Enova Gyrfalcon S8000
Akkus ins Ladegerät und fertig? Wenn Akkus und Ladegerät zueinander passen, mag das für den Laien ausreichend sein. Hantiert man jedoch viel mit „nackten“ Batterien, braucht man mehr Kontrolle über den Ladevorgang. Dann ist ein programmierbares Ladegerät mit Analysefunktionen gefragt.
Enova war so freundlich, mir ein Vorserienmodell ihres neuen Gyrfalcon S8000 Ladegerätes für ein ausführliches Review zur Verfügung zu stellen.
Erster Eindruck und Hardware
Als mir der Postbote das Paket überreichte, war ich etwas über die Größe verwundert. So viel Verpackung? Aber nein, es war wirklich der Karton des Ladegerätes selbst.
Weder auf der Verpackung noch auf dem Ladegerät selbst gab es einen Hinweis auf die Modellbezeichnung. Daher gehe ich davon aus, dass es sich um das S8000 handelt, das neue Topmodell von Enova.
Der Lieferumfang umfasst folgende Dinge:
- Ladegerät
- Netzteil
- Kabel mit Eurostecker
- Micro-USB Kabel
- Bedienungsanleitung
Das Netzteil ist spezifiziert mit 12 V Ausgangsspannung bei 4 A (48 W). Das sind Werte, die man auch mit USB PD oder QC4 hätte erreichen können. Da es sich bei dem S8000 aber nicht um ein kompaktes Reiseladegerät handelt, kann man aber auch mit dem etwas sperrigen Netzteil auskommen.
Das mitgelieferte Micro-USB Kabel ist beeindruckend. Angeblich soll es dem Aufdruck nach für 120 W geeignet sein. Der Durchmesser beträgt ganze 6 mm! Mir ist kein USB-Standard bekannt, der so viel Strom über einen Micro-USB Stecker erlaubt. Aber eigentlich spielt es auch keine große Rolle, da das Kabel nur für das Firmwareupdate benötigt wird.
Soweit zum Zubehör, nun ein genauerer Blick auf das Ladegerät selbst:
Es ist gewaltig – mit einer Größe von 227 × 141 × 62 mm und einem Gewicht von 552 g. Damit ist es größer als das XTAR VC8S, das sogar doppelt so viele Schächte hat.
Auf der Unterseite befinden sich vier Gummifüße und reichlich Ventilationsöffnungen, um die Elektronik zu kühlen.
Auch auf der Rückseite gibt es reichlich Kühlöffnungen. Dahinter sitzen zwei kleine Lüfter, die beim Entladevorgang für ausreichend Kühlung sorgen. Weiterhin befindet sich hier die Buchse für die Stromversorgung.
Den Micro-USB Anschluss zum Aktualisieren der Firmware findet man an der rechten Seite hinter einer Silikonabdeckung.
Die Kontakte sind eigentlich so, wie man sie von den meisten Ladegeräten kennt: Der negative Kontakt befindet sich auf einem gefederten Schlitten und hat einen kleinen Nippel, um den Kontakt zum Akku zu verbessern. Solch ein Nippel wäre auch am positiven Kontakt hilfreich gewesen. Dieser ist nämlich flach und sorgt bei vielen flat-top Akkus für Probleme.
Hier ein Beispiel mit einem AAA Akku. Der Nippel trifft gerade noch auf den negativen Kontakt. Würde die Umhüllung etwas weiter reichen, könnte es schon knapp werden. Keine Probleme beim positiven Pol.
Und hier mit einem AA Akku. Passt wunderbar.
Dieser flat-top 18650 Akku bekommt nur sporadisch schlechten Kontakt. Zwar ist der positive Pol nicht wirklich vertieft, aber die steife Umhüllung steht trotzdem zu weit ab.
Welche Akkugrößen werden vom S8000 unterstützt? Die Schächte haben eine Länge von 31 bis 76 mm und eine ungefähre Breite von 27 mm. Das bedeutet, dass vier geschützte 21700 Akkus gut passen. Vier 26650 Akkus würden ebenfalls funktionieren. 26800 Akkus? Nö, die sind zu lang. Die Länge sollte ausreichen, um alle Formen von 21700 Akkus zu unterstützen, einschließlich solcher mit eingebauter Ladefunktion und button-top (beispielsweise Nextorch 21700). Kleinere Akkus wie z.B. 16340 passen ebenfalls. Noch kürzere Akkus funktionieren, wenn man sich einen kleinen Abstandshalter bastelt.
Während der Nutzung sind mir einige Probleme beim Einlegen und Entnehmen der Akkus aufgefallen. Die Schlitten sind schwergängig und verklemmen leicht. Wegen des hohen Gehäuses müssen Akkus ziemlich steil eingesetzt werden, wobei sich die Schlitten teilweise gar nicht bewegen.
Man könnte nun meinen, dass sich die Schlitten einfach mit einem Finger zurückziehen lassen. Leider gibt es dafür nicht genügend Platz.
Ein ähnliches Problem tritt auf, möchte man Akkus entnehmen. Zwischen den Akkus ist kaum Platz, aber auch am Ende lassen sie sich nicht anheben. Das führt dazu, dass es fast unmöglich ist, Akkus aus der Mitte zu entnehmen. Einfacher geht es, wenn man von außen anfängt.
Ein weiteres Problem: Die Nickelbeschichtung der Schlitten löst sich ab. Dabei habe ich das Ladegerät bislang sehr sanft behandelt und trotzdem hat das Problem nach wenigen Malen der Benutzung angefangen. Alles in allem gibt es bei den Schächten noch viel Raum für Verbesserungen. Vielleicht bekommt man sie auch etwas länger hin, aber vermutlich erst bei einem späteren Modell.
Das Matrixdisplay hat eine bläuliche, dezente Hintergrundbeleuchtung, ist aber auch bei direkter Beleuchtung (z.B. Sonne) gut abzulesen. Die Auflösung beträgt 192 × 64 px (nein, habe ich nicht nachgezählt, steht so aber in der Anleitung).
Bedienung und Dokumentation
Hinweis: Zu Beginn meines Reviews fühlte sich das S8000 eher wie ein Prototyp an. Die Bedienung gestaltete sich träge, die Benennung von Optionen war nicht einheitlich, einige Standardwerte ergaben keinen Sinn und viele Optionen waren deaktiviert. Glücklicherweise war Enova sehr hilfsbereit und hat die Firmware mehrfach angepasst, um meine Vorschläge zu berücksichtigen. Ich denke, dass die Firmware inzwischen einen Stand erreicht hat, der es wert ist getestet zu werden.
