Da die Frage sehr oft gestellt wird, möchte ich hier zu einer Antwort beitragen, denn normale PC-Schaltnetzteile sind ohne Umbauten und Eingriffe dazu leider nicht geeignet Bleiakkumulatoren aufzuladen.
Ein PC-Schaltnetzteil (ATX-Netzteil, AT-Netzteil) liefert eine Spannung von etwa 12 Volt. Eine Autobatterie mit seinen 6 Zellen hat aber eine Ladeschlussspannung von etwa 14,4 Volt, welche zudem noch etwas abhängig von der Temperatur ist. Bevor überhaupt mit einem PC-Netzteil eine Autobatterie geladen werden kann, muss das PC-Netzteil auf 13,8 bis 14,4 Volt umgebaut werden, denn mit 12 Volt können Sie keinen 12-Volt-Bleiakku aufladen. Die Umbauanleitungen befinden sich auf folgenden Seiten:
- Umbau von AT-Schaltnetzteilen
- Umbau von ATX-Schaltnetzteilen
- Ein weiterer Umbau eines ATX-Netzteils
- Alternative Methode eines PC-Netzteil-Umbaus
- Converting Computer Power Supplies (PSU) (auf Englisch)
Bitte nehmen Sie keine Eingriffe in Schaltnetzteilen vor, wenn Sie keine entsprechende Ausbildung oder keine entsprechenden Kenntnisse dafür haben. Insbesondere sollten Sie wissen, dass zum Beispiel selbst nach dem Abziehen des Netzsteckers und nach dem Ausschalten eines Schaltnetzteils an den Siebelkos des Primärkreises noch die volle Spannung von über 300 Volt anliegen kann. Der elektrische Schlag kann tödlich sein. Wenn Ihnen das alles nicht viel sagt und Sie nicht wissen, wie diese Elkos aussehen, dann lassen Sie bitte die Finger von solchen Umbauten.
Umgebautes ATX-Schaltnetzteil mit 14,2 Volt Ausgangsspannung bei einem maximalem Strom von 19 Ampere. Damit lassen sich Autobatterien aufladen, doch sollte noch eine Schutzschaltung hinzugefügt werden.
Selbst ein wie in den Links beschrieben auf diese Weise umgebautes PC-Schaltnetzteil ist immer noch nicht richtig für die Ladung von Autobatterien geeignet. Es fehlen nämlich eine zuverlässige Strombegrenzung, ein Verpolungsschutz und eine Einrichtung, die verhindert, dass der Strom in das Schaltnetzteil hineinfließen kann.
Diese Mindestanforderungen können in ihrer einfachsten Form relativ einfach umgesetzt werden und stellen auch keine Besonderheit dar.
Einfache Schutzschaltung für das Laden von Autobatterien. Die Dimensionierung ist dem Text zu entnehmen.
Die Diode verhindert, dass Beim Abschalten des Netzteils der Strom von der Batterie in das Netzteil fließen kann. Gut geeignet sind zum Beispiel die Gleichrichterdioden aus dem Sekundärkreis von Schaltnetzteilen. Die Wahl der Diode richtet sich nach dem maximalen Strom, der im Falle eines Kurzschlusses durch den Stromkreis fließen kann.
Die Glühbirne sorgt für die Strombegrenzung und kann z.B. von einem alten Autoscheinwerfer stammen. Die Wattzahl richtet sich hauptsächlich danach, welchen Strom das Netzteil liefern kann. Eine Glühbirne ist ein Kaltleiter. Der Widerstand einer Glühbirne ist im kalten Zustand sehr klein. Der Einschaltstrom kann deshalb so hoch sein, dass beim Kurzschluss sich das Schaltnetzteil abschaltet.
Gefährlich wird es, wenn Sie versehentlich eine Autobatterie verpolt anschließen, denn dies würde ohne diese Glühbirne als Strombegrenzung zur Zerstörung des Schaltnetzteils führen. Wenn Sie Glück haben, schmilzt nur eine Leiterbahn im Schaltnetzteil durch. Es wäre deshalb sinnvoll noch eine zusätzliche Diode anzuschließen, wie sie im nachstehenden Bild rot eingezeichnet ist.
Verpolungsschutz durch die rote Diode für ganz Vorsichtige. Wird das Netzteil falsch angeschlossen, fließt kein Strom durch die die schwarze Diode und somit kein Strom durch das Netzteil. Wird die Autobatterie verpolt, leuchtet die Glühbirne hell, weil der Strom hauptsächlich durch die rote Diode fließt.
