Eine tragbare 12V-Energiestation

©Norbert Meier im April 2005


Der Kauf

Viele elektrische Kleingeräte wie z.B. ein Radiorecorder, eine Video-Kamera, ein Akku-Schrauber,
eine Kfz-Handlampe, ein Kfz-Luftkompressor oder sogar ein Laptop lassen sich an eine tragbare
12V-Energiestation anschließen. Die Hobby- und Baumärkte OBI, HELA, Bauhaus, Praktiker und die
Autozubehörläden bieten diverse Energiestationen zum Kauf an. Als Käufer verschafft man sich erst
einmal einen Überblick. Tragbare Energiestationen gibt es im Preisbereich von ca. 25 € bis 170 €.
Die Ladekapazität des Akkus, die diversen Combi-Ausstattungen und die Steuerelektronik bestimmen
den Kaufpreis.
Da meine geplanten Anwendungen im Kurzzeitbereich von einigen Minuten bis ca. einer halben Stunde
liegen, sollte eine Akku-Ladekapazität von 7 Ah (Ampèrestunden) ausreichend sein. Ich habe die
nachfolgend abgebildete Energiestation in der unteren Preisgruppe gekauft.

Energiestation

Wenn Sie die Bedienungsanleitung nach dem Kauf nicht durchlesen und die Sicherheitshinweise nicht
beachten, werden Sie bald keine Freude mit einer derartigen E-Station haben. Nach einer unsachge-
mäßen Bedienung kann sich der wartungsfreie 12-Volt-Bleiakku vollständig entladen. Außerdem kann
der Akku durch einen äußeren Kurzschluß infolge leichtsinniger Kabelverlegung zur schwachen Auto-
oder Motorradbatterie über nichtisolierte Klemmenzangen zerstört werden.


Technische Daten

Blei-Gel-Akku 12V / 7 Ah
• Ausgangsspannungen 3V, 6V und 9V über Steckerbuchsen, Stromabgabe 1 A
• Ausgangsspannung 12V über 2 Zigarettenanzünder-Steckdosen, Stromabgabe 10 A
• Starthilfe: Nur Kfz-Batterie durch Parallelschalten ca. 20 min. auffrischen !!
• Stromabgabe direkt von den Polklemmen bei 12 V ca. 50 A kurzzeitig

Batterie-Zustandskontrolle

Es wird in der übersichtlichen Bedienungsanleitung u.a. die Bedeutung der vier Leuchtdioden be-
schrieben. Beim Lesen der Textstelle "LED 2 leuchtet, wenn der Akku der Energiestation leer ist"
bekomme ich als Hobbyelektroniker Zweifel, ob ein leerer Akku noch eine LED zum Leuchten bringen
kann. Nach eingehenden Experimenten mit dieser E-Station, sollte der Text aus meiner Sicht lauten:
Der rote Hauptschalter befindet sich in der Betriebsstellung EIN (ON). Wenn infolge Entladung die
Akkuspannung 10,4 Volt unterschreitet beginnt die gelbe LED 2 an zu leuchten und die grüne LED 1
erlischt.


Der Übersichtsschaltplan

Da beim weiteren Lesen der Bedienungsanleitung unklar bleibt, welche der vier LEDs denn nun LED 3
und LED 4 ist, habe ich das Gehäuse kurzerhand geöffnet und den Schaltungsaufbau untersucht und
als Ergebnis am PC den folgenden Übersichtsschaltplan gezeichnet.

Schaltplan

Man sieht im Schaltplan sofort die Diodenketten zur Spannungsaufteilung an den Steckerbuchsen,
die Funktion des roten Hauptschalters und die Reihen-/Parallelschaltung von 6 Widerständen und
die parallel geschalteten drei Dioden für den Ladebetrieb über das mitgelieferte Lade-Netzteil.
Auch die Anordnung der vier LEDs und deren Beschriftung ist vereinfacht im Schaltplan zu erkennen.


Die Elektronikplatine

Sämtliche Elektronikbauteile einschließlich der 4 LED's und der drei Steckerbuchsen für 9V, 6V und 3V
befinden sich auf einer solide hergestellten Platine.

Elektronikplatine

Im Bild auf der rechten Seite sind in der Nähe der LED's die Bauteile für die LED-Ansteuerung ange-
ordnet und werden im folgenden Abschnitt im Schaltplan dargestellt.


Schaltplan für die LED-Ansteuerung beim Akkuzustand

Die von mir durchgeführte Analyse der Leiterbahnverbindungen auf der Platine ergab folgenden Schalt-
plan für die Akkuzustandsanzeige, siehe grüne LED 1 und gelbe LED 2. Unterschreitet die Basis-
spannung vom Transistor T5 die Schwelle 6,9 V wird T3 nichtleitend, LED1 erlischt und T4 lässt LED 3
gelb aufleuchten.

Schaltung für Akkuzustand


Schaltplan für die LED-Ansteuerung beim Ladebetrieb

Der Schaltplan für den Ladebetrieb (siehe LED 3 und LED 4 ) mit eingestecktem Lade-Netzteil und der
Stellung des Hauptschalters auf Laden (CHA) kann wie folgt gezeichnet werden:

Schaltung für Ladezustand

Die Lade-Schaltung in Verbindung mit dem Lade-Netzteil ist so ausgelegt, dass nach der Entladung eine
15-stündige Aufladung des Akkus erforderlich wird. Im Ladebetrieb (I >0) leuchtet die rote LED 3.
Erreicht während der Aufladephase die Akku-Spannung 13,5 V, beginnt zusätzlich die grüne LED 4 an zu
leuchten.


Das einfache Lade-Netzteil

Die Aufladung mit dem mitgelieferten Stecker-Netzteil sollte vom Bediener abgebrochen werden, wenn
die grüne LED 4 aufleuchtet. Achtung !!! Das Netzteil ist ungeregelt und enthält einen kleinen Trafo,
vier Dioden als Brückengleichrichter geschaltet und einen Kondensator mit 470 µF. Diese einfache
Gleichrichterschaltung liefert im Leerlauf 20 V=. Das Typenschild auf dem Netzteil enthält nur die
Nenndaten "12V DC, 500 mA, 6 VA".
Die Ausgangspannung bei ungeregelten Stecker-Netzgeräten ist also stark von der Belastung abhängig.
Die Wärmeentwicklung in diesem kompackten Stecker-Netzteil ist schon nach 1 h Ladezeit bedenklich hoch.


Sonnenenergie gibt es kostenlos

Da mir das einfache Lade-Netzteil nicht ganz zuverlässig erscheint, werde ich mir mal bei der Firma
Conrad das Kfz-Solar-Lademodul mit den Abmessungen (BxHxT) 394x127x20 mm und den Leistungsdaten
2 Watt, 135 mA bei 15 Volt ansehen. Gratis-Strom von der Sonne, das ist doch die Zukunft !?


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