Mega-ECS-Lader »strip« auf Basis Lytron ECS 2011 - Projektübersicht

Im Februar 1994 waren "praktiker"-Leser die Ersten, die das damals brandneue ECS Electrode Specific Charging System anwenden konnten: Erstmals blitzschnell Akkus laden, zudem schonend und ohne Memory-Effekt bei Ni-Cd-Akkus. Diese Entwicklung aus Graz war zu diesem Zeitpunkt noch nicht in einem Gerät eingesetzt und "praktiker" hatte bereits eine Schaltung dazu entwickelt. Einige Monate später kam eine Dokumentation mit einer ausführlichen Bauanleitung für den inzwischen legendär gewordenen "Mega-ECS-Lader". Dieser basierte so wie der Ur-ECS-Lader auf dem ECS-Herzprint mit den Kernteilen der Lade-Technologie. Diesen ECS-Herzprint gab es bereits drei Jahre später nicht mehr. Und immer noch hatte es häufig Anfragen wegen des "Mega-ECS-Laders" gegeben. Die Wiener Firma Lytron hatte in der Zwischenzeit eine sehr interessante Platine mit im Prinzip der Beschaltung des ECS-Herzprints hervorgebracht und auf dieser Platine gleich die Beschaltung für eine Standard-Schaltung des ECS-Laders vorgesehen. Diese kann also jeder entsprechend den eigenen Anforderungen an den Lader bestücken, wobei - wenn die Anforderungen nicht extrem sind - keine zusätzliche Platine erforderlich ist. Aus dieser haben wir einen Bauvorschlag zusammengestellt, der quasi eine Strip-Version (entkleidet bei unverminderter Stärke ...) des Mega-ECS-Laders darstellt. Daher: "Mega-ECS-Lader »strip«".

[!> Der Mega-ECS-Lader ist eine der erfolgreichsten Entwicklungen aus dem "praktiker"-Labor: Mehr als 2500 (zweitausendfünfhundert!) Geräte wurden von Lesern in Österreich und weltweit gebaut. Eine derart hohe Nachbau-Quote erzielte beispielsweise das - allerdings weitaus aufwendigere - HiFi-Projekt "Transwatt" mit 2000 gebauten Exemplaren (gezählte Endstufen-Trafos) zwei Jahrzehnte davor. Und für jene, die sich noch länger zurück erinnern können sind die Bauanleitungen mit etlichen tausend Exemplaren wie beispielsweise "UKW-Zwerg", "Cordless" oder "FF-Magnetophon" (zu einer Zeit als ein billigeres Tonbandgerät noch so viel wie ein halber Kleinwagen gekostet hatte) ein Begriff.

Die drei herausragenden Besonderheiten des ECS-Laders

Bild: Felix Wessely Ing. Issam Al-Abassy, Entwickler des ECS-Akku-Ladeverfahrens.

Drei Besonderheiten machten den ECS-Lader berühmt. Und sind bis heute zumindest nicht übertroffen worden:

1. Blitzschnelles Laden von Akkus der chemischen Systeme Pb, Ni-Cd und Ni-Mh. Ein Ni-Cd-Akku ist damit innerhalb ein paar Minuten (ab ca. 5 Minuten) voll zu bekommen.
2. Die Ladung ist so schonend, dass die Akkus sich praktisch nicht erwärmen und auch deswegen rund zehnmal mehr Lade-Entlade-Zyklen möglich sind. Bis zu 10.000-mal Laden, Entladen.
3. Kein Memory-Effekt mehr. Bei Ni-Cd-Akkus wurde der Memory-Effekt eliminiert. Bereits geschädigte Akkus konnten oft wieder hergestellt werden. Ni-Cd-Akkus konnten damit erstmals beliebig geladen werden, egal wie hoch der Ladezustand war. Normalerweise sollten Ni-Cd-Akkus bekanntlich völlig entladen werden bevor sie wieder geladen werden. Andernfalls "merkt" sich das System den Ladezustand und stellt nach einigen "Halb-Ladungen" auch nur mehr einen Teil seiner möglichen Kapazität zur Verfügung.

