Nordisk solladd­regulator

Webbsidan skapad 2021-10-27

Det Nordiska klimatet med korta dagar av dagsljus runt midvinter och perioder med låg solinstrålning ställer lite speciella krav på en solladdregulator för att ge ett välfungerande standalone off-grid solcellssystem. Speciellt ihop med blybatterier, men även med LiFePO4.
Riktar mig här främst mot vanliga AGM-blybatterier och AGM-blykol, båda för djupurladdning.
Samlar här underlag och tankar kring hur jag planerar funktionen i en egenutvecklad PWM-solladdregulator anpassad för Nordiskt klimat och blybatterier (blykol / lead carbon).
Sammanställt i en tabell över laddparametrar för olika blybatterityper.
Kommer uppdatera här när jag har mer kunskap att tillföra.
Den 12-15 Juni 2022 har sidan reviderats, justerats och uppdaterats, så den är mer skarp nu!
Charles F. Kettering (fler Kettering citat):
"A problem well stated is a problem half-solved."
"Knowing is not understanding. There is a great difference between knowing and understanding: you can know a lot about something and not really understand it."

Några speciella Nordiska behov:

• Laddcykelstyrning efter tillgänglig sol­cells­effekt: 2021-10-27 / 2022-06-12
  I Wikipedia artikeln IUoU_battery_charging om DIN 41773 standarden för ett laddningsförfarande för blybatterier beskrivs ett typiskt liknande Nordiskt problem vid låg solinstrålning: "If a battery is connected to a significant load during charging, the end of the Uo-phase may never be reached and the battery will gas and be damaged, depending on the charge current relative to the battery capacity."
  Dvs vid låg solinstrålning under midvinterns korta dagar eller i mulet väder är det inte säkert att en daglig laddcykels bulk-laddning hinner nå upp till absorptions-ladd­spänn­ingen, eller tar för lång tid på sig. Man får då som en float-laddning med för hög spänning som överladdar blybatterierna, speciellt vid långvarig standby-drift. Även tidig morgon och mot kvällen blir solcellsströmmen låg, samt om skuggat delar av dagen, så även då kan detta vara aktuellt.
  En Nordisk solladdregulator måste förhindra en sådan för långsam seg laddning mot absorptions-laddspänning, även vid en rebulk-funktion som styr ny laddcykel effektivt!
  Gäller samma vid eventuell laddning mot Equalization-laddspänning!
  Under mina off-grid erfarenheter sedan 2007 har jag sett att detta är ett verkligt problem!
  
  2022-06-12
  Så dels måste laddning mot batterispänning >float-laddspänning förhindras vid för låga laddströmmar, dels ska det inte alltid göras en daglig ny laddcykel med absorptions-laddning utan det bör styras av en rebulk-spänning, speciellt under långvarig standby-drift (>24hr).
  Eller egentligen borde rebulk styras av att SOC går under en viss nivå, kanske <90% SOC eller 1ggr/10dygn, vilket som sker först! Solladdreglering och batterimonitoring bör därmed vara integrerade, då båda är beroende av varandras status för optimal funktion!
  
  Vid en laddström ≤0,02C (≤2A/100Ah) i mer än >10min under ej spänningsreglerad laddning bör sol­ladd­regulatorn då begränsas till float-laddspänningen i bulk-laddning, absorptions-laddning och equalization-laddning, med regelbundet testande 1ggr/10min i 6sek om ström >0,022C blivit tillgänglig igen. Eventuellt lite överskott på ström från solpanelerna då kommer vid PWM-regulator ändå att nyttjas till strömpulsladdning, vilket gynnar batterierna och förbereder dem att kunna ta emot större ström när solpanelerna levererer det igen i det växlande vädret. Krävs för att hantera laddning bra via solcellers varierande ström med vädret!
  Med testande i 6sek / 10min för laddström >0,022C (>2,2A/100Ah) reducerar man den sortens överladdning med ≥99%, vilket bör vara fullt tillräckligt.
  Känns lämpligt att använda en 10% hysteres så (≤0,02C vs >0,022C) för stabil funktion.
  Gäller då vid laddcykelstyrning med tail-current = 0,015C, då de ska kopplas till varandra så.
  
