Wie wir Akkus testen

Jeder Akku auf dieser Website hat eine Reihe von Entladetests auf unserer Entladestation durchlaufen. Alle veröffentlichten Werte stammen aus der Messung eines konkreten Exemplars – wir übernehmen keine Angaben vom Hersteller und leiten keine aus Datenblättern ab. Der Akku ist immer ein zufällig ausgewähltes Exemplar und wird so getestet, wie er aus der Verpackung kommt – ohne Einfahrzyklen (die Tests selbst sind so aufgebaut, dass sie den Akku schrittweise zyklen und die Last mit jedem Test zunimmt – der Akku wird also im Verlauf der Tests auf natürliche Weise eingefahren).

Die Entladestation

Unsere eigene Entladestation ist eine stromgeregelte Widerstandslast, eigens für Belastungstests von Akkus gebaut. Ihr Strombereich reicht von 0,3 bis 120 A und deckt damit alles vom langsamen Entladen von Whoop-Akkus bis zu Belastungstests großer Packs ab.

Die Station misst und regelt den Strom auf den eingestellten Wert (auch bei veränderlichen Verläufen) und misst die Spannung der einzelnen Zellen am Balancer-Stecker, durch den kein Strom fließt. Es handelt sich also um eine Vierleitermessung, die im Gegensatz zur Spannung des gesamten Akkus nicht durch den Spannungsabfall an Kabeln, Stecker oder Messshunt verfälscht wird.

Die Temperatur erfasst ein Fühler am Akkukörper, der direkt auf der Zellhülle sitzt. Die Aufzeichnung läuft auch lange nach dem Abschalten der Last weiter, denn die Wärme entsteht im Inneren der Zellen und erreicht die Oberfläche mit Verzögerung – der Temperaturhöchstwert tritt erst einige Minuten nach Ende der Entladung auf.

Testablauf

Ein fester Lastsatz, der für alle Akkus gleich ist, ergibt keinen Sinn: Bei einem harten Racing-Pack würde er dessen Grenzen nicht erreichen, einen älteren oder weicheren Akku könnte er beschädigen. Der Test läuft deshalb in zwei Phasen, und die zweite Phase wird jedem Exemplar anhand der Ergebnisse der ersten individuell vorgeschrieben.

Nach dem Hochladen der ersten drei Läufe berechnet die Analyse zwei vorgeschriebene Werte: die Last des Validierungslaufs (damit das Exemplar das Temperaturlimit nur um wenige Kelvin überschreitet) und den Punch-Strom (die Grenze, die der Akku über den gesamten 10-s-Test hält). Jeder Akku wird damit gleich belastet – bezogen auf seine eigenen Fähigkeiten – der einzige Weg, die Zahlen fair zu vergleichen, ohne dass der Test weichere Exemplare beschädigt und an harten nichts misst.

Messbedingungen

• Die eingestellten Ströme und die angegebenen C-Werte beziehen sich auf die Kapazität laut Etikett – zwei Exemplare desselben Produkts durchlaufen damit immer identische Einstellungen, und C × mAh ergibt direkt Ampere. Ein überhöhtes Etikett senkt alle C-Werte entsprechend.
• Der Temperaturfühler sitzt immer an derselben Stelle – in der Mitte des Akkus zwischen den mittleren Zellen, unter der Isolierung direkt auf der Zelle und auf wärmeleitendem Klebeband, damit er den Akku und nicht die Umgebungsluft erfasst. Eine andere Fühlerposition würde den Vergleich zwischen Exemplaren unmöglich machen.
• Ruhende Luft, keine Zwangskühlung, der Akku liegt in einem geschlossenen Behälter. Eine Kühlung, die sich nicht zuverlässig wiederholen lässt (der der Akku im Flug aber ausgesetzt ist), würde sonst in die Bewertung einfließen.
• Nach den Belastungstests wird die Temperatur noch etwa 600 s lang aufgezeichnet. Der Erwärmungshöchstwert tritt erst einige Minuten nach dem Abschalten der Last auf, und ihn auszulassen würde zu einem überhöhten Dauer-C führen.
• Start bei Raumtemperatur (20–28 °C). Die Erwärmung wird immer gegen die Starttemperatur des jeweiligen Exemplars gerechnet, sodass die Werkstatttemperatur das Ergebnis nicht beeinflusst.

