LILIUM: Ein Elektrokleinflugzeug für den Alltagseinsatz

Diskutiere LILIUM: Ein Elektrokleinflugzeug für den Alltagseinsatz im Luftfahrzeuge allgemein Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Wenn wir von tausend Zyklen ausgehen, dann sind das ja etwa 1000 Flugstunden. Ich weiss nicht - wie viele Wartungsstunden benötigt ein...
_Michael

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Wenn wir von tausend Zyklen ausgehen, dann sind das ja etwa 1000 Flugstunden. Ich weiss nicht - wie viele Wartungsstunden benötigt ein Hubschrauber für 7 Personen pro 1000 Flugstunden?

Akkus scheinen derzeit bei ca 100 EUR/kWh für Li-Ion zu sein. Grössenordnung haben wir wohl 100 kWh an Bord, ein neuer Akku würde also 10'000 EUR kosten. Bei 1000 Flugstunden schafft man vielleicht 5000 Kurzflüge. Das wären also 2 EUR pro Flug oder 30 Cent pro Flug pro Person. Selbst wenn diese Überschlagsrechnung um Faktor 10 zu niedrig ist, so scheint der Akku nicht schmerzlich teuer zu sein. Oder habe ich da etwas krass übersehen?

Nebenbei noch gefragt: Kennt jemand das Verhältnis Preis der Rohstoffe vs. Preis des fertigen Akkus?
 
Doppelnik

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der Preis der Rohstoffe ist meine ich 60% des Akkuwertes (hab ich mal gelesen, Quelle vergessen....).

Luftfahrttaugliche und zertifizierte Akkus werden mit Sicherheit deutlich teurer sein. Nur mal son zur Orientierung, der Dieselmotor der Mercedes A Klasse hat in der Herstellung geschätzt ungefähr 2000 € gekostet, als Ersatz kostet ein Vierzylinderdiesel (der deutlich größere OM651) meine ich um die 7500 € bei Mercedes mit Einbau (für Taxiumternehmen). Der Flugmotor auf Bases des A-Klasse Dieselmotors kostet um die 35.000 €. So ein Luftfahrtzugelassener Akku dürfte als eher 50.000 € kosten und wird aus Sicherheitsgründen wahrscheinlich deutlich vor dem eigentlichen Ende der möglichen Nutzungsdauer ausgetauscht werden.

Dennoch glaube ich daran, dass sich elektrische Lufttaxis in großen Metropolen lohnen können.
 
innwolf

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Akkus scheinen derzeit bei ca 100 EUR/kWh für Li-Ion zu sein. Grössenordnung haben wir wohl 100 kWh an Bord, ein neuer Akku würde also 10'000 EUR kosten.
Mit luftfahrtauglichem Gehäuse, Überwachungs-, Wärme- und Kühlungssytem sieht das aber anders aus!
 
Schorsch

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der Preis der Rohstoffe ist meine ich 60% des Akkuwertes (hab ich mal gelesen, Quelle vergessen....).

Luftfahrttaugliche und zertifizierte Akkus werden mit Sicherheit deutlich teurer sein. Nur mal son zur Orientierung, der Dieselmotor der Mercedes A Klasse hat in der Herstellung geschätzt ungefähr 2000 € gekostet, als Ersatz kostet ein Vierzylinderdiesel (der deutlich größere OM651) meine ich um die 7500 € bei Mercedes mit Einbau (für Taxiumternehmen). Der Flugmotor auf Bases des A-Klasse Dieselmotors kostet um die 35.000 €. So ein Luftfahrtzugelassener Akku dürfte als eher 50.000 € kosten und wird aus Sicherheitsgründen wahrscheinlich deutlich vor dem eigentlichen Ende der möglichen Nutzungsdauer ausgetauscht werden.

