Der große Akku Praxistest
Sanyo N1250-SCRL, RC2000, RC2400
GM-VIS 3000, Panasonic 3000

 

 

Der Markt überschüttet uns derzeit mit neuen Akkutypen mit welchen die Hersteller um die Gunst der Kunden buhlen.

Die RC2000 war lange Zeit der absolute Spitzenreiter und hat den Erfolg auch redlich verdient. Bringt sie doch bei relativ hoher Kapazität und akzeptablem Gewicht eine sehr gute Stromausbeute mit guter Spannungslage.

Es dauerte nicht lange bis Flugzeiten im 10 Minutenbereich für uns Elektroflieger zur Selbstverständlichkeit wurden. Selbst große stromhungrige Helicopter der 60er Größe (z.B.: Logo-30), konnten nun über 8 Minuten in der Luft bleiben und das bei einem Leistungsbedarf der einem 7,5ccm Verbrennungsmotor entspricht.

Es ließ den Herstellern natürlich keine Ruhe und es wurde fieberhaft daran gearbeitet um Sanyo den großen Erfolg streitig zu machen. Da die NC Zellen schon ziemlich ausgereizt waren, setzte man auf die NiMH Technologie welche höhere Energieausbeute versprach und dabei sogar noch umweltfreundlicher als NC Zellen sind.

Wie in dem anderen Testbericht bereits erwähnt, wurde der anfänglichen NiMH Euphorie ein gehöriger Dämpfer versetzt, als sich herausstellte, dass die Spannungslage signifikant schlechter als bei NC Zellen ist. Sollten es doch nur bessere Taschenlampen-Akkus sein ? 

Diese Kritiken haben die Hersteller natürlich nicht auf sich sitzen gelassen und entwickelten die NiMH Technik weiter. Heute (Stand Juni 2000) ist diese Entwicklung noch lange nicht abgeschlossen, trotzdem zeigen sich bereits vielversprechende Resultate die auch für den E-Piloten von großem Interesse sein dürften.

Um Licht in den Akku-Dschungel zu bringen, habe ich die gängigsten Zellen im praktischen Einsatz in einem ECO-8 E-Heli erprobt. Der folgende Bericht zeigt die Ergebnisse dieser Flüge und Messungen.


Testausrüstung:

E-Hubis:   ECO-8
Motor:   KBM 42-20
Regler:   3SL 40-6-18
Gewicht: 1780g
Zellenanzahl:   10
Ladegerät: Schulze isl 6-430d

Kurzvergleich:

Type Hersteller Technologie Gewicht Bemerkung
N 1250-SCRL Sanyo NiCd 438 g Diese Zelle wird nur zu Vergleichszwecken verwendet.
RC2000 Sanyo NiCd 590 g ungepuschte Standardzelle
RC2400 Sanyo NiCd 633 g ungepuschte Standardzelle
GM VIS 3000 evt. Saft NiMH 611 g von GM Race bedruckte und ausgewählte Zelle. Der Hersteller SAFT ist nicht bestätigt.
PANASONIC 3000 Panasonic NiMH 586 g selektierte und gepuschte Zellen

Das Gewicht bezieht sich auf einen Akkupack mit 10 Zellen inklusive Anschlusskabel und Steckverbinder.


Telemetriemessungen von typischen Testflügen:

Sanyo N 1250-SCRL:

Das ist sicher nicht die typische Zelle für einen E-Hubschrauber. Trotzdem war es interessant, wie sie sich im praktischen Einsatz bewähren würde, da das geringe Gewicht ein agiles und interessantes Flugverhalten verspricht.

   Spannung (blau, links) und Strom (rot, rechts) während eines typischen Fluges. Die Flugdauer beträgt 5 min 50 s. Den Innenwiderstand und damit die Konstanz der Spannungslage kann man um 4:19 gut erkennen. Zuerst wurde viel Leistung während eines Steigflugs gefordert. Bei einem Strom von 15,2 A bricht die Spannung auf 11 Volt ein. Danach kam der Sinkflug mit einer Stromaufnahme von nur 2,4 A. Die Spannung stieg dabei auf 12 Volt an. Daraus errechnet sich ein Innenwiderstand von 78 Milliohm (Akkupack + Kabel + Stecker). Dieser Wert kann nun zum Vergleich mit den anderen Zellen herangezogen werden.