  2021-10-27 / 2022-12-27
  Lite mer beskrivande av orsaksbakgrund:
  Vintertid kan jag se att den låga strömmen från solpanelerna gör att batterispänningen smyger sig upp till absorptions-laddspänning väldigt långsamt, och vissa dagar hinner den inte ens nå hela vägen dit.
  Det innebär att man då får bulk-laddning stor del av eller hela dagen som blir som en float-laddning med på tok för hög spänning under dagen och blybatterierna överladdas, vilket förkortar deras livslängd. Så laddstyrningen behöver ta mer hänsyn till de längre tiderna vi har här med låg solinstrålning samt även mer tid med mest diffus solljus.
  Är lite samma på morgonen att ljuset kommer väldigt långsamt under Nordiskt vinterhalvår och om man då startar om med helt ny laddcykel efter varje natt tar det lång tid tills man når absorptions-laddspänningen. Så även som när jag trimmade in så jag då fick bara ca 2,5min absorptions-laddning vid passiv standbydrift med fulladdade blybatterier med min Victron SmartSolar 75/15, så fick jag ju riktigt lång tid med nästan absorptions-laddspänning i bulk! Så överladdade likt förbaskat blybatteribanken!
  Så laddfasstyrningen behöver även ta hänsyn till hur hög ström solpanelerna kan ge för stunden och inte bara titta på batterispänningen.
  

  
  

  Här är ett diagram över fördelningen av tid för de olika laddfaserna bulk-absorption-float i början på hösten i mitt off-grid solcellssystem, med Victron SmartSolar intrimmad så jag bara får ca 2,5min absorptions-laddning under längre tids passiv standbydrift. Så kort absorptions-tid att den inte syns i de flesta staplarna där. Ändå får jag drygt 100min i bulk-laddning innan batterispänningen når upp till absorptions-laddspänningen efter natten, så den hinner överladda blybatterierna innan absorptions-spänningen nås.
  Runt midvinter blir det betydligt längre tid i bulk så och vissa dygn hela dagen då, trots i drift med bara underhållsladdning!!!
  Var och bodde där över helgen ett par gånger då den månaden diagrammet är för, som man ser där i bulk-laddningen.

• Effektiv laddcykelstyrning: 2021-10-27 / 2022-06-22
  Det nordiska klimatet innebär en hel del väder med låg solcellseffekt (låg solinstrålning) där laddningen av blybatterier måste hanteras effektivt oavsett väder, för bästa utnyttjande av blybatteribanken för allra mest tillgänglig dåligt-väder-reserv i dem.
  Det innebär att fasta tidsgränser för absorptions-laddningen fungerar dåligt och främst ofta ger onödigt långa laddtider till 100% SOC fulladdade blybatterier pga för tidigt avbruten absorptions-laddning, men även riskerar att överladda dem i visst väder pga för lång absorptions-laddning.
  Man bör istället låta blybatterierna själva tala om när de är så fulladdade att absorptions-laddningen ska växla över till float, vilket får styras av när laddströmmen går under <0,015C under 5 minuter (<1,5A/100Ah, 1,5%) under spänningsreglerad laddning, den s.k. tail-current. Då fås en absorptions-laddning som oavsett väder leder till i stort 100% SOC fulladdade blybatterier, med bara någon enstaka procent kvar att laddas under float.
  Man bör ändå ha en max tidsgräns för absorptions-laddningen, där troligen <6hr blir bra.
  Detta innebär att sol­ladd­regulatorn måste kunna mäta vad laddströmmen in i batteribanken är oavsett övrig strömförbrukning i elsystemet! Antingen via tillgång till extern strömshunt data eller via egen inbyggd strömshunt då all strömförbrukning måste gå via regulatorn.
  Gäller samma vid eventuell equalization-laddning men med tidsgräns ≤2hr.
  2022-07-22
  Ett par seriösa källor anger att Tail-current styrning av absorptions-laddning är vanskligt då blybatteriers tail-current ökar med åldern, men hos mina strömpulsladdade Tudor TR350 fritidsblybatterier såg jag inga sådan tendens alls under deras långa 9 års livslängd! Så verkar vara ett problem som hänger ihop med ineffektiv laddning med kontinuerlig jämn ström, typ med MPPT-regulator.
  Men tänker mig även att det kan regulatorn / batterimonitorn själv utvärdera och öka Tail-current vid behov! Har lagt in det i batterimonitorn nu! 2023-10-25
  
  2022-12-21
  Jag tänker även försöka få till en funktion i min PWM-solladd­regulator som kommer kunna utvärdera optimal Tail-current själv, men har ingen färdig lösning för det än. Kanske något typ dV/dt som hos NiMH/NiCd Battery Charger has dV/dt Charge Termination, fast på avtagande spänningsökning då under absorptions-laddning? Kanske i relation till strömbelastning (A/Ah)? Får först få mitt projekt i verklig drift och därefter mäta och analysera!
  I vart fall bör man kunna få till det som en sorts säkerhetsfunktion att avbryta laddningen om Tail-current inte stämmer längre för de åldrande blybatterierna?
  2023-10-25 Har lagt in att Tail-current justeras upp vid behov i batterimonitorn nu och fungerar bra!
  