Dennoch glaube ich daran, dass sich elektrische Lufttaxis in großen Metropolen lohnen können.
Die Frage wäre, ob die Anforderungen der Luftfahrt jetzt so viel strenger sind als die des Automobils.
Beim Dieselmotor hinkt der Vergleich ja teilweise:
  • ich habe haufenweise sich bewegende Teile, komplizierte Steuerung
  • das alles bringe ich in Regionen, für die der Motor nie vorgesehen war
  • die Stückzahl ist einfach extrem niedrig; der Akku ist ja ein Zelle 100- oder 1000-fach kopiert
  • sollte eine Batteriezelle versagen, wäre der Tag ja nicht verloren
  • versagt beim Dieselmotor eine Komponente, ist meistens der Ofen aus
 
Doppelnik

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Die Frage wäre, ob die Anforderungen der Luftfahrt jetzt so viel strenger sind als die des Automobils.
Beim Dieselmotor hinkt der Vergleich ja teilweise:
  • ich habe haufenweise sich bewegende Teile, komplizierte Steuerung
  • das alles bringe ich in Regionen, für die der Motor nie vorgesehen war
  • die Stückzahl ist einfach extrem niedrig; der Akku ist ja ein Zelle 100- oder 1000-fach kopiert
  • sollte eine Batteriezelle versagen, wäre der Tag ja nicht verloren
  • versagt beim Dieselmotor eine Komponente, ist meistens der Ofen aus
-Bei einem Akku habe ich hunderte Zellen die alle einzeln überwacht und enau geladen werden müssen
-Ich setze den Akku kurzen Be- und Endladezyklen aus für die er nie gedacht war
-Die Stückzahl ist im Vergleich zu milionenfach gefertigten Allerweltsdieseln extrem niedrig
-Wenn eine Zelle brennt, brennt schnell der ganze Akku
-Motoren laufen auch noch mit drei Zylindern, oder ne halbe Stunde ohne Öl....
 
Schorsch

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-Bei einem Akku habe ich hunderte Zellen die alle einzeln überwacht und enau geladen werden müssen
-Ich setze den Akku kurzen Be- und Endladezyklen aus für die er nie gedacht war
-Die Stückzahl ist im Vergleich zu milionenfach gefertigten Allerweltsdieseln extrem niedrig
-Wenn eine Zelle brennt, brennt schnell der ganze Akku
-Motoren laufen auch noch mit drei Zylindern, oder ne halbe Stunde ohne Öl....
Wird spannend zu sehen was am Ende rauskommt.
Sollte ein Versagen des Akkus in kleinen Qualitätsunterschieden zu suchen sein, dann wird ja erst ein oder zwei Akkus Probleme zeigen. Dann könnte man noch notlanden, das weite suchen und mit seinem Telefon ein Video machen. Die Frage ist eben, wie wahrscheinlich ist ein paralleles Versagen aller oder sehr vieler Akkumulatoren in so einem Konstrukt.
Ein Motor läuft sicherlich auch mit drei Zylindern (wenn die Motorsteuerung nicht den Stöpsel zieht), aber viele Dinge bei einem Verbrennungsmotor sind nicht redundant. Ich kann mir gut vorstellen, warum so ein Automobilmotor schnell sehr teuer wird. Ich muss etwa die Software nach Luftfahrtstandards entwickeln, das tut weh. Die Software von so einem Dieselmotor ist ein dicker Fisch.
Fazit: ich würde den Wert aus dem Thielert-Motor nicht einfach übertragen.
 
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Ich fliege ja schon elektrisch. Bei der Pipistrel Velis ist es wie folgt:
Es gibt zwei Batteriepacks, die jeweils Temperaturüberwacht sind. Bis +50° ist normaler Arbeitsbereich, 51° bis 57° sind der Vorsichtsbereich und bei 58° schaltet sich ein Batteriepack ab. Bei 90° beginnt der Thermal Runaway. So ein Batteriepack kann sich aber auch wegen eines Sensorfehlers o.ä. abschalten. So oder so, schaltet sich ein Pack ab oder wird vom Piloten vom System getrennt, bleibt noch ein Pack über.

