FrittLiv´ Logo
"Var inte rädd för döden.         
Var rädd för det olevda livet!"
Bertolt Brecht
By AutonomTech.se Frittliv Campingwebb på Facebook

Solelladdning av blybatterier

Batteriladdning i off-grid tillämpningar

Utforskning och kunskapsuppbyggnad kring laddning av blybatterier

Hur man ökar blybatteriets livslängd genom aktiv batterivård via strömpulsning.


Direktnavigering på webbsidan:


Inledning: Skapad: 2013-12-27

Sedan jag utrustade min lilla husvagn med solpanel / solceller våren 2007 för laddning av vagnens blybatteri så har det blivit mer och mer tydligt hur svårt det är att hitta riktig kunskap kring detta med hur batteriladdningen hanteras på bästa sätt i solelanläggningar!
Jag har sedan dess utökat strömbehovet och då utökat solpanelanläggningen samt provat både PWM-laddteknik och MPPT-laddteknik / laddregulatorer och sett skillnader som jag inte hittat tydligt beskrivet någon stans.
Har skrivit lite om det här och där här på FrittLiv-webben, men tyckte att det nu i december 2013 blev ett behov av att samla denna kunskap på en egen dedicerad webbsida.

Denna webbsidan är ett komplement till webbsidorna:
- "Mobil 12Volt elförsörjning vid campande utan 230V"
- "Solelenergi på djupet - fakta om vad som påverkar"
- "Driftdata från solelsystem i husvagn".
Denna webbsidan fokuserar mer på själva solladdregulatorns funktion för bra effektiv laddning av blybatteriet och kommer uppdateras med ny kunskap efterhand.
Det här blir en ganska tung och omfattande tekniksida, men är svårt att koka ned till något kortfattat tydligt.
Innehållet vänder sig till dem som verkligen vill sätta sig in mer på djupet kring batteriladdning i off-grid solelsystem för främst mobil camping typ husvagnar. Men även mindre anläggningar för fritidshus runt <400W eller så.
Vid större anläggningar kommer andra aspekter in som behov av att seriekoppla solpanelerna för att hålla ned strömmen samt grovleken på elledningar.

Jag har inte hittat någon annan produkt som pulskonditionerar batteriet liknande som WAECO Battery Refresher, så är därför jag bara pratar om den - är inte som jag gör reklam.
PowerPulse 12-Volt Battery Maintenance System PP-12-L (Product Specifications) verkar pulskonditionera på liknande sätt som WAECO Batterys Refresher gör. 2014-01-10
MegaPulse HD648 VEE System verkar också ha en liknande puls rekonditionering av batterier, tydligen använda av både VOLVO, SCANIA & Mercedes tunga fordon. 2018-05-31

Här ett konstruktionsförslag på en Pulse De-sulfator for Lead-Acid Battery Resurrection med kopplingsschema, som exempel på hur de kan vara uppbyggda. 2018-05-31

 ↑ 

Pulsladdning - "puls charging" / "pulse conditioning":
Uppdaterad: 2020-05-23, 2013-12-27, (skapad 2013-10-28)

Ett av de stora problemen med ett solcellsbaserat off-grid-solelsystem är att få tillräcklig livslängd i blybatterierna, speciellt i små solelanläggningar där man använder de enklare / billigare fritidsbatterierna, typ i husvagn. Men troligen även i typ off-grid fritidshus med fina solsystems AGM blybatterier som lämnas inaktiva långa perioder med avseende på strömförbrukning. Och då är en effektiv batteriladdning väldigt viktig, och en del av en skonsam omvårdande batteriladdning är pulsladdning. Behövs som ett batterivårdsystem.

Det har länge varit omdebatterat om s.k. pulsladdning medför fördelar eller om det bara är en myt. Men på senare år har det börjat bli vetenskapligt accepterat att pulsladdning har flera fördelar! Har läst flera forskarrapporter, publicerade papper på universitetsnåvå samt en metaforskarrapport som sammanställt data från en stor mängd andra rapporter, och de visar på pulsladdningens positiva påverkan på blybatterier.
Med pulsladdning här menas aktivt frekvent strömpulsande in i blybatterierna, typ ≥1Hz pulsfrekvens.
Man pratar dels om "puls charging", dels om "pulse conditioning".

Puls charging är det man får via PWM-laddteknik under tiden batterierna laddas med en pulsad ström då solpanelerna ger mer ström än vad batterierna kan ta emot, när de börjar närma sig fulladdat och laddas med konstant spänning under absorptions- och float-laddfaserna.

Puls conditioning får man med PWM-laddteknik när batterierna är fulladdade och regulatorn bara underhållsladdar vid runt 13,6V s.k. float-voltage (en del tillverkare kallar den spänning "end of charge voltage"). Då pulsar PWM-laddregulatorn korta strömpulser med full ström från solpanelerna men med långa pauser mellan, så medelströmmen blir så låg som batteriet behöver för bara underhållsladdning. Kemin i blybatterier är lite trög, så polspänningen hinner inte stiga under så korta strömpulser, utan man får ändå en jämn stabil batterispänning.

Pulskonditionering får man även av en batteriaktivator samt av en WAECO Battery Refresher, men på lite olika sätt och med lite olika styrka och pulssätt. De olika lösningarna för pulskonditionering påverkar batteriet olika, men jag kommer inte kunna ge något tydligt svar på hur de skiljer sig åt (kräver riktiga laboratorietester). Det jag säkert vet är att PWM-laddteknik från en SR170CX-laddregulator ihop med min PB-500 batteriaktivator har varit en bra aktiv kombination. Och jag tror att WAECO Battery Refresher har en aktiv bra påverkan, utifrån min oscilloskoptest av den ihop med WAECOs beskrivning - men testar nu under 2014.

Puls charging påverkar med en PWM-laddteknik främst under återladdningen av de sista 15-20% av batterikapaciteten, vilket kan motsvara 25-45% av strömmängden efter en halvstor urladdning. Under den laddfasen begränsas laddströmmen av att regulatorn måste styra laddspänningen för att batterierna ska må bra, först till absorption-voltage (boost charge voltage) (14,4V) och när den normalt varat 2-3hr sänks spänningen till float-voltage på 13,6V. Puls charging drar då nytta av blybatteriets kemiska tröghet, vilket innebär att under de korta höga strömpulserna hinner inte batterispänningen stiga och därmed fås inte heller någon gasning (=vattenförlust). Resultatet är att medelladdströmmen blir högre under den spänningsreglerade laddningen med puls charging och man därmed snabbare laddar tillbaka även de sista 15-20% av batterikapaciteten (25-45% av urladdningen) efter lite större urladdningar!

Uppmätt med kalibrerad multimeter i min husvagn 2013-12-05 med Solara SR340CX regulator med PWM-laddteknik, i soldis: Pulsladdning 0,8A medelström vid 14,2V floatladdning (0°C), pulsfrekvens 30Hz och duty cycle 18% ger en pulsladdström på 0,8A / 0,18 = 4,4A, viket gav TRMSBatt = 0,010V (AC) dvs en obetydlig spänningsvariation, rippel, för batterispänningen.

Puls conditioning påverkar främst under de långa underhållsladdningsperioderna då laddregulatorn bibehåller en full laddningsnivå i batterierna via en låg laddström som håller batteriet vid runt 13,6V float-voltage, men finns även som teknik för en aktiv desulfatering / rekonditionering av blybatterierna som en speciell åtgärd med extra höga pulsströmmar.
Genom den PWM-laddtekniken underhållsladdas blybatterierna via väldigt korta strömpulser med full ström från solpanelerna, med långa pauser mellan, så medelströmmen blir den låga underhållsladdström batteriet behöver för att precis hålla sin float-voltage på runt 13,6V. Detta pulsande upprepas snabbt, ca 30ggr per sekund (30Hz).

De starka korta strömpulserna med den höga frekvens dess snabba pulsstigtid motsvarar luckrar upp och löser upp hårda stora blysulfatkristaller och omvandlar dem till aktivt elektrodmaterial, samt motverkar att små mjuka sulfatkristaller växer till sig till hårda stora olöslig blysulfatkristaller. På så sätt motverkas den vanligaste, och oftast allvarligaste, åldringen (sulfatering) av ett blybatteri som annars begränsar dess livslängd.
Finns uppgifter på att man kan nå 3-5 gånger längre batterilivslängd med pulsladdning, speciellt om det kombineras med en batteriaktivator som på motsvarande sätt ger mycket korta kraftiga urladdningsströmpulser på upp mot 100A runt 1ggr/20sekunder (för ett 75Ah till 150Ah blybatteri) som håller batteriet aktivt, när det annars skulle vara inaktivt under långa perioder.

Effekten på blybatterierna: 2020-05-23, uppdaterad: 2020-05-25
Vid långvarig underhållsladdning (float-laddning) av blybatterier med konstant laddspänning kring 13,5 - 13,8V fås några problem som påverkar batterilivslängden negativt.
Den konstanta floatladdspänningen runt 13,6V är en balansgång mellan att hålla nere den elektrokemiska korrosionen på de positiva elektrodplattorna och att motverka och lösa upp blysulfatbildning "desulfatering" på de negativa elektrodplattorna.
Högre float-spänning ger mer elektrokemisk korrosion, lägre ger sämre desulfatering.
Högre float-spänning verkar även öka gasning något lite vid långvarig float-laddning, samt garanterar något bättre att blybatteriet blir helt fulladdat till 100% SOC.
En så låg kontinuerlig ström man då får för underhållsladdning ger även en dålig kristallstruktur hos elektrodplattorna som är negativ för livslängden, samt ökar risken för tillväxt av dendriter som kan skada batteriet. Dendriter motverkas även av korta kraftiga urladdningsströmpulser.
Tillväxt av dendriter kan leda till intern kortslutning vid tillväxt genom separatorn.
Dendriter verkar dock inte vara en så vanlig orsak till haveri i blybatterier.

PWM-strömpulsladdning ≥30Hz under absorptions laddfasens 14,4V minskar gasbildningen, ger något snabbare laddning, ökar laddningsverkningsgraden, löser aktivare upp blysulfat samt ger bättre kristallstruktur hos elektrodplattorna, jämfört med en jämn kontinuerlig laddström.
Pulsladdningens minskade gasning märks hos mina öppna blybatterier som bara behövt vattenpåfyllning två gånger under sina 8 års livslängd hittils, trots väldigt varm husvagn sommartid.

Strömpulsladdningen ger även en högre coulomb verkningsgrad (Ah η) för blybatterier. (källa)
Från litteraturen är det även känt att högre coulomb verkningsgrad hos ett batteri är förknippat med längre livslängd.

Strömpulsladdningens höga strömstyrka ger en kristallstruktur med ett finkornigare elektrodmaterial som ger lägre intern resistans och snabbare laddning samt bättre strömavgivning.

Med kraftig frekvent ≥30Hz float PWM-strömpulsladdning fås dels en kraftig laddströmpuls som inte begränsas av spänningsreglering och därmed blir väldigt aktiv i att motverka och lösa upp blysulfat, dels med en duty cycle på ofta 1%-5% blir laddningen pausad 99%-95% av tiden vilket kraftigt reducerar den elektrokemiska korrosionen i blybatteriet.
En viktig parameter för strömpulsens desulfatering är dess snabba stigtid, vilket även minskar switchförlusterna i MOSFET. Vissa källor anger även att en sågtandsformad strömpuls är gynnsam, typ från en RC-urladdning, med full strömstyrka direkt som sedan minskar under pulsen.
Som PulseTech´s Pulse Technology.

Med kraftig frekvent ≥30Hz absorptions & float PWM-strömpulsladdning fås lite högre laddström under dessa laddfaser, dvs en bättre förmåga att trycka in ström trots spänningsreglerat laddförlopp. Beror sannolikt på att den korta höga strömpulsen får ladda med full styrka utan att strypas precis som under bulkladdning, medan laddspänningen styrs av att variera pulskvoten (duty cycle). Den höga strömstyrkan ger en spänningsgradient över elektrodplattorna som sannolikt gör att laddningen når djupare in i dem direkt, samt laddpausen mellan strömpulserna låter ytladdningen bättre tränga in i elektrodmaterialet. Pulsströmmen är ofta 50-100ggr högre än den kontinuerliga svaga strömmen vid långvarig float-laddning vid konstant spänning.
Detta gör att återladdningen av de sista 15-20% av en urladdning, som många upplever går segt / långsamt hos blybatterier, går snabbare med strömpulsladdning. Kan inte ge några siffror men min egna erfarenhet är att det är en tydlig märkbar skillnad. Finns även vetenskapligt beskrivet.
Balansen i val av float-laddspänning för att säkert nå 100% SOC (fulladdat) bör också bli mindre känslig, då själva strömpulsen får ladda med full strömstyrka utan att strypas av laddspänningsregleringen för float-laddfasen. Därmed även float-laddningens temperaturkänslighet i kyla.
Jag upplever att jag med PWM-strömpulsladdning får bättre 100% SOC fulladdade blybatterier vintertid än jag fick med en MPPT-regulators kontinuerliga svaga floatladdström.

Strömpulsladdning ≥30Hz utnyttar dynamiken och trögheten i blybatteriets kemiska processer, så att trots en hög laddströmpuls utan spänningsreglering för själva strömpulsen fås en jämn stabil polspänning på blybatteriet, vilken man reglerar genom att styra pulskvot / duty cycle proportionerna. Den lilla spänningsfluktation man får beror på batteriets inre resistans, så kan utnyttjas för att mäta den vid analys.
Ofta får man med PWM-reglerad floatladdning en strömpuls med 50-100ggr högre Ampere än vad batteriet behöver i medelström för underhållsladdning, vilket ger en duty cycle på 2%-1% i laddningen och då en laddpaus på 98%-99% av tiden.

Även Morningstar med sina TriStar PWM-regulatorer som är till för stora solcellssystem framhåller dess fördelar för blybatteriernas kapacitet och livslängd precis som jag säger: "Constantvoltage series PWM algorithm increases battery capacity and life.". Med 60A regulator med den låga egenförbrukningen på <20mA, vilka även tål stora kortare strömmar "Allows inrush current to 300 amps" samt kan parallellkopplas till riktigt stora solpanelströmmar. Så PWM är inte bara till för små solcellssystem!