  2022-06-12
  I Wikipedia artikeln IUoU_battery_charging beskrivs i stycket "Voltages and currents" att Exide Batteries anser att 0,01C (1%, C/100, 1A/100Ah) är lämplig tail-current (I_min) för att avbryta absorptions-laddningen och gå över till float-laddning. (Med 230V batteriladdare?)
  Marine How To beskriver i sin artikel How Fast Can an AGM Battery be Charged? i stycket "Determining 100% SOC" att flera batteritillverkare anger att 0,005C (0,5%) är rätt tail-current för att under absorptions-laddning indikera 100% SOC fulladdat blybatteri vid testning i laboratoriemiljö av batterikapacitet.
  Min slutsats från dessa, från egna iaktagelser vid drift i mitt off-grid solcellssystem (i drift sedan 2007) samt en del annat jag läst kring tail-current och blybatteri­laddning pekar på att 0,015C (1,5%) tail-current är lämpligt för att avbryta absorptions-laddning vid cyklande i off-grid solcellssystem i aktiv drift. Det bör ge en vettig liten marginal mot överladdning för en skonsam drift vid cykling! Blir då någon enstaka % SOC kvar som float-laddning återladdar.
  I off-grid solcellssystem växlar laddströmmen så dynamiskt och aktivt, vilket jag anser motiverar 0,015C tail-current för att säkert hantera blybatterierna rimligt skonsamt i dess drift.
  2023-03-08
  Vid följning av återladdning av -2Ah urladdat (95% SOC) från mitt 44Ah blykolbatteri i experiment off-grid solcellssystemet i soligt väder visade det tydligt på att 0,015C / 1,5% tail-current (0,66A) hade varit optimalt där för att bryta absorptions-laddningen. Strömmen under 3h absorptions-laddning gick ned till 0,44A (0,01C / 1%) utan tvekan där! Kunde mäta och följa med bra precision med min prototyp till NordicOffGrid Ultra-precise Batterimonitor! Bara så intressant med en så noggrannt arbetande batterimonitor!
  Jag tyckte även det blev tydligt att en tail-current på 0,02C / 2% är för hög strömbelastning att avbryta absorptions-laddningen på för detta blybatteriet, och då är det ändå rätt gammalt.
  Så börjar ändå med 0,015C / 1,5% tail-current, vilket blir 3,2A för min 212Ah AGM blykol­batteri­bank.
  
  2023-05-08
  Nya mätningar med NordicOffGrid Ultra-precise Batteri System Monitor bekräftar att 0,015C Tail-current är en bra gräns att avbryta absorptions-laddningen vid för växligt till float-laddning!
  
  2023-09-25
  Har även tagit mitt nya UPLUS 90Ah Lead-Carbon (Bly-Kol) USDC12-90 (köpt från Solenergibutiken) i drift med att ladda det 100% SoC fullt inkl. balansera cellerna med längre float-laddning via mitt 5A Labaggregat, och passar då på som utvärdering att emulera de Nordiska laddcykler för blybatteri jag tänker använda.
  Att avbryta AGM-blykols 14,2V absorptions-laddning vid <0,015C / <1,5% Tail-current blev även för dem jättebra! Så 0,015C Tail-current för att avbryta absorptions-laddning är därmed väl verifierat!
  
  2022-06-22
  "Even your popular lead acid golf cart battery manufacturer specifies in their manual to charge to x voltage and hold them there until current drops off to x% of the C20 rating of the battery. I believe the confusion exists largely because most of us have never seen—or even heard of—a charger that can do this! This is called charging to voltage and taper [tail] current. In other words, the battery´s own chemistry tells us when it is full. As it reaches capacity, it can accept less and less amps. There just aren´t electrons to move.
  Why aren´t chargers available to charge even lead correctly?": källa
  "Full at 100% SOC is the only state of charge that can be accurately identified, and it is defined by the batteries´ own chemistry [via tail-current for lead acid batteries]."
  
