Rob's web

Automatische akkulader

Over het laden van loodakku's wordt vaak gesproken alsof dat een zeer eenvoudige zaak is. Dat is ook inderdaad het geval als men geen eisen stelt aan de levensduur van de akku. Wil men dat echter wel doen, dan zullen ook eisen gesteld moeten worden aan het laadproces. In figuur 1 is de gunstigste laadkarakteristiek van een normale akku getekend. Deze karakteristiek is verdeeld in drie hoofdfasen. In de fase A-B wordt een totaal lege akku met een beperkte stroom opgeladen totdat de akkuspanning is opgelopen tot ca. 10 V. Deze beperking is nodig omdat anders de laadinrichting zou worden overbelast (te grote dissipatie). Hierna volgt de fase C-D waarbij wordt geladen met de zogenaamde 5-uur-stroom. Deze stroom wordt bepaald door het aantal ampère-uren (Ah) van de akku te delen door 5 (uur). Deze fase duurt tot de akkuspanning is opgelopen tot 14,4 V, waarna in fase E-F met een kleinere en bovendien afnemende stroom verder geladen wordt tot bij 16,5 V de akku volledig is geladen.

Fig 1
Figuur 1.

De werking van deze laadinrichting (figuur 2) is als volgt. Bij een lege akku (spanning < 10 V) loopt door D3 zo weinig stroom dat T1 spert. De uitgang van IC1 is laag en de basisstromen van T2 en T3, en daarmee de laadstroom, zijn dus alleen afhankelijk van de stand van P1. Bij een akkuspanning tussen 10 en 14,4 V geleiden D3 en T1 en is de uitgang van IC1 nog steeds laag. De laadstroom wordt nu bepaald door P1 en P2. Wordt de spanning aan de loper van P3 groter dan de spanning over zener D1, dan loopt, tengevolge van de meekoppel-weerstand R4, de uitgangsspanning van IC1 snel op tot een spanning welke wordt bepaald door de zenerspanning van D1 en de doorlaatspanning van de geleidend geworden diode D2. Hierdoor zal T1 sperren en de laadstroom wordt weer bepaald door P1. In tegenstelling tot de fase A-B heeft IC1 nu evenwel een hogere uitgangsspanning, dus de stroom door P1 is kleiner en de laadstroom eveneens. Omdat D2 nog geleidt zal tengevolge van de tegenkoppelweerstanden R2 en R3 de laadstroom bovendien geleidelijk afnemen als de akkuspanning verder stijgt. Bij de afregeling wordt eerst P3 zo ingesteld dat bij een uitgangsspanning van 14,4 V de uitgangsspanning van de opamp IC1 juist hoog wordt. Vervolgens wordt bij spanningen tussen 14,5 en 15 V met P1 de restlaadstroom ingesteld op de 20-uurwaarde (aantal Ah gedeeld door 20 uur). Tenslotte wordt met wat lagere spanning (tussen 11 en 14 V) met P2 de nominale laadstroom (= de 5-uurstroom) ingesteld. De beginlaadstroom (fase A-B) is afhankelijk van de restlaadstroominstelling en is, afhankelijk van de transistorkarakteristieken, circa 30 tot 100% hoger.

Fig 2
Figuur 2.

Fig3
Figuur 3.

Onderdelenlijst bij figuur 2 en 3.
R112 k
R210 k
R382 k
R41 M
R5,R68k2
R7100 Ω
R83k9
R94k7
P1100 k instel
P2220 k instel
P310 k instel
C1a,C1b4700 µ/40 V
T1TUN
T2BD138, BD140
T3TIP2955
D1zener 6V8/400 mW
D2DUS
D3zener 5V6/400 mW
IC1741
Trtrafo 16 V/8 A
Bbrugcel B80C10000
zekering1 A traag
PrintEPS 79517

Nog enige praktische tips: De brugcel B en de transistors T2 en T3 worden niet op de print gemonteerd, maar op een koelplaat. De afmetingen van deze koelplaat en de specifikaties van de transformator hangen af van de maximale laadstroom (maximaal 10 ampere). Met de hier gegeven dimensionering is de laadstroom maximaal 6 A.

Siemens-Bauteile-Report, Heft 1, 1978