Wie berechnet man die Batterielebensdauer für verschiedene Drohnen?

I. Kern der Ausdauerberechnung: Drei wichtige LiPo-Batterieparameter und grundlegende Formeln

Um die Ausdauer genau zu berechnen, muss man zunächst die kritischen Markierungen verstehenBatterie. Die Grundlage für die Berechnung bilden die Kapazität (mAh), die Entladerate (C-Rating) und die Spannung (S-Rating) eines LiPo-Akkus.

Ihr Zusammenhang mit dem Stromverbrauch der Drohne bildet die Kernformel:

1. Schlüsselparameteranalyse

Kapazität (mAh): Gesamte gespeicherte elektrische Energie. Beispielsweise kann ein 10.000-mAh-Akku 1 Stunde lang 10 A Strom liefern.

Entladerate (C-Bewertung): Sichere Entladegeschwindigkeit. Für eine 20C-Batterie beträgt der maximale Entladestrom = Kapazität (Ah) × 20.

Spannung (S-Bewertung): 1S = 3,7 V. Die Spannung bestimmt die Motorleistung, muss jedoch mit der des Reglers übereinstimmen.

2. Grundlegende Berechnungsformel

Theoretische Flugzeit (Minuten) = (Batteriekapazität × Entladeeffizienz ÷ durchschnittlicher Drohnenstrom) × 60

Entladeeffizienz: Die tatsächlich nutzbare Kapazität des LiPo-Akkus beträgt etwa 80–95 % des Nennwerts.

Durchschnittlicher Strom: Echtzeit-Stromverbrauch während des Fluges, Berechnung basierend auf Modell und Betriebsbedingungen erforderlich.

II. Praktische Berechnungen nach Modell: Von Verbraucher- zu Industrieanwendungen

Der Stromverbrauch variiert erheblich zwischen den Drohnen und erfordert maßgeschneiderte Ausdauerberechnungen. Die folgenden drei typischen Modelle bieten die wertvollste Referenzlogik:

1. Luftbilddrohnen für Endverbraucher

Kernmerkmale: Geringe Nutzlast, stabiler Stromverbrauch, Schwerpunkt auf Schwebeflug und Reisedauer.

Beispiel: Eine Drohne mit einem 3S-5000-mAh-Akku mit einem durchschnittlichen Strom von 25 A und einer Entladeeffizienz von 90 %

Tatsächliche Ausdauer = (5000 × 0,9 ÷ 25) × 60 ÷ 1000 = 10,8 Minuten (theoretischer Wert)

Hinweis: Die tatsächliche Flugzeit mit hohem Schwebeanteil beträgt ca. 8–10 Minuten, entsprechend den Herstellerangaben.

2. Renn-FPV-Drohnen

Kernmerkmale: Hohe Burst-Leistung, großer Momentanstrom, erhebliche Auswirkung auf das Batteriegewicht.

Beispiel: 3S 1500mAh 100C Akku FPV Racer, durchschnittlicher Strom 40A, Entladeeffizienz 85%

Theoretische Ausdauer = (1500 × 0,85 ÷ 40) × 60 ÷ 1000 = 1,91 Minuten

3. Sprühdrohnen in Industriequalität

Hauptmerkmale: Hohe Nutzlast, längere Lebensdauer, abhängig von Hochleistungsbatterien.

Beispiel: 6S 30000 mAh Akku-Sprühdrohne, durchschnittlicher Strom 80 A, Entladungseffizienz 90 %

Theoretische Ausdauer = (30000 × 0,9 ÷ 80) × 60 ÷ 1000 = 20,25 Minuten

III. Theoretische Grenzen überwinden: Anpassung an drei kritische Faktoren

Genaue Berechnungen sind weniger wichtig als stabile Flugleistungen. Folgende Faktoren verringern die Ausdauer und müssen berücksichtigt werden:

1. Umwelteingriffe

Temperatur: Die Kapazität sinkt um 30 % unter 0 °C. Bei -30 °C benötigen Drohnen eine motorbasierte Heizung, um ihre Ausdauer aufrechtzuerhalten.

Windgeschwindigkeit: Seitenwinde erhöhen den Stromverbrauch um 20–40 %, wobei Böen zusätzliche Leistung zur Lagestabilisierung erfordern.

2. Flugverhalten

Manövrieren: Häufige Anstiege und scharfe Kurven verbrauchen 30 % mehr Energie als gleichmäßiges Fahren.

Nutzlastgewicht: Eine Erhöhung der Nutzlast um 20 % verkürzt die Flugzeit direkt um 19 %.

3. Batteriezustand

Alterung: Die Kapazität sinkt nach 300–500 Ladezyklen auf 70 %, wodurch sich die Lebensdauer entsprechend verringert.

Lagerungsmethode: Langzeitlagerung bei voller Ladung beschleunigt die Alterung; Halten Sie die Ladung während der Lagerung bei 40–60 %.

IV. Techniken zur Ausdaueroptimierung: Die Wahl der richtigen Batterie ist wichtiger als nur Berechnungen

Balance zwischen Kapazität und Gewicht: Industriedrohnen entscheiden sich für 20.000-30.000-mAh-Batterien; Consumer-Grade priorisiert 2.000–5.000 mAh, um den Teufelskreis „schwere Batterien = schwere Lasten“ zu vermeiden.

Anpassung der Entladungsrate: Renndrohnen benötigen Hochleistungsbatterien mit 80–100 °C. Landwirtschaftliche Drohnen benötigen nur 10–15 °C, um den Anforderungen gerecht zu werden.

Intelligentes Management: Batterien mit BMS-Systemen steigern die Entladeeffizienz um 15 % und verlängern die Lebensdauer durch den Ausgleich der Zellspannungen.

V. Zukünftige Trends: Durchbrüche bei der Lebensdauer von LiPo-Akkus

HalbfestLiPo-Akkuserreichen jetzt eine 50 % höhere Energiedichte. In Kombination mit der Schnellladetechnologie (80 % Aufladung in 15 Minuten) könnten Industriedrohnen eine Flugdauer von über 120 Minuten erreichen.