  2022-06-12
  Motsvarande bör en ny laddcykel bulk-absorption-float-laddning aktiveras av en rebulk-funktion och inte ske automatiskt efter varje natt då det överladdar blybatterier!
  Den kan styras av en rebulk-spänning som när batterispänningen går under den i float-laddning aktiverar en ny laddcykel bulk-absorption-float igen, speciellt under långvarig standby-drift (>24hr). Men blir då last­ström­beroende, vilket den inte bör vara!
  En rebulk-spänning på <12,3V har funger väldigt bra för mina tidigare Tudor TR350 fritidsblybatterier, <12,5V ser ut att bli bra för mina nuvarande AGM-blykolbatterier samt kanske är <12,4V lämpligt för vanliga AGM-blybatterier, spänningar som behöver vara temp­era­tur­komp­en­sera­de. Tar man regelbundet ut höga strömmar typ via växelriktare kan lägre rebulk-spänning behövas för bra drift.
  Men egentligen bör rebulk styras av att SOC går under en viss laddnivå eller att ha varit länge i float-laddning, kanske <90% SOC eller 1ggr/10dygn, vilket som sker först!
  Sannolikt är <90% SOC ett bra val i aktiv drift för snabb återladdning till 100% SOC vid daglig cykling, men <85% SOC är nog bättre om man ser mer på blybatterikemins välmående.
  Men en rebulk vid <90% SOC är så otroligt mycket bättre än en daglig rebulk, så känns som en rimlig kompromiss i ett aktivt cyklande off-grid solcellssystem!
  Rebulk-funktion baserad på SOC-nivå blir helt oberoende av stora urladdningsströmmar, samt även fint oberoende av batteritemperatur!
  Ur blybatterikemins välmående synpunkt är det de avgörande förhållandena!
  SOC i dessa sammanhang räknas då som urladdade Ah vs batteriets C20-kapacitet.
  2023-03-14
  Att basera rebulk-funktionen på SOC medför även fördelen att den inte triggas av den initiala urladdningens spänningsdropp hos riktigt 100% SOC fulladdat blybatteri i bra kondition, som då kan droppa ända ned mot 12,15V kortvarig! Den s.k "coup de fouet".
  Så välmående välladdade blybatterier har inte behov av rebulk så ofta det riskerar att bli då baserat på batterispänning, utan är tvärtom negativt för dem!
  

  
  

  2022-06-12
  Solladdreglering och batterimonitoring bör därmed vara integrerade funktions- / status-mässigt, då båda är beroende av varandras status och drifts-info för optimal funktion!
  2022-08-26
  Studer VarioTrack MPPT-regulatorn är en av få som har sådan funktion där en ny komplett laddcykel bulk-absorption-float bara startas om batterispänningen går under någon av två olika Re-bulk spänningar man ställer in, en högre som måste triggas en längre tid samt en lägre som bara behöver triggas en kortare tid (typ 12,3V (30min) resp. 12,1V (2min), fullt konfigurerbara). Så är fler än jag som tänker samma! Beskrivs i Studers VarioTrack manual:
  8.4.9 New charge cycle:
  Usually, batteries are charged during the day via the PV generator then partially discharged during the night by the user. The next day, a charge cycle starts again (bulk-absorption-floating). The conditions to restart a full cycle are met when the battery has lost some of its power because of the users who are connected to it. These conditions are set by parameters from {10030} to {10033}. If these conditions have not been met because, for example, the installation has no users, a new absorption phase will not be necessary as this would lead to slight battery water consumption. In this case, the charge cycle is kept in floating phase.
  A new battery cycle will be triggered if one or the other 2 conditions -defined by a period of time during which the battery voltage is lower than a threshold- is met. These 2 voltages related to 2 durations are configurable. Usually a higher voltage is used for a longer duration and a lower voltage for a shorter duration.
  The repetition of the charge cycles can be limited establishing the minimum time between each cycle using parameter {10035}, type 24h.
  Studer VarioTrack MPPT-regulatorn använder även tail-current för att avbryta absorptions-laddning och equalization-laddning, kombinerat med en vald max tid för respektive laddfas:
  8.4.7.5 End of the absorption triggered by the current:
  The absorption phase can be interrupted when the battery charging current goes under a certain threshold, at which point the charger automatically passes to the next authorized phase. This can be used in order to shorten the period under which a high voltage is applied and thus reduce water consumption.
  8.4.8.8 End of the equalization triggered by the current:
  Progressively, during the equalization phase, the charging current decreases naturally. If the bulk phase has been carried out with a current appropriate for the battery, it is not necessary to wait for a certain period to finish charging. The equalization phase can be interrupted when the battery charging current goes under a certain threshold. This can be used in order to reduce the equalization duration and the electrolysis phenomenon related to it.

