Elektromodellflug - Reflex Feld Lader

Ladegeräte gibt es viele - uff, noch eines hör ich sagen - falsch,
eines mit dieser Lade- und Abschaltmethode gibt es meines Wissens
nur zwei⁽¹⁾ auf dem umkämpften Markt der netzunabhängigen
Ladegeräte. Ich hatte nun die Gelegenheit mich eingehend mit dem
Reflexlader ReFLEX 20/8 FD der Firma MEGRA Akkutronic draußen
im rauen Alltag, wie auch zu Hause am Netzgerät zu beschäftigen.
(Leider ist die Firma vom Netzt genommen)

Allgemeines
Beim Öffnen der Verpackung fällt einem das robuste schnörkellose Gerät gleich ins Auge.
Man(n) kennt es was jetzt folgt, sogleich an die 12V und ein Blick auf die Front des Gerätes, fix 14Z / 6A eingestellt und den Akku angeschlossen ... leises Klick ... huch es lädt ja .......
aber langsam, immer der Reihe nach! ...
Es folgte der Blick in die gut gemachte 20 Seitige (A5) Bedienungsanleitung. Hier erfährt man nicht nur
allgemeines zum Ladeverfahren, sondern sie erklärt auch gut und verständlich die Bedienung des
Gerätes.
Im Folgenden Reflexladetechnik = RFX-L und Standardladetechnik = STD-L

Reflexladung
Das ReFLEX 20/8 FD benutzt ausdrücklich das Originale, patentierte Ladeverfahren und keine Emulation! Grundlage ist das Lade-ICS1700A, welches speziell auf die Belange der NiCd- und
NiMh-Akkus entwicklet wurde!

Entscheidend ist ein zyklischer Entladeimpuls
während des Ladens. Jede Sekunde wird die
Ladung unterbrochen und im ersten Drittel der
Unterbrechung folgt ein ~5 ms langer Entladeimpuls mit der dreifachen Stromstärke
des Ladestroms, der den Akku belastet.
(s. Bild rechts)
Nach weiteren 16 ms ist die Ladung wieder normal. Dieser Vorgang wiederholt sich alle
1,05 s bis zur Vollerkennung der Akkus.

Fühlbar coolere Akkus sind die Folge, was ich nur bestätigen kann, und weniger Großkristallbildung
(Memory-Effekt) soll diese Ladeart bewirken.
Das soll auch ein Entladen/Laden zur gewohnten
Pflege seiner Akkus überflüssig machen!
(Sprung zur. Abschaltung: Vor- Nachteil)

Theoretischer Impuls!
Praktischer Impuls hier!

Abschaltverfahren (Akkuvollerkennung)
Das Ladeprogramm bzw. der Ladestart läuft nach anschließen des Akkus automatisch in vier Stufen ab:
Sanfter Ladebeginn - Schnellladung - gepulste Volladung - und die Erhaltungsladung
.

Technisches zum Abschaltpunkt
Die Ladeprozessoren der Serie ICS 17xx bilden
Spannungsdifferenzwerte in Abhängigkeit von der
Zeit und errechnen damit Näherungswerte für die
Tangentensteigung der U-t-Kurve.
Die mathematische Auswertung der zweiten
Ableitung⁽²⁾ der U-t-Kennline ergibt den so
genannten Wendepunkt (der dem Hochpunkt
nahe ist) der an dieser Stelle die
Steigung = 0 besitzt (waagerechte Tangente!).
Der ursprüngliche Kurvenverlauf (U-t-Kennlinie)
besitzt an dieser Stelle (s. Kennlinie) die größte
Steigung. Der Prozessor wertet die zweite
Ableitungsfunktion⁽²⁾ aus, ermittelt also den
Wendepunkt, und bricht bei Erreichung dieses
Punktes den Schnellladevorgang ab und schaltet
auf gepulste Vollladung um. Man es auch
Spannungsgradientenabschaltung! Der Akku ist
bei Erreichung dieses Abschaltkriteriums zu
ca. 98% voll geladen. (s. u. Erfahrungen)
Die Ladestromab/umschaltung kann also erfolgen ohne das der Akku überladen wird, man kann
auch sagen "besonders schonende Vollladung"!
(s. Bild rechts -> blau)