Startleistung mit zwei Packs sind 60 kW für max. 1 min.
Max. Dauerleistung sind 50 kW (Dienstgipfelhöhe ist 12.000 Fuß).
Wenn sich ein Batteriepack verabschiedet hat, kann man zwar noch volle Leistung abfordern (notfalls für max 30 sec.), soll man aber nicht. Dann gilt max. 40 kW - womit man sogar noch starten kann. Wenn möglich, soll man auf 30 kW reduzieren.
Überhaupt schaut man immer auf die Temperaturanzeige, bevor man Leistung setzt.
Motor und Inverter kühlen auch während des Fluges wieder ab, die Batterie hat zuviel Masse und kennt nur eine Tendenz: nach oben. Also haushaltet man mit der Batterietemperatur.



Die können auch schon solche Geschichten erzählen:

 
Doppelnik

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Wird spannend zu sehen was am Ende rauskommt.
Sollte ein Versagen des Akkus in kleinen Qualitätsunterschieden zu suchen sein, dann wird ja erst ein oder zwei Akkus Probleme zeigen. Dann könnte man noch notlanden, das weite suchen und mit seinem Telefon ein Video machen. Die Frage ist eben, wie wahrscheinlich ist ein paralleles Versagen aller oder sehr vieler Akkumulatoren in so einem Konstrukt.
Ein Motor läuft sicherlich auch mit drei Zylindern (wenn die Motorsteuerung nicht den Stöpsel zieht), aber viele Dinge bei einem Verbrennungsmotor sind nicht redundant. Ich kann mir gut vorstellen, warum so ein Automobilmotor schnell sehr teuer wird. Ich muss etwa die Software nach Luftfahrtstandards entwickeln, das tut weh. Die Software von so einem Dieselmotor ist ein dicker Fisch.
Fazit: ich würde den Wert aus dem Thielert-Motor nicht einfach übertragen.
Für die Luftfahrt zertifizierte Teile sind alle teuer, das gilt nicht nur für Motoren, daher wird es auch für Batterien gelten. Versuch mal irgendetwas bei einem größeren Unternehmen einzukaufen und sag denen, dass es für ein Flugzeug wäre, plötzlich wollen die gar nichts mehr verkaufen. Ich kenne jemanden der sein Ultra Light von Keilriemen auf Zahnriemen umrüsten wollte, nachdem er mit Conitinental (also das deutsche Gummicontinental) telefoniert hatte, steht nun bei denen immer, dass Zahnriemen nicht in Luftfahrzeugen eingesetzt werden dürfen...

Der Redair Dieselmotor ist ein Beispiel dafür, wie Redundanz bei einem Dieselmotor aussehen kann, beide Zylinderbänke laufen fast völlig unabhängig voneinander (eigene Wasserkreisläufe, Steuergeräte, Turbolader etc.), so dass unter fast allen Umständen immer eine Hälfte betriebsbereit bleibt.

Luftfahrtakkus werden anders aussehen müssen als PKW Akkus, zumindest für den komerziellen Einsatz. Die Zyklendauer zwischen Be- und Endladen ist viel kürzer und die Wärmeabfuhr viel kritischer
 
Jety

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....

Luftfahrtakkus werden anders aussehen müssen als PKW Akkus, zumindest für den komerziellen Einsatz. Die Zyklendauer zwischen Be- und Endladen ist viel kürzer und die Wärmeabfuhr viel kritischer
Naja bezogen auf eine optimale Wärme Abfuhr schon, aber ob nun kommerzieller Einsatz oder nicht ist eher zweitrangig. Viel wichtiger ist darauf zu achten das möglichst wenig Wärme entsteht. Hier spielt die Abstimmung der Komponenten des Gesamtantriebsstranges eine wichtige Rolle um hier schon möglichst relativ wenig Wärme entstehen zu lassen. Der Schlüsselparameter ist der Entladestrom. Der sollte immer möglichst weit unter dem maximal zulässigen Entladestrom des Akkus liegen. Damit kommt der Abstimmung der weiteren Komponenten eine große Bedeutung zu. Wer hier nicht die richtige Auslegung findet wird sehr wenig Freude an seinen Akkus haben. Akkus die ständig an der maximal zulässigen Betriebsgrenze betrieben werden sterben sehr früh. :wink2:
 