Påverkan batterilivslängd: uppdaterad: 2020-05-23
Men hur mycket pulsladdningen kan påverka batterilivslängden beror på vilka pulsströmmar ens egna kombination av solpaneleffekt ger i förhållande till batterikapacitet och om detta når de strömpulsnivåer som fullt ut ger pulsladdningens fördelar. Jag har inte funnit några entydiga strömvärden för detta som man kan gå efter, men det jag sett tyder på att det inte behöver vara väldigt kraftiga laddströmpulser. Har sett någon siffra på typ >5A för ett 75Ah batteri.

Mina positiva erfarenheter av PWM-pulsladdning från en SR170CX-laddregulator ihop med en 50W tunnfilmssolpanel som gav ca 3A som mest, visar att pulsladdning med 2-3A har en gynnsam påverkan på ett 75Ah fritidsbatteri.
Mina nuvarande erfarenheter av pulsladdning med 30Hz 10-20A pulser till 2x80Ah blybatterier från 250W solpaneler visar på ännu bättre effekt. Sedan jag monterade in min strömbuffrande RC-krets, som alltid ger minst 8-10A strömpuls så fort det finns ett litet överskott på ström från solpanelerna, visar det på en stor nytta av den under speciellt vinterhalvårets solfattiga drift.

Jag har inte heller funnit fakta som visar på om det är pulsladdning eller batteriaktivatorpulsning som ger mest effekt, men mest troligt att det är kombinationen som är den riktigt verksamma. Mina senare erfarenheter av den strömbuffrande RC-kretsen visar tydligt att den ger stor positiv påverkan på hur aktiva och fräscha blybatterierna håller sig, så pulsladdning har en bra aktiv funktion. Dessa erfarenheter tyder på att en strömpulsstyrka på ca 100ggr högre ström än vad som krävs i medelström för underhållsladdningen är ett bra värde för pulsladdning! Ger en PWM duty cycle kring 1% laddpulstid och laddpaus kring 99% av tiden.
Se även mer om mina senaste erfarenheter nedan.

Intermittent underhållsladdning: 2020-05-23
En del 230V batteriladdare har en 4:e laddfas efter en viss tids underhållsladdning (float-laddning) där de pausar laddningen tills blybatteriets laddningsnivå sjunkit till ca 95% SOC och då växlar över till laddning igen till 100% SOC och därefter pausar igen och fortsätter att underhållsladda blybatteriet på det glest intermittenta sättet.
Intermittent långvarig underhållsladdning blir lite skonsammare mot blybatterierna, främst i minskad elektrokemisk korrosion men även att float-laddningen sker med lite högre ström.
Minskar även risken för tillväxt av dendriter som kan skada batteriet.
Har sett tre olika kända tillverkare av blybatteriladdare med denna typ av intermittent floatladdfas beskriva att det även minskar gasningen, så verkar vara så. Lite svårt att förstå då normal float-laddspänning ligger väl under blybatteriers gasningsspänning.
Är förklaringen att vid 100% SOC överladdas blybatteriet annars och det ger lite gasning?
Så intermitten underhållsladdning är bra för blybatterier!

De två märken jag känner till bra som float-laddar intermittent är EXIDE batteriladdare (Pulsning) samt CTEK (PULSE), samt även CTEK D250SE för mobil laddning i fordon.
CTEKS´s intermittenta laddfas har de döpt till "PULSE" och den pendlar laddnivån mellan 100% och ca 95% SOC (AGM 14.7V - 12.6V) efter att en 2h float-laddfas (13.6V) är avklarad, där den intermittenta laddning sker automatisk mellan alltifrån runt 1ggr/månad till runt 2ggr/vecka efter vad blybatteriet har behov av. Finns även en viss längsta tid mellan laddpulserna som de inte skriver ut. Under deras laddfas PULSE float-laddar CTEK D250SE 20A med <1,4A upp till 100% SOC i varje "PULSE". Fungerar liknande hos EXIDE´s större batteriladdare.

CTEK´s glest intermittenta PULSE-laddning ska inte förväxlas med aktiv PWM-pulsladdning som beskrivs här ovan! Sådan aktiv pulsladdning vid ≥30Hz medför flera ytterligare fördelar för blybatteriers livslängd och fräschhet och ger en helt annan bättre funktion hos blybatteriet!
Intermittent float-laddning som pendlar SOC mellan 100% och ca 95% har ju även nackdelen att när man tänker använda sitt blybatteri kan det just då vara nere på ca 95% SOC och man tappar då 5% batterikapacitet att utnyttja just då.
Med den aktiva PWM-pulsladdning ≥30Hz så hålls blybatteriena hela tid på 100% SOC samt den elektrokemiska processen hålls skonsamt aktiv med maximal desulfatering för bästa kapacitet, så de direkt kan leverera ström väldigt bra.
PWM-pulsladdning vid 30Hz pulsar ca 40.000.000 ggr mer frekvent, med högre ström samt med kraftigare strömderivata än ovan beskrivna intermittenta float-laddning, vilket sannolikt förklarar skillnaden i nytta mellan dem.


Sammanfattning av tre olika strömpulsprinciper: Skapad: 2014-01-07, uppdaterad 2020-05-23

Jämförelse av olika strömpulsning för blybatteri - laddning / underhåll vid off-grid solcellsel
Princip - Benämning Funktionsbeskrivning Batterivårdseffekt1
Batteriaktivator Skapar en mycket kort typ 100µs kraftig urladdningströmpuls på 80-100A runt 1ggr/20sekunder, vilket ger en medelströmförbrukning på <1,5mA.

Lämplig för batterikapaciteter på 75-150Ah, med dessa data.
Går ej att parallellkoppla för större batterikapacitet, då strömpulserna inte synkroniseras.

OBS! Går ej att använda ihop med MPPT-laddregulatorer, då dess stora kondensatorer på batterisidan suger åt sig strömpulserna och jämnar ut dem så de inte kommer in i blybatterierna!
Är nog samma problem med större växelriktare.
  • Motverkar sulfatering (kristallisering av blysulfaten) vid ej fulladdat batteri.
  • Löser till viss del upp bildad blysulfat ihop med underhållsladdning.
  • Håller den kemiska processen i blybatteriet aktiv och minskar därmed risken för kortslutning i cell pga dendrit kristalltillväxt vid annars långvarigt inaktivt med konstant spänning underhållsladdat batteri.
  • Vid låga urladdningsströmmar (mindre än 5% av Ah-talet), som är vanligt vid solelsystem för husvagn eller off-grid fritidshus, sker en ogynnsam bildning av de kristaller som urladdningen ger upphov till. En blyaktivators höga urladdningspulser skapar då en gynnsam kristallbildning för de låga urladdningsströmmarna, vilket minskar batteriets åldrande.
  • Förbättrar troligen laddningsmottagligheten i kyla.
  • Strömpulsar ständigt, så länge batteriet inte är urladdat (Ubatt>11Volt PB 500).
Batteri-konditionering
Battery Refresher
Puls conditioning, Desulfator, Regenerator
Lagrar en mindre urladdningsström under en längre del av cykeltiden, vilken den därefter matar tillbaka som en kraftig mycket snabb strömstöt in i batteriet, dvs energin återanvänds. Arbetar med en frekvens runt 9kHz och med strömstötar runt 100A2. som laddpulser till batteriet.

Medelströmförbrukning blir runt 65mA och den enhet jag använt intar standbyläge (<0,2mA) vid <12,7V polspänning.

Lämplig för batterikapaciteter på 75-300Ah, med dessa data.
Går ej att parallellkoppla för större batterikapacitet, då strömpulserna inte synkroniseras.

OBS! Går ej att använda ihop med MPPT-laddregulatorer, då dess stora kondensatorer på batterisidan suger åt sig strömpulserna och jämnar ut dem så de inte kommer in i blybatterierna!
Är nog samma problem med större växelriktare.

Den positiva effekten är utvärderad av bl.a. Volvo och Scania under lång tid.
  • Motverkar blysulfatkristallbildning (sulfatering) genom snabba strömstötar.
  • Löser upp även lite äldre hård sulfatering till aktivt elektrodmaterial igen.
  • Ökar batteriets prestanda i kyla.
  • Bromsar åldrandet av blybatterier, vanligen med 3-5ggr enligt några olika källor.
  • Ger en aktiv batterivård under långvarig underhållsladdning.
  • Förbättrar laddningsmottagligheten.
  • Ger bättre elektrodmaterialstruktur under långvarig underhållsladdning.
  • Gör blybatteriet aktivare och spänstigare.
    Ger hög batterispänning längre under urladdning. Även vid högre strömuttag.
  • Ger en märkbart längre livslängd för blybatterier, bl.a. pga minskad sulfatering.
  • Strömpulsar så länge batteriet får någon laddning (Ubatt>12,7Volt WAECO BR), och många timmar efter det om inget annat drar ström samtidigt. Vid långvarig underhålls-laddning via solceller i stort dygnet runt.
PWM-pulsladdning Vid spänningreglerad laddning under absorbtions- och float-laddfaserna3 anpassas batteriladdningens medelström till den strömnivå som batterierna för stunden kan ta emot, genom att full strömstyrka från solcellerna pulsas så att tidsbreddens förhållande mellan strömpuls och strömpaus ger önskad medelström, benämnd pulskvot / duty-cycle. Detta sker med en frekvens på 30Hz på de PWM-regulatorer jag mätt på.

Vid underhållsladdning av fulladdat batteri innebär PWM vid full solcellsström mycket korta strömpulser i förhållande till strömpauserna, vilket innebär att aktiv laddning bara pågår under en mycket kort del av den totala tiden, vilket blir skonsamt för batterierna! Ofta med en duty cycle på bara 1%-5% av tiden vid hyfsad solinstrålning.
Med min egenutvecklade strömbuffrande RC-krets så får mitt solcellssystem oftast en duty-cycle (pulskvot) på 0,5% - 3% även i mulet väder, dvs har laddpaus 99,5% - 97% av tiden som ger väldigt låg elektrokemisk korrosion vid standby-drift!

PWM-laddning innebär därmed också att man alltid drar nytta av den maximala ström solcellerna kan ge för stunden, till kraftiga strömpulser som "motionerar" blybatterierna på ett vårdande sätt.

Blybatteriets kemiska tröghet gör att så här snabb strömpulsning (≥30Hz) i stort inte påverkar batterispänningen alls, och därmed finns ingen risk för att tillkopplad elutrustning kan skadas av detta!
Uppmätt att det bara motsvarar den resistiva spänningen vs ström över batteriets inerna resistans.

Dimensioneras lätt för olika storlek på solelsystem, genom köp av lämplig storlek av PWM-laddregulator.

OBS! Kan inte garantera att alla PWM-laddregulatorer ger bra strömpulsad laddning, då de i princip kan vara konstruerade med lite större kondensatorer ut mot blybatterierna. Men fyller ingen funktion så bör inte vara så.
  • Ökar blybatteriers livslängd vid långvarig underhållsladdning, som vid solcellsel i husvagn eller fritidshus off-grid.
  • Motverkar sulfatering under långvarig underhållsladdning.
  • Hjälper till att lösa upp lite nyare sulfatering.
  • Minimerar vattenförbrukningen vid långvarig underhållsladdning.
  • Ökar laddningsmottagligheten under absorptions- och float-laddning3, vilket ger snabbare slutladdning av blybatteriet.
  • Ger högre batteriverkningsgrad under absorptions- och float-laddning3.
  • Ger högre coulomb verkningsgrad, enligt vetenskaplig forskningsrapport och egna erfarenheter / mätningar.
    Ger lägre gasning / vattenförbrukning!
  • Ger bättre elektrodmaterialstruktur under långvarig underhållsladdning. Pulsladdningens höga strömpulser på ofta 50-100ggr högre än medelladdströmmen, istället för en svagare jämn kontinuerlig ström, ger finkornigare elektrodmaterial som ger lägre intern resistans och snabbare laddning samt bättre strömavgivning.
  • Laddning via korta kraftiga strömpulser för det låga medelladdströmbehovet vid underhållsladdning håller blybatteriet aktivare och fräschare.
  • Minskad elektrokemisk korrosion vid långvarig underhållsladdning då ex 5A pulsladdning från solpanel vid 0,1A laddningsbehov ger laddströmpuls bara 1/50 av tiden (duty cycle = 2%) och laddpaus 49/50 av laddtiden.
    I takt med årstiden, då elektrokemisk korrosion går snabbare i sommartemp då högre solcellsström finns tillgängligt.
  • Kräver överskott på solcellsström för att pulsladda, och stort strömöverskott för riktigt aktiv pulsladdning. Pulsladdar därmed bara under absorptions- och float-laddfaserna3, samt ger bara svag pulsladdning mitt i vintern och vid mörkt mulet väder. PWM-pulsladdning är som mest aktiv vid långvarig underhållsladdning.
    Med en strömbuffrande RC-krets får jag dock numera (≥2019) minst strömpulser på 8-10A såfort det finns ett litet överskott på laddström från solpanelerna, vilket ger bra tydlig effekt även i solfattigt väder.
1. Är ej fullt säkra fakta, men den uppfattning jag fått från att läst många olika källor kring pulsladdning, pulskonditionering samt batteriaktivator.
2. Uppmätt via ett Siglent 100MHz digitalt oscilloskop över en 60A/60mV strömshunt!
3. Spänningreglerade laddfaser då solcellerna ger mer ström än blybatteriet kan ta emot när det närmar sig fulladdat.

Alla de tre olika strömpulsmetoderna ger bättre batterilivslängd, men via lite olika mekanismer på ett sätt som gör att de kompletterar varandra, är min uppfattning. Grunden är dock hela tiden en bra korrekt laddning av blybatterierna.
Batteriaktivatorn och Puls-conditioning ger ihop en sorts mikrocykling av blybatterierna, förutom dess aktiva desulfatering, så blybatterierna inte är passiva som de inte mår bra av.
Jag har alla tre metoderna i mitt småskaliga off-grid system i husvagnen.
Med min strömbuffrande RC-krets sedan (≥2019) med positivt resultat, speciellt vintertid!
Samt jag har enbart en WAECO / Dometic Battery Refresher till blykol-startbatteriet i bilen, med god effekt där också. Köpt strax innan batteribyte och det gamla hämtade sig märkbart, både kapacitetsmässigt, i köldstartförmåga och laddmottagning!

