Vorerst einige allgemeinverständliche Grundsätzlichkeiten über 12V-Bleiakkus, die bis zu einer maximalen Ladeschlußspannung von 14,4V geladen werden sollten, da bei einer Ladung darüber, eine verstärkte Elektrolyse einsetzt, die bekanntlich das im Elektrolyten befindliche Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff spaltet, was das sehr explosive Knallgas ergibt. deshalb ist immer eine gute Lüftung bei Ladungen von Bleiakkus erforderlich. Im KFZ wird bei der ständigen Ladung während des Motorlaufes, die von der Lichtmaschine gelieferte elektrische Energie mit einem Regler, der den Istwert (Akku) und Sollwert (beim Regler eingestellte Referenzspannung) einen Vergleich macht und bei 14,4V die Ladung abschaltet und bei einem Absinken der Spannung unter diese Spannungsschwelle wieder einschaltet.

Doch nun zu den Blei-Gel-Akkus, die wie das Gel uns schon sagt den im KFZ-Akku sich befindlichen Elektrolyt in Form einer etwa 1,24 ... 1,28 Schwefelsäure befindet
und beim Blei-Gel-Akku ein Elektrolyt mit einer etwas geringeren Säuredichte in einer gelierten, festeren Konsistenz also gelartig sich befindet.
Da diese Akkus gasdicht gebaut sind und durch den Gel-Elektrolyten somit in jeder Lage (absolut kippsicher) betreibbar ist, muss die Spannungsabschaltung bereits bei 13.8 ...13,9V erfolgen, sonst ist die so lange Lebensdauer dieser Akkus nicht erreichbar, auch kann dann durch den entstehenden hohen Druck das Gehäuse durch Verformungen undicht werden, obwohl auch in dieser gasdichten Ausführung Sicherheitsdruckventile eingebaut sind, die das schlimmste verhindern. Die Hersteller garantieren bei einer guten Pflege dieser Akkus (keine Entladung unter 11V und keiner Überladung) eine mindestens 10 jährige Lebenszeit.  Auch sind die von den unterschiedlichen Herstellern die technischen Hinweise im Bezug auf Lade- und Entladeströme zu achten. Das sehr gute an diesen Akkus ist außer der Langlebigkeit die sehr geringe Selbstentladung, die doch bei den KFZ-Akkus sehr groß ist. So kann ein solcher Akku bereits nach 2 .. 3 Monaten ganz leer, also enladen sein, wobei bei meinen Dryfit-Akkus bei einer Vollladung nach 2 Jahren noch eine 80% Ladung/Kapazität vorhanden ist. Es ist empfehlenswert die technischen Daten und Gebrauchsanweisungen der jeweiligen Hersteller zu beachten. 

Da ich kein Automatikladegerät für meine Blei-Gel-Akkus besitzte und selbst mein neu erstandenes ULTRA DUO PLUS 30 nur einen Modulus für Blei-Akkus mit einer Spannungsbegrenzung von ca´ 14,4V besitzt, habe ich mir in einem Großmarkt ein Ladegerät für unter 13.-Euro gekauft und wie in den Schaltbildern dargestellt umgebaut.

Der Vorteil des Umbaus, es werden die Akkus bis kurz vor der erreichten Spannung von 13,8V mit fast den Maximalstrom geladen und erst bei etwa 13,6V durch eine Anschnittsteuerung (ähnlich eines Dimmers) der Strom reduziert wird und erst bei 13,8V  durch das ständige Aus- und Einschalten nur noch eine Erhaltungsladung stattfindet, die der Erhaltungsladung entspricht.

Mit dem für Gel-Akkus entwickelten Lade - IC 137 oder mit einem Spannungsregler z. B. LM 317 o. ä. mit dem LM 200 aufgebautes Ladegerät hat eine weitaus längere Ladezeit (siehe hier), da durch die Spannungsbegrenzung, die dem Akku zugeführt wird und eine e-Funktion für die Zeit darstellt, wodurch die Stombegrenzung bereits sehr früh einsetzt.
Bei dieser von mir verwendeten Abschaltung, die wie bereits erwähnt, den Ladevorgang erst abgeschaltet wenn die Ladeendspannung erreicht ist und die Strombegrenzung dann einsetzt, die (auch bereits erwähnt)  der Erhaltungsladung entspricht!