Parameter: was sie bedeuten und wie man sie liest

Gemessene Kapazität (mAh) und Energie (Wh)

Kapazität und Energie, die bei der Referenzentladung bis zum Zell-Cutoff tatsächlich abgegeben wurden. Höher ist besser; die Energie berücksichtigt zusätzlich die Spannung, sodass sich zwei Akkus mit gleicher Kapazität in der abgegebenen Energie unterscheiden können.

Ehrlichkeit der Kapazität (%)

Gemessene Kapazität geteilt durch die Angabe auf dem Etikett. Ein Bereich von 95–105 % entspricht einem korrekten Etikett, Werte unter 90 % bedeuten eine deutlich überhöhte Angabe. Da die C-Werte aus dem Etikett berechnet werden, senkt ein unehrliches Etikett auch alle C-Bewertungen des Akkus.

Spitzen-C (C)

Der höchste momentane Strom, den der Akku verkraftet, ohne dass die Spannung seiner schwächsten Zelle unter 3,30 V (Li-Ion 2,50 V) fällt, bei einer Ladung von 50% seiner Kapazität. Dieser Wert bestimmt, wie sich der Akku bei einem abrupten Gasstoß verhält. Höher ist besser.

Hält den ganzen Punch durch (C)

Ergänzung zum Spitzen-C: der Strom, bei dem die schwächste Zelle auch im ungünstigsten Moment des gesamten Punches über 3,30 V bleibt (typisch 6–10 s nach dem Start, wenn Ladungsabfall und Zellpolarisation zusammentreffen, bevor die Erwärmung sie ausgleichen kann). Während das Spitzen-C den ersten Moment eines abrupten Gasstoßes beschreibt, sagt dieser Wert, was der Akku über die gesamte Dauer der Leistungsspitze hält. Höher ist besser; lesen Sie ihn neben dem Punch-Strom des jeweiligen Exemplars – deshalb erscheint er nicht im Vergleich.

Dauer-C (C)

Die Last, bei der sich der Akku während der gesamten Entladung um genau +35 K über seine Starttemperatur erwärmt. Für Hobby-Akkus definiert keine Norm ein Dauer-C, deshalb geben wir den Wert immer zusammen mit seiner Definition an. Der Wert bestimmt also, mit welchem Strom ich den Akku über den ganzen Flug entladen kann, ohne ihn zu überhitzen und zu beschädigen. Höher ist besser. Die Grenze von +35 K bedeutet in der Praxis eine Erwärmung des Akkus auf etwa 60 °C, also auf die Temperatur, die als Obergrenze der sicheren Nutzung gilt; darüber drohen irreversible Schäden oder eine Selbstentzündung (Thermal Runaway). Gemessen wird in ruhender Luft ohne Strömung – im Flug mit guter Kühlung lassen sich bessere Werte erreichen, für einen konsistenten Vergleich wird aber unter den schlechtesten reproduzierbaren Bedingungen getestet.

Dauer-C pro Kilogramm (C/kg)

Dauer-C geteilt durch die Akkumasse in Kilogramm – die Kennzahl für Racer: der leichteste Akku mit der größten Dauerleistung hat den höchsten Wert. Höher ist besser; sinnvoll vor allem zwischen Akkus ähnlicher Kapazität.

Innenwiderstand (mΩ) – schlechteste Zelle und Mittelwert

Der Zellwiderstand bestimmt, um wie viel die Spannung mit jedem Ampere Last absinkt. Er wird für jede Zelle einzeln am Balancer-Stecker gemessen, bei 50 % Ladung und einem Drei-Sekunden-Puls, im ruhenden und nicht erwärmten Zustand des Akkus. Niedriger ist besser. Die Belastbarkeit des gesamten Akkus bestimmt seine schwächste Zelle – sie erreicht die Grenze als Erste.

Spezifischer Widerstand (mΩ·Ah)

Der Widerstand der schlechtesten Zelle multipliziert mit der gemessenen Kapazität. Durch das Herausrechnen des Größeneinflusses entsteht eine Größe, die über alle Kapazitäten vergleichbar ist – ein Whoop-Akku lässt sich direkt an einem Sechszeller messen. Niedriger ist besser; bei 6S-FPV-Akkus entspricht ein Wert unter 8 einem hervorragenden Ergebnis, um 10 dem Durchschnitt, über 15 liegt unter dem Durchschnitt.