 ↑ 

Några länkar som ger kunskap kring både Puls charging och Puls conditioning:
- Pulse Charging - Flooded Lead Acid Batteries
- Pulsed-current charging of lead/acid batteries - a possible means for overcoming premature capacity loss?
Conclusions:
• pulsed-current charging techniques can exert highly advantageous effects - not only in terms of accelerating battery recharge but also with respect to extending the cycle-life performance of low-maintenance batteries;
• recharging time can be reduced by an order or magnitude, i.e., ~ 10 to ~ 1 h;
• cycle life can be increased by a factor of three to four;
• the application of pulsed-current charging to a cycled battery (capacity = 80% initial value) can evoke a re- covery in battery capacity;

- A new pulse charging methodology for lead acid batteries -The Reference!- länk2 2013-12-05
Rolls battery engineering (Rolls-branded premium deep cycle lead acid batteries) framhäver strömpulsladdningens fördelar (länk): 2019-10-25
"Pulse charging has shown that banks do not get as severely sulfated as ones with traditional 3 step charging when subjected to the same undercharge conditions. Pulse charging will lower the degree of sulfation but it will not eliminate the need for a controlled, preventive equalization. The benefit of pulse charging is that the bank will require less overcharge and, therefore, less maintenance." Och VRLA blybatterier (GEL / AGM / BlyKol) ska man ju inte överladda.
De har uppdaterat texten 2020-06-03: "Pulse charging may be chosen as a preventative measure to reduce a long-term buildup of sulfation. When used from the initial installation, pulse charging may be effective in reducing sulfation buildup in cells that are properly charged and maintained. However, it is not as effective in reversing a buildup of sulfation that has already occurred."
Morningstar TriStar PWM-regulatorer som är till för stora solcellssystem framhåller dess fördelar för blybatteriernas kapacitet och livslängd precis som jag säger: "Constantvoltage series PWM algorithm increases battery capacity and life.". Med 60A regulator med den låga egenförbrukningen på <20mA, vilka även tål stora kortare strömmar "Allows inrush current to 300 amps" samt kan parallellkopplas till riktigt stora solpanelströmmar. Så PWM är inte bara till för små solcellssystem!
Fler länkar om pulsladdning & pulskonditionering: 2014-01-04
- MegaPulse Customer Reviews med bl.a. Volvo och Scania som kunder & deras erfarenheter.
Volvo Sweden: "After 7 years of intensive field testing beginning in 2004 and ending in 2011, Volvo increased battery service life in vehicles from an average of 2 years to over 5 years plus decreased electrical system faults by installing VEES, a saving of $1,100 per annum, per vehicle over 5 years."
- The Megapulse Story utvecklingshistoria, bl.a. att Volvo köpt 100.000 MegaPulse enheter.
- MegaPulse FAQ med svar på många frågor kring strömpulsunderhåll.
- Pulse charging of batteries - controlled deposition of metal?
   "by the overpotentials caused by a pulsed charge current, large lead sulfate crystals can be charged which are lost for conventional charge methods."
- Xtreme Charge: 5 Stages of Charging with pulse charging - PulseTech
"The unique and patented PULSE technology increases the duty and life cycles of your battery by minimizing the size of the lead sulfate crystals."
"Xtreme Charge is more than a battery charger and maintainer. During the maintenance cycle, PulseTech´s patented, optimized frequency pulsing constantly works to minimize and reduce naturally occurring battery sulfation – the main cause of battery failures. By reducing the size and number of lead sulfate deposits on the battery plates that negatively affect your battery´s ability to accept, store and release energy, your battery will charge deeper, maintain greater reserve capacity and last longer – up to three times longer."
- Nobel High Current Pulse Charging Method for Prolongation of Lead-acid Batteries
   "Therefore, the newly developed pulse activator was effective in preventing deterioration and consequently prolonged battery life."
- Pulsetech, Pulse Technology
   "PulseTech´s Pulse Technology Removes Sulfation." "Pulse Technology can extend battery life cycles in some cases up to 5 times."
- Pulsetech, Studies by major universities of the Pulse Technology
"A battery stored under the influence of pulsation (Pulse Technology) retained its original capacity while the capacity of the battery stored without pulsation lost a considerable amount of charge. The decrease of charge capacity of batteries stored without pulsation decreased linearly with time."
- Tebetron 2012 charger: Wa pulse charging characteristic
"Tebetron chargers work with a Wa pulse characteristic. In the main charging phase, the charging characteristic corresponds to a W-characteristic, i.e. the charge current reduces as the battery voltage increases. In the gassing phase, the electrolyte is mixed by means of highly effective short current pulses which lead to significantly less gas production than with conventional Wa chargers with fixed gassing currents. The pulsing technique reduces the temperature rise, lowers battery water consumption and uses less electrical energy." - ABC-1220M charger with pulse float charge
   "Pulse maintenance for maximum battery life, connect and forget."
- A new pulse charging methodology for lead acid batteries källa2
   "This paper describes a method for fast charging lead acid batteries using current pulses of controllable magnitude and duty called pulse charging."
- PulseTech: ReNew-IT Pulse Technology - A Technological Breakthrough
"How We Make Your Battery Stronger - connect directly to battery terminals and emit a pulsating dc current into the battery."
"The U.S. Military began using our commercial Solargizer Battery Maintenance System in 1995. Today PulseTech products are used successfully on combat and tactical vehicles all over the world.Our charging and maintenance equipment recently helped the U.S. Army save millions of dollars in battery purchases over a two-year period. If our technology can do that for heavy-duty military vehicles, imagine what it can do for you."

- Ensuring Lead-Acid Battery Performance With ReNew-IT Pulse Technology
"ReNew-IT Pulse Technology is literally changing the way people view battery maintenance and batteries as a whole."
• Prevents sulfation buildup.
• Prevents physical degradation of the battery plates.
• Increases battery service life dramatically.


Externa referenser:
Dock talar ju för att batteriaktivatorpulsning är riktigt verksam att en så stor erkänd tillverkare som WAECO har en batteriaktivator WAECO PerfectBattery, vars funktion de beskriver som:
"Förläng livslängden på dina batterier
Så fort du börjar använda dina nya batterier startar en åldringsprocess. Den kapacitet som anges på batteriet går stadigt nedåt tills batteriet blir så dåligt att det inte fyller sin funktion. WAECO PerfectBattery BR motverkar åldrandet (sulfateringen) och håller batteriernas kapacitet uppe. Den arbetar bara när spänningen överstiger 12,6/25,2 volt och det innebär att en laddare är ansluten eller att motorn är igång. Vintertid bör man ansluta en WAECO PerfectBattery BC så att spänningen når den nivån. Ett fantastiskt tillbehör som verkligen gör underverk. 10 000 nöjda kunder!
- Förlänger livslängden avsevärt på dina batterier genom minskad sulfatbildning
- Batteriernas kapacitet (ursprungliga Ah) bibehålls i åratal
- Motverkar kristallbildning genom strömstötar
- För batterigrupper upp till 300 Ah
- Återhämtar åldrade batterier (ej defekta)
- Enkel installation – sköter sig själv
- Eliminerar kallstartsproblem
- 10 000 sålda exemplar
"
Heter numera DOMETIC PERFECTBATTERY BR 12 samt här finns en manual.
WAECO Battery Refresher verkar vara anvancerad och fungera både som "Puls conditioning" och "Batteriaktivatorpulsare" genom att batteriaktivatorns urladdningspulser återvinns och matas tillbaka som kraftiga laddpulser: "The Battery Refresher takes energy from the battery and returns it as a surge [DE: Stromstoß]. As a result, the [lead sulfate] crystals are excited in its natural frequency for oscillating. They thus decompose back to their [active battery plate] amorphous structure."

Eftersom WAECO Battery Refresher bara är aktiv över 12,6 / 25,2 volt så innebär det att den är bara aktiv ihop med laddning / underhållsladdning, vilket också är min slutsats att en batteriaktivators stora urladdningsströmpulser måste kombineras med minst underhållsladdning för att vara riktigt verksam mot sulfatering.

Så då bör ju kombinationen typ "WAECO Battery Refresher" och en MPPT-laddteknik kunna ge både max laddning från solpanelerna samt både "Puls conditioning charge" och "Batteriaktivatorurladdningspulser" funktion samtidigt, funderar jag - fungerar inte. 2013-11-06
När jag provar med MPPT-regulator får jag inte längre någon effekt på batteriet av strömpulsningen, och en analys visar att strömpulserna då istället går in i de kondensatorer som MPPT-regulatorn har på batterisidan. Kondensatorer har betydligt lägre intern resistans än blybatterier. Se resultaten av dessa tester längre ned här. 2018-05-31
Se fler länkar: 12V Mobil el - Batteriaktivator.

I Wikipediaartikeln Lead–acid battery - Sulfation and desulfation beskrivs desulfatering genom korta strömpulser:
"Desulfation is the process of reversing the sulfation of a lead-acid battery. Desulfation is achieved by high current pulses produced between the terminals of the battery. This technique, also called pulse conditioning, breaks down the sulfate crystals that are formed on the battery plates.[14] Short high current pulses tend to work best. Electronic circuits are used to regulate the pulses of different widths and frequency of high current pulses. These can also be used to automate the process since it takes a long period of time to desulfate a battery fully."

Förloppet beskriv i lite mer detalj på webbsidan Some Technical Details on Lead Acid Batteries - The Chemistry of Sulfation, and Why Pulsing Helps.

"Pulse charging has shown that [battery]banks do not get as severely sulfated as ones with traditional 3 step charging when subjected to the same undercharge conditions. Pulse charging will lower the degree of sulfation but it will not eliminate the need for a controlled, preventive equalization."

"The concept of applying a short discharge pulse during the charge cycle is sometimes referred to as "reflex charging" or "burp charging". Discharge pulses help to condition the plates of the battery. Rapid pulse chargers without discharge pulses work well for "opportunity" charging and here the batteries are rapidly charged up to about 80% of their capacity. The batteries charged this way need to be brought up to 100% every few cycles with a slow charge. The incorporation of discharge pulses into the rapid charging process has many advantages because the discharge pulse more quickly discharges the capacitive reactance of the battery. This allows a shorter rest period between pulses, thus a more rapid charge. The short rise-time, strong discharge pulse also condition the battery by causing the sulfation crystals on the plates or dendrites to break down more easily and release their ions back into the electrolyte. The discharge pulses also allow much more rapid charging from 80% to 100% of capacity, around 30 minutes for lead-acid batteries."

"Pulse technology for lead acid batteries has been around for many years, the military has also been using this technology for many years for their battery equipment to optimize their readiness. As stated earlier, applying the correct quanta of energy to any bond will break it."

"This approach [pulse charging] is shown to dramatically improve the charge rate outside of the constant current [bulk charge] region [i.e. during the constant voltage absorption and float charge phases]." 2013-12-05

"The inclusion of a small discharge pulse gives a slight improvement in charging efficiency without reducing the charging time, despite the initial lower average current. Both variable pulsing methods show significant improvements in charging time compared with conventional means, illustrating the potential to rapidly improve the useability of lead-acid batteries in EVs [and RVs] by [pulse] opportunity charging." 2013-12-05

"During the Oakland University study, testing was also done on stored batteries to determine how this patented [PulseTech] Pulse Technology would affect military vehicles that sit unused for long periods of time. The batteries were stored at a constant temperature of 25°C (77°F) for 14 weeks.
The final report lists the following results: "There is a distinctive difference in the charge capacity between these two batteries. A battery stored under the influence of pulsation (Pulse Technology) retained its original capacity while the capacity of the battery stored without pulsation lost a considerable amount of charge. The decrease of charge capacity of batteries stored without pulsation decreased linearly with time. After 14 weeks the decrease of charge capacity accounted for about 25% of the battery's original capacity. In this same period of time, the charge of the battery attached to (a product using pulse technology) slightly increased. This is probably due to a reconditioning (reforming) process of the battery plates by continuous pulsation" or the application of Pulse Technology." 2014-01-04

"PulseTech´s unique and patented PULSE technology [ReNew-IT Pulse Technology] increases the duty and life cycles of your battery by minimizing the size of the lead sulfate crystals. This allows a battery to accept as much charge as possible. PULSE technology helps ensure that your new batteries will stay in like-new condition while improving older batteries dramatically. Duty cycles are typically extended from three to five times for all types of lead-acid batteries!"
"The PulseTech charging emits a pulsating DC current that removes the sulfate deposits from the plates and returns them to the battery acid as active electrolyte." 2014-01-04

Jag har läst ett tjugotal artiklar och rapporter kring dessa fenomen, bearbetat informationen och kunskapen för off-grid solelsystem och försökt göra den lättillgänglig och användbar här.

 ↑ 

Erfarenheter:

Lite justerad: 2020-06-06, Lagt till stycke: 2021-04-14
Egna erfarenheter från pulsad batteriström - några olika utvärderingar:
Jag hade med början på 1980-talet ett par egenbyggda kraftfulla elektroniska kondensatortändsystem på mina bilar under många år. För varje tändgnista så tog det 3-5 kraftiga korta strömpulser om ca 10A med 4kHz frekvens ur bilbatteriet, för att ladda upp kondensatorn till 350V igen till nästa tändgnista till tändstiften. Bilbatterierna i de bilarna höll >10år och jag bytte för att jag vågade inte lite på dem längre, fast de då fortfarande fungerade bra. Fick samma resultat på tre olika bilar med uppnådd 8-10år livslängd på startbatterierna innan jag sålde bilen eller för säkerhets skull bytte batteri.
Så är lite liknande funktion som WAECO Battery Refresher och PWM-pulsladdning... så därför tror jag på principen med strömpulsning...

När jag köpte min husvagn i februari 2007 satt det ett gammalt slitet husvagnsbatteri i med väldigt dålig kapacitet kvar, vilket dock med min PWM-laddregulator till solpanelerna med sin pulsladdning och en batteriaktivator typ PB-500 ständigt blev bättre (ganska snabbt i början) och återfick mer kapacitet ända fram till att jag köpte ett nytt batteri 2009-05-07. Bytte batteriet efter att jag fått det gamla belastningstestat hos batteriverkstad och utdömt som helt slut, men nu vet jag att sådana belastningstester är inte relevanta för de låga strömförbrukningar man har i en husvagn ur batterierna där.

Jag ska under 2014 prova en WAECO Battery Refresher och se hur jag uppfattar dess påverkan på blybatterierna, om det kan motsvara en PWM-laddtekniks pulsladdning.1.
Finns information som tyder på att pulsformen hos WAECO Battery Refresher t.o.m. är effektivare än PWM-pulsladdning, så blir nog riktigt bra ihop.