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Der Schlüsselparameter ist der Entladestrom. Der sollte immer möglichst weit unter dem maximal zulässigen Entladestrom des Akkus liegen.
Das läuft aber im Prinzip auf geringer spezifische Ströme hinaus (C-Faktor oder wie man das nennt) und im Umkehrschluss bei gegebener Leistungsanforderung in größere Akkus (und dann braucht man wieder mehr Leistung...).
3-4 C werden die Akkus in Flugzeugen dauerhaft liefern können müssen. Aber die Entwicklung geht ja neben Kapazitätssteigerungen auch in Richtung Zyklenfestigkeit, Belastbarkeit und weg von Kobalt (weil teuer/giftig).
 
Schorsch

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Für die Luftfahrt zertifizierte Teile sind alle teuer, das gilt nicht nur für Motoren, daher wird es auch für Batterien gelten. Versuch mal irgendetwas bei einem größeren Unternehmen einzukaufen und sag denen, dass es für ein Flugzeug wäre, plötzlich wollen die gar nichts mehr verkaufen. Ich kenne jemanden der sein Ultra Light von Keilriemen auf Zahnriemen umrüsten wollte, nachdem er mit Conitinental (also das deutsche Gummicontinental) telefoniert hatte, steht nun bei denen immer, dass Zahnriemen nicht in Luftfahrzeugen eingesetzt werden dürfen...
Das ist aber kein Naturgesetz, sondern erklärt sich aus verschiedenen Effekten, die nicht zwangsläufig vorliegen müssen.
Wir vergleichen da gerne bei Mechanik gegen Automobilbau und bei Elektronik gegen Consumer-Elektronik.
Das sind schlechte Vergleiche.
Automobilbau ist durch sehr hohe Stückzahlen und geradezu getriebener Effizienz unerhört günstig. Wer sich für 13.990 EUR einen Hyundai i20 kauft, der bekommt ein Wunderwerk der Technik geliefert. Für das gleiche Geld in den heimischen Baumarkt zu gehen kann enttäuschen, speziell wenn es die Sanitärabteilung ist. Das funktioniert aber nur wegen der sehr hohen Zahlen der Produktion und gewissen anderen Randbedingungen (Hyundai wird Dir sicherlich nicht schriftlich garantieren, dass Du in 20 Jahren noch Ersatzteile bekommst). Gleiches gilt für Elektronik aus'm Media Markt, und da sind die Produktlebenszyklen noch krasser (1-3 Jahre).

Wenn Lilium schlau ist, versuchen sie im Windschatten der Automobilisten zu fahren. Dann kommen hier Detailfragen: wie ist der Produktlebenszyklus eines Auto-Akkus, also wird da 20 Jahre mehr oder minder die gleiche Zelle verbaut oder alle zwei Jahre was geändert. Für Lilium doof, weil neue Teilenummer und damit Zulassung hinfällig. Verharrt man auf "seinem" Akku während die Welt sich weiter dreht, dann geht die "Economy of Scale" verloren. Manchmal kann man sich noch ne kleine Nische zum Überleben suchen, indem man abgeschriebene Produktionsanlagen nutzt und sich an den gleichen Vorprodukten wie die anderen labt.