Bild: Felix Wessely DI. Dr. Wilhelm Johannes Harer, Enstore Energy mit Elektroauto-Stromtanksäule.

Dieses damals so revolutionäre Ladeverfahren wurde entwickelt von Ing. Issam Al-Abassy, damals Mitarbeiter der Grazer Firma Enstore Energy. Der Wiener Ladegeräte-Hersteller Lytron hatte als Lizenznehmer Ladegeräte mit dem ECS-Chip hergestellt. Beide Firmen existieren heute nicht mehr. Die Besitzer von Lytron hatten sich inzwischen zur Ruhe gesetzt und haben die - bis zuletzt sehr erfolgreiche - Firma geschlossen.

Der Gründer von Enstore Energy DI. Dr. Wilhelm Johannes Harer war mit seinen Konzepten - Schwerpunkt auf Laden von Elektroautos - für die Zeit zu früh. Bereits im Jahr 1994 gab es von Enstore Energy eine "Strom-Tanksäule" mit Münzeinwurf und Kreditkartenschlitz zum Nachladen von Elektroautos mit einem extrastarken Lader mit dem ECS-Ladechip. Wie stark resp. schnell damit geladen werden kann, entscheidet primär die Leistung des verwendeten Trafos, der Chip und die sonstige Schaltung ist die selbe wie beim "normalen" ECS-Lader. Mit den damals für Elektroautos wirtschaftlich sinnvollen Blei-Akkus konnte immerhin eine Ladedauer von einer halben Stunde erreicht werden. Die Grenzen für die Lade-Geschwindigkeit setzt der relativ hohe Innenwiderstand von Blei-Akkus; beispielsweise NiCd-Akkus können ab fünf Minuten geladen werden.

Der Ur-ECS-Lader aus dem "praktiker"-Labor

"praktiker" Nr. 2 / 1994: Ur-ECS-Lader

Im Februar 1994 war es nach recht heftiger Entwicklungsarbeit und Testläufen so weit: "praktiker" präsentierte seinen Lesern den weltweit ersten Lader auf Basis des ECS. Damals wurde noch erwartet, dass gleichzeitig ein Ladegerät von der Industrie herauskommen würde. Deswegen auch die Ankündigung auf der damaligen Titelseite von der ersten "Selbstbau-Schaltung". Dieses Fertiggerät hatte dann allerdings noch einige Monate auf sich warten lassen. Solcherart hatten vorläufig die "praktiker"-Leser tatsächlich als Einzige weltweit diese hochinteressante Technologie zur Verfügung.

Besonderheit beim Ur-ECS-Lader war - neben den Eigenschaften des ECS-Verfahrens - ein Konfigurationsstecker, bestehend aus einem 25-poligen D-Sub-Computerstecker, in dem über Belegung, eingelötete Widerstände und Drahtbrücken Stromstärke, Zellenzahl und chemisches Akkusystem eingestellt werden konnten. Solcherart konnte man mehrere Ladestationen für Akkus verschiedener Bauart einfach mit dem einen Lader verwenden. An jeder Ladestation einfach ein Kabel mit dem passend beschalteten Stecker. Also im Prinzip sehr simpel aber effektiv.

Spätzünder: Elektronikbauteile-Fachhandel hielt ECS vorerst für Humbug

Damals war es noch wichtig, dass die Bauteile zu Bauanleitungen lagernd beim Elektronik-Fachhandel sind; zur Versorgung der baufreudigen Leser. Bei einem der beiden damals bedeutendsten Händlern mit mehreren Filialen fand man unsere Platine nicht "interessant genug" - was immer das bedeuten sollte -, also wolle man sie nicht verkaufen. Der andere hielt es für Humbug. In dieser Art hatte das einige Monate lang angedauert.

Letztlich hatten doch alle mit etlichen Monaten Verzögerung zumindest den Herzprint ins Verkaufsprogramm aufgenommen. Für die Leser war es jedenfalls mühsam und für uns ärgerlich uns darum zu bemühen.

