ReFlex - Ladung
 

Allgemeines und Auffälliges

Um eines möchte ich den Leser bitten, die Daten nur im Zusammenhang betrachten und die bis jetzt aufgetretenen Unterschiede, ReFlex- Standardladung, zu relativieren. Diese liegen zum Teil in der mir möglichen Messtoleranz! Da wo eindeutige Unterschiede zu erkennen sind, z.B. der Innenwiderstand der Packs beider Ladearten, kann auch eine quantitative Aussage getroffen werden!

Die erste Hürde beim Zusammenstellen der beiden Zehner-Packs, war die große Temperaturdifferenz aller Zellen zum Ladende hin, teilweise bis zu 6°C! Für mich ein eindeutiges Zeichen: die Zellen hatten als unbehandelte eine "sehr hohe" Toleranz untereinander! Mir war es zeitlich nicht möglich diese einzeln zu vermessen!
Anmerkung: Hier besteht natürlich eine hohe Überladegefahr einiger Zellen im Verbund, wenn diese völlig unselektiert zusammengestellt worden wären! Das kann man einfach nachvollziehen! Die einzelnen Zellentemperaturen zum Ladeschluss mal beim eigenen Zellenpack nachmessen, bitte nur mit dem Infrarotthermometer! ^{(Begründung)} Diese erreichen Unterschiede - so bei mir - bis zu 6° C (+/-3)! Eine Zelle 52°C die andere 46°C! Das hat sich aber kontinuierlich minimiert.
Ich habe solange hin- und her getauscht bis der Innenwiderstand und die Kapazität "im Pack" gleich waren. Unterscheide des Innenwiderstandes (Ri) und der Kapazität (C) < 2% waren hierbei die Vorgabe. Die Akkulution leistete mir dabei die größte Stützenhilfe! Ein wechseln der Zellen war demnach ein Kinderspiel.
Die Differenz pendelte sich bei 3-4°C (# 100 - +/-2°C) ein! Eine schlüssige Erklärung habe ich bis jetzt noch nicht gefunden. Eben weil meine Vermutung, eher auf ein "noch" weiteres Auseinanderdriften, hintendierte!
Die "Nachrechnenden" unter uns sollten bitte daran denken, dass die Glühlampen keinen linearen Ohmschen Widerstand darstellen, sondern einen positiven Temperaturkoeffizienten (PTC-Verhalten) haben! Dieser ist vom fließenden Strom abhängig!

Kapazität

Wenn die Akkus als so genannte "Black-Box" betrachtet werden, kann behauptet werden:
>Meine Akkus sind nach über 100Zyklen genauso frisch wie am ersten Tag! Sie haben in der Kapazität sogar noch zugelegt!<
... das sollte man erst einmal auf sich einwirken lassen ... wie oft höre/lese ich das ?...
Aber, ich meine, zu pauschal und nichts aussagend zum Spannungsverlauf und Innenwiderstand der Zellen!

Der Kapazitätsverlauf zeigte höchste Werte ab dem 10 Zyklus bis zum letzten (100) Zyklus. Der leichte Vorteil des "Standard-Akkus, soweit man diese geringe Differenz überhaupt in Betracht ziehen darf, hat sich bis jetzt nicht nennenswert verändert.
Da die Kapazitätsschwankungen um ca. 1% differieren, sollte man sich zu keiner quantitativen und qualitativen Aussage hinreißen lassen. Die Werte schwanken im Bereich meiner Messtoleranz! Weitere Zyklen werden vermutlich deutlicheres zeigen!
Das gleiche kann auch zur "geleisteten Arbeit" (Wh) gesagt werden. Auch hier ist die Schwankung - ca. 1-2% - so gering, dass man noch keine Aussagen treffen sollte. Allenfalls eine Tendenz wird sichtbar!
 Thema Memoryeffekt (lazy battery effect): Nach der Hochstromendladung waren im Mittel noch 250mAh im Akku als Restladung enthalten. Das nutzte ich mal bewusst (ca. 70 Ladungen) den Akku nicht bis auf 0,9V/Z mit 300mA leer zu entladen, um einen Memoryeffekt zu provozieren! Sowohl der ReFlex- als der Standardakku zeigten keine Unterschiede, als ich die Zellen mehrfach nach  # 70 formiert habe! Beide Packs verhielten sich danach absolut gleich!
Die Aussagen wie: "ReFlex-Ladung lädt Akkus nur bis ca. 96% voll" konnte zu keiner Zeit messtechnisch, in meiner Ladekonstellation, bestätigt werden!
 