2021-04-14
Mitt Tudor Carbon Boost startbatteri i bilen köpt 2012-02-09 började bli märkbart trött vintern 2015/2016. Så inför byte köpte jag en WAECO Battery Refresher då jag ville låta mitt nya Carbon Boost startbatteri vårdas av en Battery Desulfator / Regenerator från början. På bara ett par veckor hämtade sig då det åldrade batteriet och blev piggt igen samt gav bättre köldstart än vanligt. Sannolikt fick det även bättre laddmottaglighet i kyla också.
Startbatteriet hade blivit misshandlat denna och två tidigare vintrar då jag kört så lite att bilens elektronik laddat ur det rätt djupt under längre perioder, så inte konstigt det var märkbart åldrat (sulfaterat)! Men denna påtagliga återhämtning för startbatteriet kom ändå som en överraskning, så jag lite började ångra att jag beställt ett nytt!
Detta är det tydligaste beviset på att WAECO Battery Refresher gör riktig ordentlig nytta!
Mitt nya startbatteri hamnade i bilen 2016-01-23 samt ersattes 2021-03-20 av ett nytt Carbon Boost. Fungerade då fortfarande som nytt 5 år gammalt, men det från 2012-02-09 som jag hade i mitt lilla experiment solcellssystem i lägenheten havererade i slutet av december 2020 nästan 9 år gammalt. Så tyckte det blev smartast att ta det i bilen och köpa ett nytt till bilen, då det var 5 år gammalt.
Vid test med batteritestare 2021-04-08 visade sig det 5-åriga batteriet vara 94% healthy!
Också en tydlig indikation på att en WAECO Battery Refresher / Desulfator verkligen gör nytta.

Jag kan dock inte säga om det är den PWM-pulsladdningen eller batteriaktivatorns kraftiga urladdningspulser som gett mest effekt eller om de är kombination som är mest verksam, då jag hela tiden haft båda installerade och sedan 2014 även WAECO Battery Refresher Desulfator, men lite nya erfarenhet här samt i stycket nedan!
Sedan 2019 har jag haft min strömbuffrande RC-krets ansluten till PWM-regulatorn med positivt resultat, speciellt vintertid.
Under sent 2012 samt 2013 hade jag dock i 16 månader en MPPT-regulator ihop med bara en batteriaktivator typ PB-500, och det gav inte tillräcklig "pulsmotionering" av batterierna då de blev segare och mindre aktiva under den tiden jämfört med den tidigare PWM-laddningen, vad jag kunde se på batteriernas urladdningsspänning!
Men visade sig att MPPT-regulatorns kraftiga kondensatorer mot blybatterierna då sög upp det mesta strömpulsandet pga sin låga inre resitans. 1.

2021-04-14
Nu April 2021 anser jag mig dock säkert kunna säga att strömpulsandet både från PWM-regulator med strömbuffrande RC-krets och WAECO Battery Refresher Desulfator håller blybatterierna fräschare och förlänger livslängden signifikant! Jag upplever att de gör ungefär lika stor nytta, men att de påverkar blybatterierna på lite olika sätt så de kompletterar varandra bra. Hur mycket nytta min PB-500 batteriaktivator gör är mer osäkert, men urladdning med låg ström ger en ogynnsam kristallstruktur hos batteriets elektroder, så tror dess 90-100A urladdningspulser var 20:e sekund gör nytta där. Dessa korta kraftiga urladdningspulser från PB-500 minskar även risken för tillväxt av dendriter enligt litteraturen, så risken för cellkortslutning bör minska men är svårt att verifiera såhär själv. Samt vid långvarig standby-drift med solceller så ger alla dessa tre ihop en mikrocykling med kraftiga strömpulser både i och ur blybatterierna hela tiden, vilket förhindrar att de mår dåligt av att vara fullt passiva!
WAECO Battery Refresher Desulfator är aktiv >12,7V, dvs så fort blybatterierna laddas, medan PWM-regulatorn bara strömpulsar när den begränsar laddströmmen. Under långvarig standby-drift med underhållsladdning av fulladdade blybatterier räcker i regel ytladdningen till för att driva WAECO Battery Refresher dygnet runt, så den ger många fler timmars strömpulsande än PWM-regulatorn. Men PWM-regulatorns strömpulser innehåller mycket mer energi då de laddar blybatterierna, vilket bl.a. ger en gynnsammare mer finkornig struktur för elektrodmaterialet som ger lägre inre resistans. Samt vid långvarig standby-drift med underhållsladdning från solceller så strömpulsar oftast min strömbuffrande RC-krets försedda PWM-regulator med korta kraftiga strömpulser med en pulskvot (duty cycle) på 0,5% - 3%, dvs pausar laddningen 99,5% - 97% av tiden vilket minskar den elektrokemiska korrosionen avsevärt!
Permanent sulfatering och elektrokemisk korrosion är de två vanligaste orsakerna till förstörda blybatterier som förkortar deras livslängd!
Battery University skriver: A subtle indication whether lead acid can be recovered or not is visible on the voltage discharge curve. If a fully charged battery retains a stable voltage profile on discharge, chances of reactivation are better than if the voltage drops rapidly with load. Och det är den tydligaste skillnaden jag kan se i drift att med strömpulsade blybatterier är spänningen signifikant högre under urladdningens förlopp än när jag provat lite längre perioder med MPPT-regulator. Runt +0,4V högre urladdningsspänning (12V), vilket är mycket om man tittar i tabellen SOC vs polspänning. Blev även tydligt bättre vintertid med min strömbuffrande RC-krets till PWM-regulatorn med förstärkt strömpulsande. Enligt Battery University indikerar då det att strömpulsandet motverkar bildandet av "Permanent sulfation"!
Strömpulsad laddning ger högre coulomb verkningsgrad samt laddnings­mottaglig­het under absorptions- och float-laddning, så blybatterierna laddas snabbare under de sista 20% av återladdningen. Gör att man i ett solcellssystem oftare kommer till fullo nå 100% SOC, vilket också motverkar sulfatering och ger bättre livslängd. (Men med MPPT-regulator kommer man i aktiv drift sannolikt i snitt ha lite högre SOC i blybatterierna vid bra solcellsväder.)
Måste vara mycket effektivare att hela tiden under drift med strömpulsande motverka bildandet av svårlöslig sulfatering än som en del 230V batteriladdare försöka lösa upp det i efterhand via ett Rekond-läge någon gång ibland!
Mina nuvarande Tudor Dual TR350 80Ah fritidsbatterier från 2012-07-07 resp 2015-05-21 var i Oktober 2020 fortfarande fräscha med bra kapapcitet i (laddade ur -69Ah då med bra batterispänning), vilket är en anmäkningsvärd hög ålder för batteritypen! Man brukar räkna med runt 3 års livslängd på dessa, och då laddar jag ändå ibland i dåligt väder ur dem till 70% DOD, betydligt djupare än Tudor´s rekommenderade max 40% DOD (350Wh)!
De var då dimensionerade för 70% DOD vid utnyttjande av hela dåligt-väder-reserven på 3 dygn, så har då och då urladdats till 70% DOD men ändå inte så väldigt frekvent!
Den regelbundna urladdningen har under sommarhalvåret legat runt 10% - 50% DOD.
På vinterhalvåret oftast runt 60% - 70% DOD, då jag lite glest helgcampar.
Dessa blybatterier hade då ännu inga tydliga tecken på sulfatering trots cyklande, djupurladdningar och hög ålder! Strömpulsning motverkar och förebygger helt klart permanent sufatering.
Vid helgboende 2020-12-20 noterade jag att batterispänningen sjönk lite snabbare än normalt under urladdning, men annars bra funktion från blybatterierna även då.
Vid helgboende 2021-04-16 visade sig det äldsta blybatteriet nått sin livslängd. Hade förbrukat mycket vatten, speciellt i två av cellerna, underhållsladdningen låg på 0,7A mot 0,1A normalt samt första natten sjönk batterispänningen väldigt snabbt och var låga 11,9V på morgonen efter bara -20Ah urladdning. Andra natten stängde regulator av för låg batterispänning <11,5V redan efter -11Ah förbrukning mitt i natten, trots helt fulladdat på dagen! Kopplade bort det gamla batteriet och på morgonen höll det bara 10,6V, fast batterierna Equalization-laddade 2h vid 14,8V dagen innan.
Jag är övertygad om att det kunde uppnå nästan 9-års livslängd beror på det omvårdande strömpulsandet det fått! Jag är väldigt nöjd med livslängden för batteritypen.
Inköpt för 845kr ger det väldigt låg livslängdskostnad för ett 80Ah off-grid batteri!
De ersattes 2021-05-11 av två 106Ah lead-carbon AGM blybatterier med vikten 36kg/st, mot 17kg/st för de tidigare 80Ah. Får då även en dåligt-väder-reserv på 5 dygn, vilket är lite mer balanserat mot tidigare 3 dygn som är lite tight men ändå fungerat i 14 år.

2021-04-18
Statusanalys av blybatterier bör vara möjligt att integrera i en batterimonitor, för att kunna larma när batteribanken avviker från normal driftstatus. Såg ju för mina gamla Tudor TR350 att först batterispänningen började sjunka snabbare än normalt under urladdning och sedan att strömmen vid standby underhållsladdning (float) ökade från 0,1A till 0,7A, vilka båda är tydliga mätbara tecken man kunde analysera och larma för. Då ges man möjlighet att lokalisera att byta ut ett dåligt blybatteri innan det skadar övrig batteribank, eller leder till haveri. Kan göras i mjukvara (firmware), så en billig funktion utan extra hårdvara!
Menar inte som en fullvärdig "Battery state of health estimation" utan en enklare indikation.
För oss lite mer intresserade kunde det vara intressant med mer information än bara Ah och SOC från batterimonitor, typ hur mycket ström som använts direkt från solcellerna och hur mycket som plockats ur batteribanken. Hur mycket av strömförbrukning som just nu kommer från solcellerna respektive batteribanken.
Och vid off-grid för fritidsboende att man kunde nollställa och mäta för en boendeperiod där hur mycket av strömmen som solcellerna resp. batteribanken levererat, både för boendeperioden och senaste dygnet (24h). Ur det kunde systemet även mer smart beräkna hur länge till batteribankens dåligt-väder-reserv räcker utifrån senaste 24h drift.
Har man 5 dygns dåligt-väder-reserv i batteribanken och solcellerna levererar 75% av förbrukad ström i molnig väder så räcker den reserven då i 20 dygn som exempel.
Bra att få info om, men lite krävande att själv försöka uppskatta!

2021-04-20
Adaptiv styrning av laddström under bulkladdning bör kunna ge bättre batterilivslängd i ett off-grid solcellssystem med extra mycket effektmarginal hos solpanelerna. När det mest är nattens strömförbrukning som ska återladdas så finns det ingen nytta med att ha batteribanken fulladdad redan vi 9-tiden på förmiddagen istället för lite efter lunch, så då kan man styra ned laddströmmen till en nivå som ger bättre batterilivslängd. När det istället varit dålig laddning några dagar så man laddat ur batteribanken lite mer vill man återställa den utnyttjade dåligt-väder-reserven så snabbt som möjligt, för att på nytt ha den reserven tillgänglig i fulladdade batterier. Krävs då strömmätare för laddström in i batteribanken så bara den strömmen begränsas och inte för övrig strömförbrukning, vilket gör att laddregulator och batterimonitor bör vara en integrerad systemfunktion.
Solladdregulatorn borde därför ha en systemfunktion som analyserar hur batteristatus (SOC) utvecklar sig över tiden och anpassar max laddström efter det. Så min idé är en lite smartare analyserande laddfunktion som ger bättre batterilivslängd. Batteriladdning som en systemfunktion.
Det är välkänt att högre laddström förkortar batterilivslängden, både hos blybatterier och LiFePO4-batterier, men har nog större inverkan på blybatterier.

1. Visar sig att MPPT-regulatorer har kraftiga kondensatorer på batterisidan som suger åt sig strömpulsandet och jämnar ut "kortsluter" dem, så det inte når in i blybatterierna!
Så med MPPT-regulatorerna blev det ingen strömpulsning alls, vilket förklarar att blybatterierna så snabbt försämrades i sina egenskaper. Skillnaden blev tydlig när jag bytte tillbaka till PWM-regulator och strömpulsad laddning, med så mycket fräschare blybatterier igen efter ett tag!