Was ich damit sagen will? Ich gehe stark davon aus, dass Enova auch auf weitere Wünsche eingehen und auch zukünftig Firmwareupdates veröffentlichen wird.
Das Ladegerät wird über acht kapazitive, berührungsempfindliche Tasten bedient. Hier liegt die Betonung auf kapazitiv berührungsempfindlich (also ähnlich wie bei einem Touchscreen), da ich diesen Punkt für kritisch erachte: Man bekommt Null Feedback (außer einem Piepen, das sich glücklicherweise abstellen lässt). Man kann die Tasten nicht fühlen, man weiß nicht, wann der Tastendruck erkannt wurde und es passiert schnell, dass man sie versehentlich berührt. Erst recht dann lästig, wenn man mehrere Tasten gleichzeitig drücken muss. Häufig wurden meine Finger auch gar nicht erkannt, vermutlich durch statische Aufladung (kurz die Ladekontakte zu berühren hat das Problem für einige Zeit gelöst). So schick diese Touch-Tasten auch aussehen, richtige mechanische Tasten sind mir einfach lieber und angenehmer zu benutzen.
In der oberen Reihe befinden sich vier Tasten, eine für jeden Schacht (englisch „Slot“, später von Enova in „Channel“ bzw. Kanal umbenannt). Über diese Tasten kann man detaillierte Informationen zu dem jeweiligen Schacht einsehen oder dessen Einstellungen ändern. Jede dieser Tasten hat eine kleine RGB-LED integriert, welche den aktuellen Status anzeigt (beispielsweise rot, während ein Programm läuft, oder grün, wenn es abgeschlossen ist). Unter dem Display befinden sich vier weitere Tasten für abbrechen/zurück („SETUP“), hoch und runter sowie Enter/OK.
Die Steuerung erfolgt überwiegend menübasiert. Man wählt einen Schacht über eine der vier Tasten aus, navigiert mit hoch/runter durch die verfügbaren Optionen und bestätigt sie mit der Enter-Taste oder geht mit der Abbrechen-Taste einen Schritt zurück. In der frühen Firmware war die Navigation und das Verstellen von Werten fast unmöglich: Jede Taste konnte kurz, lange oder doppelt gedrückt werden. Besonders das doppelte Drücken war nervig, da es eine schnelle Navigation verhindert hat (jeder Tastendruck hatte eine kurze Verzögerung, weil das Gerät abgewartet hat, ob noch ein weiterer Druck kommt). Glücklicherweise wurde das Verhalten auf meine Empfehlung hin schnell überarbeitet und inzwischen funktioniert die Bedienung schon richtig gut.
Man startet im sogenannten „Total Overview“ (abgekürzt als „TOV“). Hier sieht man eine Zusammenfassung aller vier Schächte mit der aktuellen Spannung, Strom oder Programmname. Ein Indikator oben links gibt an, ob man sich im „normalen” Modus (#N) oder in der „professionellen“ Ansicht (#P) befindet. Der einzige Unterschied liegt in der Art, wie man Programme editiert.
Hält man Abbruch und Enter gemeinsam gedrückt, gelangt man in die Systemeinstellungen („Global Setup View“, „GSV“). Hier lassen sich diverse Einstellungen ändern wie beispielsweise der Displaykontrast, Beleuchtungszeit (inklusive „immer an“ und – nach meiner Empfehlung – auch „immer aus“) oder aktive Standardprogramme nach dem Start. Viele Optionen waren anfangs deaktiviert und wurden später entfernt, da sie noch nicht implementiert waren. Inzwischen ist es immerhin möglich, die Einstellungen auf Werkseinstellungen zurückzusetzen.
Durch das Halten eines der Slot-Tasten (als „SNB“ bezeichnet) öffnet sich der „Slot/Channel Programming View“ (SPV/CPV) zum Ändern der Programmeinstellungen. Im „Normal Mode“ wird man nun durch ein Menü geführt (beispielsweise Charge/Discharge/Cycle) und kann in jedem Schritt eine Einstellung ändern. Im „Professional Mode“ werden alle Optionen als Liste repräsentiert und man kann auch erweiterte Einstellungen ändern. Einfach mit hoch/runter durch die Liste navigieren, mit Enter eine Option auswählen, mit hoch/runter den Wert ändern und mit Enter bestätigen. Ist man fertig, Enter lange drücken um die Einstellungen zu speichern. Es gibt neben dem temporären Programm („T“) auch 32 Speicherplätze, die sich frei konfigurieren lassen.
Die in den einzelnen Modi verfügbaren Optionen haben sich mit den Firmwareupdates immer wieder geändert. Ich werde genauer auf die Punkte eingehen, wenn ich die jeweiligen Funktionen beschreibe.
Will man einen Akku laden, sieht der übliche Ablauf ungefähr folgendermaßen aus:
- Das Programm des jeweiligen Schachts einstellen
- Akku einlegen
- Falls Autostart deaktiviert wurde, Enter gedrückt halten um das Programm zu starten
Bevor man einen Akku einlegt, sollte man darauf achten, den richtigen Akkutyp und sinnvolle Programmparameter eingestellt zu haben. Ein Automatikmodus wird von dem Ladegerät nicht angeboten und eine rudimentäre Überprüfung des Akkutyps wurde auch erst nach meinem mehrfachen Wunsch hinzugefügt. Vorher wurde beispielsweise ein NiMH-Akkus wie ein Li-Ion behandelt, wenn noch Li-Ion ausgewählt war. Nun wird in manchen Programmtypen immerhin eine Warnung angezeigt, wenn die Akkuspannung außerhalb des regulären Bereichs liegt.
Hier ein kurzes Video, welches die meisten Funktionen der Benutzeroberfläche zeigt:
Update: Seit Firmwareversion 3.0.31 hat sich das Verhalten der Hintergrundbeleuchtung auf meine Empfehlung hin ein wenig geändert. Mit dem ersten Tastendruck schaltet sich jetzt nur noch die Beleuchtung ein, ohne dass die dazugehörige Aktion ausgeführt wird. Somit hat man die Möglichkeit, das Display „aufzuwecken“ und zu sehen, was gerade passiert. Ist die Beleuchtung auf „always off“ gestellt, reagiert die Oberfläche natürlich bereits beim ersten Tastendruck.