Innenwiderstand

Beim Innenwiderstand zeichnete sich eine steigende Tendenz deutlich messbar ab, und das schon nach fünfzig Zyklen.  Der Verlauf der Entladegrafik spiegelt das auch voll wieder. Das ist sowohl bei der ReFlex- als auch bei der Standard-Ladung der Fall. Die Zahlen:

Wer sich traut, kann eine erste Tendenz zu Gunsten des ReFlex-Akku's aussprechen, da er im Laufe der Zyklen die geringere Innenwiderstandszunahme hat. Als Verursacher wage ich die Ladeendtemperatur zu prognostizieren! Diese ist Prinzipbedingt eben niedriger, als bei der Standardladung mit Delta-Peak-Abschaltung.
 

Stromdifferenz

Das Ohmsche-Gesetz greift auch hier. Da wo weniger Spannung ansteht, fließt auch ein geringerer Strom am gleichen Widerstand. An einer Konstantstromsenke wäre der Unterschied noch deutlicher zu sehen. Mit meinem Messaufbau verringert sich ja der Strom bei fallender Spannung! Trotzdem halte ich diese Belastungsart für die Praxisrelevantere, weil auch unsere Motoren sich "so" im Modell darstellen.
 

Spannungsdifferenz

Den sukzessiven Spannungseinbruch erkennt man ab 180s aufwärts. In der Kennlinie ist der deutlichste Punkt - 260s - mal hervorgehoben!

dU-Rfx.: nach 260s = 0,22V: -2,3%

dU-Std.: nach 260s = 0,44V: -4,5%

Bis zur # 50 waren keine nennenswerten Unterschiede. Hier konnte man lediglich eine Tendenz erkennen. Ich wage jetzt schon die Prognose, dass die ReFlex-Ladung die bessere Spannungskonstanz über die Langzeitzyklen hat!
Beide Ladearten zeigen einen deutlichen, kontinuierlicheren Spannungsabbau bis zum Entladeschluss, die Spannungskonstanz über die gesamte Entladezeit, ist also geringer! Genau diesen Effekt wünschen "wir" uns nicht.
 

Temperaturverhalten

Der Innenwiderstand der geladenen Zellen ist stark Temperaturabhängig, er verhält sich reziprok zur Temperatur. (s.: Grafik # 17)
Dabei sollte man aber beachten, dass sich diese Kette nicht beliebig steigern lässt! Zum Ladeende sollte die 52° C nicht überschritten werden. Bedingt durch die Ri-Zunahme erhöhte sich kontinuierlich die Ladendtemperatur der Zellenpacks, von anfangs ca. 48° C, auf jetzt über 52° C. Der RefLex-Akku hatte dabei, bedingt durch die Abschaltung, eine steht's geringere Temperatur, als der Standard geladene Akku. Bedenken sollte man dabei, der ReFlex-Akku wurde noch mit +2A mehr, als der Standard geladene Akku, geladen! Wobei ich nicht die ReFlex-Ladung (zyklischer Entladeimpuls),  sondern das Abschaltungsverfahren (Spannungsgradientenabschaltung) dafür verantwortlich mache!

Messungen dazu, alle Daten von 3 * 8 Ladungen gemittelt!:

Man konnte keine nennenswerten Temperaturunterschiede - bei gleichem Ladestrom - bis zu einer Lademenge "C" von 3300mAh feststellen! Die Aussagen "Reflexladen erzeugt kühlere Akkus" konnte ich bei keiner Messung bestätigen! Die Schwankungen ließen keine tendenziellen Rückschlüsse zu! Auch waren diese von Ladung zu Ladung nicht immer Gradgenau identisch. Abweichungen um +/- 1° C waren normal. Die eigentlichen Temperaturunterschiede kommen erst in der Überladephase zustande!

Achtung: Durch Zufall ist mir jeweils gegen Ladende ein vorerst nicht genau zu ortendes leises "plopp", aus Richtung der ladenden Akkus aufgefallen! Die Neugierde trieb mich dazu, die letzten fünf Lademinuten immer dichter in Tuchfühlung mit den Akkus zu verbringen ... und: mehrere Akkus des Standard-Packs bliesen ab! Versuche ergaben, dass Ladungen ab 50°C Zellentemperatur zur Folge haben, dass die Akkus wegen Überdruck kurz abblasen, so jedenfalls die getesteten von mir! Man hört eben mehrfach ein leises dumpfes "ploppen" zum Ladende hin!
Dabei öffnen die Ventilkappen kurzzeitig um den Innendruck abzulassen. Nicht ausschließen kann man, das dabei auch immer eine Kleinstmenge an Elektrolyt mit entweicht. Diese vorzeitige Alterung hat zur Folge, dass der Akku stetig an Innenwiderstand zunehmen wird! Was eine niedrigere Spannungslage und Kapazitätsverlust unter Last zur Folge hat.
Dieser Effekt tritt bei < 50° C geladenen Akkus - so gut wie - nicht auf! Der ReFlex-Akku zeigte kein derartiges Verhalten!
 