Läs även om:
- 16 månaders erfarenhet av Steca SOLARIX MPPT 2010 = byter till PWM
- Driftdata Solelsystem - Tristar MPPT 60 regulator = byter till PWM
- Uppföljning av den nyinstallerade Solara SR340CX PWM-laddregulatorn

 ↑ 

Att välja MPPT- eller PWM-solladdregulator för off-grid:
Uppdaterad: 2020-05-28 (skapad 2013-10-28)

Kort sammanfattning: Ny 2019-07-06, uppdaterad: 2020-05-28
MPPT-regulatorn (Maximum Power Point Tracking) har ett par för­delar, dels att den kan få ut runt 10-25% mer ström under bulk­ladd­fasen ur sol­panel­erna i snitt vid god ström­till­gång i soligt väder, dels att man kan serie­koppla sol­panel­er till högre spänning som gör att man kan använda mindre led­nings­area eller längre led­ning­ar till regulatorn, samt att det ger lite gynn­sam­mare förut­sätt­ningar vid partiell skugg­ning ihop med sol­panel­ernas in­byggda bybass-dioder.
Kortvarig kan man få <30% extra ström i soligt väder, men inte så det gör någon större skillnad totalt. I mulet väder får man ofta ned mot 10% extra, eller t.o.m. än mindre ned mot 0%.
Man kan även köpa 60/72-cellers sol­panel­er med den högre spänningen anpassad för installation på villa­tak och använda till 12V batteri, vilket ger lägre kostnad per Watt.
Det vanliga är att MPPT-solladdregulatorer floatladdar med en konstant spänning som ger en kontinuerlig låg laddström från solcellerna, vilket inte är så bra för blybatterier. Så bör helst ha intermittent floatladdning, eller än bättre pulsladdning vilket jag dock inte sett någon med.
Den långa laddpausen vid intermittent floatladdad MPPT-regulator skulle även kunna fungera som en strömsnål standby-mode, rätt konstruerad!
Vid små effekter från solpanelerna, som är vanligt längre perioder runt midvinter, så får många MPPT-regulatorer en dålig verkningsgrad som ger märkbart mindre ström än en PWM-regulator, just då man verkligen vill få ut all ström som går till underhållsladdning av batterierna. Beror på att MPPT-funktionens Buck converter ständigt pulsar MOSFET-transistorerna vid hög frekvens, vilket ger förluster som tar märkbar del av strömmen vid små strömmar. Gör även att MPPT-regu­la­torer ofta har en högre egenförbrukning av ström, vilket också är negativt vid vinterns korta dagar - så se upp för det då vissa kan ha regält högre egenförbrukning, som den jag provat. Det viktiga är nettoströmutbytet/dygn, vilket är extra viktigt vid låg solinstrålning.
Verkar dock komma fler MPPT-regulatorer med lägre egen strömförbrukning nattetid då MPPT-funktionen är avstängd. Typ 8-12mA (12V) hos 15-20A MPPT-regulator är vanligt nu 2021 och bör vara ≤20mA hos en bra 15-20A regulator.
PWM-regulator (Puls-Width Modula­tion) har också ett par för­delar, dels ger dess vård­ande ström­puls­ladd­ning in i bly­batteriet under absorb­tions- och float-ladd­faserna ett fräschare bly­batteri med längre livs­längd samt en mer skon­sam lång­tids under­hålls­ladd­ning, dels får man snabbare och effek­tivare ladd­ning under absorb­tions- och float-ladd­faserna, då de sista 10-20% till fullt batteri laddas. Och PWM är oftast billigare.
Strömpulsladdningen ger även en högre coulomb verkningsgrad för blybatterier. (källa)
Samt vintertid då solpanelerna ofta ger liten effekt längre perioder så arbetar normalt en PWM-regulator fortsatt med hög verkningsgrad, så man verkligen får ut all ström som går till underhållsladdning av batterierna då. Beror på dess elektroniska funktion där man kan PWM MOSFET-transistorerna vid låg frekvans (30Hz i den jag har), eller bara ha dem konstant tillslagna då strömmen inte behöver regleras / begränsas med i stort noll i förluster.
Normalt har PWM-regulatorer låg egenströmförbrukning som ger högt nettoströmutbyte/dygn vid sämre ljusförhållande och även ström fler timmar per dygn då. Typ 4-8mA (12V) för 15-20A PWM-regulator.
Nackdelen är främst att solpanelspänningen måste vara väl anpassade till batterispänningen, annars blir verkningsgraden usel för systemet! Typ 36 celler till 12V, kiselsolceller.
Så valet står mellan (MPPT) mer ström under bulk­ladd­fasen vid god ström­till­gång, klenare kablar från solpanelerna vid seriekopplade solpaneler, kan använda solpaneler med högre spänning samt kan ge sämre strömutbyte vintertid och i mulet dåligt väder. Mot (PWM) bättre bly­batteri­livs­längd, fräschare bly­batteri och effek­tivare laddning under de sista 10-20% till fulladdat, samt en skon­sam lång­varig under­hålls­ladd­ning och förmåga att förmedla även väldigt små strömmar i stort helt förlustfritt till batteriet vintertid.
Är en del som pekar mot att strömmässigt ökar fördelen med MPPT-regulator ju större solpaneleffekt man har i sin anläggning. Jag har bara erfarenhet från 250Wp.
Läs även om PWM-strömpulsladdnings effekt på blybatterierna här ovan.
Samt även om: Insikter och erfarenheter om/av Victron SmartSolar MPPT.
Verkningsgradskurvor PWM, MPPT & MPPT+PFM Ny 2021-04-11

MPPT charge effiency diagram
Är främst den grönmarkerade delen av diagrammet som är aktuellt i mitt off-grid solcellssystem med 250Wp, 160Ah/12V & 20A PWM-regulator.
Diagrammet tar dock inte med den olika effekten av nettoström/dygn!
Vad en regulator ger i nettoström/dygn är det viktiga vid off-grid!

Diagram som visar princip­iellt hur verknings­graden varierar med strömmen från sol­cellerna vs regulatorns max ström (IPV/Imax) för min PWM-regulator, standard MPPT-regulator samt PFM MPPT-regulator.
PFM MPPT-regulator med högre effekt­ivitet även vid små ström­mar från sol­panelerna har jag inte sett hos någon regulator för off-grid solcells­system.
Hos de MPPT-regulatorer jag provat verkar verknings­grads­kurvan dyka ned lite snabbare vid lägre strömmar än i dia­grammet. Samt MPPT har i regel högre egen­ström­för­brukning än PWM natte­tid som sänker netto­strömmen/dygn märk­bart, vilket även det för­skjuter kurvan lite åt höger för std MPPT. Mer vid korta dagar.
Så break-even där PWM och MPPT-kurvorna skär varandra är nog i praktiken vid 5-10% relativt strömvärde vid mitt system på 250Wp, 160Ah/12V och 20A regulator, sett på dygnsnettoström, kanske ytterligare lite högre runt midvinter. Men jag har inte utrustning för att mäta det så är lite osäkert, jfr. med break-even vid ca 2% relativ ström här i diagrammet.
Finns ju färdig kunskap om hur man gör en MPPT-regulator effektivare vid små strömmar från solpanelerna med PFM-teknik. Dvs hur man får dess buck-converter att arbeta strömsnålare då.
Så lite konstigt det inte verkar vara någon tillverkare som utnyttjar den kunskapen, i alla fall vad jag sett hittills. För att få effektivare MPPT-regulator för Nordisk midvinter samt i mulet väder.
"However, relatively few designers understand how to predict the efficiency of a buck converter when it operates under pulse-frequency modulation (PFM), a mode that is widely used in portable applications to improve efficiency at light loads.", källa
Se även om MPPT´s dåliga lågströmseffektivitet här nedan.
Mitt val i min off-grid husvagn blev att gå tillbaka till min PWM-regulator, efter att under längre tid provat tre olika MPPT-regulatorer. Avgörande var dels den vårdande laddningen av blybatterierna som ger dem lång livslängd, dels dess effektivitet vid små solcellsströmmar vintertid där MPPT-regulator gav betydligt mindre nettoströmutbyte/dygn vintertid än min PWM-regulator gör. Idag (2020) är även solpaneleffekt billigt jämfört med batterikapacitet, så känns bättre att värna blybatteriernas livslängd och köpa till de 10-20% solcellseffekt man förlorar att ta till vara på med PWM. Min PWM-regulator på 20A har bara 4mA i egenförbrukning!
OBS! Jag kan inte garan­tera att alla PWM-regu­lator­er ström­pulsar in i batteriet, då dess elektronik­kon­struktör kan ha lagt in kraftiga konden­sator­er på utgången, vilket dock inte behövs och bara är en onödig utgift så bör ej finnas där.
Gäller också att man inte har annan elektronik med stora konden­sator­er in­kopp­lade nära batteriet, vilka annars suger åt sig allt ström­puls­andet och ger en utjämnad ström till batterierna (som kondensatorerna i MPPT-regulatorer gör).

Ref. Laddfaserna visade i några olika diagram.

MPPT- och PWM-laddteknikerna:
MPPT-regulator och PWM-regulator är två helt olika tekniker att sköta laddningen från solpaneler. MPPT är mer avancerat och kräver en dyrare elektronik och PWM är lite enklare rent elektroniskt vilket ger högre verkningsgrad, men de har sin olika fördelar och nackdelar. Så man kan inte enkelt säga att den ena tekniken är bäst, vilket jag ska visa här.
Hur vet man då om en solladdregulator är av typen MPPT eller PWM? Man kan lugnt utgå ifrån att om det inte särskilt påpekas att det är en MPPT-laddregulator så är det en PWM-laddregulator, då MPPT-tekniken är så mycket dyrare. (Sedan krånglar en del tillverkar till det och säger att deras MPPT-regulator arbetar med PWM, men så gör alla MPPT-regulatorer internt, men det är inte det samma som en PWM-laddteknik ut mot batteriet!)
Ett par källor som förklarar MPPT och PWM laddteknikerna:
MPPT - Wikipedia
Vad är MPPT och PWM? - 24volt.eu
FrittLiv tipsar: Några olika fabrikat av solcellsregulatorer.

Kort förklaring av skillnaden mellan MPPT och PWM laddteknikerna:
Kort kan man förklara de olika teknikerna genom en snabb genomgång av hur laddning från solpaneler till blybatterier fungerar.
En "12-volts" 36-cellers kiselsolpanel har vanligen en spänning runt 17,5V vid max effekt, medan blybatterier laddas vid en polspänning som varierar mellan ca 12,5V till 14,4V (alla spänningar här angivna vid 25°C).
Den spänningsskillnaden mellan solpanelen och blybatteriet kan en MPPT-laddteknik utnyttja och omvandla till extra ström, medan den vid PWM-laddteknik går helt förlorad.
Men den PWM-laddningen ger en pulsladdning under de spänningsreglerade absorptions- och float-laddfaserna som är gynnsam både för batteriets livslängd samt för laddningseffektiviteten, där MPPT-laddteknikens jämna konstanta ström har en klar nackdel.
Samt skillnaden i elektronisk uppbyggnad ger normalt PWM en betydligt lägre egenströmförbrukning, vilket är gynnsamt i svagare ljus som månaderna runt midvinter eller i mulet väder.

MPPT-laddteknik:
En MPPT-regulator känner av vid vilken spänning solpanelen ger högst effekt för stunden, håller spänningen där och omvandlar spänningsskillnaden mellan solpanelen och batteriet till extra ström, lite som en elektronisk växellåda. På så sätt får man normalt mellan 10% - 15% extra med ström från sina solpaneler sett över dygnet sommartid vid bra solinstrålning, men kortare stunder ända upp till 20-30% extra ström vid 12,5V batterispänning, jämfört med en PWM-laddteknik.
Är även vad Morningstar säger i sitt whitepaper om PWM vs MPPT.
Många anger 15-25%, men tar då inte med den högre strömförbrukningen hos MPPT som sänker nettoströmmängden sett över dygnet. Nettoström = levererad ström - egenförbrukad ström.
Samt tar inte heller med effekten av betydligt sämre verkningsgrad i MPPT-elektroniken vid dålig solinstrålning i mulet väder eller runt Nordisk midvinter med små strömmar från solcellerna.

MPPT-regulatorn fungerar som en elektronisk växellåda via en "step-down" buck converter som omvandlar spänningsskillnaden mellan solpanelens optimala driftsspänning för max effekt och batteriets laddningsspänning till extra ström. Buck convertern pulsviddsmoduleras (PWM) som en del av sin interna funktion, vilket inte ska förväxlas med en PWM-laddteknik. Pulsviddsmoduleringen av buck convertern styrs så man arbetar vid solpanelens driftsspänning för optimal effekt (MPP), vilket då ger maximal ström från solpanelen.

En MPPT-regulator kan arbeta väldigt snabbt i att anpassa sin reglering efter varierande solcellseffekt, samt om den är konstruerad för högre spänning tillåta att man seriekopplar flera solpaneler till högre spänning för att växlas ned till batteriladdspänningen via MPPT-regulatorn. På så sätt kan man spara in kabeldimension vid större anläggningar. Solcellsspänningen ökar när solcellerna kyls ned i kallare väder och MPPT-laddtekniken ger än mer extra ström då.
Samt man kan då köpa de billigare 72-cellers "villasolpanelerna" även till 12V-system.


MPPT efficiency example
MPPT-regulator verkningsgrad, ett exempel

En MPPT-regulator kan även genom sin elektroniska princip-uppbyggnad begränsa max ström till den nominella ström den är dimensionerad för, så det är ofta möjligt att ansluta solpaneler med lite högre toppeffekt än regulatorns nominella strömgräns motsvarar.
Men samtidigt medför MPPT-regulatorns elektroniska uppbyggnad att man får sämre elektronikverkningsgrad om man överdimensionerar en sådan regulator gentemot aktuell solpaneleffekt, samt en sådan regulator som inte är bra tekniskt utformad kan ha ganska dålig verkningsgrad. Gäller extra mycket för verkningsgraden vid små strömmar som kan vara besvärande dålig i mulet väder eller runt Nordisk midvinter, se stycket nedan! Så valet av rätt MPPT-regulator är viktigt!


2021-03-29:
MPPT´s försämrade verkningsgrad i effektöverföringen vid låga strömmar:
Precis som jag reagerar elektroniktillverkaren Linear Technology Corporation på och uppmärksammar att MPPT-regulatortekniken får en besvärande låg verkningsgrad när solinstrålningen är låg och solpanelerna ger lite ström och att det bör åtgärdas:
"While MPPC [MPPT] optimises solar panel efficiency during periods of low illumination, the power conversion efficiency of the solar charger suffers when power levels are low, degrading the overall power transfer efficiency from the PV-panel to the battery. This article shows how to improve solar charger efficiency by applying a simple PWM charging technique that forces the solar charger to release energy in bursts when power levels are low."
Från artikeln "How to use solar power to charge batteries efficiently".
Tyvärr har ingen av de tre MPPT-solladdare jag provat haft någon sådan optimering för små strömmar, Victron SmartSolar MPPT 75/15, Steca SOLARIX MPPT 2010 & Tristar MPPT 60. Samt inte läst om någon annan heller lämplig för off-grid optimerad så. Dessa tre provade har dock sina egna speciella starka sidor, vilka man skulle velat haft kombinerade i en MPPT-regulator, ihop med lågströmsoptimering!
Steca har absolut bäst datasheet över sina verkningsgrader, både MPPT-verkningsgrad och DC-DC-effekt-verkningsgrad inkl. diagram över effekt-verkningsgraden. De båda andra, liksom flera andra tillverkare, har bara en "Peak efficiency" angiven (där det ofta inte ens framgår om det gäller MPPT-verkningsgrad eller DC-DC-effekt-verkningsgrad), vilket är ointressant för att jämföra olika regulatorer med varandra samt för att få en uppfattning om den tekniska prestandan. Det visar på ett fokus på max prestanda och inte lågströmsprestanda! Peak efficiency kan avvika signifikant från där regulatorn arbeter större del av tiden, samt säger absolut inget om lågströmsprestanda!
Det mesta som skrivs om MPPT-tekniken har just ett sådant lite vilseledande ensidigt fokus på max prestanda, medans det mest kritiska i off-grid solcellssystem är lågströmseffektivitet, åtminstone här i Norden.

Är ju ett reellt problem inte minst under Skandinavisk midvinter eller i mulet väder, vilket mina tester av tre olika MPPT-solladdare även visat!
Se även tabellerna nedan över laddeffektjämförelse.