Weitere Informationen zur Bedienung kann man der ausführlichen, 32-seitigen Bedienungsanleitung entnehmen. Sie steht auf der Produktseite des Herstellers zum Download zur Verfügung.
Apropos Anleitung: Dem einen oder anderen sind viele Begriffe wie TOV, GSV oder PSV vielleicht bekannt vorgekommen. Das liegt daran, dass die gesamte Anleitung auf der Anleitung des SkyRC MC3000 basiert. In einer früheren Version stand an einigen Stellen sogar noch „SkyRC“ und „MC3000“. Scheint wohl niemanden zu stören.
Li-Ion Akkus
Laden von Li-Ion Akkus
Einführung: Manchmal wird das Laden von Li-Ion Akkus als komplizierte Wissenschaft beschrieben. Eigentlich ist es aber recht simpel: Im ersten Schritt wird mit konstantem Strom geladen, bis der Akku eine gewisse Zielspannung erreicht hat. Danach wird die Spannung konstant gehalten, indem der Strom allmählich reduziert wird, bis ein Schwellwert erreicht und daraufhin der Ladevorgang beendet wird. Diese Methode wird als „CC/CV“ (constant current, constant voltage) bezeichnet. Es gibt kleine Laderegler für nur wenige Cent, welche dieses Verfahren sehr ordentlich umsetzen (findet man in den meisten Geräten mit eingebautem Akku).
Der Teufel steckt aber im Detail: Wichtig ist, dass die Zielspannung nicht überschritten wird (andernfalls wird der Akku geschädigt). Die meisten Ladegeräte bekommen das mit einem festen Wert von 4,20 V (dem üblichen Wert für normale Li-Ion Akkus) zufriedenstellend hin.
Abhängig von der Akkukapazität und seinen Eigenschaften sollte man mit einem angemessenen Strom laden. Als Faustregel gilt: kleine Akkus mit niedrigem Strom laden, größere Akkus vertragen auch einen höheren Strom. Manche Ladegeräte bieten die Möglichkeit, den Strom in zwei bis vier Schritten zu verstellen, was aber nicht immer ausreicht. Insbesondere sehr kleine Akkus benötigen einen kleineren Ladestrom als die meisten Ladegeräte ermöglichen. Manche Ladegeräte haben einen Automatikmodus, der selbst einen Ladestrom auswählt (meistens basierend auf dem gemessenen Innenwiderstand des Akkus).
Lädt man einen Akku immer bis zum Maximum seiner Kapazität, wird die Lebenszeit deutlich reduziert. Kann man also beispielsweise 20% der Kapazität entbehren, würde sich die Lebenszeit drastisch verlängern. Eigentlich toll, nur lässt sich die Zielspannung bei den meisten Ladegeräten nicht verstellen.
Während der eigentliche Ladevorgang also recht trivial erscheint, möchte man in manchen Situationen mehr Kontrolle über die einzelnen Parameter haben. Für diesen Fall greift man dann zu einem programmierbaren Ladegerät wie dem S8000.
In diesem Review werde ich mich überwiegend auf den „Professional Mode“ konzentrieren, in dem alle Einstellungen angepasst werden können. Für den „Normal Mode“ fasse ich lediglich kurz die verfügbaren Einstellungen zusammen.
Hält man eine der Slot-Tasten, öffnet sich der „Slot Programming View“ (SPV). Hier wählt man zuerst den Akkutyp („Lithium-Ion“ in diesem Fall) und anschließend den Programmtyp („Charge“ für Laden). Danach stehen folgende Einstellungen zur Verfügung:
| Option | Bereich | Auflösung | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| MAX CAPACITY | 0 – 9999 mAh | 1 mAh, 100 mAh | Maximal erlaubte Kapazität |
| PRECHARGE CURRENT | 0,030 – 0,200 A | 1 mA, 20 mA | Reduzierter Ladestrom unterhalb der Schwelle definiert durch PRE TO FAST VOLT |
| CHARGE CURRENT | 0,050 – 2,000 A | 1 mA, 50 mA | Normaler Ladestrom |
| END VOLTAGE | 3,000 – 4,260 V | 1 mV, 50 mV | Zielspannung |
| END CURRENT | 0,010 – 0,8*CHARGE CURRENT | 1 mA, 20 mA | Terminierungsstrom |
| PRE TO FAST VOLT | 2,400 – 3,200 V | 1 mV, 50 mV | Schwellspannung um zwischen reduziertem und normalen Ladestrom zu wechseln |
| RESTART VOLTAGE | 0,000 V, 2,500 – 4,259 V | 1 mV, 50 mV | Ladevorgang erneut starten, falls die Spannung unter diesen Wert fällt |
| PRECHARGE TIME | 0 – 300 min | 1 min, 20 min | Maximale Ladezeit mit reduziertem Strom |
| CHARGE TIME | 0 – 1000 min | 1 min, 50 min | Maximale Ladezeit |
Man wählt die entsprechende Option mit hoch/runter aus und drückt Enter um sie zu ändern. Der Wert fängt daraufhin an zu blinken. Mit einem kurzen Druck auf hoch/runter wird der Wert um den ersten unter „Auflösung“ angegebenen Wert geändert, bei einem langen Druck ändert er sich fortlaufend um den zweiten Wert. Durch Drücken von Abbruch oder Enter wird der Wert übernommen. Am Ende werden die Änderungen gespeichert, wenn man Enter gedrückt hält. Ein Druck auf Abbrechen verwirft die Änderungen.
Kleiner Exkurs: Programmspeicherplätze. Es gibt insgesamt 32 Speicherplätze, die nach eigenen Wünschen frei belegt werden können. Die ersten 10 Speicherplätze lassen sich in der Übersichtsanzeige (TOV) direkt auswählen, indem man gleichzeitig auf Abbrechen und eine Slot-Taste drückt. Die restlichen Programme 10 – 31 können im Programmeditor (SPV) über die erste Option (PROGRAM[n]) ausgewählt werden. Zusätzlich gibt es ein temporäres Programm (T) für die momentan geänderten Einstellungen, solange sie nicht in einem Speicherplatz gesichert wurden. Zum Speichern navigiert man im SPV zur letzten Option „SAVE TO“, wählt den Speicherplatz aus und drückt auf Enter.