• Nettoströmproduktion/dygn runt midvinter: 2021-10-27 / 2022-06-13
  Vid korta midvinterdagar är det den totala effektiviteten med netto­ström­produk­tionen per dygn som är avgörande för hur väl en solladd­regulator klarar att hålla blybatterier 100% SOC fulladdade under standby-drift. Samt även för att kunna ge lite netto­nytto­ström, även vid drift med låg solinstrålning, typ återladdning efter ett aktivt weekendboende.
  Så dels måste en solladdregulator ha låg egenström­förbrukning, samt dels måste den kunna arbeta med hög verkningsgrad även vid låg solinstrålning / effekt. De flesta av dagens MPPT-regulatorer har för låg verkningsgrad vid låga effekter, då när det är som mest kritiskt kring midvinter. Samt en del har för hög egenförbrukning, så netto­ström­utbytet/dygn blir för dåligt eller t.o.m. negativt vid korta midvinterdagar. Dvs sol­ladd­regulatorn måste producera mer ström per dygn än den själv förbrukar, så batterierna hålls laddade av den strömproduktion solcellerna ändå ger! Har provat MPPT-regulatorer där det inte blev så runt midvinter.
  Behövs då PFM MPPT-regulator med högre effektivitet även vid små strömmar från solpanelerna, vilket jag inte har sett hos någon regulator för off-grid solcellssystem. PFM = Pulse-Frequency Modulation.
  2021-11-14
  Eller en PWM-regulator som normalt är strömsnåla, som Solara SR350 LCD 20A regulator vars egenström­förbrukning är låga 4mA, vilken NordicOffGrid använder i sitt off-grid solcellssystem! En PWM-regulator i sig har därför hög verkningsgrad, sedan tappar man lite på att den inte kan omvandla solpanelernas högre spänning över batterispänningen till extra ström. PWM-regulatorns strömpulsande vid spänningsreglering ger dock blybatterierna bättre laddströmmottagning och högre batteriverkningsgrad, som kompenserar för det! Så vid låga effekter typ runt midvinter eller i riktigt mulet väder blir ändå den totala batteri­ladd­ningen/dygn bra eller bättre hos PWM-regulator jämfört med många MPPT-regulatorer.
  
  Detta är lika för både blybatterier och LiFePO4-batterier, även om blybatterier skadas mer av långvarigt partiellt laddade.
• Hantering av långvarig passiv standby-drift: 2021-10-27 / 2022-06-13 / 2023-03-08
  Det nordiska klimatet gör att fritidsstugor ofta kan få långa driftstider i standby-mode, vilka då måste hanteras med fokus på bästa batterilivslängd.
  För blybatterier innebär det att man ska undvika en daglig komplett laddcykel bulk-absorption-float-laddning i standby-drift. Det överladdar blybatterierna med både ökad elektrokemisk korrosion av de positiva blyelektroderna samt gasar onödigt mycket, vilket kan leda till uttorkning hos AGM/GEL batterier. Båda vanliga felkällor vid för tidigt AGM-blybatterihaveri.
  Se fler detaljer om laddcykelstyrning i stycket högre upp.
  Vid långvarig standby-drift (>10hr aktiv float) bör float-mode växla över till en kontinuerlig standby-mode där laddspänningen sänks till 13,4V, samt man 1ggr/10dygn gör en absorptions-laddning på max 2hr, normalt avbruten vid tail-current <0,015C. Denna absorptions-laddning genomförs bara om solcellerna ger tillräckligt med effekt för det, dvs laddström >0,022C (>2,2A/100Ah) under ej spänningsreglerad laddning. Annars görs regelbundet upprepade försök tills absorptions-laddningen kan genomföras, kanske typ test i 6sek 1ggr/10min dagtid.
  Blybatterier mår allra bäst av att på så sätt hållas vid 100% SOC fulladdat under långvarig standby-drift, vilket ger väldigt bra drift för fritidsstugor då man kommer dit till fulladdad blybatteribank att utnyttja även vid spontanbesök.
  Ändrar villkoret för skiftning från float- till standby-charging till kombinerat >10hr float && <0,005C / <0,5% Tail-current, efter emulerat laddningstest av nytt AGM-blykol.
  LiFePO4-batterier bör vid långvarig standby-drift hållas inom 40-60% SOC. Riktigt hur det bör styras har jag inte trängt in i då jag satsat på blykol-batterier istället. Detta är en nackdel då man vid långvarig standby-drift i fritidsstuga inte kan komma till en fulladdad LiFePO4-batteribank vid oplanerat spontanbesök när man styr laddningen så!
  Hur viktigt det är med 40-60% SOC så i standby-drift för LiFePO4 kan diskuteras, då dess stora cyklingstålighet ändå är svår att hinna utnyttja i ett fritidsboende innan LiFePO4 åldrats av ren kalendertid. Men 100% SOC standby-drift skadar även inom kalender­tids­åldrandet!
  2023-03-08
  