Obiges Beispiel erklärt sich wohl aus der Tatsache, dass Continental keine Lust auf dieses Geschäft hat. Wieso auch? Pro Jahr 100 Zahnriemen zu verkaufen, und dafür den gleichen Aufwand wie für 100000 andere. Wahrscheinlich wissen die auch, dass theoretisch er ein "normales" Teil nicht einbauen darf, auch wenn es praktisch möglich wäre. Und teilweise nehmen Unternehmen für Luftfahrtteile auch so viel Geld, weil sie es eben können. Kleiner Markt, hohe Einstiegshürden, da kann man es sich bequem machen und einfach ordentlich Rendite machen.
 
Jety

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Das läuft aber im Prinzip auf geringer spezifische Ströme hinaus (C-Faktor oder wie man das nennt) und im Umkehrschluss bei gegebener Leistungsanforderung in größere Akkus (und dann braucht man wieder mehr Leistung...).
3-4 C werden die Akkus in Flugzeugen dauerhaft liefern können müssen. Aber die Entwicklung geht ja neben Kapazitätssteigerungen auch in Richtung Zyklenfestigkeit, Belastbarkeit und weg von Kobalt (weil teuer/giftig).
Ja im Prinzip schon, aber wie schon geschrieben auch alle weiteren Komponenten des Antriebes müssen dahin optimiert sein das die Stromaufnahme möglichst deutlich geringer bleibt als der maximal zulässige Entladestrom. Dazu gibt es viele Möglichkeiten sowohl rein elektrisch bis hin zum Motor selbst und im weiteren bis zur Aerodynamik von Propeller und Flugzeug. Bei den Akkus ist bis 60 C sicher denkbar. Ich denke die Auslegung des Antriebsstranges auf maximale Flugdauer und nicht auf maximale Leistung könnte ein guter Weg sein.
 
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Doppelnik

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so viel Spielraum die Akkus zu schonen gibt es nicht, die Antriebsleistung muss man nun mal bringen und die ist dauerhaft deutlich höher als bei PKW. Extra Kapazität mit rum schleppen will man sicher auch nicht, dafür ist Gewicht in der Luftfahrt viel zu schädlich, also wird man die Akkus ziemlich ausquetschen. Zum Aufladen wird man sich ebenfalls ungerne mehr Zeit lassen, als für einen Passegierwechsel erforderlicht ist, also bleibt die Zyklenzeit in jeden Fall kurz und der Be-/Entladegrad hoch.

Der elektrische Wirkungsgrad der Motoren und FU ist schon so hoch, dass da nicht mehr viel Potential vorhanden ist um nennswert Strom einzusparen.

Automobilakkus werden gänzlich anders beansprucht, vor ein paar Jahren hatte ging ein Tesla beim einem Test auf der Nordschleife schon nach 3 min in den Notlauf aufgrund von thermischen Restriktionen. Kann heute schon besser sein, aber mit Sicherheit noch nicht da, wo man für ein Lufttaxi hinmüsste. Umgekehrt braucht ein Akku für ein Lufttaxi keine Langzeitstabilität, da die maximale Zyklenzahl schnell erreicht werden wird. Die Anforderungen sind also ganz anders als bei PKW Akkus, daher wird man hier auch andere Akkus einsetzen.
 
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Naja der Vergleich zwischen PKW Akku und einem E- Lfz- Akku ist auch nicht unbedingt berechtigt. Beim LJ wird man wohl nach jedem Flug den Akkupack wechseln müssen um halbwegs zügig wider in die Luft zu kommen. Grundsätzlich muss man wenn man sich ernsthaft mit dem mantragendem Elektoflug beschäftigt zu Kenntnis nehmen das vorerst Einschränkungen im Bereich Flugleistungen unvermeidlich sind. Das kann man schlecht finden oder das beste daraus machen. Aber besser elektrisch geflogen als Mittel- bis Langfristig garnicht geflogen. :wink2:
 
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Akkuwechsel beschränkt aber möglichkeiten wie man den Akku unterbringen kann. Das bedeutet dann schnell mehr Gewicht und mehr Volumen. Die alternative ist das die Fluggeräte billig genug werden das sie eben nur 1/2 bis 1/3 der Einsatzzeit in der Luft sind und den Rest der Zeit am Laden.