Seit diesem gravierendsten einschlägigen Abenteuer kümmert sich "praktiker" um die Beschaffung schwieriger erhältlicher Bauteile und Platinen für seine Leser bevorzugt selbst.

Versuche mit Aufladen von Alkali-Mangan-Einwegzellen nicht zielführend

"praktiker" Nr. 3 / 1994: Groß­feld­test Laden von Einweg-Zellen gestartet - Das Bild zeigt in der Mitte den ECS-Herzprint (grün)

Bei den ersten Versuchen mit dem ECS hatte es sich im "praktiker"-Labor herausgestellt, dass das Laden von Alkali-Mangan-Einwegzellen zumindest nicht ganz sinnlos ist. Die "praktiker"-Redaktion hatte daher die Lesergemeinde zu einem Großfeldtest gebeten. Getestet werden sollten verschiedene Batterie-Marken, jeweils unter Angabe der als günstigst herausgefundenen Lade-Einstellungen (Ladeschlussspannung, Strom) sowie die Zahl der erreichbaren Ladezyklen. Und freilich auch um sonstige Erfahrungen damit wurde gebeten.

Die Teilnahme war überwältigend hoch, das Ergebnis nicht so rasend toll. Es konnten zwar zwischen 10 und 50 Lade-Entladezyklen geschafft werden. Das an sich war schon sensationell. Aber die Neben-Bedingungen waren für die Praxis wenig tauglich. So durften die Zellen nur bis rund ein Drittel ihres Ladezustands genutzt werden. Zellen, die fast bis zur "Spannungs-Neige" verwendet wurden, konnten entweder nicht mehr oder nur geringfügig nachgeladen werden. Explosionen gab es keine, aber die Zellen sind oft leck geworden. Auch nicht gerade ein Idealzustand.

Heute ist das Laden der Alkali-Mangan-Einwegzellen bedeutungslos geworden. Inzwischen gibt es längst wiederaufladbare Alkali-Zellen. Diese konnten sich allerdings auch nie richtig durchsetzen. Jedenfalls bis jetzt ist der Erfolg damit eher schwach. Probleme sind hauptsächlich die wenigen Lade-Entladezyklen von nur rund 50 bis 100 in der Regel. Weiters können sie wegen des hohen Innenwiderstands nicht wirklich schnell geladen werden. Sie werden heute praktisch nur dort eingesetzt wo entweder der Innenwiderstand von Ni-Cd-Akkus zu niedrig oder die Spannung der Ni-Cd-Akkus zu klein ist. Obwohl entsprechend der Norm Geräte eigentlich ab einer Spannung von 1 Volt pro Zelle arbeiten müssten ...

Der originale Mega-ECS-Lader aus dem "praktiker"-Labor

"praktiker"-Doku­menta­tion "Mega-ECS-Lader", November 1994

Der originale Mega-ECS-Lader folgte im November 1994 dem Ur-ECS-Lader nach. Der Mega-ECS-Lader war umschaltbar zwischen verschiedenen Akku-Systemen und hatte zudem eine LED-Kette, anhand derer die Ladeaktivität verfolgt werden konnte. Die Platine war so angelegt, dass man in der Mitte den Kernteil des Laders hatte und rundherum Erweiterungen für Hochstrom, LED-Kette und Automatisch regenerieren. Je nachdem, was man wollte, konnte man die Platine beschneiden oder eben nicht.

Auch die Variante mit Konfigurationsstecker vom Ur-ECS-Lader konnte über die Platine zum Mega-ECS-Lader realisiert werden. Allerdings legte die Belastbarkeit der Pins - für den Ladestrom wurden jeweils vier Pins zusammengeschaltet - Grenzen für den maximalen Ladestrom.

Die Regenerier-Funktion war nicht so wichtig, doch konnten stark geschädigte Akkus nach drei bis fünf kompletten Lade-Entlade-Zyklen zunehmend wieder ihre alte Kapazität gewinnen, was damit automatisiert war. Meist bis zu 90% der Nennkapazität konnten wieder hergestellt werden. Auch wenn der Akku zuvor - in Verbindung mit konventionellen Ladesystemen - bereits unbrauchbar war.