Nach der Konfiguration des Programms (Laden bis 4,200 V mit 1,500 A und einem Terminierungsstrom von 100 mA), hier das Ergebnis des Ladevorgangs:
Zu Beginn wird noch mit reduziertem Strom von 100 mA geladen, wie es in den Einstellungen festgelegt wurde. Bei 3,000 V wird zum normalen Ladestrom von 1,500 A gewechselt. Erreicht die Spannung 4,200 V, startet die CV-Phase, bis der Strom 100 mA beträgt. Insgesamt ein sehr schöner Ladeverlauf! Ich habe bei anderen Ladegeräten schon richtig wilde Ladevorgänge beobachtet. Das S8000 macht, was man ihm sagt, und das in einer recht ordentlichen Art und Weise.
Die Zielspannung ist im Diagramm nicht absolut konstant. Sie steigt bei abnehmenden Ladestrom leicht an. Es gibt also einen gewissen Zusammenhang zwischen Spannung und Strom, auch bekannt als Ohmsches Gesetz (zumindest gehe ich davon aus, dass es hier eine Rolle spielt). Es sieht so aus, als würde es außerhalb von meinem Messaufbau irgendwo im Ladegerät zusätzlichen Widerstand geben, welcher aus Sicht des Ladegeräts ein wenig Spannung „schluckt“.
Ist das ein Problem? Aus meiner Sicht nein. Zwar betont Enova regelmäßig, wie präzise ihr Ladegerät sei, und gibt Spannung und Strom mit drei Nachkommastellen an, allerdings sind solche kleinen Abweichungen in der Praxis absolut irrelevant und für den Akku nicht schädlich. Insgesamt sieht das Ergebnis immer noch besser aus als bei sehr vielen anderen Ladegeräten.
Bei den verfügbaren Optionen mag ich besonders, dass sich die Zielspannung frei einstellen lässt. Auf 4,100 V gesetzt kann ich somit bereits die Lebenszeit meiner Akkus um ein gutes Stück verlängern. Selbst bei 4,000 V muss man noch nicht auf viel Kapazität verzichten. Braucht man drei Nachkommastellen? Nein, aber es ist schön die zusätzliche Präzision zu haben, falls man es doch mal ganz genau nehmen möchte.
Es können vier Akkus gleichzeitig bei bis zu jeweils 2 A geladen werden. Es wäre schön, wenn auch zwei Akkus mit jeweils 3 A geladen werden könnten.
Im „Normal Mode“ lassen sich der Ladestrom (1 mA Auflösung) und die Zielspannung (1 mV Auflösung) einstellen. Keine Ahnung, wie die übrigen Werte vom Ladegerät gewählt werden.
Was ich bislang noch nicht getestet habe: Bei welcher Spannung fängt das Ladegerät an zu laden? Akzeptiert es komplett entladenen Akkus (was eine Gefahr darstellen würde) oder solche, bei denen die Schutzelektronik ausgelöst hat? Da es keine Überprüfung des Akkutyps hat und auch einen leeren NiMH-Akku wie einen Li-Ion Akku laden würde, wenn man vergessen hat die Einstellung zu ändern, vermute ich, dass es auch komplett tiefentladene Akkus laden würde.
Update: Inzwischen hat Enova auf meinen Wunsch reagiert und eine rudimentäre Überprüfung des Akkutyps eingebaut. Legt man im Li-Ion-Lademodus einen NiMH-Akku ein, erscheint die Meldung „confirm again!“, die man mit Enter bestätigen muss, bevor der Ladevorgang beginnt. Gleiches passiert, wenn man im NiMH-Entlademodus einen Li-Ion Akkku einlegt.
Update 2: Es gibt nun eine „strong protection function“, die sich im GSV aktivieren lässt. Damit wird ein Laden von tiefentladenen Li-Ion Akkus mit einer Spannung von unter 2 V verhindert.
Update 3: Die obere Grenze des Terminierungsstroms (END CURRENT) wurde von 150 mA auf 0,8*CHARGE CURRENT angehoben. Dadurch lässt sich die CV-Phase verkürzen, falls man den Akku nicht komplett voll laden, aber gleichzeitig auf eine lange CV-Phase verzichten möchte (Verlängerung der Lebensdauer).
Entladen von Li-Ion Akkus
Das Entladen von Akkus kann nützlich sein, wenn man deren Kapazität bestimmen oder sie auf die Entsorgung vorbereiten möchte. Wählt man im S8000 den Programmmodus „Discharge“, stehen folgende Optionen zur Verfügung:
| Option | Bereich | Auflösung | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| CUT VOLTAGE | 2,500 – 4,350 V | 1 mV, 50 mV | Zielspannung |
| DISCHARGE CURRENT | 0,030 – 1,000 A | 1 mA, 50 mA | Entladestrom (CC Methode) |
| DISCHARGE REDUCE | 0,020 – 1,000 A | 1 mA, 50 mA | Terminierungsstrom (CC/CV Methode) |
| CUT TIME | 0 – 1000 min | 1 min, 50 min | Maximale Entladezeit |
Das bedeutet: Entweder wird der Akku mit konstantem Strom (CC) entladen, bis die gewünschte Spannung erreicht ist. Die Spannung wird danach aber schnell wieder ansteigen, da sich der Akku nach trennen der Last „erholt“. Alternativ kann das S8000 den Akku auch mittels CC/CV entladen, also ähnlich wie beim Ladevorgang, nur umgekehrt: Entladen bis zur Zielspannung, dann Reduktion des Entladestroms bis zum Erreichen des Terminierungsstroms. Dadurch kann der Erholungseffekt reduziert werden.
Wie man im Diagramm sieht, erholt sich die Spannung nach Abschluss des Entladevorgangs recht schnell wieder. Dies ist eine Eigenschaft des Akkus. Auch hier sieht man wieder den Effekt eines zusätzlichen Widerstands im Ladegerät (die Spannung in der CV-Phase ist nicht konstant), aber wie gesagt: Wir sprechen hier von wenigen mΩ!