SB 1

Hier das Schaltbild SB 1 des Originalgerätes, wo durch die Einfachheit  und die geringe Zahl der Bauteile bestechend ist,
aber trotzdem durch die Dimensionierung der Bauteile die Ladungen für Blei-Säure-Akkus optimiert ist.
Allerdings hat man, um die Ladezeit nicht so lang zu haben eine relativ hohe Erhaltungsladung, die man deshalb bei Akkus mit kleineren
Kapazitäten beim abfallen des Stromes (ablesbar am Amperemeter) unterbrechen sollte.
Der Ladezustand ist also am Messgerät erkennbar, das den Effektivwert anzeigt, da die Ladung durch einen pulsierenden
Gleichstrom ohne Pufferung stattfindet. Da es ein Weicheiseninstrument ist, ist der Ladestrom im unteren Bereich etwas gedehnter.
Diese pulsierende Ladung ist für die Akkuzellen zum Vorteil, da hiermit die Möglichkeit besteht, eine Kristallisierung zu mindern,
die den Ri des Akkus erhöhen und auch bewirken die Kapazität herabzusetzen.
Das Gerät wäre in der Originalform als Gellader verwendbar, wenn eine hochbelastbare (10 ... 15A) Siliziumdiode in den Ladekreis gescchaltet wird,
die durch ihre Schwellenspannung von 0,7V die Ladeendspannung um diese herabsetzt.

 SB 2

Im Schaltbild  SB 2  ist unter Verwendung des Ladegerätes mein Ausbau zu einem 12V Blei-Gel-Ladegerät mit automatischer Spannungsabschaltung,
welche die Ladeschlußspannung des Akkus nicht über 13,8V  bringt.
Verwendet wurde wie bei anderen Abschaltungen, wie bei den LIPO´s  das ICL 7665  und als Schalter der PNP-Sipmos-Transistor IRF 5305.
Wie bereits weiter oben in der Einführung erklärt geschieht durch die stäntige Ab- und Einschaltung im 13,8V-Bereich eine erhaltungsladung,
deren Strom abhängig vom Ri, was hauptsächlich von der Größe, also Kapazität des Akkus abhängt.
So hat ein Akku mit einer geringeren Kapazität auch eine kleinere Erhaltungsladung, was gar nicht besser sein könnte.
Der Ladezustand ist außer am Messgerät auch an den LED´s  erkennbar. Befidet sich die Ladung im Endbereich, leuchten
beide LED´s, VOLL und LADEN wechselweise im Sekundentakt, was durch den 220uF Elko an den Eingängen des ICL 7665 erreicht wird.
Die Spannung sollte auf 13,7V eingestellt weden.
Das Taktverhältnis beträgt bei LADEN 13,6V = 3/1 und bei VOLL = etwa 1/4...1/6

Die Diode 1N 4004 ist zur entkopplung des ungeglätteten (Doppelweggleichgerichteten) Ladestromkreises notwendig,
um für die Regelung eine gleichgerichteten und geglättete Gleichspannung zu bekommen.
 Sie wirkt dabei wie ein Ventil, lässt nur die  positiven Halbwellen durch und verhindert einen Rückstrom (Entladung) an den 220uF Pufferkondensator.

Bei einem Nachbau mit einem anderen Trafo als dem des Ladegerätes sollte um eine Spannung von 20V des FET am Gate - Source
nicht zu überschreiten, eine Zenerdiode  von 18 V eingebaut werden  
und zur Strombegrnzung der Z-Diode einen 470 Ohm Widerstand.

Die wenigen Bauteile der Zusatzregelung habe ich auf einer 2,54mm Lochrasterplatine mit Lötpunkten aufgebaut
und mit 2 kleinen Alublechwinkeln befestigt. Platz ist ausreichend vorhanden.

Zur Ladung von Blei-Säure-Akkus, habe ich eine separate Buchse auf der Hinterseite des Gerätes für den Pluspol angebracht,
 die wie bei der Originalversion direkt am Pluspol der Gleichrichterbrücke angeschlossen ist

Außerdem habe ich nach alter Deutscher Sitte, nach der alten VDI-100 -Norm   das Metallgehäuse und den Deckel  Schutzgeerdet,
wobei ein 3poliges Anschlusskabel mit Schukostecker erforderlich ist.
Sicher ist sicher dachte ich mir, da das Blechgehäuse mit den vielen Lüftungsschlitzen und mit den 220V-Netzbauteilen,
(auch wenn der Trafo mit getrennten Wicklungen als Schutztrafo gilt), zumal das Gerät vorwiegend im Keller und ähnlichen Räumen genutzt wird.