Die Spannungslage zwischen 12 Volt am Flugbeginn und 10,5 Volt zum Flugende ist typisch für solche Zellen.
Sehr interessant ist auch das Verhalten zum Ende der Flugzeit. Man sieht, dass die Spannung innerhalb von 6 Sekunden auf einen Wert einbricht, der nicht mehr zum Fliegen geeignet ist. Man hat also nur 6 Sekunden Zeit für eine Landung, oder man übt Autorotation. Das ist ein kritischer Wert. Eine Flugzeituhr ist unverzichtbar !

Die durchschnittliche Leistungsaufnahme betrug während dieses Fluges 118 Watt. Das ist vergleichsweise sehr wenig für den Eco-8 und ist nur durch das geringe Gewicht dieses Akkupacks zu erklären. Die Flugzeit von 350 Sekunden bei 118 Watt ergibt eine entnommene Kapazität von 1018 mAh. Es verbleibt eine relativ hohe Restladung im Akku die nicht mehr zum Fliegen ausreicht.

Sanyo RC 2000:

Die Standardzelle die wohl fast jeder benutzt. Spätestens hier wird sichtbar, dass diese Messungen sehr subjektiv auf die verwendete Testausrüstung sowie den Flugstil eingehen. Unterschieden von über 2 Minuten zwischen Piloten und Maschinen sind keine Seltenheit.

   Die Flugdauer beträgt hier 8 Minuten. Anhand dieses Wertes erkannt man schon, dass ich nicht nur zahm im Kreis geflogen bin. Es waren durchaus auch immer einige Power-Einlagen dabei. Meistens kräftige Steigflüge mit voll-Pitch die besonders viel Power kosten. Ebenfalls in etwa der Mitte der Flugzeit wird die Konstanz der Spannungslage gemessen. Bei 4:50 sieht man zwei Extreme: 11,8 V bei 5,8 A und dann 10 V bei 29,6 A. Daraus errechnet sich wieder ein Innenwiderstand von 76 Milliohm, also ähnlich der 1250er Zelle.

Das Flugzeitende kündigt sich mit 15 Sekunden geradezu großzügig an und erlaubt meist eine Notlandung auch ohne Flugzeituhr.

Der erhöhte Leistungsbedarf von ca. 144 Watt zeigt das deutlich höhere Gewicht des Packs im Vergleich zur N1250-SCRL. Bei der Flugzeit von 483 Sekunden ist die Ausbeute 1714 mAh. Wie immer ohne Berücksichtigung der Hochlauf- und Landephase.

Sanyo RC 2400:

Diese Zelle ist eine "aufgebohrte" RC2000. Mit einigen Tricks hat man sie auf 2400 mAh hochgezüchtet. Neben technischen Verbesserungen hat man den Platz in der Zelle besser genutzt. Daraus resultiert das etwas höhere Gewicht im Vergleich zur RC2000.

   Die Flugzeit von 8 min 44 s zeigt schon, dass wir es hier mit einer etwas stärkeren Zelle zu tun haben. Bei 5:50 erfolgte der übliche Härtetest zur Ermittlung der Konstanz der Spannungslage , einem voll-Pitch Steigflug folgte ein Sinkflug (bei 6:15). Die Spannungs- und Stromwerte waren beim Steigflug 9,8 V bei 32,4 A und beim Sinkflug 12 V bei 1,8 A. Daraus ergibt sich ein Innenwiderstand der ganzen Anordnung von 72 Milliohm.

Auch hier zeigt ein geringfügig erhöhter Leistungsbedarf von 149 Watt das etwas höhere Gewicht das Akkupacks. Das drückt natürlich auf die Flugzeit, welche daher etwas geringer ausfällt als nur aus der Kapazität zu erwarten wäre.

GMVIS 3000:

Die erste käuflich verfügbare Hochstrom NiMH-Zelle. Der Zellenaufdruck "3000" trägt Auffallenderweise nicht den Zusatz "mAh". Was das zu bedeuten hat, wird die folgende Messung zeigen.

   Spannend war, was die GMVIS Zelle aus den suggerierten 3000 mAh machen würde. Die Flugzeit beträgt 8 min 50s, also ähnlich wie bei der RC2400. Wohlgemerkt, diese Tests beinhalten auch wilde Manöver und Steigflüge. Es wurde hier kein Wert auf stromsparende lange Flugzeit gelegt. Die Konstanz der Spannungslage zeigt ein Steig/Sinkflug bei 2:40. Im Steigflug war die Spannung 10,6 V bei 26,4A. Im Sinkflug 12,2 bei 2A. Daraus errechnet sich der Innenwiderstand inkl. Kabel und Stecker von 66 Milliohm, kein schlechter Wert für eine NiMH Zelle !