Wärmeverluste (%)

Der Anteil der Energie, der beim Flugtest statt in Vortrieb in Wärme umgesetzt wird. Er wird aus der Fläche zwischen der Referenz- und der Lastentladekurve berechnet und umfasst daher alle Verlustmechanismen. Niedriger ist besser; einstellige Prozentwerte sind in Ordnung, Werte über 10 % bedeuten, dass die Verluste zur Hauptbegrenzung werden und sich der Akku wahrscheinlich übermäßig erwärmt – und damit ein niedriges Dauer-C hat.

Min. Zellspannung beim Punch (V)

Die niedrigste Spannung der schwächsten Zelle während des zehnsekündigen Punches. Höher ist besser, aber lesen Sie sie zusammen mit dem Punch-Strom – der Punch wird jedem Akku anders vorgeschrieben (siehe oben), sodass ein härterer Akku sein Minimum bei deutlich höherem Strom hält.

Spannungserholung beim Punch (mV)

Um wie viel die Spannung der schwächsten Zelle vom tiefsten Einbruch bis zum Ende des Punches wieder ansteigt. Schwache und müde Akkus brechen gleich zu Beginn am stärksten ein und erholen sich nicht mehr; gesunde, bessere Zellen erwärmen sich während des Bursts, ihr Widerstand sinkt und die Spannung kehrt teilweise zurück – zu bedenken ist allerdings, dass ein solcher Akku kalt nicht so gut funktioniert wie erwärmt.

Gewicht (g) und Abmessungen

Gewicht inklusive Kabel und Stecker.

Energiedichte (Wh/kg)

Referenzenergie pro Kilogramm. Aktuelle FPV-LiPos liegen bei etwa 120–160 Wh/kg; eine höhere Energiedichte bedeutet meist eine geringere Belastbarkeit (der ewige Kompromiss zwischen Energie und Leistung), lesen Sie sie deshalb zusammen mit dem Dauer-C bzw. C/kg.

Energie pro 1000 CZK (Wh/1000 Kč)

Tatsächlich gelieferte Energie pro tausend Kronen. Eine objektive Preiskennzahl – ein Akku mit überhöhtem Etikett sackt darin unabhängig von seinem Nominalpreis ab. Höher ist besser.

Flug-Score (0–100)

Eine Kennzahl aus dem simulierten Flug (siehe Flugtest): wie der Akku bei den Punches die Spannung hält, wie viel Energie er verliert und wie stark er sich erwärmt, während er denselben Flug fliegt wie jeder andere Akku seiner Klasse. Höher ist besser. Ein Akku, den die Station während des Flugs abgeschaltet hat, hat den Flug nicht beendet und erhält keinen Score.

Die Berechnungen im Detail

Kapazität, Energie, Innenwiderstand

Kapazität und Energie — Integration des gemessenen Stroms (bzw. der Leistung U·I) über die Zeit während der Referenzentladung von voller Ladung bis zum Zell-Cutoff (3,10 V bei LiPo, 2,50 V bei Li-Ion; dasselbe Limit gilt für alle Tests des jeweiligen Akkus).

Innenwiderstand — R_i = ΔU / ΔI bei einem Lastsprung, für jede Zelle einzeln aus den Spannungen am Balancer-Stecker ausgewertet (Vierleitermessung, ohne Spannungsabfall an der Verkabelung). Der angegebene Wert entspricht 50 % Ladung und einem Drei-Sekunden-Puls.

Spitzen-C – das vollständige Verfahren

Die Eingangsgrößen stammen aus der Leerlaufspannung bei 50 % SOC und dem anschließenden Punch:

• U_ocv,i – die Ruhespannung jeder Zelle bei halber Ladung (50% SOC), nach langer Ruhezeit abgelesen;
• R_i – der momentane Widerstand jeder Zelle (~0,3 s), aus dem sprunghaften Stromanstieg zu Beginn des Punches abgelesen;

Für jede Zelle wird der Strom berechnet, bei dem die Zelle genau auf das Limit U_floor = 3,30 V (Li-Ion 2,50 V) absinkt:

I_i = (U_ocv,i − U_floor) / R_i

Die schwächste Zelle begrenzt den Akku: I_max = min(I_i)

Aus der Punch-Aufzeichnung wird zusätzlich der effektive Widerstand der schlechtesten Zelle im ungünstigsten Moment des Bursts abgelesen, und dieselbe Berechnung ergibt den Wert Hält den ganzen Punch durch – die untere, konservative Grenze der Spitzenbelastung, die den Ladungsabfall und die Erwärmung der Zellen während des Punches einschließt.