Während des Entladevorgangs schalten sich die zwei kleinen Lüfter im hinteren Teil des Ladegeräts ein. Diese sind nicht dafür gedacht die Akkus zu kühlen, sondern die Last, worüber die Energie der Akkus in Wärme umgewandelt wird. Die Lüfter sind nicht wirklich laut, aber auch nicht leise. Man kann sie deutlich wahrnehmen, wenn man sich im gleichen Raum mit dem Ladegerät befindet. Solch kleine Lüfter werden immer einen gewissen Geräuschpegel verursachen. Die Geschwindigkeit hängt von der jeweiligen Last ab, beispielsweise schalten sie sich unterhalb einer Leistung von 1 W ab.
Der maximale Entladestrom beträgt 1 A pro Schacht und es können alle vier Schächte gleichzeitig verwendet werden. Schön wäre es gewesen, könnte man auch in bis zu zwei Schächten mit jeweils 2 A entladen. Bisher habe ich noch nicht genau geprüft, wie sehr sich das Gerät unter Volllast (etwa 16 W) erwärmt.
Im „Normal Mode“ kann der Entladestrom und die Zielspannung eingestellt werden.
Lagermodus bei Li-Ion Akkus
Einführung: Li-Ion Akkus sollten am besten etwa halb voll an einem kühlen Ort gelagert werden. Dadurch lässt sich die Alterung verlangsamen und sie behalten länger ihre ursprüngliche Kapazität. Es kommt nicht auf die exakte Spannung an, irgendwas zwischen 3,6 und 3,8 V ist in Ordnung. Natürlich möchte man nicht stundenlang neben dem Ladegerät sitzen und abwarten, bis der Akku die jeweilige Spannung erreicht hat. Da die Spannung zudem vom Ladestrom abhängt, wird die Spannung nach Entnehmen des Akkus einen ganz anderen Wert aufweisen. Für diese Situation ist ein Lagermodus praktisch, welcher den Akku automatisch auf die richtige Spannung bringt.
Wählt man den Lagermodus („Storage“) aus, stehen folgende Parameter zur Verfügung: die Zielspannung, ein Ladestrom falls die Akkuspannung niedriger als die Zielspannung ist und ein Entladestrom für den umgekehrten Fall.
| Option | Bereich | Auflösung | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| CHARGE CURRENT | 0,050 – 2,000 A | 1 mA, 50 mA | Ladestrom |
| END VOLTAGE | 3,000 – 4,260 V | 1 mV, 50 mV | Zielspannung |
| DISCHARGE CURRENT | 0,030 – 1,000 A | 1 mA, 50 mA | Entladestrom |
Hier sind zwei Diagramme: Beim ersten lag die Akkuspannung über der Zielspannung und der Akku wurde entladen. Beim zweiten lag die Spannung darunter und er wurde geladen. Der Terminierungsstrom kann nicht eingestellt werden. Es sieht danach aus, als würde dafür 1/10 des eingestellten Stroms verwendet werden. Das sollte ein ganz guter Wert sein, um die zuvor angesprochene Spannungsänderung zu reduzieren.
Der Lagermodus ist im „Normal Mode“ nicht direkt verfügbar. Er kann allerdings auf einen der ersten zehn Programmspeicherplätzen abgelegt werden, die sich im Normal Mode auswählen (aber nicht bearbeiten) lassen.
In einer früheren Firmwareversion wurden die Akkus immer erst komplett (auf eine nicht näher definierte Spannung) entladen und nach einer Ruhezeit von 15 Minuten wieder auf die Zielspannung geladen. Dies sorgte für eine unnötige Verzögerung und Belastung der Akkus. Nach meinem Hinweis an Enova wurde das Verhalten umgestellt und funktioniert jetzt so, wie man es erwarten würde.
NiMH Akkus
Laden von NiMH Akkus
Einführung: Das Laden von NiMH Akkus ist etwas schwieriger als bei Li-Ion Akkus. Nun, nicht das Laden selbst, sondern vielmehr den richtigen Ladeschluss – die richtige Terminierung – zu finden. NiMH Akkus basieren auf komplizierten chemischen Prozessen und es reicht nicht, den Akku einfach auf eine bestimmte Spannung zu laden. Das Ladegerät muss den Vorgang genau beobachten und anhand verschiedener Faktoren entscheiden, wann der Akku voll und damit der Ladevorgang abgeschlossen ist.
Eine für viele Akkus gut geeignete Methode ist das sogenannte „-dV/dt“ Verfahren. Das bedeutet nichts anderes als eine „negative Änderung der Spannung über die Zeit“. Während des Ladevorgangs steigt die Spannung allmählich an. Ist der Akku voll, fällt sie hingegen wieder leicht ab. Leider passiert das nicht immer, beispielsweise bei alten und verschlissenen Akkus, bei zu niedrigem Ladestrom oder wenn der Akku bereits recht voll war.
Die Spannung wird ohne Strom gemessen („OCV“, open circuit voltage). Der Ladevorgang muss also immer mal wieder (alle paar Sekunden) kurz unterbrochen werden, um die Spannung zu messen. In den Diagrammen wird dies durch die vielen kurzen Spitzen deutlich, sodass die Linie eher wie ein breites Band aussieht.