Einige Monate später gab es dann auch eine Überlade-Funktion, bei der die Kapazität des Akkus auf deutlich mehr als die Nennkapazität gebracht werden konnte. Diese Funktion ist heute noch besonders beliebt beim Modell-Rennsport. Dabei wird die Ladeschlussspannung im Prinzip auf einen unerreichbaren Wert justiert und die Ladung wird erst durch die Thermo-Abschaltung beendet, wenn der Akku heiß geworden ist (ca. 60°C). Dass diese Form der Ladung dann allerdings weniger schonend war, war insofern bedeutungslos, weil die Akkus bei der Verwendung im Modellauto mindestens ebenso schnell entladen wie geladen werden, was den Akku noch mehr erhitzt und in seiner Lebensdauer sowieso mehr schadet als das relativ schonende Überladen mit dem ECS.

Auch positiv für den Modellsport - wie für alle Kraftsauger - ist die Eigenschaft des ECS, den Innenwiderstand der Zellen zu verkleinern, weshalb sowohl beim Laden als auch beim Entladen größere Ströme fließen können.

Interesse an ECS war lange Zeit ungebrochen hoch

ECS-Basisplatine Lytron ECS 2011

Nachdem die Nachfragen aus dem Leserkreis nicht nachgelassen hatten, hat "praktiker" dann im Frühling 1998 eine ähnliche Schaltung auf Basis der ECS-Basisplatine Lytron ECS 2011 vorgestellt. Diese ist bis zu einem gewissen Grad eine Neuauflage des Mega-ECS-Laders mit einer Hochstrom-Erweiterung für das Laden mit hohen Strömen.

Die Heißladung kann bei diesem Bauvorschlag einfach dadurch realisiert werden, indem man die Zellenzahl höher als tatsächlich einstellt. Dies ergibt eine höhere Ladeschlussspannung, die nicht erreicht werden kann und somit die Abschaltung über den - hoffentlich am Akku anliegenden! - Thermofühler gesteuert wird.

Die LED-Kette zur optischen Darstellung der Ladeaktivität war beim originalen Mega-ECS-Lader einer der schwierigsten Punkte bei der Justage. Der für die Praxis eher sinnlose Effekt stand also nur in zweifelhafter Relation zum dadurch verursachten Aufwand.

Das automatisierte Laden-Entladen braucht man nur einmalig bei einem Akku wenn man ihn wieder herstellen will und wird daher nicht so dringend benötigt. Deswegen wurde dieser Schaltungsteil auch weggelassen.

Der Vorteil gegenüber dem alten ECS-Herzprint ist, dass man einen Lader bereits auf der Lytron-ECS-2011-Platine allein aufbauen kann. Erweiternde Platinen werden nur benötigt, wenn eine Hochstrom- oder andere Erweiterung gewünscht ist. Ein einfacherer Lader ist damit sehr rasch fertig gestellt.

Für die allermeisten Einsatzbereiche wird die Hochstrom-Erweiterung nicht benötigt werden. Meist geht es in erster Linie um die Vermeidung des Memory-Effekts und die unbeaufsichtigte Lade-Möglichkeit. Sehr hohe Ströme erfordern riesige, teure Trafos und machen das Gerät dann unhandlich. In der Regel genügen bis zu vier Ampere. Dabei ist dann auch das Problem mit Funkenschlag und Kontakten zum Akku nicht sehr bedeutend. Außerdem können die meisten Akkus nicht so viel Strom ziehen und daher auch nicht viel schneller mit stärkerer Dimensionierung geladen werden. Dies hat jedenfalls die praktische Erfahrung im "praktiker"-Labor und auch die Rückmeldungen aus dem Leserkreis ergeben. Für jene, die hohe Ströme nutzen können, ist dies sehr einfach mit einer schnell selbst zu fertigenden zusätzlichen Platine - es reicht auch eine Lochrasterplatte - realisierbar.