Greift diese Vollladeerkennung einmal nicht,
versucht der Ladeprozessor den Akku nach der
Delta-Peak-Abschaltung (s. Bild rechts -> Rot) zu
erkennen!
Bei der Abschaltung mit dem Delta-Peakverfahren
wird der Akku geringfügig überladen und erst nach
dem Spannungsrückgang wird der Ladevorgang
abgebrochen. Deshalb sind die Akkus bei der
Delta-Peak-Abschaltung wärmer als bei der
Abschaltung nach der Wendepunktauswertung.

Sollte auch das - warum auch immer - einmal
versagen, besitzt das Gerät einen Lade-Timer der
Werksseitig auf 60 min eingestellt ist und die
Ladung dann endgültig beendet!

⁽²⁾ mathematisch: 2. Ableitungsfunktion der
U-t Kennlinie, also d^2U/dt^2 = 0

Um doch noch 100% Ladung zu erhalten, tastet sich das Gerät automatisch innerhalb von 2 Stunden durch gezielte Ladeimpulse ran.
Danach wird auf Erhaltungsladung umgeschaltet
um nur noch der Selbstentladung der Zellen entgegenzuwirken.
Der Ladestrom entspricht dann ca. 1/30 C - 1/40 C.

Zur d^2U/dt^2 - Abschaltung:

Vorteil	- niedrigere Temperatur nach Vollerkennung - dadurch höhere Laderaten (Strom) möglich - kürzere Ladezeiten - weniger Großkristallbildung durch den Entladeimpuls -> keinen Memoryeffekt (so die Anleitung!) - keine Überladung der Akkus - längere Lebensdauer der Akkus (so die Anleitung)
Nachteil	- nur Vollladung bis ~ 98%

Bedienung

Die Knöpfe geben keine Rätsel auf. Links der
Ladestrom und rechts die Zellenzahl. Der grüne
Druckknopf erstrahlt wenn er für die 11-20
Zellenzahl aktiviert wurde. Ladestromwerte:
* 0,2 - 0,3 - 0,4 - 0,5 -1 -2 -3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 [A]
* Zellenzahl: 1 - 10/11 - 20 Zellen

(Bilder wechseln nach 3s unterm Mauszeiger!)

Das Display informiert über die Eingangsspannung,
den Ladestrom, der Akkuspannung und der
eingeladenen Kapazität.
Die vier Leuchtdioden informieren über den Ladestatus bzw. über die Funktion des Laders.
* Betriebsleuchte - Grün - 12 V ein
* Impulsleuchte - Gelb - Ladeimpulsanzeige
* Laden - Grün - Daueranzeige = Laden
Blinken = Übergangsladung
* Fehler - Rot - (siehe Bedienungsanltg.)

Der Form halber sei erwähnt, dass der Lader
eingangs- und ausgangsseitig einen
Verpolungsschutz für die Elektronik und die
Akkus aufweist!

Ein Blick auf die sauber und professionell gefertigte
Platine. Diese nimmt die Hälfte der Gehäusemaße
ein. Ein Lüfter sorgt im Innern für das
Wohlfühlklima.

ReFlex-Impus sichtbar gemacht:

ReFLEX 20/8 FD mit 5A Ladestrom
Nulllinie - Mitte horizontal
Y-Ablenkung:	5A / Divisor
X-Ablenkung:	10ms / Divisor
... von links anfangend:	5A Ladestrom
Pause	4 ms
Entladeimpuls	5ms - (-)17A
Pause	25 ms
Gesamtzyklus	35 ms
Periode - 1,15s	1,15 s

Extrem genaues Timing- und Impulsverhalten!
Gratuliere Herr Metzger, die Schaltung um den
ICS1700a herum ist gelungen!!!