Bevor man einen NiMH-Akku in das S8000 einlegt, sollte zuerst geprüft werden, ob im Ladeprogramm der richtige Akkutyp ausgewählt ist. Andernfalls könnte der Akku wie ein Li-Ion Akku geladen werden. Folgende Einstellungen sind für NiMH-Akkus im Programmeditor verfügbar:
| Option | Bereich | Auflösung | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| MAX CAPACITY | 0 – 9999 mAh | 1 mAh, 100 mAh | Maximal erlaubte Kapazität |
| PRECHARGE CURRENT | 0,030 – 0,200 A | 1 mA, 20 mA | Reduzierter Ladestrom unterhalb der Schwelle definiert durch PRE TO FAST VOLT |
| CHARGE CURRENT | 0,050 – 2,000 A | 1 mA, 50 mA | Normaler Ladestrom |
| TARGET VOLTAGE | 1,000 – 1,700 V | 1 mV, 50 mV | Maximal erlaubte Spannung |
| DELTA PEAK | Advice, 0 – 9 mV | 1 mV | Automatische oder -dV/dt Terminierung |
| PRE TO FAST VOLT | 0,800 – 1,300 V | 1 mV, 20 mV | Schwellspannung um zwischen reduziertem und normalen Ladestrom zu wechseln |
| RESTART VOLTAGE | 0,000 – 1,650 V | 1 mV, 50 mV | Ladevorgang erneut starten, falls die Spannung unter diesen Wert fällt |
| PRECHARGE TIME | 0 – 300 min | 1 min, 20 min | Maximale Ladezeit mit reduziertem Strom |
| CHARGE TIME | 0 – 1000 min | 1 min, 50 min | Maximale Ladezeit |
In früheren Firmwareversionen hat das S8000 noch anhand verschiedener Faktoren automatisch versucht, den Ladeschluss zu bestimmen. Leider hat das in meinen Tests nie zufriedenstellend funktioniert. Hier ein Beispiel:
Der Ladevorgang wurde viel zu früh beendet, bei gerade einmal rund 1200 mAh anstatt der erwarteten rund 2000 mAh. Auch war die Spannung weiterhin am steigen. Oder doch nicht? Hier ein genauerer Blick auf die letzten Minuten:
Es gab einige aufeinanderfolgende Messungen mit gleicher Spannung. Hat das S8000 gedacht, der Akku würde nicht mehr weiter geladen werden wollen? Die Statusansicht des Laders bestätigt meinen Verdacht: „Done 0dV“. Diese Form der Terminierung ist viel zu empfindlich und hat es unmöglich gemacht, NiMH-Akkus komplett zu laden.
Nach einigem Hin und Her mit Enova habe ich schließlich eine neue Firmware erhalten, bei welcher der Algorithmus zur Terminierung verbessert worden sei. Tatsächlich, der Akku wurde weiter als zuvor geladen, aber immer noch nicht mit der gewünschten -dV/dt Terminierung:
Erst nach einigen weiteren E-Mails wurde endlich mein Vorschlag umgesetzt, in gewissen Grenzen auswählen zu können, welche Terminierung man haben möchte. Jetzt ist es möglich, -dV/dt auszuwählen!
Ein genauerer Blick auf das Ende:
Super, das ist -dV/dt Terminierung! Man kann weiterhin den Automatikmodus nutzen, indem man „Advice“ in der „Delta PEAK“ Option auswählt. Welcher Modus sinnvoll ist, hängt von den Akkus und dem Ladestrom ab. Es erfordert einige Übung und Erfahrung, um die besten Parameter für seine Akkus zu bestimmen. Bei gesunden Akkus und einem „hohen“ Ladestrom ist eine -dV/dt Terminierung mit -3 mV meistens aber eine ganz gute Wahl.
Als zusätzliche Sicherheit wird der Ladevorgang gestoppt, wenn die Zielspannung erreicht wird. Bevor dieser Fall eintritt, erwärmen sich die Akkus normalerweise. Leider gibt es im S8000 keinen Temperatursensor, der einen sich erwärmenden Akku erkennen und den Ladevorgang abbrechen könnte. Eine weitere Sicherheitsmaßnahme ist die Begrenzung der maximalen Ladezeit. Einfacher wäre es, man könnte direkt eine maximale Kapazität angeben, mit etwas Rechnen kann man aus dem Ladestrom und der Kapazität aber auch die ungefähr benötigte Zeit berechnen und einstellen.
Update: Mit Version 3.0.31 hat Enova meine Empfehlung umgesetzt und einen MAX CAPACITY Parameter eingeführt. Dieser ist ähnlich zu CHARGE TIME und bricht den Ladevorgang beim Erreichen des eingestellten Limits ab.
Ein Erhaltungsladen nach Abschluss des regulären Ladevorgangs („Trickle Charging“) gibt es nicht. Dabei wird mit einem niedrigen Strom (üblicherweise wenige mA) weiter geladen, um der Selbstentladung der Akkus entgegenzuwirken. In manchen Situationen bei alten NiMH-Typen sinnvoll, bei modernen LSD-Akkus hingegen nicht. Diese halten ihre Ladung viel länger und werden durch das Erhaltungsladen geschädigt.
Die Spannung wird alle 20 Sekunden gemessen. Dazwischen ist der Strom absolut konstant. Alle Schächte arbeiten komplett unabhängig voneinander, der Strom wird nicht zwischen ihnen hin und her geschaltet, wie man es bei einigen günstigen Ladegeräten sieht.
Im „Normal Mode“ lässt sich der Ladestrom und die Zielspannung einstellen. Ob das ausreichend ist, hängt von den zu ladenden Akkus ab.
Das Laden von NiMH-Akkus war ein schwieriges Thema und der Hauptgrund für die Verzögerung meines Reviews. Am Anfang war es praktisch unmöglich, NiMH-Akkus vernünftig und vollständig zu laden. Nach den ganzen Verbesserungen der Firmware funktioniert es inzwischen aber ganz ordentlich.
Entladen von NiMH Akkus
Das Entladen von NiMH Akkus gestaltet sich genauso simpel wie bei Li-Ion Akkus. Einfach eine bestimmte Last anlegen und warten, bis die Spannung auf einen bestimmten Schwellwert gefallen ist.
| Option | Bereich | Auflösung | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| CUT VOLTAGE | 0.500 – 1.550 V | 1 mV, 50 mV | Zielspannung |
| DISCHARGE CURRENT | 0.030 – 1.000 A | 1 mA, 50 mA | Entladestrom (CC Methode) |
| DISCHARGE REDUCE | 0.020 – 1.000 A | 1 mA, 50 mA | Terminierungsstrom (CC/CV Methode) |
| CUT TIME | 0 – 1000 min | 1 min, 50 min | Maximale Entladezeit |
Auch hier kann man zwischen dem CC und dem CC/CV Verfahren wählen.
Im „Normal Mode“ lassen sich der Entladestrom und die Zielspannung einstellen.
1,5 V Li-Ion Akkus
Einführung: Es gibt einen speziellen Akkutyp, der meistens „1,5 V Li-Ion Akku“ genannt wird. Es handelt sich dabei um einen Li-Ion Akku mit integriertem Spannungsregler, in der Regel auch mit einem eingebautem Ladecontroller. Dieser Akkutyp ist in Situationen sinnvoll, wenn die Spannung von NiMH-Akkus (rund 1,2 V) zu niedrig ist, damit das Gerät ordnungsgemäß funktioniert. Die 1,5 V Li-Ion Akkus liefern konstante 1,5 V bis zum Ende (mit Ausnahme von Modellen mit Warnfunktion, bei denen die Spannungs am Ende reduziert wird).