Die durchschnittliche Leistungsaufnahme während des Testfluges war 143 Watt. Die entnommene Kapazität von nur 1868 mAh enttäuschte allerdings. Die Zelle dürfte bei dieser Belastung eine reale Kapazität von nicht mehr als 2300 mAh haben. Höhere Kapazitäten sind vermutlich nur bei erheblich geringerer Belastung zu erwarten.

PANASONIC 3000:

Nach dem Test der GMVIS 3000 war ich auf die Panasonic 3000 sehr gespannt, sagt man ihr doch wahre Wunder nach. Kann sie die NiMH Technik rechtfertigen ? Bringt sie tatsächlich ein mehr an Kapazität ? Das folgende Diagramm zeigt den Spannungs- und Stromverlauf des Testfluges:

   Die Flugzeit dieses Testflugs betrug 11 min 10s. Ein sehr vielversprechender Wert. Auch hier wurde kein Wert auf stromsparende lange Flugzeit gelegt, sondern auf eine gesunde Mischung aus Schwebe- Rund- und Kunstflug. Die Konstanz der Spannungslage zeigt ein Steig/Sinkflug bei 5:30. Im Steigflug war die Spannung 10,4 V bei 27 A und im Sinkflug 11,8 V bei 4,8 A. Der resultierende Innenwidertand der ganzen Anordnung ist somit 63 Milliohm, der bisher beste Wert im Test. Möglicherweise wird dieser niedrige Innenwiderstand durch die spezielle Behandlung (puschen) ermöglicht.

Bei diesem Flug betrug die Leistungsaufnahme durchschnittlich 141 Watt, ein Beweis, dass das geringere Gewicht auf den Leistungsbedarf des ECO-8 eingeht und ein Beweis dafür, dass diese Messungen relativ realistisch sind.

Aus der Leistung von 141 Watt und der Flugzeit von 11min 10s errechnet sich eine Kapazitätsentnahme von 2328 mAh.

Ein weiterer Test erfolgte bei der Entladung durch eine 36 W Halogenlampe.

Der Akkupack wurde zuerst vollständig entladen um einen Memoryeffekt zu vermeiden. Dann wurde er bis zur Ladeschlusstemperatur von 45 Grad aufgeladen. Die Entladezeit beträgt hier 54 min 40 s, die durchschnittliche Leistung 37,5 Watt.  Daraus errechnet sich eine Kapazitätsentnahme von 2847 mAh (wobei hier eine durchschnittliche Spannung von 12,1 Volt und eine Entladeschlussspannung von 6 Volt berechnet wurde). 

 


Messergebnisse im Vergleich:

Bitte beachten: diese Messungen wurden an jeweils einem Akkupack durchgeführt und müssen nicht repräsentativ für die ganze Serie sein ! Außerdem war der Flugstil verschieden und der Leistungsverbrauch durch das unterschiedliche Gewicht der Packs beeinflusst.

Zellentype Gewicht eines 10 Zellen Packs inkl. Kabel und Stecker durchschnittlicher Leistungsbedarf des Testfluges Innenwiderstand inkl. Verdrahtung Spannungslage Anfang/Ende entnommene Kapazität während des Testfluges
Sanyo N 1250-SCRL 438 g 118 Watt 74 mOhm 12,0 ... 10,5 Volt 1018 mAh
Sanyo RC 2000 590 g 144 Watt 76 mOhm 12,1 ... 10,0 Volt 1714 mAh
Sanyo RC2400 633 g 149 Watt 72 mOhm 11,7 ... 10,2 Volt 1924 mAh
GM VIS 3000 611 g 143 Watt 66 mOhm 12,0 ...   9,8 Volt 1868 mAh
PANASONIC 3000 586 g 141 Watt 63 mOhm 12,3 ... 10,3 Volt 2328 mAh

Die entnommene Kapazität ist immer um 200 bis 300 mAh geringer als die Nennkapazität. Diese Restladung verbleibt im Akku, weil sie nicht mehr für einen Flugbetrieb mit dem Eco ausreicht. Außerdem ist zu beachten, dass ich die Zeiten und den Leistungsbedarf für das Hochlaufen der Rotorblätter und die Landephase nicht berücksichtige was sicher noch mal mit gut 100 mAh zu Buche schlägt. Es wird nur der reine Flugbetrieb kalkuliert. Eine Differenz zwischen aufgedruckter und entnommener Kapazität von 300 bis 400 mAh ist also bei diesen Messungen zu berücksichtigen.


