skeptisch machen. Dauerbelastungen über 50 bis 60 C würden uns bereits sehr genau hinschauen lassen.

Peak-C-Ratings bis 120 C sind glaubwürdig. Das ist aber nur ein Anhaltspunkt.

Ein wenig technisches Verständnis hilft aber dabei, die vollkommen überbewerteten Akkus zu identifizieren. Denn: Der Strom muss auch irgendwie aus dem Akku „raus“. Es ist also immer sinnvoll, sich die verwendeten Stecker und Kabeldurchmesser genau anzusehen.

Viele LiPo-Akkus im FPV-Bereich verwenden AWG12* oder AWG14 Kabel*. Ein Blick in die Spezifikationstabelle von Kupferkabeln ermöglicht daher einen relativ schnellen Überblick, ob die angegeben C-Ratings überhaupt ansatzweise realistisch sind.

Natürlich können Hersteller auch „Schrottzellen“ mit dickem Kabel verkaufen. Das „Gute“ ist jedoch, dass Kupfer relativ teuer ist und deshalb bei billigen Akkus oft auch an dieser Stelle gespart wird.

Als Stecksystem wird heute üblicherweise der XT60 Stecker* verwendet. Weitere Modellbaustecker findest du in unserer großen Steckerübersicht.

Ein weiterer guter Indikator ist das Gewicht. Zellen, die in der Lage sind sehr hohe Ströme abzugeben, sind in der Regel schwerer als weniger leistungsstarke Akkus. Deswegen sind maximale Leistung und minimales Gewicht zwei sich gegenüberstehende Punkte auf derselben Skala.

Deshalb: Augen auf beim LiPo-Kauf! :)

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Schlusswort

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