Erfahrungen

Im praktischen Betrieb erwies sich der Lader als zuverlässiger Begleiter, sowohl auf dem Flugfeld als auch
in der Werkstatt am Netzgerät. Einzig die LED-Statusanzeigen hätte ich mir heller gewünscht. Diese sind bei
Tageslicht nur schwer auszumachen.
Am meisten interessierte mich natürlich, ob man die Ladedifferenz während des Fluges an der Laufzeit bemerkt.
Sorry, aber beim besten Willen, ich war nicht fähig meine messtechnischen ~1,5% Ladedifferenz im Flug zu
beweisen. Keinen merklichen Unterschied zum "normal" geladenen Akku! Auch liegt diese Differenz in einem
Entladebereich, der in der Praxis völlig ohne Belang ist!
Wer fliegt so präzise, bis auf ~ 1,5%, um darüber Aussagen treffen zu können!

Auch konnte man die unterschiedlichsten Akkutypen anschließen, alle wurden einwandfrei zum Ladende hin
als "voll" erkannt! Frühabschaltungen waren ein absolutes Fremdwort! Gestestet und ständig im Einsatz von mir,
Laderaten je nach Akkutype dabei: 1C - 3C!
* NiCd 270mAh - NiCd 600mAh - NiCd 1100mAh - NiCd 1700mAh - NiCd 2400mAh
* NiMh 700mAh (Twicell) - NiMh 3000 (Sanyo) - NiMh 3000 (GP) - NiMh 3300 (GP)

Bei den größeren Zellen konnte man sogar eine deutlich niedrigere Ladeendtemperatur feststellen, diese
pendelte sich ca. 3° C niedriger als gegenüber einer Ladung mit Delta-Peak-Abschaltung ein und das trotz
höherer eingestellter Laderaten von z.B.: 7A, gegenüber einer STD-L mit z.B.: 5A an 3000mAh-NiMh-Zellen!
Vorteil auch, die Akkus sind eben bis zu 15 min schneller wieder Einsatzbereit!

! Das Beste, der Lader schafft echte 8A an einer Zelle (!) wie auch an 20 Zellen (!) - die maximale Zellenzahl.
Möglich macht das ein echter Stepup- und Stepdown-Wandler, der "nebenbei" für geringste Wärmeentwicklung
verantwortlich ist und das eben auch bei kleiner Zellenzahl und hohen - 8A - Ladeströmen! Warum dann der leise
laufende Gerätelüfter ständig mitlaufen muss, lässt sich Wärmetechnisch nicht erklären! Auch zeichnet sich der
Wandler durch einen überdurchschnittlichen Wirkungsgrad aus.
Wer technisches Verständnis hat, wird dadurch schnell erklären können, warum der Verkaufspreis von 265,- €
- nur dem Anschein nach - über dem üblichen Niveau anderer Hersteller liegt!

Verbesserungswünsche (-vorschläge):
> Temperaturgesteuerter Lüfter
> Superhelle LED-Statusanzeigen
    (bei Tageslicht schlecht zu erkennen!)
> akustische Vollmeldung
    (einfacher Beep genügt!)
> kräftigere Stromzangen und Zuleitungen
    (s. Bild, die serienmäßigen genügen der VDE vollauf!))

⁽¹⁾ Seit 1998 gibt es noch den
Mercury-C-Reflex-Charger von H. Hölzel

Technische Daten:

Eingangsspannung:	11 - 16 V DC
Zellenzahl:	1 bis 20
Zellentyp:	Schnelladefähige NiCd o. NiMH
Ladestrom	0,2 bis 8A für alle Zellenarten
Wandlerleistung:	> 320 Watt
Umgebungstemperatur	0 - 40° C
Schutzart	IP 20
Abmessungen	223 * 84 * 220 mm (B-H-T)
Gewicht	ca. 1200g

(c) Erstellung: 08.09.2003 - 19.11.03 Überarbeitet
Texte und Photos von Gerd Giese