Linear Technology´s lösning är att låta MPPT-regleringen arbeta intermittent när strömmen blir under 1/10-del av regulatorns max-ström, s.k. Burst Mode™ (patented by Linear Technology). Och att man styr den intermittenta funktionen som en pulsbredds-modulering (PWM) dvs tiden MPPT är aktivt resp. pausad.
På så sätt får man MPPT-regleringen att arbeta med högre ström en kortare del av tiden ( = högre verkningsgrad) och däremellan håller man den strömsnålt pausad, enligt detta förslaget.
Den låga solpanelströmmen får ladda upp kondensatorer som sedan via MPPT-reglering laddas ur korta stunder, allt växlande i ett rätt snabbt tempo så kondensatorspänningen fås att pendla lite lagom kring MPP-spänningen för solcellerna. PWM-frekvensen för detta styrs av solcellsströmmen då man håller spänningens pendling över kondensatorn vid ett fast bestämt värde.
Alla MPPT-regulatorer har normalt kondensatorer på solpanelsidan pga PWM-strömuttag från dem via sin buck-konverter, så strömmen från solcellerna behöver buffras där.
Ett intressant förslag som bör fungera bra, men som skiljer sig från mina skissade tankar på lösning kring detta. Men skoj och inspirerande att se ett annat angreppssätt på problemet.
Ett annat likartat sätt är Pulse-Frequency Modulation (PFM).
Se även om Verkningsgradskurvor PWM & MPPT samt PFM-teknik här ovan.


Olika effektmaxima
Flera olika effektmaxima, vid partiell skuggning
Kan vara flera lokala effektmaxima (LMPP)

Global Peak
Det är även viktigt att en MPPT-regulator klara av att hitta optimal effektpunkt bland flera olika lokala effektmaxima, GMPP, när det förekommer delvis skuggning av solpanelerna, för att verkligen få ut maximal solpaneleffekt hela tiden. Detta blir extra viktigt med MPPT-regulator om man har seriekopplade solpaneler eller solpaneler med markant högre spänning än batterispänning där man vill kunna dra nytta av bypassdiodernas funktion, samt vid flera olika parallell­kopplade solpaneler med olika placaring / orientering som kan ge flera effektmaxima. Att kunna finna GMPP och låsa mot skiljer mellan olika MPPT-regulatorer och valet blir viktigt!
GMPP = Global peak Maximum Power Point
LMPP = Local Maximum Power Point
Solar Panels and shade, GMPP/LMPP
Advanced MPP tracking introduced with SMA ShadeFix
PWM-regulator påverkas inte av Global Peak problemet, då de inte jobbar mot effektmaxima.

En MPPT-regulator ger en jämn konstant laddström utan strömpulsning, vilket inte är helt gynnsamt för blybatteriets livslängd samt även ger sämre laddningsverkningsgrad och långsammare laddningsförlopp under absorptions- och float-laddfaserna.
Så med en MPPT-laddregulator borde man ha någon annan elektronik som skapar strömpulsande som håller batteriet aktivt samt motverkar sulfatering / åldring, typ en battery refresher, men MPPT-regulatorns kondensatorer på batterisidan kortsluter allt sådant strömpulsande till batterierna då en kondensator har lägre inre resistans än ett batteri och förhindrar dess nytta.

Jag har under 2013 provat en MPPT-regulator ihop med bara en batteriaktivator typ PB-500, och det gav inte tillräcklig "pulsmotionering" av batterierna, vad jag kunde se på batteriernas urladdningsspänning - se erfarenheterna i stycket nedan om att MPPT-regulatorns kondensatorer kortsluter strömpulsandet! Däremot går det inte att för bara ett års drift avgöra hur mycket batteriaktivatorn kan ha gynna livslängden, vad det avser typ sulfatering. (Sannolikt är dock en batteriaktivator gynnsam för blybatterier vid låga urladdningsströmmar, som man ofta har i off-grid-sammanhang, för att ge en gynnsamm kristallbildning som en låg urladdningström annars inte ger.)
Jag ska under 2014 prova en WAECO Battery Refresher och se hur jag uppfattar dess påverkan på blybatterierna, om det kan motsvara en PWM-laddtekniks pulsladdning.

2015-04-14:
Resultat, WAECO Battery Refresher + MPPT:
Jag har med en MPPT-regulator inte kunnat notera någon effekt alls av batteriaktivatorn PB-500 ihop med WAECO Battery Refresher! En analys av detta visar på att de två MPPT-regulatorer jag provat båda har stora kondensatorer på utgången till batteriet och att då merparten (all?) av strömpulsandet från PB-500 och WAECO Battery Refresher då görs mot dessa kondensatorer istället för blybatterierna. Kondensatorer har mycket låg inre resistans samt kan ge höga strömmar direkt utan något spänningsfall, vilket just i detta fallet skapar problem för strömpulsandet av batterierna.
Jag har en fundering på om man kunde skapa ett "lågpassfilter" med en induktans och några skyddsdioder över den, vilket isolerar batteriet från kondensatorernas effekt, så man kan koppla in strömpulsandet mellan batteriet och induktansen? Kan det få några andra negativa effekter? Induktanser är dock alltid lite otrevliga då de kan ge spänningsspikar som bränner sönder elektronik. Så krävs man bygger in skydd för det.

Jag bytte i augusti 2014 tillbaka till en PWM-regulator, för att främst få tillbaka ett strömpuls-underhåll av batterierna! Kunde relativt snabbt konstatera att batterierna blev märkbart mer aktiva av strömpulsandet, vilket visar sig i en högre urladdningsspänning betydligt längre under urladdningen vid campande i senhöstväder, där solcellerna ger markant mindre strömmängd än jag förbrukar. Jag upplevde även under en senhöst-campingtur att mina lite gamla blybatterier då fått tillbaka märkbart mer Ah-kapacitet för urladdning. Så jag är nu än mer övertygad om strömpulsandets nytta!
Mina blybatterier är lite gamla, med inköpsdatum 2009-05-07 resp. 2012-07-07.
Strömpulsandet ger även en bättre kristallstruktur för elektrodmaterialet, både vid laddning och urladdning, samt PWM-regulatorns strömpulsande vid underhållsladdning minskar den elektrokemiska korrosionen samt vattenförbrukningen i blybatterierna jämfört med en MPPT-regulators konstanta ström.

Har även kunnat konstatera att en WAECO Battery Refresher på mitt bilbatteri återgett det en kallstart-ström som nytt vintern 2014/2015, efter att jag vintern innan (2013/2014) kört för lite med bilen så startbatteriet under lång period var runt 70% urladdat och skadats av det, och då även efter blivit fulladdat hade dålig kallstart-ström! Monterade WAECO Battery Refresher på startbatteriet i början av 2014 och hann redan under den vintern märka en markant förbättring av kallstart-strömmen (och även bättre laddningsmottaglighet i kyla upplever jag).

Batteriet från 2009-05-07 bytte jag ut 2015-05-21 till ett nytt Tudor DUAL 80Ah "Marine". Det gamla fungerade fortfarande bra och hade blivit märkbart piggare med högre urladdningsspänning och mer kapacitet sedan jag fått tillbaka allt strömpulskonditionerande. Upplever en extra effekt från WAECO Battery Refresher med sin runt 100A peak strömpulsande i 9kHz. Men det har tappat lite för mycket i kapacitet ändå, mycket pga att det misshandlats ordentligt 3-4ggr under sin livstid, dels beroende på en dålig solladdregulator (dåligt laddat en hel vinter), dels en annan solladdregulator med med bristfällig funktion samt dels med flera djupurladdningar innan jag ökade upp solpaneleffekten efter att jag skaffat 12V kompressorkylskåp.
Jag ville egentligen se hur länge mitt 6år gamla batteri kunde fungera till ihop med den strömpuls­konditionering det får, men känner jag vill kunna fricampa maximalt i år (2015) och då behöver jag all kapacitet jag kan få ur mina två Tudorbatterier till kylskåpet, då lastvikten gör att jag inte kan ha tre batterier utan att få överlast.
Men 6 års livslängd och fortfarande ett väl fungerande batteri är ändå väldigt bra för den här batteritypen! Har inte ens behövt någon vattenpåfyllning, så puls­under­hålls­ladd­ningen från en bra PWM-regulator är verkligen skonsam!
Se även mer om WAECO Battery Refresher här nedan.


PWM-laddteknik:

PWM duty cycle
The duty cycle D is defined as the ratio between the pulse duration (τ) and the period (Τ) of a rectangular waveform. Copyright
PWM-laddtekniken kopplar in solpanelerna direkt till batteriet så att solpanelens spänning sänks till batteriets spänning, utan att få någon direkt extra ström. Så den högre effekten som solpanelens högre spänning kan ge går här förlorad. När solpanelerna ger mer ström än vad batteriet behöver så pulsar PWM-laddtekniken inkopplingen av solpanelerna till batteriet, så att medelströmmen ger rätt laddspänning för batteriet. Denna pulsning sker snabbt (ca 30ggr per sekund, 30Hz, på den SR340CX regulator jag frekvensmätt) och regulatorn varier bredden (tiden) för hur länge solpanelerna är inkopplad i förhållande till tiden de inte är inkopplad (den s.k. duty cycle), dvs modulerar pulsbredden vilket på engelska heter Puls Width Modulation (PWM).

Rent eleffektmässigt medför ju PWM-laddtekniken en märkbar förlust då den inte drar nytta av solpanelens högre spänning, men den har fördelar med sin pulsladdning (se avsnittet Pulsladdning ovan) som rör dels batteriets livslängd, dels som berör laddströmmen under laddfaserna med konstant spänning dvs under absorption- och float-laddningen då man har överskott på solström och strömmen därför pulsas.

Speciellt under floatladdfasen med sin lägre spänning på runt 13,6V ger PWM-laddteknik märkbara fördelar, med högre laddström och längre batterilivslängd. Pulsladdningen ger även högre laddningsverkningsgrad under absorptions- och än mer float-laddfasen, som annars har märkbart lägre laddningsverkningsgrad än bulkladdfasen.

Eftersom PWM-laddtekniken arbetar med strömpulser vars medelvärde ska ge önskad laddning är dess reglering ofta lite långsammare, men det har i praktiken ingen betydelse.
Men samtidigt medför denna elektroniska funktion att en PWM-regulator har i stort samma höga elektronikverkningsgrad oavsett om regulatorn är överdimensionerad eller när den arbetar med lägre ström i mulet väder. Så man förlorar inget direkt effektmässigt om man väljer att överdimensionera ett sådant regulatorval.

När en PWM-laddteknik float-laddar (underhållsladdar) ett fulladdat batteri med en väldigt låg medelström, så utnyttjar den i sina korta strömpulser den maximala strömmen solpanelen kan ge, vilket är gynnsamt för blybatteriets livslängd då dessa strömpulser återbildar sulfatering (= åldring) till aktivt material i batteriets plattor igen. En unik egenskap för PWM-laddning.

Den pulsade underhållsladdningen minimerar även vattenförbrukningen samt minskar den elektrokemiska korrosionen vid långvarig underhållsladdning då ex 4A pulsladdning från solpanel vid 0,1A laddningsbehov ger laddströmpuls bara 1/40 av tiden och paus 39/40 av laddtiden. Funktionen är även i takt med årstiden, då elektrokemisk korrosion går snabbare i sommartemperatur då högre solcellsström finns tillgängligt som ger kraftigare pulsladdning.

Den PWM-laddteknikens funktionssätt, att den under strömpulserna direktansluter solpanelen till batteriet, medför att den inte kan begänsa strömmen från solpanelerna och därmed är det viktigt att noga anpassa solpanelens toppeffekt så inte den PWM-regulatorns nominella ström riskerar att överskridas.

Strömbuffrande RC-krets till PWM-regulator
Jag har sett hur positiv effekt PWM-regulatorns strömpulsande laddning har på mina blybatterier under sommarhalvåret, men sett att den lägre strömpulsströmmen runt midvinter gav så mycket säme effekt. Då föddes tanken att lagra strömmen från solceller under den tiden PWM-pulsningen är OFF i sin duty-cycle. Att buffra den strömmen i en kondensator för bra strömpulsning även i lite sämre solcellsväder. En helt egen idé!
Normalt direktansluts solpanelerna under tiden PWM-pulsningen är ON till blybatterierna via MOSFET-transistor, så pulsströmmen blir den strömstyrka solpanelen ger för stunden. Genom att koppla in en kondensator på solpanelsidan av PWM-regulatorn kan man konstant lagra ström i den och låta den laddas upp till drygt solpanelens Vmpp. För att styra ur­laddnings­ström­men får det bli i form av en RC-krets, där motståndet R reglerar strömstyrkan. För mitt solcells­system med 250Wp dimensionerade jag så det blir lite drygt 8A från den uppladdade konden­satorn när PWM-ström­pulsningen sker, plus då den ström solpanelerna ger samtidigt. Gör även att strömpulsen får en rimlig längd så PWM-regulatorns normala reglering hanterar det bra, för min regulator. Min Solara SR350 LCD 20A PWM regulator pulsar med 30Hz.
Så drar nytta av solpanelens Vmpp vid PWM-pulsande, vilket normalt inte PWM-regulatorer gör!

RC krets schema
OBS! Jag garanterar inte att dessa värden och dess användning är problemfri eller kan orsaka haveri eller skada i solcellssystemet! I mitt system har det fungerat bra.
Effektmotstånd i en isolerad TO-126-effektkapsling monterad på kylfläns - blir farligt varm annars.
Elektrolytkondensator måste vara OK för denna pulsning.
Mitt solcellssystem har 12V batterispänning för dessa komponentvärden, samt 36-cellers solpaneler 250Wp.

På så sätt får jag minst 8A strömpulser även när solpanelerna bara ger några 10-tals mA mer än vad blybatterier och elsystemet förbrukar för stunden. Så om det förbrukas 100mA kan 150mA från solceller räcka för att ge 8A strömpulser, mot att det utan strömbuffrande RC-krets då bara ger 150mA i strömpuls. Gör verkligen stor skillnad, inte minst runt midvinter, men även i mulet väder. Och på så sätt utnyttjar man verkligen strömmen från solcellerna under långvarig underhållsladdning. Har sett en signifikant positiv inverkan på mina blybatterier av detta.