Durch den integrierten Laderegler benötigt dieser Akkutyp zum Laden lediglich (grob) 5 V an seinen Anschlüssen. Mit der Firmwareversion 3.0.30 hat das S8000 eine Unterstützung für diesen Akkutyp erhalten.
Laden von 1,5 V Li-Ion Akkus
Die erste Implementierung im S8000 war noch etwas rudimentär, da viele Einstellungen im SPV keinen richtigen Sinn ergaben. Enova hat aber schnell auf mein Feedback reagiert, sodass nun folgende Optionen für den „Liio1.50“ Akkutyp vorhanden sind:
| Option | Bereich | Auflösung | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| MAX CAPACITY | 0 – 9999 mWh | 1 mWh, 100 mWh | Maximal erlaubte Kapazität |
| MAX CHARGE CURRENT | 2,000 A | ––– | Maximal erlaubter Ladestrom (fest) |
| PLATFORM VOLTAGE | 4,850 V | ––– | Spannung an den Ladekontakten (fest) |
| CHARGE TIME | 0 – 1000 min | 1 min, 50 min | Maximale Ladezeit |
In der ersten Version war der Terminierungsstrom noch zu hoch angesetzt, sodass der Ladevorgang vorzeitig abgebrochen wurde. Mit Version 3.0.31 wurde dieses Problem behoben.
Wurde der Akku komplett entladen (0 V an den Kontakten), wird er vom S8000 nicht mehr erkannt. In diesem Fall hilft die Aktivierungsfunktion weiter.
Entladen von 1,5 V Li-Ion Akkus
Der Entladevorgang von 1,5 V Li-Ion Akkus ist ähnlich wie bei anderen Akkutypen mit einer Ausnahme: Wenn der Akku vollständig entladen ist, wird der Ausgang schlagartig abgeschaltet, ähnlich wie bei geschützten Akkus. Da bis zu diesem Punkt noch die volle Spannung anliegt, macht es keinen Sinn, den Entladestrom zu reduzieren. Die entsprechende Einstellung wurde auf meinen Wunsch hin entfernt. Zuvor war der Wertebereich von CUT VOLTAGE nicht ausreichend, um Akkus mit zuvor erwähnter Warnfunktion komplett zu entladen. Auch dies wurde optimiert. Folgende Einstellungen sind nun verfügbar:
| Option | Bereich | Auflösung | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| CUT VOLTAGE | 0,500 – 1,500 V | 1 mV, 50 mV | Zielspannung |
| DISCHARGE CURRENT | 0,030 – 1,000 A | 1 mA, 50 mA | Entladestrom |
| CUT TIME | 0 – 1000 min | 1 min, 50 min | Maximale Entladezeit |
Bei der Entladefunktion gibt es jedoch noch ein Problem: Ist der Akku entladen und schaltet sich ab, wird er vom S8000 nicht mehr erkannt. Dadurch wird der Slot wieder als „frei“ markiert und die Statistiken (wie beispielsweise die entladene Kapazität) werden gelöscht. Eine Funktion, um die Werte bis zum Start eines neuen Programms anzuzeigen oder sogar in ein Log zu schreiben, wurde bereits diskutiert.
Weitere Funktionen
Messung des Innenwiderstands (IR)
Legt man einen Akku ein, führt das Ladegerät automatisch eine Messung des Innenwiderstands (Internal Resistance, IR) durch. Diese Information kann beispielsweise dazu verwendet werden, den Zustand und die Alterung der Akkus zu bestimmen. Beispielsweise benötigen einige Taschenlampen Akkus mit hoher Stromabgabe, um die volle Helligkeit zu erreichen. Ein niedriger Innenwiderstand bedeutet, dass der Akku einen hohen Strom liefern kann ohne sich zu stark zu erwärmen, während ein hoher Innenwiderstand zu einem Spannungseinbruch unter Last führt.
Übliche Werte des Innenwiderstands von guten Akkus liegen meist zwischen etwa 10 und 200 mΩ. Das sind äußerst kleine Werte und deren Messung erfordert eine gründliche Vorbereitung und präzise Durchführung der Messung. Genauer gesagt möchte man eine Vierleitermessung durchführen, um den Einfluss von Kontaktwiderständen zu reduzieren.
Das S8000 versucht den Innenwiderstand über die normalen Ladekontakte zu messen. Die Ergebnisse können daher lediglich als grobe Orientierung genutzt werden, denn jegliche Verschmutzung der Kontakte – selbst durch eine Berührung beim Einlegen des Akkus – können die Ergebnisse verfälschen. Im folgenden Diagramm habe ich jeden Akku fünfmal hintereinander in jeden Schacht eingelegt. Manche Ergebnisse liegen recht dicht zusammen, besonders beim Vapcell F52. Andere weisen eine hohe Streuung auf.
Was sagt uns das über die Innenwiderstandsmessung des S8000? Dass wir den Ergebnissen nicht trauen können. Schon die häufigen Ausreißer lassen einen sämtliche Ergebnisse anzweifeln. Wenn man seine Akkus schon auf dem Niveau einer Innenwiderstandsmessung überwachen will, sollte man sich direkt ein dediziertes Messgerät dafür anschaffen.
Die Messung nimmt einige Sekunden in Anspruch. Dabei wird der Akku stoßweise entladen und die Reaktion darauf gemessen. Möchte man sich diese Verzögerung ersparen, lässt sich die Funktion auch über die GSV Einstellungen deaktivieren.
Update: In einer neueren Firmware hat Enova das Verfahren zur Innenwiderstandsmessung angepasst. Die Werte sind nun deutlich kleiner, ähnlich wie ich es von anderen Ladegeräten gewohnt bin. Auch liegen die Ergebnisse deutlich dichter zusammen.
Lade/Entlade Folge
(Oder: Wer findet die schlechteste Übersetzung für „Cycle Mode“?)