Ein nachträglicher Hinweis auf die optische Anzeige (LED - Ein und LED - Aus)
Wenn die Ladeendspannung erreicht ist, schaltet der Ladestrom ab. Dann fällt die Spannung des Akkus wieder ab und es schaltet der Ladestrom wieder ein u. s. w.
Darauf habe ich hingewiesen, dass durch die Schlelligkeit des Wechsels dann beide LED´s leuchten und die Erhaltungsladung setzt ein. Dieses wiederholt sich sehr schnell, was mit den Augen kaum erkennbar ist.
Wird der Ladestrom geringer, wird das Leuchtverhältnis der LED´s sich ändern. Wird eine Zeithysterese mit einem größeren Kondensator auf die Eingänge (47uF anstatt 1uF) eingebaut, kann man das Blinken besser erkennen.

Auch ist dieses möglich durch eine kleine Änderung. siehe SB 2a
SB 2a
Hier wird eine Umschaltzeit durch den Differentialimpuls des Kondensators den das RC-Glied (1uF/1M) durch den nach + gehende
Ausgang von HYST1, wenn der Akku die Ladeendspannung erreicht hat.
 

. Bild 1
Hier in Bild 1 das ausgebaute Ladegerät

Nov. 2004  Hg
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Schaltungsbeispiel für ein Hochstromladegerät für Blei- Bleigel- 12V Akkus   März  2008  Hg




Einfach und effizient aber mit wenigen Bauteilen.

Die Ladeend- und Abschalt- Spannung wird mit dem 4,7k Poti eingestellt, wobei die 12 V Konstantspannung des Spannungsreglers uA7812 zur Referenzspannung verwendet wird.
Die um etwa 0,7 V höhere Abschaltspannung für Blei- Autoakkus wird durch die Si-Diode 1N4004 o. ä. erzeugt, indem der Überbrückungsschalter geöffnet wird.
Mit dem Schalter überbrückt, ist die Abschaltspannung für den Bleigeltyp wirksam.  In dieser Stellung sollte auch der Abgleich mit dem Poti auf 13,8 V gemacht werden.
Der Wert des Mitkopplungskondensators amuA741 ist für die Schalthysterese wirksam. Je größer, um so länger der Schalzyklus.

Eine Stromreduzierung -Einstellung ist auch möglich, wenn anstatt des 2,2 Ohm Widerstandes die Anschnittsteuerung mit verwendet wird. Nur wird man dann nicht um eine separate Spannungsversorgung des dann zusätzlich verwendeten OP-AMP´s  vorher kommen.

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Als Nachtrag nochmals ein wichtiger Hinweis.
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Bei einem 12V Autosäureakku sind 14,4V Maximum, besser 14,3V als maximale Ladeentspannung nicht zu überschreiten.
Bei einem 12V Bleigelakku sind 13,9V Maximum, besser 13,8B als maximale Ladeentspannung nicht zu überschreiten.

Der Abschaltpunkt kann ohne, wie auch mit Akkubelastung eingestellt werden. Es gelingt aber besser ohne Akku.
Es entsteht eine eventuelle Irritation mit Akku, da die Spannung im Abschaltbereich konstant bleibt, aber ein geringer Restladestrom bestehen bleibt.
Dieser ist bedingt durch die Erhaltungsladung (Pufferladung). Die vom Akkutypen, wie der Kapazitätsgröße und Alterungszustand unterschiedlich ist.
Der Akku sollte dann vom Lader getrennt werden, wobei ein Tag keine so große Rolle spielt.

Bei höheren Abschaltpunkten findet eine Elektrolyse statt, wo das Wasser in seine Bestandteile H 2 O zerlegt wird und das fehlende Wasser nachgefüllt werden muss.
Dieses ist bei dem Autoakku möglich, beim Blei-Gel-Akku ist das nicht möglich.
Deshalb sollte besonders bei ihm auf die geringere Abschaltspannung geachtet werden!

Diese Aussagen beziehen sich auf intakte Akkus.

Auch sollten zum besseren Verständnis, die vielfältigen Informationen über Bleiakkus gelesen werden,
die über die Suchmaschinen im NET erreichbar sind!

 Im April 2008 Hg

Ein Hinweis auf die www.Mikes-Elektronikseite.de
Dort ist eine elektronische Dauerüberwachung - Ladung von Bleiakkus nach dem Prinzip mit dem ICL 7665 veröffentlicht.
Und noch vieles mehr.

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