---

Das interessante bei Zyklenfestigkeit und vor allem Entladeströmen ist das das für die Ultrakurzstreckenflugzeuge die als erstes kommen ein größeres Problem sind als für später kommende Entwürfe mit etwas mehr Reichweite. Denn je größer der Akku um so geringer das Problem. Wenn man sich die Astronomischen Maximal-Ladeströme einiger moderner E-Autos anschaut denkt man ja erst mal "das kann nicht gut sein für den Akku". Aber wenn man das durch die Kapazität teil ist das Plötzlich kein besonders schnelles Laden mehr. Handyakkus werden da oft deutlich mehr "gequält".
 
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Mechanisch ist der Batteriewechsel kein Problem. Ich stelle mir einfach vor, dass die Elektronik die Herausforderung ist (angelernt werden muss, aufwendig geprüft werden muss, keine Ahnung). Beim Velis weiß ich: man kann nicht nur ein Pack tauschen, es müssen immer alle Packs getauscht werden.
 
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Mechanisch ist der Batteriewechsel kein Problem. Ich stelle mir einfach vor, dass die Elektronik die Herausforderung ist (angelernt werden muss, aufwendig geprüft werden muss, keine Ahnung). Beim Velis weiß ich: man kann nicht nur ein Pack tauschen, es müssen immer alle Packs getauscht werden.
Das sehe ich auch so, wenn der Batteriewechsel in der mechanischen Konstruktion des Fluggerätes schon mit "Hinein" konstruiert wurde, ist das relativ flott erledigt. Auch die elektrischen Anschlüsse, ob nun Hauptstromkabel oder Sensorkabel dürften mit entsprechend ausgelegten Stecksystemen auch schnell gehen und gute Elektronik in den Invertern erkennt die angeschlossenen Batterien ziemlich schnell. Das man einzelne Packs nicht für sich allein Tauschen kann liegt in ihrer parallel Schaltung zur Kapazitätserhöhung für den Betrieb begründet. Wird ein fast leerer Akku pack mit einem vollen Akku pack parallel geschaltet kommt es zu einem Ladungsausgleich beider Packs, das kann sehr heiß/ böse ausgehen.
 
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Sorry, wenn ich immer wieder mit der Pipistrel Velis daherkomme - aber ich habe eben nur damit Erfahrung. Und Lilium erzählt ja nicht, wie man an deren Jet die Batterien wechselt. Bei der Velis zieht man die alte Batterie auf einen Hubtisch und schiebt eine neue Batterie rein - fertig.

Bild gibt es auf Wunsch per PN.
 
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Sorry, wenn ich immer wieder mit der Pipistrel Velis daherkomme - aber ich habe eben nur damit Erfahrung. Und Lilium erzählt ja nicht, wie man an deren Jet die Batterien wechselt. Bei der Velis zieht man die alte Batterie auf einen Hubtisch und schiebt eine neue Batterie rein - fertig.

Bild gibt es auf Wunsch per PN.
Alles gut, ist doch auch mal interessant :thumbup:
 
_Michael

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Das man einzelne Packs nicht für sich allein Tauschen kann liegt in ihrer parallel Schaltung zur Kapazitätserhöhung für den Betrieb begründet. Wird ein fast leerer Akku pack mit einem vollen Akku pack parallel geschaltet kommt es zu einem Ladungsausgleich beider Packs, das kann sehr heiß/ böse ausgehen.
Ja, wenn man die Zellen direkt elektrisch verbindet. Man kann aber wohl davon ausgehen, dass die einzelnen Akku-Packs über eine entsprechende Elektronik zusammengschaltet werden, die genau das verhindert und die präzise steuern kann, aus welchem Akkupack wieviel Leistung gezogen wird. Im Modellbau hat man das ja zumindest während dem Ladevorgang auch (Balancer), während beim Entladen, also im Modell - soweit ich weiss - darauf verzichtet wird.
 
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