Det gör att pulskvoten (duty-cycle) oftast håller sig mellan 0,5% och 3% i mitt solcellssystem vid underhållsladdning, dvs laddpaus 97% - 99,5% av tiden. Ger en väldigt låg elektrokemisk korrosion av de positiva blyelektroderna samt en extremt låg vattenförbrukning, samt en så kraftig strömpuls att sulfatering motverkas effektfullt och elektrodmaterialet ges en bra kristallstruktur. Samtidigt fås en högre coulomb verkningsgrad under laddning, och ju bättre den är ju fler cykler får man ut ur sin batterier, förutom bättre batteriverkningsgrad.
Enda nackdelen hos min PWM-regulator är att den kan inte detektera natt med RC-kretsen direktkopplad till den, så då kan den inte räkna dygn och anpassa de delar av sitt laddmönster som styrs av det. Men en Schottkydiod mellan RC-kretsen och regulatorn som tål strömmen löser då det, har jag provat. Jag använder det dock som en fördel, då regulatorn annars startar om en ny laddcykel efter varje natt, vilket överladdar blybatterierna vid standby >24h. Men blir inte helt bra det heller, så skulle vilja göra en egen regulator.

Oscilloskopbild
Oscilloscopbild av strömbuffrad PWM-strömpulsande. Vert.skala: 10mV/div, 1A/mV, horisontalt: 5ms/div.
Pulsar med 1,5% duty-cycle (pulskvot), som ger ca 125mA i medelström. Laddning pausad 98,5% av tiden.
Vid långvarig underhållsladdning standby >24h med runt 0,5A från solcellerna. Litet experiment solcellssystem.

Oscilloskopbild
Oscilloscopbild av strömbuffrad PWM-strömpulsande. Vert.skala: 10mV/div, 1A/mV, horisontalt: 100μs/div.
Strömpulsen inzoomad. Den först spiken i början av pulsen är "falsk", då den spänningstoppen beror på strömtröghet i strömshuntens minimala induktans och är inte strömmens resistiva spänning över shunten. Blir så vid väldigt snabba stigtider för strömpulser. Gör det svårt att mäta snabba strömförlopp över en så lågohmig 60A/60mV strömshunt.

Oscilloskopbild
Oscilloscopbild av strömbuffrad PWM-strömpulsande. Vert.skala: 200mV/div, horisontalt: 200μs/div.
Spänningspulsen över batteripolerna som den 8,5A strömpulsen ger upphov till. Den först spiken i början av pulsen är troligen från strömtröghet i en minimal induktans hos batteriet. Blir så vid väldigt snabba stigtider för strömpulser.
Spänningspulsen 68mV för 8,5A strömpuls ger en inre resistans på 0,068/8,5=0,008Ohm dvs 8mΩ för 45Ah batteri.
Är hos mitt lilla experiment solcellssystem i lägenheten med Tudor High Tech Carbon Boost 45Ah startblybatteri.
Test med en batterianalysator gav också 8mΩ inre resistans, samt 94% hälsa för det drygt 5år gamla startbatteriet.
Då har det strömpulsats här i drygt 1 månad, samt haft en WAECO Battery Refresher ansluten hela tiden i bilen.
Här strömpulsas blybatteriet både av strömbuffrad PWM-strömpulsande och av en WAECO Battery Refresher.

MPPT - PWM, laddningseffektjämförelse:
En "12V" 100W kiselsolpanel som med en MPPT-regulator max levererar runt 100W oavsett batterispänning, levererar med PWM-laddtekniken bara ca 71W vid 12,5V batterispänning, ca 77W vid 13,5V batterispänning samt runt 82W vid 14,4V batterispänning.
Detta då en solpanel fungerar så att den ger praktiskt taget samma ström oavsett om den arbetar vid sin MPP-effektpunkt (Vmpp) som är runt 17,5V för "12V" kiselsolpaneler (2013) eller om solpanelen belastas ned till batteriets lägre spänning på 12,5 - 14,4V via direktanslutning. I kallt väder blir spänningen från kiselsolceller högre och då blir denna effektskillnad större. Solpaneler börjar nu (2014) även nå en högre Vmpp på 18,2V - 19,6V och då blir skillnaden än större till mer fördel för MPPT-laddtekniken!
Men all tid solcellerna inte ger laddström drar i regel MPPT-regulatorn mer egenström än PWM-regulatorn, så sänker dess dygnsnettoström till fördel för PWM, mer vid korta dagar typ midvinter. Men är inte med i tabellerna här!

Vid soliga förhållande, typ under sommarhalvåret
MPPT - PWM regulatorer, laddningseffektjämförelse "12V" solpanel
Solpanel Uteffekt till 12-elsystemet när solpanelen ger 100W vid Vmpp-spänning (MPPT-spänning)
Vmpp MPPT, Ubatt = 12-15V PWM, Ubatt = 12,5V PWM, Ubatt = 13,5V PWM, Ubatt = 14,4V
16,5 Volt 98W (referens) 76W (-22%) 82W (-16%) 87W (-11%)
17,5 Volt 98W (referens) 71W (-28%) 77W (-21%) 82W (-16%)
18,5 Volt 98W (referens) 67W (-32%) 73W (-26%) 78W (-20%)
19,5 Volt 98W (referens) 64W (-35%) 69W (-30%) 74W (-24%)
Förutsättning:
Solpanel 100Wp, 12V batterisystem.
MPPT-regulator med 2W egenförbrukning.
PWM-regulator med 0,08W egenförbrukning.
Ubatt = Batterispänning.
Vmpp = Solpanelspänning vid max nominell uteffekt. / (tabell inlagd 2014-02-18)

Vid solsvaga förhållande, typ molnigt
MPPT - PWM regulatorer, laddningseffektjämförelse "12V" solpanel
Solpanel Uteffekt till 12-elsystemet när solpanelen ger 10W vid Vmpp-spänning (MPPT-spänning)
Vmpp MPPT, Ubatt = 12-15V PWM, Ubatt = 12,5V PWM, Ubatt = 13,5V PWM, Ubatt = 14,4V
16,5 Volt 8W (referens) 7,5W (-6%) 8,1W (+1%) 8,6W (+8%)
17,5 Volt 8W (referens) 7,1W (-11%) 7,6W (-5%) 8,1W (+1%)
18,5 Volt 8W (referens) 6,7W (-16%) 7,2W (-10%) 7,7W (-4%)
19,5 Volt 8W (referens) 6,3W (-21%) 6,8W (-15%) 7,3W (-9%)
Förutsättning:
Solpanel 100Wp, 12V batterisystem.
MPPT-regulator med 2W egenförbrukning.
PWM-regulator med 0,08W egenförbrukning.
Ubatt = Batterispänning.
Vmpp = Solpanelspänning vid max nominell uteffekt.
Räknar med samma Vmpp här, då kiselsolceller ger högre spänning i kyla. / (tabell inlagd 2014-02-18)

Vid solfattiga förhållande, typ mulet väder eller Nordisk midvinter
MPPT - PWM regulatorer, laddningseffektjämförelse "12V" solpanel
Solpanel Uteffekt till 12-elsystemet när solpanelen ger 3W vid Vmpp-spänning (MPPT-spänning)
Vmpp MPPT, Ubatt = 12-15V PWM, Ubatt = 12,5V PWM, Ubatt = 13,5V PWM, Ubatt = 14,4V
16,5 Volt 1W (referens) 2,19W (+219%) 2,37W (+237%) 2,54W (+254%)
17,5 Volt 1W (referens) 2,06W (+206%) 2,23W (+223%) 2,39W (+239%)
18,5 Volt 1W (referens) 1,95W (+195%) 2,11W (+211%) 2,26W (+226%)
19,5 Volt 1W (referens) 1,84W (+184%) 2,00W (+200%) 2,14W (+214%)
Förutsättning:
Solpanel 100Wp, 12V batterisystem.
MPPT-regulator med 2W egenförbrukning.
PWM-regulator med 0,08W egenförbrukning.
Ubatt = Batterispänning.
Vmpp = Solpanelspänning vid max nominell uteffekt.
Räknar med samma Vmpp här, då kiselsolceller ger högre spänning i kyla. / (tabell inlagd 2021-04-06)
Se även om MPPT lågströmseffektivitet här ovan.


Morningstars jämförelse av sin PWM-teknik med sin MPPT-teknik:
Traditional PWM vs Morningstar´s TrakStar™ MPPT Technology (pdf whitepaper).
De skriver: "It is generally accepted that even the most basic MPPT controller will provide an additional 10-15% of charging capability, when compared to a standard PWM regulator."
Är mina erfarenheter också att det är ungefär så mycket extra ström man kan få av MPPT-tekniken under sommarhalvåret sett per dygn, fast man periodvis kan se upp till 20-30% mer ström i soligt väder. Förklaringen är dels att MPPT-funktionens Buck Converter drar en del ström för switchande av dess MOSFET-transistorer vid frekvenser runt några 10.000Hz, samt de i övrigt ofta inte heller är konstruerad för Nordiskt klimat med långa perioder av svagare ljus.
I deras jämförelse saknas dock den positiva inverkan på blybatterierna av PWM-laddtekniks pulsladdning! 2014-01-04 / 2020-08-25

Summering av MPPT / PWM regulatorval:
Mer och mer i min kunskapsinhämtning pekar nog mot att en PWM-laddteknik totalt sett är den bästa att välja för de flesta som ska ha off-grid solcellsström i ett fritidshus eller i en husvagn, dock lite beroende på vilken spänning vid max effekt (Vmpp) som ens solpaneler har (här refererat till en Vmpp på 16,5V - 17,5V, men nya solpaneler börjar nu ha en Vmpp på 18,2V ända upp mot 19,5V och då blir en MPPT-regulator fördelaktigare [2014-02-17]).
Speciellt om man använder det högre inköpspriset för en MPPT-regulator + Battery Refresher till att istället köpa mer solpanelseffekt ihop med en PWM-laddregulator!
Helst kombinerad med någon form av batteriaktivator som ger korta starka urladdningspulser.
Lite synd dock, då jag tekniskt tilltalas så av MPPT-laddtekniken! 2013-12-05
Detta gäller för mindre anläggningar för mobil elförsörjning i typ husvagn eller för mindre anläggning i fritidshus, runt <400W eller så.
Vid större anläggningar kommer andra aspekter in som behov av att seriekoppla solpanelerna eller att välja 24Volts paneler till ett 12V system för att hålla ned strömmen samt grovleken på elledningar och då måste man ha en MPPT-regulator för att hantera dessa högre spänningar.
Då är det även viktigt att MPPT-regulatorn klara av att hitta optimal effektpunkt bland flera olika effektmaxima när det förekommer delvis skuggning av solpanelerna.

Under den mörka årstiden då man får begränsat med ström från solpanelerna så det bara räcker till glesare helgcamping, får man troligen batterierna snabbast helt fulladdade efter varje campingtur av en PWM-laddteknik då en förhållandevis stor del av återladdningen kommer ske under den låga begränsande 13,6V float-voltage laddfasen, där pulsladdning ger lite högre laddström och laddningsverkningsgrad i batteriet.
Men samtidigt ökar spänningen från solcellerna när deras temperaturen sjunker på vintern, och under de faser som MPPT-tekniken kan vara aktiv ger den därmed ännu mer extra ström under vinterhalvåret, dock motverkas det något lite av att MPPT-regulatorns elektronikverkningsgrad sjunker när den arbetar vid den lägre strömmen som vinterårstiden ger, beroende på hur bra MPPT-regulator man har.
Så under själva campingen och fram till att så mycket ström är återladdat i batteriet att regulatorn börjar spänningsreglera laddningen ger MPPT-tekniken i de flesta fall en hel del extra ström. Så är svårt att säkert avgöra vilken laddteknik som fortast ger fullt återladdat batteri under vintersäsongen, samt är väldigt beroende på hur pass mulet väder det är.

Under sommarhalvåret då man campar längre tider i sträck får man för en given solpaneleffekt fullt säkert större marginaler att klara sin strömförsörjning på via en MPPT-laddteknik som kan klämma ur mer effekt ur solpanelerna när batteriladdningen och elsystemet periodvis ihop förbrukar mer ström än solpanelerna kan leverera, samt då även kan dra maximal nytta av korta solglimtar effektmässigt. Men samtidigt så är PWM-laddteknik snabbare på att återladda de sista procenten av batterikapaciteten även då.

Batteriets åldrande via sulfatering motverkas av pulsladdning, så man bör få en märkbart längre batterilivslängd med PWM-laddteknik. Speciellt som i en husvagnen eller i ett off-grid fritidshus där blybatteriet är inaktivt och inte används under långa perioder. För bra batterilivslängd med en MPPT-regulator behöver den kompletteras med någon strömpulsande enhet, typ en Battery Refresher (och jag vet i dagsläget inte om det kan bli lika effektivt som PWM-pulsladdning, men visade sig senare att kondensatorer på MPPT-regulatorns batterisida suger åt sig strömpulserna så det inte fungerar).
I April 2021 uppnådde jag nästan 9 års livslängd på mitt äldsta Tudor DUAL TR350 blybatteri, vilket visar att strömpulsladdningen gett batteriet 2-3ggr längre livlängd än förväntat!

Så slutsatsen blir att valet mellan MPPT-laddteknik eller PWM-laddteknik dels är beroende av under vilka campingförutsättningar man vill få ut det mesta, dels är det lite av en plånboksfråga (även om jag gissar att MPPT-regulatorerna kommer sjunka i pris långsamt framöver) samt dels är lite av en fråga om batterilivslängd.
Batterilivslängden påverkas nog mest om man har långa perioder då man inte campar alls och batteriet är inaktivt, tror jag, men helt klart även annars också.

Så det går inte att ge några enkla råd om vilken typ av solladdregulator man ska välja, tyvärr. Men här har jag i alla fall gett lite mer kunskap så det blir något lättare(?) att göra valet...
(Själv var jag t.ex. tidigare övertygad om att MPPT-laddtekniken bara hade fördelar över PWM-laddtekniken, vilket nu är visat inte är fallet och jag återgått till PWM!)

Om man går på WAECOs fakta (se längre ned), så verkar ju kombinationen en MPPT-solladdregulator ihop med en WAECO Battery Refresher kunna vara en bra lösningen i dagsläget, om de båda samverkar fint med varandra (och om man vill lägga så mycket pengar på detta, istället för på mer solpaneleffekt). Jag har dock ingen egen kunskap kring denna kombination och känner viss osäkerhet! 2013-11-06
Jag har hittat en pulsad batteriladdare på marknaden som laddar med denna effekten som en MPPT-laddteknik ihop med en WAECO Battery Refresher skulle ge och som framhåller den teknikens styrka: Xtreme Charge 5 Stages of Pulse Charging! Lite mer beskrivning hur deras ReNew-IT Pulse Technology påverkar: länk. 2014-01-04
Men visade sig senare att kondensatorer på MPPT-regulatorns batterisida suger åt sig strömpulserna så det inte fungerar).