Anwendung der Messergebnisse auf unterschiedliche Piloten und E-Hubis:

Die obigen Messergebnisse gelten ausschließlich für meinen Eco-8 und meinen Flugstil zum Zeitpunkt der Messung. Daher können keine absoluten Ergebnisse abgeleitet werden.

Sehr wohl können aber Vergleiche zwischen den Akkutypen gezogen werden.

Um diesen Vergleich zu erleichtern, habe ich hier eine Tabelle erstellt. Wenn man einen Akkupack besitzt und dessen Flugzeit kennt, so kann man anhand dieser Tabelle auf die Flugzeit bei anderen Akkupacks schließen:

Zellentype  
Sanyo RC 2000 1,68
Sanyo RC2400 1,89
GM VIS 3000 1,83
PANASONIC 3000 2,29

Formel zur Abschätzung der zu erwartenden Flugzeit:

FBA = Faktor des bekannten Akkutyps
BF    = Bekannte Flugzeit mit diesem Akkutyp
FNA = Faktor des neuen Akkutyps nach obiger Tabelle
EF    = voraussichtliche Flugzeit mit diesem neue Akkutyp

EF = FNA * BF / FBA

Beispiel:

Ich habe einen RC2000 Pack und fliege damit 10 Minuten (600 Sekunden). Wie lange würde ich bei Einsatz eines RC2400 fliegen ?

Lösung:
Flugzeit mit RC2400 = 1,89 * 600 / 1,68
Ergebnis: 675 Sekunden, das sind 11 Minuten und 15 Sekunden.

Ein anderes Beispiel:
Ich fliege mit den GMVIS 3000 Akkus 11 Minuten (660 Sekunden) lang. Wie lange könnte ich mit den Panasonic 3000 fliegen ?
Flugzeit = 2,29 * 660 / 1,83. Das ergibt 826 Sekunden (13 Minuten und 46 Sekunden).


Fazit:

Das bewährte Arbeitspferd, die RC2000 sind nach wie vor empfehlenswerte Zellen, das sie bei günstigem Preis gute Leistung bringen. Wer neue Zellen kauft ist mit den nur etwas teureren RC2400 gut bedient. Es sind keine Welten, aber etwas mehr Flugzeit ist auf jeden Fall drin. Außerdem haben diese NiCd Zellen den Vorteil hohe Ströme problemlos zu vertragen, sehr schnell ladefähig zu sein und eine robuste und bewährte Technologie zu bieten. Sie sind allerdings inzwischen völlig ausgereizt bezüglich ihrer Kapazität sodass kaum mehr nennenswerte Verbesserungen zu erwarten sind. Durch den Gehalt an Cadmium sind sie auch für die Umwelt schädlich und müssen auf jeden Fall richtig entsorgt werden.

Die NiMH Zellen haben ihre anfänglichen Probleme inzwischen überwunden. Wo die GMVIS 3000 noch weit hinter den suggerierten 3000 mAh zurückbleibt beweist die Panasonic 3000, dass NiMH eine beachtenswerte Zukunft bevorsteht. Wenngleich diese Zellen die aufgedruckte Kapazität bei Hochstrombelastung nicht ganz erreichen, so sind sie doch deutlich besser als die vergleichbar beste NiCd Zelle, die RC2400; zumindest bei moderaten Strömen.

Die Panasonic 3000 in NiMH Technik kommt für alle in Frage die mittlere Ströme bei guten Kapazitäten benötigen. Das sind selbstverständlich Senderakkus, aber auch Antriebsakkus bis zu Strömen von ca. 20 Ampere. Bei höheren Strömen sinkt die Ausbeute doch beträchtlich und vermutlich auch die Lebensdauer. Daher würde ich bei höheren Belastungen der RC2400 den Vorzug geben.

Für den Betrieb im E-Helikopter heißt das:

Schwebe- und Rundflug : Panasonic 3000
Kunstflug: RC2000 (oder RC2400 - höheres Gewicht !)