Der Zellwiderstand ist nicht konstant – er ändert sich mit dem Ladezustand (SOC), steigt mit der Pulsdauer und sinkt mit der Erwärmung der Zellen. Deshalb prüfen wir ihn im Ruhezustand, bei Zelltemperatur gleich der Umgebungstemperatur und bei 50% SOC in Form eines momentanen Stromanstiegs bei gleichzeitiger Überwachung der Zellspannungen. Dieser Test soll eine abrupte Belastung des Akkus nachbilden, z. B. beim Gasgeben in der Luft.

Dauer-C – das vollständige Verfahren

Aus jeder Vollentladung wird die Erwärmung ΔT = Temperaturhöchstwert über die gesamte Aufzeichnung (einschließlich etwa 600 s Nachlauf – der Höchstwert tritt erst Minuten nach dem Abschalten der Last auf) minus Starttemperatur des Exemplars abgelesen.

Das Dauer-C wird dann als Interpolation zwischen den Messungen berechnet – dem wärmsten Lauf unter +35 K und dem mildesten Lauf darüber (dafür ist der Validierungslauf im Satz da, dessen Last so vorgeschrieben wird, dass sie das Limit überschreitet):

C_Dauer = C_unter + (35 − ΔT_unter) · (C_über − C_unter) / (ΔT_über − ΔT_unter)

Illustrative Daten: Das Limit von +35 K liegt zwischen dem 30C-Lauf und dem Validierungslauf; das Dauer-C wird auf der Verbindungslinie dieser beiden Messungen abgelesen.

Warum keine Gerade durch alle Punkte auf einmal? Die Abhängigkeit von ΔT von C ist über einen weiten Bereich nicht linear (der Verlauf ist sichtbar konkav – erwärmte Zellen haben einen geringeren Widerstand, längere, mildere Läufe schaffen es, einen Teil der Wärme abzugeben).

Weitere Berechnungen

Wärmeverluste — Wärme aus der Energiebilanz der Entladekurven: Q = ∫(U_ref(q) − U_Last(q))·dq, also die Fläche zwischen der Referenzkurve und der Kurve unter Last über die abgegebene Ladung. Erfasst werden alle Verlustmechanismen (ohmsche, Polarisation und der Widerstandsanstieg am Ende der Entladung). Verluste [%] = Q / (Q + gelieferte Energie).

Spezifischer Widerstand — R_i der schlechtesten Zelle [mΩ] × gemessene Kapazität [Ah].

Energiedichte — gemessene Energie [Wh] / Masse inklusive Kabel [kg].

Dauer-C pro Kilogramm — Dauer-C / Masse [kg].

Energie pro Preis — gemessene Energie [Wh] / Preis [Tsd. CZK].

Flugtest

Die bisherigen Tests dienen dazu, die Nennparameter des Akkus zu bestimmen. Der Flugtest ergänzt sie um das, was der Pilot in der Praxis erlebt: Die Station simuliert einen Flug – ein Lastprofil, das wie ein echter Flug mit verschiedenen, sich wiederholenden Phasen aussieht – und zeichnet auf, wie der Akku die Spannung hält, wie viel Energie er verliert und wie stark er sich erwärmt. Jeder Akku einer Klasse fliegt genau denselben Flug: Die Last ist in Vielfachen der Etikettkapazität (C) vorgegeben, sodass ein 300-mAh- und ein 550-mAh-Whoop-Akku ebenso wie ein 1300-mAh- und ein 1500-mAh-Sechszeller dieselbe Aufgabe bezogen auf ihre Größe bekommen, und jeder Flug verbraucht 84 % der Etikettkapazität. Die Ergebnisse sind dadurch direkt vergleichbar, und ein Akku, der den Flug nicht schafft, beendet ihn schlicht nicht.

