Ein Einblick in die Details der Pulsarfunktionen als Auszug aus einer Internet-Forumsdiskussion

Pulsar ist kein richtiger „Konstantstromlader", sondern eher ein Impulslader. Bei allen Akkutypen wird 0,9 s geladen und dann folgt 0,1 s Pause. In der Ladepause erfolgt die Spannungsmessung und wenn die Funktion Reflex zugeschaltet ist - der Entladeimpuls.

Mit der Methode erreichen wir eigentlich das gleiche Ziel, wie beim angepassten Ladestrom (Automatikladen) - die Akkus bleiben deutlich kühler und erzeugen weniger Druck. Zusätzlich wird dadurch die Ladezeit deutlich reduziert und was sehr Wichtig ist, ein lawinenartiger Ri Zuwachs am Ende des Prozesses wird deutlich reduziert! Auf eine Auto-Ladefunktion wurde beim Pulsar bewusst verzichtet! Eine automatische Ladestromanpassung, wie das in den Automatikladegeräten passiert, wird durch den Widerstand an den Steckern, Kabeln und Lötstellen in der Akkupacks verfälscht und führt zur unnötigen Ladezeitverlängerung.

Automatikladegeräte sind sicherlich bequem in der Bedienung und gut für neuwertige Akkupacks. Leider besteht die Gefahr, dass beim Laden eines Akkupacks eine oder einige der Zellen einen deutlich höheren Innenwiderstand aufweisen als die anderen. Dies kommt nicht selten vor. Jeder Automatiklader berechnet auf Basis des gemessenen Innenwiderstands des Pakets den Ladestrom. Es kann passieren, dass so eine Zelle den thermischen Tod erleiden wird Beispielsbild. Bei der Inflex Ladezustandserkennung kann es zu derartiger Beschädigung nicht kommen, da der Inflexpunkt für die schwächste Zelle erkannt wird. Auch wenn der Inflex abgeschaltet ist erlaubt die Interpretation der Ladekurve immer die richtige Einschätzung der Situation. Wie wir sehen, auf dem Diagramm Automatiklader (Power Cube Test von Gerd Giese) hat den Ni-MH 3300 ca. 53 Minuten gedauert und geladen wurden 3600 mAh. In der Zeit erreichte der Ladestrom für längere Zeit 4,6 A. Beim Laden mit einem Konstantstromlader von 3600 mAh in 53 Minuten hätte der Strom gerade 4 A erreicht. So sehen wir, dass für die Zellen mit dem höchsten Innenwiderstend ein solches Laden schonender ist. Mehrfaches laden eines solchen Pakets mit zu großem Strom (im Automatiklader haben wir auf den Strom meistens keinen Einfluss) beschleunigt das den Prozess der Zellenbeschädigung. Es ist alles OK, wenn uns die Vor- und Nachteile von den einzelnen Systemen bewusst sind. Bitte aber nicht die Vorteile des Impulsladers vergessen, der eine besondere Variante eines Konstantladers darstellt.

Die Spannungsmessungen in den Ladepausen haben auch einen tieferen Sinn. Die so dargestellten und intern bearbeiteten Spannungswerte sind frei vom chemischen Rauschen der Zelle und dem Rauschen der Stromversorgung. Die Werte sind der Wahrheit sicherlich näher als die, die während des Ladens aufgenommen werden. Das Rauschen hat oft höhere Werte als z.B. die 3mV, die für Inflex oder den kleinen Delta Peak stehen. Darüber hinaus werden auch noch die Spannungsmessungen, die ständig alle 4ms erfolgen, berücksichtigt.

Der Pulsar ist mit einer Funktion zur Regenerierung von NiMh und NiCd Zellen ausgestattet. Die Funktion ist viel mehr als nur Formieren! Der Prozess erlaubt ein effektives Abgleichen der einzelnen Zellen im Paket und bewahrt sie vor dem Memoryeffekt. Es sei noch erwähnt, dass eine anders funktionierende Regenerationsmethode für Lipos eingesetzt wurde.