  
  

  Kan man utvärdera optimal standby-laddspänning adaptivt som vid en viss strömbelastning typ 70mA/100Ah blybatterikapacitet?
  Är troligen temperaturberoende, men då vid +25°C? Eller hålla konstant???
  Jag tycker det är en del som tyder på att man kan göra så!
  Men kanske mer som att lite glest utvärdera Standby-laddspänning för 70mA/100Ah vid 100% SOC fulladdat, för att reglera mot!
  Eftersom nattens lilla strömförbrukning ska kunna återladdas hyfsat snabbt även vid Standby-laddspänning!
  Skulle vara ett intressant sätt att fixa den delikata balansen mellan sulfatering och elektrokemisk korrosion / uttorkning!
  Frågan blir bara hur det relaterar till självurladdning och hur man utvärderar det?!
  Referens: 5%/månad självurladdning motsvarar 5Ah/100Ah/månad || 7mA/100Ah, dvs väldigt mycket lägre. Så verkar möjligt? Känns lockande!
  Vid precisionsmätning av återladdning idag av -2Ah urladdat (95% SOC) ur 44Ah blykolbatteri i mitt experiment off-grid solcellssystem stabiliserade sig float-laddströmmen vid 13,8V på ca 200mA (lite högt). När solen sedan började gå ned så solcellsströmmen sjönk långsamt och stabilt så blev strömmen vid 13,4V ca 35mA, vilket skulle kunna bekräfta dessa tankar!
  Frågan blir lite hur man hanterar dessa strömmar så de inte ger en falsk påverkan på batterimonitorns Ah/Wh-räknande? Eller bara hållar man det på ±0Ah/Wh under lång standby-drift kanske, och i övrig drift påverkar det försumbart? Standby-drift = 100% SOC fulladdat!
  Man kan inte göra så för den högre float-laddspänningen, då dels den ska återladda de sista %-en till 100% SOC fulladdat, dels ska hantera laddning vid grundare battericykling!
  Men man bör kunna använda en tail-current även här för att även växla den till standby-laddning! Får mäta mer kring det när jag har min egna PWM-regulator i drift och se mer i detalj på laddförloppet då! Typ kanske 5x70mA/100Ah, 350mA/100Ah?
  Sedan kan man kanske låta PWM-regulatorn utvärdera dessa strömgränser 1ggr/månad, genom att test vad man kan komma ned till vid de olika laddspänningarna? Så man kompenserar för åldrande och behåller marginalerna för stabil funktion.
  

• Sleep mode, typ invintring: 2022-02-04 / 2022-06-13
  För off-grid solcellssystem i fritidsboende skulle det behövas en automatisk extra strömsnål sleep-mode vintertid när solceller på taket är snötäckta en längre period eller inte nås av den lågt stående vintersolen. Så man inte behöver koppla loss sin solladdregulator manuellt för att batteribanken ska klara sig! Skulle även vara nyttig som passiv strömsnål natt-mode, speciellt runt Nordisk midvinters korta dagar. Så den mikroprocessor / SoC (System-on-a-Chip) som används i elektroniken ska då försättas i strömsnål sleep-mode och bara väckas upp en kort stund regelbundet, för väsentligt lägre strömförbrukning, samt den kan styra strömförsörjning till någon mer strömkrävande del ON/OFF samtidigt.
  Är inte rimligt att man ska behöva hantera det manuellt vid moderna elektroniska system!
  Alternativet är en så låg egenströmförbrukning som min nuvarande PWM-regulators 4mA.
• Strömpulsladdning blybatteri: 2021-10-28 / 2021-10-29
  Strömpulsladdning och pulskonditionering av blybatterier ökar batteri­verknings­graden samt förbättra ström­mot­tagningen, så att blybatterierna laddas signifikant snabbare under aktiv daglig cykling. Särskilt under de sista 20% kapacitet mellan 80% - 100% SOC. Kan räcka med strömpulsladdning under absorptions- och float-laddning som från PWM-regulator, men fullständig pulsladdning är nog än bättre. Och en kontinuerlig puls-rekondi­tionering under laddningen förstärker effekten. Gör att i nordiskt varierande väder blir en blybatteribank oftare 100% SOC fulladdad under aktiv drift, vilket både minskar sulfateringen samt förbättrar tillgängligheten av dåligt-väder-reserven så blybatteribanken lite mer sällan bli riktigt djupt urladdad. Ger ihop en bättre off-grid drift och längre batterilivslängd!
  