Der Flug – mehrzellige LiPo-Akkus

Lastprofil des mehrzelligen Flugs: 168 s, im Mittel 18C, Spitze 75C, 84 % der Etikettkapazität.

• Start und Hover – 8C: Hochlaufen und die Spannung unter leichter Last.
• Punch kalt – 75C für 2 s auf dem voll geladenen, kalten Akku: der bestmögliche Fall des Spannungseinbruchs.
• Cruise – 12–20C mit sanften Gaswechseln wie beim entspannten Fliegen.
• Langsame Punches – fünfmal ein Sturzflug mit Gas auf null (1C), ein Abfangen mit 50C und ein Ausschweben: die dynamische Antwort bei mittlerer Ladung.
• Schnelle Punches – Simulation des Renneinsatzes: eine Gerade mit 60C für 1,6 s, eine Kurve mit 22C. Der Akku erwärmt sich und zeigt, ob er sich zwischen den Bursts erholt.
• Punch am Ende – dieselben 75C wie zu Beginn, aber nach etwa 73 % verbrauchter Kapazität und mit warmem Akku: der schlechteste realistische Fall, der „Punch vor der Landung“.
• Landung – 7–10C, Anflug und Spannungserholung.

Der Flug – 1S-Akkus (Whoop)

Lastprofil des 1S-Flugs: 213 s, im Mittel 14C, Spitze 40C, 84 % der Etikettkapazität.

Was aus dem Flug abgelesen wird

• Min. Spannung – Punch kalt und Punch am Ende – die niedrigste Spannung der schwächsten Zelle (bei 1S die Akkuspannung am Hauptstecker) bei beiden Punches. Der Unterschied zwischen ihnen zeigt, wie der Akku im Flug „ermüdet“.
• Min. Spannung im Punch-Block – der tiefste Einbruch während der schnellen Punches, also bei wiederholten Bursts auf dem warmen Akku in der Flugmitte.
• Mittlere Spannung unter Last – der Mittelwert der Spannung der schwächsten Zelle über den ganzen Flug; das, was der Pilot „am Gas spürt“.
• Verluste im Flug – in Wärme umgesetzte Energie, mit derselben Bilanz wie die Wärmeverluste berechnet: die Fläche zwischen der Referenzkurve (1C, bei 1S 10C) und der Flugkurve über die abgegebene Ladung.
• Erwärmung im Flug – der Temperaturhöchstwert über die gesamte Aufzeichnung minus Starttemperatur.
• Beenden des Flugs – schaltet die Station den Akku während des Flugs ab (schwächste Zelle unter 3,00 V), hat der Akku den Flug nicht beendet: Auf seiner Seite steht, in welcher Phase und in welcher Sekunde er aufgehört hat, und er erhält keinen Flug-Score.

Flug-Score – die Berechnung

Jede Größe wird linear auf 0–100 zwischen zwei Ankerwerten umgerechnet (ein „schlechter“ Wert = 0, ein „ausgezeichneter“ = 100, außerhalb wird abgeschnitten), und der Score ist ein gewichteter Mittelwert. Die Ankerwerte wurden aus den ersten gemessenen Akkus so festgelegt, dass die Skala nach beiden Seiten Spielraum hat, und sie unterscheiden sich je Klasse, weil 1S-Akkus am Hauptstecker inklusive eigenem Stecker und Adapter der Station gemessen werden.

Beispiel: Ein 6S-Akku mit einem Minimum von 3,37 V beim Punch am Ende erhält für diesen Posten (3,37 − 3,25) / (3,55 − 3,25) × 100 = 40 Punkte. Lässt sich eine Größe nicht berechnen (etwa die Verluste ohne Referenzlauf), fällt sie heraus und die Gewichte der übrigen werden anteilig neu verteilt.

Zwei Dinge sind beim Lesen des Scores zu bedenken. Ein LiHV-Akku startet 0,15 V höher und liefert diesen Unterschied tatsächlich an die Motoren, deshalb erzielt er einen höheren Score als ein sonst gleicher LiPo. Und bei 1S-Akkus fließt bei gleichem C durch den größeren Akku mehr Strom: Ein 550-mAh-Akku zieht bei 40C 22 A, ein 300-mAh-Akku nur 12 A, beide durch den festen Widerstand ihres Steckers und des Adapters der Station – der größere Akku verliert dadurch einige Zehntelvolt mehr. Der Score ist deshalb zwischen Akkus ähnlicher Kapazität am fairsten; über Größen hinweg lesen Sie ihn zusammen mit der Spannung unter Last.