Der Inflex

erlaubt eine schnelle Ladung, ohne die Zellen übermäßig zu erwärmen. Punkt Inflex ist eine zu 100% geladene Einzelzelle. Wenn aber alle Zellen im Paket betrachtet werden, sind sie "nur" zu ca. 95 - 98% aufgeladen (es entscheidet die schwächste Zelle im Paket). Die Zellen werden aber deutlich kühler und es sind somit höhere Ladeströme erlaubt. Inflex Erkennung erfolgt, wenn der Akku bereits Voll ist und noch bevor die Spannung das Maximum erreicht. Gemessen, oder besser gesagt ausgewertet wird der Einstieg der Spannung. Im Moment, in dem der Anstieg der Spannung langsamer wird, ist der Punkt erreicht. In genau dem Punkt ist die Zelle voll. Weiteres Laden dient nur der globalen Erwärmung der Atmosphäre ;-)  Das Inflex Verfahren ist beim Arbeiten mit variablem Strom unmöglich realisierbar, weil genaue Spannungsmessungen nicht möglich sind! Pakete, die öfter mit Inflexabschaltung aufgeladen werden, sollten ab und zu mit dem Regenerierungsprogramm behandelt werden, um dem Memoryeffekt vorzubeugen.

Lipoly können vom Pulsar mit bis zu 4,0 - 4,20V geladen werden. Reduzierung der Spannung kann bei Tests oder Ausgleichen der Einzelzellen wichtig sein. Durch reduzierte Endspannung wird auch die Lebensdauer der Zellen verlängert.

Hier noch ein paar Bemerkungen über unsere Erfahrungen mit dem Laden von 1,5 bis 3C. Die von den Akkuherstellern zulässigen Ströme basieren auf einer einfachen Lademethode - gleicher Strom, gleiche Spannung. Sicherlich ist es bei größeren Strömen sicherer die Impulsmethode zu verwenden. Impulsladen verhindert den plötzlichen Einstieg der Ri und damit zusammenhängend der Temperatur und des Drucks. Laden mit erhöhtem Strom liefert nicht unbedingt die erwartete Verkürzung der Ladezeit. Wenn wir den Strom verdoppeln, wird unsere Ladezeit nicht halbiert. Dies gilt besonders für hochohmige Akkus. Die Impulsalgorithmen erlauben es die Messungen in der Phase durchzuführen, in welcher der Akku nicht geladen wird. Dadurch werden Messfehler (Spannung, Innenwiderstand) vermieden. Unsere Erfahrungen basieren auf den ausgeklügelten Pulsar-Algorithmen und nur die können wir hier wiedergeben und beschreiben. Während der Entwicklung des Pulsars quälten wir viele verschiedene Li-Xx-Akkupacks mit 2 und 3C. Erst nachdem die Algorithmen den heutigen Enwicklungsstand erreichten, wurde keine Verschlechterung der Lebensdauer der Zellen mehr festgestellt. Es muss aber hier auf die richtige Ausbalancierung der Akkupacks hingewiesen werden. Auch die Erfahrungen zeigten, dass es sich nicht lohnt die hochohmigen Zellen mit mehr als 1C zu quälen. Die Li-Xx sind von Jahr zu Jahr besser geworden. Auch wachsen die zulässigen Ladeströme. Die Hersteller bleiben mit den Angaben vorsichtig. Manchmal denke ich sogar zu Vorsichtig. Wir sollten aber die Zellen beim laden mit höheren Strömen nie unbeaufsichtigt lassen!