Idealet hade nog varit att haft en solladdregulator som arbetade med PWM-laddteknik under laddfaserna med konstant spänning (absorption- & float-laddning) då solpanelerna levererar ett överskott på elström, men som övrig tid arbetade med MPPT-laddtekniken, en hybrid­ladd­regulator. Men har inte ens sett en idé om en sådan laddregulator (innan jag nu formulerade den här 2013-10-28)! Men hade väl blivt dyrt, fast den hade ju sparat in både batterikostnader och kostnader för solpaneleffekt, så i längden säkert tjänat in sig själv ganska snabbt!

Allra viktigast är dock att solladdregulatorn arbetar med rätt spänningar för de olika laddfaserna, att dessa spänningar är korrekt temperaturkompenserade samt att regulator har en effektiv 4-stegs laddningsstyrning (Bulk / Absorption / Float / Equalizing). Synd bara att allt detta alltför ofta inte är angivet för de olika solladdregulatorerna på marknaden.

I stort alla verkar överens om att en automatisk regelbunden s.k. equalizing charge skall ingå i en solladdregulators laddningsfaser, för att dels jämna ut laddningsnivån mellan de enskilda cellerna, dels röra runt elektrolyten så den får jämn koncentration samt dels för att bryta ned blysulfatkristaller för att motverka en sulfatering. Allt för att få en bättre livslängd på blybatterierna. Laddspänningen för equalizing charge i solladdregulatorer brukar vara 14,8V för öppna blybatterier och 14,6V för AGM-batterier samt görs inte på GEL-batterier.

 ↑ 

WAECO Battery Refresher MBR100 12 V:
Uppdaterad: 2021-04-08 (skapad 2013-12-28)

WAECO Battery Refresher (Dometic PerfectBattery BR 12) pulsar med en frekvens på ca 9kHz och drar en låg ström en stund först ur batteriet och skickar sedan tillbaka den mesta strömmängden som en snabb kraftig strömstöt in i batteriet igen. På så sätt återanvänds hela tiden den ström som WAECO Battery Refresher pulsar med, så strömförbrukningen motsvarar bara de förluster som uppstår i elektroniken samt ohmska förluster i kablar och batteri. Detta trots en aktiv strömpulsning på grovt runt 100 Ampere ca 9000 ggr/s!
Strömförbrukningen är enligt manualen 60-70mA i aktiv pulsdrift och <0,2mA i standby läge. Växling av driftsläge sker vid 12,7V, där aktiv pulsning sker över 12,7V batterispänning.

Jag har inte hittat någon annan produkt som pulskonditionerar batteriet liknande som WAECO Battery Refresher, så är därför jag bara pratar om den - är inte som jag gör reklam.
PulseTech 12-Volt Battery Maintenance Systems (PP-12-L PowerPulse 12-Volt) verkar pulskonditionera på liknande sätt som WAECO Batterys Refresher gör. 2014-01-10
MegaPulse HD648 VEE System verkar också ha en liknande puls rekonditionering av batterier, tydligen använda av både VOLVO, SCANIA & Mercedes tunga fordon. 2018-05-31
MegaPulse HD648 VEE har även tre olika arbetslägen: Mode1 (unit is active above 12V), Mode2 (unit is active between 12V and 12.8V and inactive above 12.8V) & Mode3 (unit is active above 12.8V). Väljs via tryckknapp enligt manualen.

WAECO skriver så här om sin Battery Refresher:
Förläng livslängden på dina batterier:
Så fort du börjar använda dina nya blybatterier startar en åldringsprocess [sulfatering]. Den kapacitet som anges på batteriet går stadigt nedåt tills batteriet blir så dåligt att det inte fyller sin funktion. WAECO PerfectBattery BR motverkar åldrandet (sulfateringen) och håller batteriernas kapacitet uppe. Den arbetar bara när spänningen överstiger 12,7 volt och det innebär att en laddare är ansluten eller att motorn är igång. Vintertid bör man ansluta en WAECO PerfectBattery BC laddare [eller solcellsladdning] så att spänningen når den nivån. Ett fantastiskt tillbehör som verkligen gör underverk. 10 000 nöjda kunder!

De flesta blyackumulatorerna slutar "livet" för tidigt på grund av den så kallade sulfateringen: Blysulfat utvecklar sig med tiden till släta, stora kristaller. Därmed försvinner den amorfa, porösa strukturen. Laddningsförmågan och därmed laddningskapaciteten sjunker systematiskt, batteriet åldras.
Battery Refresher tar energi från batteriet och ger tillbaka den som en kraftig strömstöt. På så vis stimuleras kristallerna till vibrationer i deras egenfrekvens. De sönderfaller därigenom igen till deras amorfa struktur. Dessa molekyler kan återigen integreras i laddningsprocessen och få batterikapaciteten tillbaka till nominella värden.
Laddspänning, köldprovström och kapacitet ökas igen.
Gamla batterier kan därmed återigen väckas till liv och nya batterier hindras från att åldras för snabbt.

• Förlänger livslängden avsevärt på dina batterier genom minskad sulfatbildning
• Batteriernas kapacitet (ursprungliga Ah) bibehålls i åratal
• Motverkar kristallbildning [blysulfatkristaller] genom strömstötar
• För batterigrupper upp till 300 Ah
• Återhämtar åldrade batterier (ej defekta)
• Enkel installation – sköter sig själv
• Eliminerar kallstartsproblem
• 10 000 sålda exemplar


All denna beskrivning stämmer väl överens med det man kan läsa om Pulsladdning tidigare här ovanför. Stämmer även med erfarenheter jag gjort med pulsad ström till batterier - men jag kan ju inte säga om WAECO Battery Refreshers pulsande är tillräckligt likt de strömpulsande mina erfarenheter bygger på.


2021-04-08
Jag undersökte mitt exemplar (köpt via vinterrea 299kr + fraktfritt december 2013 hos Marinaman) med oscilloskop, för jag ville se hur den arbetar!
Dock visade det sig lite svårt över en så lågohmig strömshunt som 60A/60mV dvs 1mΩ vid snabba stigtider för strömpulsen. Har konsulterat kunnigt folk inom området.
Men visar resultatet såhär långt så skall jag fundera vidare. Troligen får jag testa med lite mer resistans som temporär strömshunt eller ett avstämt RC-filter mot oscilloskopet.
Finns dyra strömmätprobar för oscilloskop men för dyrt för mig: exempel1, exempel2.

Oscilloskopbild
Oscilloscopbild av WAECO PerfectBattery BR 12 strömpulsande. Vert.skala: 5mV/div, 1A/mV, horisontalt: 50μs/div.
De vertikala strömpulserna är som tunna nästan ej synbara linjer ända upp då det är extremt korta tidsmässigt.

Använder ett kalibrerat Siglent 200MHz digitalt minnes-oscilloskop för mätningarna.
Den först spiken i början av pulsen är "falsk", då den spänningstoppen beror på strömtröghet i strömshuntens minimala induktans och är inte strömmens resistiva spänning över shunten. Blir så vid väldigt snabba stigtider för strömpulser vid så låg resistans hos strömshunten som 1mΩ.
Strömpulsen ser grovt ut att toppa runt 100A om man försöker tänka in en RC-urladdningskurva där, med frekvensen ≈30MHz i min mätning i det system jag har med 45Ah blykol batteri.
Medelström in i batteriet verkar väldigt grovt ligga runt 200mA vilket för 65mA medelförbrukning ger ca 70% verkningsgrad för BR 12. Strömmen mäts över en 60A/60mV strömshunt. Men är en väldigt osäker siffra med dessa mätresultat.
Den första höga peaken får en pulskvot (duty cycle) runt 0,02% och hela strömpulsen en pulskvot runt ca 0,4%. Pulsas med 9,3kHz.
I kurvformen ser man även hur BR 12 tar runt 2A ström från batteriet en kortare stund (drygt 20μs av 108μs cykeltid) för att ladda upp sig till ny puls, samt att den verkar checka att den har kontakt med batteriet med lite strömuttag precis innan den avfyrar sin starka strömpuls.

Oscilloskopbild
Oscilloscopbild av WAECO PerfectBattery BR 12 strömpulsande. Vert.skala: 20mV/div, 1A/mV, horisontalt: 200ns/div.
Den vertikala tunna strömpulsen kraftigt inzoomad så den syns tydligt. Svänger inom pulsen med ≈30MHz.

Den korta strömpulsen inzoomad nära visar grovt en toppström runt 100A om man försöker tänka sig in en RC-urladdningskurva där, men är väldigt osäkert. Behövs en bättre mätning!
Är verkligen ett kraftigt strömpulsande, så man förstår det kan påverka blysulfatkristallerna aktivt och lösa upp dem! Svängningen på ≈30MHz är något som sker i samverkan med blybatteriet, så kanske det som ibland kallas dess egenfrekvens i elektrodmaterialet / blysulfat.

Oscilloskopbild
Oscilloscopbild av WAECO PerfectBattery BR 12 strömpulsande. Vert.skala: 40mV/div, 1A/mV, horisontalt: 20μs/div.
Tre strömpulser, med en mängd mätvärden för pulståget / pulsformen: stigtid, cykeltid, Duty-cycle, Amplitud, etc.

Vad jag förstått är en viktig del i att bryta ned blysulfatkristaller till aktivt material att strömpulsens stigtid är snabb <1μs, och här är den extremt snabb, i det närmaste momentan till att uppnå max strömstöt på runt 100A in i batteriet! Ska dock försöka göra bättre mätningar!
PulseTech´s Pulse Technology beskriver den här sågtandspulsformen, som WAECO Battery Refresher också har en liknande, som mer effektiv än fyrkantpulserna från PWM-pulsladdning. PulseTech använder 25kHz pulsfrekvens med en stigtid <1μs för sin reverse Sawtooth wave.
MegaPulse HD648 VEE System arbetar med 5,3kHz dubbelpulser som de anser är extra effektiva. De har väldigt seriösa kundreferenser hos sig.
WAECO Battery Refresher arbetar också med dubbelpuls, då den dra runt 2A ström under en kort stund efter sin strömpuls för att ladda upp sig igen.
Här ett konstruktionsförslag på en Pulse De-sulfator for Lead-Acid Battery Resurrection med kopplingsschema, som exempel på hur de kan vara uppbyggda.



2015-05-21

OBS! För att denna strömpuls­konditionering ska komma batteriet till del får det inte finnas någon elektronik med stora kondensatorer nära mot batterianslutningen, typ MPPT-regulator eller växelriktare, vilka annars "kortsluter" strömpulsandet! Läs mer här.



Epoxiingjutning
WAECO Battery Refresher: ingjuten i epoxi

Jag installerade min WAECO Battery Refresher i husvagnen 2013-12-28 vid 15:30-tiden. Batterispänning var då 13,5V efter en dag med svag solladdning vid fulladdat batteri. Under den halvtimmen jag var i husvagnen sjönk batterispänningen till 13,3V under aktivt strömpulsande från enheten. Tidigare mätte jag upp att triggnivå för on/off var 12,7V på mitt exemplar.

Klockan 22:00 samma kväll var jag ner i husvagnen och checkade, och då pulskonditionerade fortfarande WAECO Battery Refresher enheten batteriet! Batterspänningen hade sjunkit till 12,7V, så alldeles snart skulle (antagligen) enheten gå in i standby läge. Men det innebär ju att den pulskonditionerat >6,5hr efter att solpanelerna slutat ladda batterierna för dagen!
Där min husvagn är parkerad och den här årstiden får jag maxmalt ihop 1,5hr PWM-laddpulsning/dag soliga dagar, så det här blir en stor ökning av batteriets pulskonditionering. Och även mulna dagar nu runt vintersolståndet kommer räcka till för att aktivera WEACO Battery Refresher enheten, då strömmen i övrigt från solpanelerna inte räcker till för att uppnå pulsladdning från PWM-regulatorn de gråmulna dagarna nu runt midvinter.

Morgonen efter (29 Dec) klockan 08:00 (= ännu mörkt dvs ingen solel än) så LED-indikerade fortfarande WAECO Battery Refresher aktiv pulskonditionering av blybatterierna. Batterimonitorn visade då fortfarande 12,7V batterispänning.
Kanske får man dygnet runt pulskonditionering vid fulladdade batterier och med en rimlig solströmsladdning under dagen? Med 65mA förbrukning drar enheten så ifall 1,6Ah/dygn, vilket ändå känns acceptabelt för min solelanläggning med 250W solpanel. För en anläggning med mindre solpaneleffekt kanske det kan vara på gränsen för mycket. Men går ju ned i standby läge vid batterispänning <12,7V och drar då i stort ingen ström (<0,2mA).
Ska bli spännande att följa detta! Rapporter kommer framöver...
En delrapport ovan högre upp här:
Resultat, WAECO Battery Refresher + MPPT.

 ↑ 

Strömbrytpunkt då MPPT ger mer än PWM laddteknik:

Är flyttad till Driftdata Solelsystem.

 ↑ 

Gassing Voltage vs Temperature, Lead acid battery

Skapat: 2018-06-07
Jag har än så länge bara lyckats hitta en referens med tabell över blybatteriernas gasnings­spänning vs temperatur, denna här hos PowerStream. Så jag vet ej hur säkra dessa data är. Men gjorde ett diagram för Gassing Voltage med kurvor för absorptions-laddning och Equalization-laddning som referens också, samt med Charging limit voltage referens (15,5V):
Gassing Voltage
Ser ut som att en temperatur­kompensering på -0,030V/°C stämmer bäst mot gasnings­kurvan, vilket även Solar­Professional proposes as the most widely used temperature compensation formula. Annars brukar ju -0,024V/°C vara mer etablerad som De facto standard bland solladd­regulatorer vad jag kunnat se (även om -0,018V/°C börjat dyka upp allt oftare också).
Men om dessa data för gassing voltage stämmer borde man ju använda -0,030V/°C!

 ↑ 
Liten husvagn = Stora upplevelser längs vägen!
Webpage: server time: 85.7 ms, (incl. log: 56.2 ms) ||