Möchte man die tatsächliche Kapazität seiner Akkus bestimmen, müssen diese zuerst vollständig geladen werden. Anschließend misst man die Kapazität beim Entladevorgang. Praktisch, wenn sie danach automatisch wieder geladen werden. Diesen Prozess kann man mit dem S8000 leicht automatisieren. Wählt man den „Cycle“ Modus, stehen folgende vier Folgen zur Verfügung:
- Laden → Entladen → Laden
- Laden → Entladen
- Entladen → Laden
- Entladen → Laden → Entladen
Die verfügbaren Optionen sind eine Kombination aus den Einstellungen für das Laden und das Entladen, wie sie in den vorherigen Abschnitten beschrieben wurden. Zusätzlich gibt es die Optionen CHARGE RESTING und DISCHARGE RESTING, über die sich eine zusätzliche Pause zwischen Lade- und Entladevorgängen einfügen lässt, damit sich der Akku erholen kann. Außerdem lässt sich die Anzahl der Durchläufe festlegen.
Der „Refresh“ Modus ist eine spezielle Form des C→D→C Programms, bei dem am Ende die gemessene Kapazität angezeigt wird.
Und mehr
Es gibt ein paar weitere Funktionen, die ich bislang nicht getestet habe. Beispielsweise gibt es für NiMH-Akkus einen speziellen „Break-In“ Modus nach der Spezifikation in IEC 61951. Für moderne LSD-Akkus vollkommen überflüssig.
Neben „Lithum-ion“ (sic!) und „NiMh“ (sic!) Akkus werden auch „Liio4.35“, „Liio4.30“ und „LiFepo4“ (sic!) unterstützt. Besonders die Option für LiFePo4 könnte für manche Anwender äußerst interessant sein. Da ich keine solche Akkus besitze, weiß ich leider nicht, ob es weitere Unterschiede zum Li-Ion-Programm gibt oder ob sich die beiden nur durch unterschiedliche Standardparameter unterscheiden.
Update: Hat die Schutzschaltung eines Akkus ausgelöst, sodass der Akku nur noch 0 V misst, kann er vom S8000 nicht mehr erkannt werden. Seit Firmwareversion 3.0.31 gibt es aus diesem Grund eine Aktivierungsfunktion, die sich im GSV einschalten lässt. Wird anschließend Enter und gleichzeitig eine der Slottasten gedrückt, wird die Aktivierungsfunktion für den entsprechenden Slot gestartet. Diese lädt den eingelegten Akku für zwei Minuten mit 200 mA. Dabei blinkt die Slot-LED in Lila und auf dem Display erscheint „Activating!!“. Durch einen langen Druck auf CANCEL lässt sich die Aktivierung vorzeitig abbrechen.
Werden Akkus eingelegt, während das Ladegerät nicht mit Strom versorgt wird, werden die Akkus nicht entladen. Eigentlich spielt das aber auch keine große Rolle, da man dieses Ladegerät wohl eh nur mit einer zuverlässigen Stromversorgung betreiben wird.
Die Firmware lässt sich vom Anwender über USB aktualisieren. Es verfügt dazu über einen integrierten CH340 Chip als serieller USB-TTL Adapter. Die Firmware wird dann über das YMODEM-Protokoll übertragen. Erst hatte ich einige Probleme, als ich es unter Linux versucht hatte, da es viele Varianten von YMODEM gibt. Schließlich hat es erst unter Windows mit Xshell funktioniert (so wird es auch in der Anleitung beschrieben). Für einen Laien vermutlich noch zu kompliziert, da man viele Schritte in der richtigen Reihenfolge durchführen muss, aber es funktioniert, wenn man sich strikt an die Anweisungen hält und sich von den tausenden anderen Optionen nicht verwirren lässt. Für den Endanwender wäre ein kleines Update-Programm aber sicher nicht verkehrt.
Update: Inzwischen gibt es ein benutzerfreundliches Update-Tool für Windows, welches auf der Hersteller-Webseite zusammen mit den Firmware-Dateien heruntergeladen werden kann. Einfach das S8000 über USB mit dem Computer verbinden, das Update-Tool starten, die Firmware-Datei auswählen und auf „Update“ klicken. Einfacher geht es wirklich nicht.
Bislang werden von der seriellen Schnittstelle keine weiteren Funktionen unterstützt. Ich hoffe, dass Enova die Firmware noch erweitern wird und sich die Schnittstelle dann nutzen lässt, um beispielsweise Daten vom Ladevorgang in Echtzeit an den Computer zu senden oder Programme über den Computer einzustellen. Vielleicht so etwas wie eine SCPI Schnittstelle?
Update: Auch in diesem Punkt gibt es seit Firmware 3.0.33 eine gute Nachricht. Es wurde eine umfangreiche Liste von Befehlen hinzugefügt, mit denen sich das S8000 über USB steuern lässt. Die Referenzimplementierung wurde für Test Controller umgesetzt, einem sehr mächtigen Tool zum Erfassen und Auswerten von Messdaten. Die Konfiguration und Bedienung ist zwar noch etwas kompliziert, aber nach der Einrichtung lassen sich detaillierte Informationen zum Ladevorgang erfassen und grafisch darstellen oder die Einstellungen des Ladegeräts vom Computer aus ändern. Es ist auch möglich, komplexe Testprogramme zu erstellen. Die Dokumentation und Beispiel-Skripte werden sicher noch bereitgestellt.
Fazit
Das Gyrfalcon S8000 ist ein leistungsstarkes Ladegerät, das sich an professionelle Anwender richtet. Es lassen sich viele detaillierte Optionen einstellen, um den Lade- und Entladevorgang anzupassen. Und für das Laden und Entladen von Akkus funktioniert es auch wirklich gut!
Andererseits fühlt es sich noch nicht ganz fertig an. Zwar wurde die Firmware im Testzeitraum mehrfach verbessert, dennoch gibt es noch viel Raum für Verbesserungen und Erweiterungen. Hinzu kommen ein paar Probleme mit der Benutzerfreundlichkeit der Ladekontakte.
Es ist ganz offensichtlich, dass Enova bei der Entwicklung des S8000 mehr als nur einen Blick auf das SkyRC MC3000 geworfen hat. Ähnliche Form, ähnliches Menü und eine fast identische Anleitung. Dennoch fehlen einige erweiterte Funktionen, um eine wirkliche Konkurrenz für das MC3000 zu sein. Es ist eher ein „MC3000 Light“ – aber mit reichlich Potential!
Das Ladegerät wurde mir vom Hersteller kostenfrei zur Verfügung gestellt. Ich habe keine weitere Vergütung erhalten und das Review spiegelt meine eigene Meinung wider.