Ein absoluter Hit des Pulsars ist aber bei der Fast-Funktion beim Laden gelungen! Der Algorithmus lässt eine kurzzeitige Überschreitung der Endspannung zu, die Lademethode wird auch schon in Handys und Notebooks eingesetzt. Um die Funktion aber absolut betriebssicher zu machen, wurde ein neuartiger Algorithmus entwickelt. Hier kann ich die Details nicht nennen, weil momentan über eine Patentierung nachgedacht wird. Nur kurz - es stehen 4 verschiedene Detektoren zur Verfügung, die dann kurzzeitig den Ladestrom reduzieren und den Prozess überwachen. Jeder während des Prozesses nicht korrigierbare Parameter führt zu einem Sicherheitsabbruch des Ladevorgangs. Im Bezug auf obiges möchte ich auf einen Artikel im PDF-Format verweisen, der für viele hier sicher sehr interessant wird. Dort sind die modernen Schnelllademethoden und die Volllade-Erkennungsmethoden wie z.B. Inflex beschrieben. Die in dem Artikel beschriebenen und im Pulsar 2 angewandten Methoden sind seit Jahren bekannt. Sie finden im professionellen Bereich immer öfter Anwendung, obwohl sie Hard- und Softwaremäßig nicht unproblematisch sind. Die PDF ist von einem der Markt führenden Hersteller für Elektronikbauteile – der Firma ST Microelectronics – herausgegeben worden und dadurch auch zweifelsfrei glaubhaft.

Pulsar kann auch im Fastmodus mit einigen Balancern ohne Probleme funktionieren. Es muss aber einer der die Zellenspannung ausgleicht, ohne sie an irgendeine Endspannung zu zwingen.

Die Test-Funktion beim Pulsar erlaubt bequemere und schnellere Ri - Vergleichsmessungen. Hier wird der Widerstand der Stecker und Kabeln nicht berücksichtig, aber schon bei den Lipos liefert der Lader eine zuverlässige Info über Güte und Zustand der Zelle.

Eine Spannung am Laderausgang ist nur in der Höhe der eingestellten Zellenzahl möglich (2V pro Zelle / Ni-Cd und Ni-MH) plus 2V für evtl. Spannungsabfall an einer Diode (das aber nur im Falle des erzwungenen Starts). Somit liegt z.B. bei MPX – Sendern die Spannung bei maximal 16V und nicht wie bei manchen Geräten, bei der maximal möglichen Wandlerspannung. Somit ist eine absolute Ladesicherheit des Senders gewährleistet. Auf den maximal zulässigen Ladestrom müssen wir aber weiter achten (z.B. MC-24 bis zu 1A)

In den Diagrammen unten, welche die Ladung ohne zugeschalteten Inflex zeigen (z.B. Grafik "Beispiel des schnellen Temperaturzuwachses nach dem Inflex"), markiert die Pulsarsoftware den erkannten Inflex durch die Markierung in der Stromkurve (der "Sprung" nach unten). Als Beispiel der Inflexabschaltung kann hier die Grafik dienen: "Laden 20 Ni-Cd 4/5SC 1600mA."

Die dV/dt  Kurve zeigt den Zuwachs oder Abfall (-) der Spannung an dem Akku und aktualisiert den Wert (dmV/min). Alle plötzlich eintretenden Spannungsunterschiede werden mittels der Kurve schnell sichtbar. Im Normalfall soll die Kurve einen glatten Verlauf haben. Wenn aber die Kurve "unruhig" ist, bedeutet es, dass im Paket irgendwelche ungewöhnliche Prozesse stattfinden und das sollte uns schon beunruhigen. Auch, wenn eine Zelle während des Prozesses den Geist aufgibt, zeigt die Kurve sehr deutlich - siehe Bild "Interessantes Bild - Entladen während der Regenerierung. Pulsar wartete 30min, bis das Paket abkühlt. Am Ende der Entladung ist sichtbar, wie eine Zelle aufgibt". Sicher sind die Strom- und Spannungskurven am wichtigsten, aber die dV/dt ist als Anzeige der Prozessdynamik schon recht hilfreich.

© Piotr Piechowski

    Letzte Aktualisierung: 16.07.2005

grün = Spannung; blau = Strom; rot = Temperatur und gelb = mV/min