So lesen Sie den Vergleich

Unterschiede bis etwa 5-10 % zwischen zwei Akkus liegen innerhalb der Wiederholbarkeit und Unsicherheit der Messung – sie sind als Gleichstand zu werten, nicht als Rangfolge.

Die C-Werte beziehen sich auf die Kapazität laut Etikett: C × Etikettkapazität in Ah ergibt direkt Ampere, genau so, wie jeder Pilot mit dem C-Rating rechnet. Ein überhöhtes Etikett hilft dem Akku deshalb nicht – je mehr Kapazität sich der Hersteller hinzudichtet, desto niedriger fällt das C aus demselben gemessenen Strom aus.

Alle LiPo-Akkus haben einen gemeinsamen Referenztest bei 1C und danach die Läufe bei 15C und 30C (0,5C, 2C und 5C bei Li-Ion). Diese lassen sich untereinander vergleichen. Die Stromstärke der weiteren Tests wird für jedes Exemplar dynamisch aus diesen Grundläufen abgeleitet; deshalb erscheinen sie nicht im Vergleich, denn ein Vergleich zwischen verschiedenen Akkus bei unterschiedlichen Strömen ergäbe keinen Sinn.

Vergleichbar sind nur Akkus derselben Chemie und ähnlicher Kapazität. LiPo und Li-Ion werden mit unterschiedlichen Strömen entladen, und das Spitzen-C wird gegen ein anderes Limit berechnet (3,30 vs. 2,50 V pro Zelle) – die Website bietet deshalb gar keinen Vergleich über Chemien hinweg an.

Ebenso wird bei kleinen 1S-Akkus der Score auf Grundlage eines anderen Flugtests berechnet als bei den übrigen.

Kleine 1S-Akkus

Einzellige Akkus für Tiny Whoops und Toothpicks (LiPo und LiHV, typisch 300–800 mAh) testen wir mit einer anderen Methodik als mehrzellige Packs.

Für diese Klasse veröffentlichen wir keine C-Ratings – weder Dauer- noch Spitzen-C. Ein 1S-Akku hat keinen Balancer-Stecker, sodass die einzige verfügbare Spannung der Hauptkanal ist; eine Vierleitermessung der Spannung ist dadurch nicht möglich. Die Ergebnisse wären also durch den Widerstand der Zuleitungen und des Steckers verfälscht.

Statt C-Ratings veröffentlichen wir:

• Kapazität und Energie bei 10C und Ehrlichkeit des Etiketts, Energiedichte Wh/kg (der Akku wird mit Stecker gewogen – ein Gramm sind 5–8 % des Abfluggewichts eines Whoops) und das Verhältnis Energie/Preis.
• Spannung unter Last bei 50 % SOC – die Akkuspannung bei 30C in dem Moment, in dem er die Hälfte seiner Kapazität abgegeben hat; das ist die „Spannung mitten im Flug“, die der Pilot am Gas spürt. Höher ist besser.
• Kapazität bei höchster Last – wie viel Prozent der Referenzkapazität der Akku bei 30C abgibt. Höher ist besser; ein niedriger Wert bedeutet, dass der Akku bei hartem Fliegen effektiv schrumpft.
• Innenwiderstand inkl. Kabel – DC-IR aus dem Drei-Sekunden-Lastsprung im 30C-Lauf, am Hauptkanal gemessen, also inklusive Adapter und Kabel. Niedriger ist besser, aber die Zahl ist nur zwischen 1S-Akkus vergleichbar, nie mit den Vierleiterwerten mehrzelliger Packs.
• Beide Entladekurven – das Hauptwerkzeug dieser Klasse: Vergleichen Sie den Spannungsverlauf bei 30C zwischen den Akkus.

1S-Akkus fliegen den Flugtest auf ihrem eigenen, rennlastigeren Profil (siehe Flugtest). Die Spannung wird auch hier am Hauptstecker inklusive Kabel gemessen, deshalb hat der Flug-Score der 1S-Akkus eigene Ankerwerte und wird nur innerhalb der Klasse verglichen.