  En MPPT-regulator kan ladda upp riktigt djupt urladdade blybatterier (= urladdad dåligt-väder-reserv) lite snabbare i bra solväder upp till runt 70-80% SOC än en PWM-regulator, medan PWM-regulatorn laddar de sista 20% av kapaciteten upp till 100% SOC betydligt snabbare. Så är svårt att säga vilken som i snitt håller blybatterierna mest fulladdade, även om min erfarenhet från båda lutar åt PWM-regulatorn. För den vanliga dagliga cyklingen upplever jag PWM-regulatorn mest effektiv totalt sett då den ger signifikant bättre batteriverkningsgrad och markant bättre laddmottaglighet inom 80-100% SOC med sitt strömpulsande. I vart fall i ett off-grid solcellssystem i storleken 250Wp och 2x106Ah AGM blykol-batterier.
  Är möjligt att MPPT-regulatorns fördelar laddmässigt ökar i en större anläggning (är en del som pekar mot det), samt den ger stora fördelar installationsmässigt med att kunna hantera solpanelspänningar långt över batterisystemspänningen.
  Idealet vore en MPPT-regulator med en smart strömpulsladdning som hanterar allt beskrivet här på webbsidan, men inte sett någon sådan.
  Men har planer på en MPPT+ Nordic Edition projekt om hälsan inte blir markant sämre.
• Förstärkt strömpulsande: 2021-10-28
  Vid off-grid solcellssystem dimensionerat för sommarboende blir laddströmmen väldigt låg långa perioder under det nordiska vinterhalvåret, och därmed även strömpulserna från PWM-regulatorns pulsladdande. PWM-regulatorns strömpulser har den strömstyrka solpanelerna för stunden max kan leverera då de blir direktkopplade mot batteribanken.
  För att få den riktiga nyttan av strömpulsladdning för blybatterier blir det för låg strömstyrka i dessa strömpulser då, speciellt några månader runt nordisk midvinter!
  För bra vårdande långvarig standby-drift av blybatterier under nordisk vinter behöver därför PWM-regulatorns strömpulsladdning förstärkas via en strömbuffrande RC-krets, vilken samlar på sig sol­cells­strömmen kontinuerligt och laddas ur som en stark strömpuls varje gång PWM-regulatorn släpper fram en kortvarig strömpuls i sin reglering. Vid standby-drift i ett sol­cells­system med 250Wp solcellseffekt och 2x106Ah AGM blykol-batterier fås då alltid minst 8A i strömpulsen så länge solpanelerna levererar lite drygt den ström som under­hålls­ladd­ningen förbrukar, jämfört med <0,5A långa perioder runt midvinter annars. Som ytterligare fördel sänks då även pulskvoten (duty cycle) till runt 0,5-3%, dvs blybatterierna laddas bara 0,5-3% av tiden dagtid vilket minskar den elektrokemiska korrosionen och gasbildningen samt förstärker desulfateringen så strömpulseffektens gynnsamma verkan förstärks totalt sett.
  Med PWM-laddpauser på 99,5-97% av tiden får man då även en burp-charging av den låga strömförbrukning som är, vilket depolariserar blybatterierna för bättre strömmottagning och verkningsgrad, dvs ger effektivare funktion hos blybatterierna!
  Har synts väldigt tydligt i drift sedan 2017-09-29 med tydligt aktivare och mer välmående blybatterier under vintern med mest standby-drift och lite glesa weekend-boenden!
  De tidigare Tudor 2x80Ah fritdsblybatterierna uppvisade ingen märkbar sulfatering ännu vid en ålder på 9 år våren 2021, då de tillslut gav upp i en battericell i April då, vilket är anmärkningsvärt bra!
• Trippelt strömpulssystem: 2021-11-07 / 2022-05-27
  Jag har sedan 2007 kört med dybbelströmpulssystem med PWM-regulators 30Hz strömpulsladdning ihop med en blyaktivators urladdningsströmpulser på 90-100A 1ggr/20s, och sedan 2014 kompletterat med ett tredje system en puls-rekonditionerare som ger 9kHz 50-100A korta laddströmpulser och 4A urladdningsströmpulser, samt sedan 2017 gett PWM-regulatorn förstärkt strömpulsladdning med >8A laddpulser via min strömbuffrande RC-krets.
  (De 9kHz 50-100A korta strömpulserna är så snabba så svårt att mäta upp pga induktans i den grova strömshunten, men ser ut att vara runt 100A mätt med 200MHz oscilloskop.)
  2022-05-27
  Jag har en Dometic PerfectBattery BR 12 Blybatteri-rekonditionerare 12V samt en IVT Blybatteri-aktivator 12V, vilka båda går att köpa hos Conrad.se (Maj 2022).
  Samt med en Solara SR350 LCD 20A PWM-solladdregulator i mitt solcellssystem.
  