Der Nachteil bei dieser einfachen Schaltung besteht darin, dass die Batterien nicht mit dem maximal zulässigen Ladestrom geladen werden können. Allerdings ist ein Überladen nicht möglich, da die Ladeschlussspannung nie ganz erreicht wird. In geschlossenen Räumen sollte übrigens beim Laden nie die Ladeschlussspannung überschritten werden, da die Wasserstoffbildung (das Gasen) eine Explosionsgefahr darstellen kann. Siehe auch unter Wikipedia „Ladeschlussspannung und Gasen“. Dort sind die empfohlenen Ladeströme und Ladespannungen für Bleiakkumulatoren genau beschrieben.
Ist die Batterie fast voll, fließt nur noch ein geringer Erhaltungsstrom, der einen geringen Spannungsabfall an der Diode und an der Glühbirne erzeugt. Die Schaltung ist einfach und zuverlässig. Bei einem Stromausfall kann kein Strom zurück in das Netzteil fließen. Sie brauchen nicht mehr aufpassen, dass Sie erst das Netzteil einschalten müssen, bevor Sie es an die Batterie klemmen. Zudem können Sie jetzt das Schaltnetzteil an einer Zeitschaltuhr betreiben. So können Sie Autobatterien, die überwintern sollen, zum Beispiel alle 14 Tage für ein paar Stunden automatisch aufladen. Eine Autobatterie verliert etwa pro Tag 1% seiner Ladung durch Selbstentladung.
Sulfatierung: Autobatterien sind für hohe Entladeströme optimiert. Der Anlasser zieht Ströme von über 200 A. Hohe Ströme verhindern die Sulfatierung, womit eine grobkörnige Bildung der Bleisulfat-Kristalle, welche die Lebensdauer des Bleiakkumulators herabsetzen, gemeint ist. Eine Autobatterie ist deshalb nicht auf Dauer als Stromversorgung für eine Amateurfunkstation, welche die Batterie mit etwa maximal 20 A belastet, geeignet.
Ein paar Werte aus der Praxis in Stichworten: Ich hatte eine intakte Autobatterie 45 Ah bei 15,5° C mit 13,85 Volt, die 10 Tage lang voll geladen im Keller gelagert war, aufgeladen. Beim erstmaligen Anlegen der Ladespannung flossen kurzzeitig über 4 A in die Batterie. Nach ein paar Minuten war der Ladestrom bei 0,85 A eine Weile stabil. Die Leerlaufspannung der Batterie fällt nach ein paar Minuten auf 13,1 Volt ab, wenn man das Ladegerät entfernt. Nach 15 Minuten des Ladens fließen übrigens 1 A in den Akku, danach 1,2 A. Die Ladespannung meines Autos beträgt ebenfalls 13,8 Volt. Die Batterie ist also in einem aufgeladenem Zustand, wie er auf einer langen Autofahrt vorkommt, wenn man mal von den Erschütterungen absieht. Das Schaltnetzteil sollte also 14,5 Volt liefern, um den Spannungsfall an der Diode und der Glühbirne etwas auzugleichen.
Wir hatten in einem strengen Winter ein Auto eine Woche in der Garage abgestellt. Dort waren es nachts bis zu -20° C kalt. Die ganze Zeit hing ein Schaltnetzteil mit 13,5 Volt an der Batterie. Das Auto sprang dann problemlos an. Ich kann mich noch an den Versuch erinnern einen defekte Batterie aufladen zu wollen. Sie zog ständig 4 Ampere bei 13,8 Volt.
Das „ideale“ Ladegerät für Erhaltungsladung von Bleiakkumulatoren: Eine Erhaltungsladung für die Lagerung von Bleiakkumulatoren ist notwendig, weil sie pro Monat bis zu 30% ihrer Ladung durch Selbstentladung verlieren. Nach Informationen von Wikipedia würde das Ladegerät für die Erhaltungsladung eine maximale Spannung von 13,8 Volt liefern und hätte eine Strombegrenzung von maximal einem Zehntel der Batteriekapazität in Amperestunden (z.B. 4,5 A bei 45 Amperestunden). Zudem müsste es Schutzschaltungen besitzen, die einen Schutz vor allen möglichen Kurzschlüssen und Verpolungen liefern.
Bleiakku-Aktivator: Um die Sulfatierung zu verhindern, kann zusätzlich ein Bleiakku-Aktivator angeschlossen werden, welcher durch hohe Stromspitzen eine Sulfatierung verhindern soll. Die hohen Stromspitzen bedingen allerdings auch hohe Spannungsspitzen, so dass das eigentliche Ladegerät vor diesen wiederum geschützt werden muss. Dies kann durch „Automotive Transient Voltage Supressors“ erfolgen. Einfacher wäre es durch eine Zeitschaltuhr und Relais zwischen dem Bleiakku-Aktivator und dem Ladegerät umzuschalten.