Der Bauvorschlag ist nach wie vor aktuell, die Platine Lytron ECS 2011 - obwohl bereits seit Jahren nicht mehr produziert - gibt es vereinzelt noch über den österreichischen Elektronik-Fachhandel. Und auch besonders günstig vor allem für die Abonnenten unter den Lesern des "praktiker" (weiter unten auf dieser Seite - über den "praktiker"-LeserClub).

Leseprobe aus "praktiker" Nr. 3 / 1998

Der Bauvorschlag für einen Mega-ECS-Lader - oder auch einen schwächeren ECS-Lader - auf Basis der Platine Lytron ECS 2011 ist hier als Leseprobe verfügbar. Dieser enthält Anregungen für den Selbstbau, die im Datenblatt des Herstellers nicht enthalten sind und erläutert recht detailliert, was mit dieser ECS-Platine realisiert werden kann:

=>> Leseprobe aus aus Nr. 03 / 1998: ECS-Lader auf Basis der Platine Lytron ECS 2011
Diese Leseprobe enthält den kompletten Bericht.

ECS-Lader-Basisplatine über "praktiker"-LeserClub

ECS-Basisplatine Lytron ECS 2011 (55 x 100 mm)

Die Platine Lytron ECS 2011 ist über den "praktiker" LeserClub erhältlich. Auf der Platine sind die Kern-Bauteile - siehe Baubeschreibung - bereits aufgelötet. Einige leicht erhältliche Standardbauteile sowie eine Stromquelle (Netztrafo) sind zusätzlich erforderlich. Diese werden nicht mitgeliefert.

Die ECS-Basisplatine Lytron ECS 2011 kostet inklusive Bauanleitung des Herstellers 53,00 EUR (Beachten Sie bitte auch den als Leseprobe kostenlos verfügbaren - herunterladbaren - Bericht aus "praktiker" Nr. 3/1998)

Freundschaftspreis NUR für "praktiker"-Abonnenten: 43,00 EUR.

Jeweils plus Versandkosten pro Sendung (= eines oder mehrere Exemplare): Innerhalb Österreich 6,00 EUR, außerhalb Österreich: 9,00 EUR.

[!> Die ECS-Basisplatine Lytron ECS 2011 wird nicht mehr neu produziert. Es sind vorläufig noch ausreichend viele Exemplare lagernd. Sobald sich dieser Vorrat dem Ende zuneigt, gibt es an dieser Stelle einen entsprechenden Hinweis. Es ist daher derzeit vor einer Bestellung keine Rückfrage beim praktiker verlag betreffend die Verfügbarkeit erforderlich. - Sie können das aber freilich jederzeit gerne tun.

So funktioniert die Bestellung

Der Ablauf funktioniert so: Sie überweisen den Betrag für das/die Set(s) mit entsprechendem Vermerk auf unser Konto

Felix Wessely - praktiker verlag, A-1072 Wien
Geldinstitut: UniCredit Bank Austria AG, Wien
Innerhalb Österreich: Konto-Nr.: 00 660 443 615 // BLZ: 12000
oder: IBAN = AT 47 12000 00660443615 (BIC/SWIFT ist bei Inlandsüberweisung nicht nötig)

Sobald die Bestellung - die Überweisung mit dem Vermerk, was Sie haben wollen - bei uns eingelangt ist, werden die gewünschten Stücke innerhalb einer Woche an Sie versandt.

[!> Barzahlung und Selbstabholung im Verlag sind grundsätzlich nicht möglich.

[!> Falls der Textbereich der Überweisung nicht ausreichend Platz bietet, senden Sie uns bitte ein E-Mail mit den kompletten Angaben: Ihr Name, Ihre Adresse, (bei Abonnenten: Letzte Rechnungsnummer oder Kundennummer) und was Sie bestellen mit der Stückzahl. Schicken Sie uns dieses E-Mail aber immer erst nachdem Sie die Überweisung bereits durchgeführt hatten.

Die Abwicklung per Post-Nachnahme bringt auch nach außerhalb Österreich keine Vorteile, da die Post-Nachnahme-Spesen deutlich höher sind als eine Banküberweisung (innerhalb von EU/EWR sowieso, da nur noch marginal, aber sogar Banküberweisung in sonstiges Ausland ist eher billiger).