Wer lange von den Akkus etwas haben möchte und auf das letzte Prozentpünktchen verzichtet: ->  immer unter 50°C laden!
Dabei ist es besser (= kühler für den Akku) die Abschaltempfindlichkeit zu senken, als den Ladestrom zu reduzieren und die Abschaltempfindlichkeit zu lassen. Soll heissen, die Ladung mit 5A und 0,5% (-dU) ist der Ladung mit 4,5A und 1% (-dU) vorzuziehen! Einfach wegen der geringeren Überladerate! Ideal waren nach meinen Versuchserfahrungen "echte" 45° - 47° C.
Wie erreiche ich das: Bei der Reflexladung die GP3300 mit ca. 2C (6A) laden oder mit der Standard-Ladung auf ca. 5A (=1,5C) bei einer 0,5-0,7% Abschaltempfindlichkeit - ohne bzw. mit nur geringer Abschaltverzögerung! Einige Ladegerätehersteller übertreiben diese gerne mit (a,b,c,d ... - Raten) und treiben dabei unnötig die Zellentemperatur der NiMh-Akkus in die Höhe! Höhere Laderaten erniedrigen zwar den Innenwiderstand durch die Temperaturerhöhung, gehen aber stark auf die Lebensdauer der Zellen!
Zellentemperatur Ladung / Entladung:
Hohe Temperaturen reduzieren die Lebensdauer der Akku's, andererseits brauchen Ni-MH Akku-Zellen eine höhere Temperatur,
um eine optimale Leistung abzugeben! Den Kompromiss dazwischen muss jeder für sich selbst abwägen, denn den Akku der beides vereint, den gibt es noch nicht! Der "grüne" Temperaturbereich ist nach meiner Erfahrung zum Ladeende maximal 47°C und am Entladeende maximal 85°C (mein Limit), diese sollten nicht überschritten werden!
Zu pushed and matched (p&m):
Wenn schon "behandelte" Zellen, dann bitte ein selektiertes Zellenpack (matched) nach Kapazität (C) und/oder Innenwiderstand (Ri) einem "rein" gepushten vorzuziehen! Beides - pushed and matched - (p&m) stellt natürlich  das preisliche- und technische Optimum dar!

Resümee: Im Moment sieht es für mich so aus, als wäre nicht das Reflexverfahren, sondern die "komplexere"  Ladeendabschaltung des ICS (ICS1700A) der eigentliche Vorteil des Reflexladens. ... wir werden sehen, weitere Messungen folgen! ;)
 

GP 3300 alt (orange) <-> neu (rot) mal von innen analysiert:

Bild 1

Bild 2 + 3

Zu Bild 1 (pushed & matched):
Hier sind deutlich die "punktuellen" Büschel-Ableiter zu sehen.
Das hat Potential zum Pushen. Danach sind diese Kontakte
als die typischen verschweißten "Druckpunktkontakte",
schwarze Punkte in der Pluskappe, zu sehen!

Zu Bild 2 und 3 (unbehandelt):
Jetzt kann man deutlich sehen, warum die neue GP3300
"von Haus aus" schon erheblich besser ist!
Der Streifenableiter am Pluspol ist beidseitig schon großzügig
Punktverschweißt, hat die Maße von:
0,3 * 2 * 3mm = 1,8mm^2.
Nichts mehr von den feinen "punktuellen" Büschel-Ableitern
zu sehen! Ich wage die Vermutung, dass ein Pushen hier
erheblich weniger Wirkung zeigt, als bei der "alten" Zelle!
Auffällig die bläuliche Verfärbung der Ableiter. So was rührt mit
großer Wahrscheinlichkeit von einem hohen Strombeschuss
her! Sollte GP etwa schon ... ;-)
Herr Eberhard Metzger versicherte mir, dass diese Zellen ungepushed sind!
 

... Steckverbinder

Für mich waren diese gemessenen Temperaturwerte nach dem Entladeende überraschend! Dachte ich doch immer, dass die 3,5mm hartvergoldenten Büschelstecker gut bis 50A wären - weit gefehlt!
Empfehlung: Die MPX-Stecker stellen den besten Kompromiss bis 50A dar. Hier wird ein niedriger Spannungsverlust, gleichzusetzen mit niedrigere Erwärmung, mit der Verpolsicherheit gepaart! Gerade die Verpolsicherheit sollte man nicht unterschätzen - sprach ein Leidgeplagter ... ;-)
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