FPV-Racing: 6S vs. 4S im Vergleich und erklärt

Aktuell zeigt sich in der FPV-Racing Szene ein Wandel von 4S zu 6S-Setups. Was dahintersteckt und was dabei zu beachten ist wird in diesem Aktikel erklärt.
Ich möchte darauf hinweisen, dass dieser Artikel eine Übersetzung eines Artikels von GetFPV ist. Den Originalartikel fndest du hier.

 

Unterschied und Vorteil 6S zu 4S

Der Hauptunterschied von 4S zu 6S sind die 2 Zellen mehr, resp. 7.4V mehr. Statt einer Spannung von 14.8V sind es nun 22.2V.

  • P  = I x V
  • P = Power (watts/W)
  • I = Current (amps/A)
  • V = Voltage (volts/V)

 

Nachteil 4S-Lipo
Bei einem Stromverbrauch von 2,5-kW müsste ein 4S-Lipo einen Strom von ~169 A (2,5 kW / 14,8 V = ~ 169 A) bereitstellen damit der Copter fliegt. Obgleich 4S-Lipos mit hoher Kapazität diese Menge an Strom liefern können, kann ein hoher Stromverbrauch für längere Zeit die Akkuzellen beschädigen. Dies verringert letzendlich die Lebensdauer des Akkus erheblich.

Beispiel 6S-Lipo
Durch die höhere Spannung (22.2V statt 14.8V) wird der Stromverbrauch erheblich verringert. Bei einem Stromverbrauch von 2,5-kW müsste ein 6S-Lipo nurnoch einen Strom von ~112 A (2,5 kW / 22,2 V = ~ 112A) bereitstellen damit der Copter fliegt. Also wesentich weniger als ein 4S-Lipo. Somit weisen 6-Lipos grundsätzlich einen geringeren Verschleis auf.

Ein scheinbarer Nachteil eines 6S-Lipos ist aber die Tatsache, dass dieser mit der gleichen Kapazität wie ein 4S-Lipo bis zu 50% mehr wiegt. Wiederum kann ein 6S-Lipo mit weniger Kapazität als ein 4S-Lipo den Copter trotzdem über den gleichen Zeitraum mit derselben Leistung versorgen.

Folgendes Beispiel belegt dies:

  • Akku Spannung (V) x Akku Kapazität (mAh) = gespeicherte Energie (Wh)
  • 4S 1300mAh 4S LiPO: 14.8V x 1300mAh = 19.2Watts per hour (Wh)
  • 6S 865mAh LiPO: 22.2V x 865mAh = 19.2Watts per hour (Wh)

 

Motoren für 6S

Motoren sind ein wesentlicher Bestandteil eines Quadrocopters. Aufgrund der Länge und des Durchmessers des Materials mit der die Motoren gewickelt sind (normalerweise Kupfer-), haben die Motoren einen festgelegten Innenwiderstand. Wenn die Motoren nun mit einer höheren Spannung betrieben werden, ziehen sie im Vergleich zu einem 4S-Setup mehr Strom.

Dies wird in der folgenden Formel gezeigt:

  • V/R = I
  • V = Voltage (volts)
  • R = Motor internal resistance (ohms)
  • I = Motor current draw (amps)

 

Das Problem bei einem 6S-Setup ist, dass die Motoren schneller heiss werden. Dies kann dazu führen das die Isolierung der Motorwicklungen abbrennt was zu einem Motorversagen aufgrund eines Kurzschlusses führt. Aus diesem Grund muss der Innenwiderstand eines 6S-Motors niedriger sein als der eines durchschnittlichen 4S-Motors.

Obwohl es bereits 6S-Motoren mit geringem Innenwiderstand gibt, sind diese derzeit noch relativ teuer, da für ihre Herstellung normalerweise höherwertige Materialien erforderlich sind. Motoren mit geringem Innenwiderstand können übrigens auch in einem 4S-Setup verwendet werden um Effizienz und Flugzeiten zu maximieren.

Weiter können in einem 6S-Setup nicht die gleichen kV-Motoren wie bei einem 4S-Setup verwendet werden. Die Drehzahl wäre viel zu hoch weshab bei einem 6S-Setup auf Motoren mit niedrigem kV-Wert verwendet werden. Der Sinn dahinter ist die gleiche Motordrehzahl wie ein 4S-Setup zu erreichen.

Dies wird anhand der folgenden Formel demonstriert:

  • Voltage (V) x Motor kV (kV) = Umdrehungen pro Minute (RPM)
  • Für ein 4S setup: 14.8V x 2600kV = 38,480RPM
  • Für ein 6S setup: 22.2V x 1733kV=38,480RPM

 

Eine vergleichbare Motordrehzahl bedeutet im Wesentlichen, dass die Höchstgeschwindigkeit beider Setups ziemlich ähnlich ist (abhängig von der Motorgröße und dem Propeller). Motoren mit niedrigerem kV haben auch mehr Wicklungen um jeden Pol, wodurch sie mehr Drehmoment haben als ein ähnlich dimensionierter Motor mit hohem kV und weniger Wicklungen. Dadurch haben die Motoren vor allem im unterem bereich mehr Power, wodurch auch das Ansprechverhalten der Motoren verbessert wird.

 

Weitere Komponenten

Vergiss nicht, dass für eine 6S-Setup auch 6S-fähige Elektronik benötigt wird (Regler, Flugcontroller, Videosender, usw.). Wenn du Elektronik mit 6S-Liops betreibst die nicht dafür vorgesehen ist, wirst du bekanntschaft mit dem sogenannten „Magic smoke“ machen! Ein 6S-Setup kann jedoch aufgrund der höheren Spannungen in der Elektronik auch einen Halbleiterausfall verursachen. Achte daher darauf qualitative und für 6S bestimmte Komponenten für dein Copter zu kaufen.

 

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