  Jag kan se på driftsdatan för mitt off-grid solcellssystem att alla de tre olika strömpulsprinciperna bidrar till att ge blybatterierna en aktiv, fräsch effektiv drift och funktion, med bra kristallstruktur för blybatteriets elektroder samt hög batteriverkningsgrad med blybatterier som får bra laddmottaglighet högt upp i SOC¹. Ger ihop även bättre livslängd för blybatterierna.
  De påverkar alla tre blybatteriets kemi positivt på olika sätt som kompletterar varandra.
  Så slipper den där klassiskt sega långsamma laddningen under 80-100% SOC laddfasen som många pratar om hos blybatterier, samt även den normalt dåliga batteriverkningsgraden under den laddfasen, där off-grid solcellssystem har stor del av sin drift inom.
  Med högre batteriverkningsgrad får jag ut mer användbar ström från mina solpaneler!
  Denna trippla strömpulsning motverkar även i stort all sulfatering av blybatterierna under sund bra drift, vilket annars är det klassiska åldrandet hos blybatterier. Samt motverkar dendriter.
  ¹⁾ State Of Charge, laddnivå
  
  Ett sunt dimensionerat off-grid solcellssystem med 5 dygns dåligt-väder-reserv har sin normala regelbundna drift huvudsakligen inom 10-30% DOD dygnscykling vid 70-100% SOC!
  Med 5 dygns (120h) dåligt-väder-reserv blir medelströmmen för urladdning låg, så strömpulsandet med högre strömmar är även bra för blybatterierna ur den synvinkeln. Råder en stor konsensus från en stor del av världen att ett sunt fungerande off-grid solcellssystem bör dimensioneras med 5 dygns dåligt-väder-reserv för bruk under sommarhalvåret.
  För 212Ah blykol-batterier (C20-kapacitet), med 90% DOD dimensionerande max urladdning, 120h (5dygn) urladdningstid blir medelströmmen 1,59A. Bara 0,0075C i förhållande till C20-batterikapaciteten.
  Ihop med de låga solcellsströmmarna kring Nordisk midvinter blir detta trippla strömpulsande extra värdefullt för blybatterier, för deras livslängd och funktion!
  Detta med 5 dygns dåligt-väder-reserv och den låga strömmen av det gäller oavsett LiFePO4 eller blybatterier. Är därför blybatterier ofta kan fungera väldigt bra i ett sådant off-grid solcellssystem och man ofta inte får någon nytta alls av LiFePO4´s stora strömförmåga eller förmåga till mer regelbunden djupurladdning!
  
  Man kan se detta strömpulsande och dess elektronik till blybatterier lite som BMS till LiFePO4, med den skillnaden att utan BMS riskeras haveri medan utan strömpulsande fås bara lite sämre prestanda, så den ena kritisk den andra robust okritisk funktion!
  
  2021-11-10
  Aktiv permanent inkopplad puls-rekonditionering till blybatterier är numera en allmänt accepterad teknik för bättre livslängd och funktion, där både Volvo Trucks och Scania m.fl. har det i sina tillbehörssortiment samt Sutars-Skyllermarks och Dometic också säljer sådan elektronik. Är Dometic PerfectBattery BR 12 jag använder.
  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 [battery reconditioner], a saving of $1,100 per annum, per vehicle over 5 years."
  Från accessories.scania.com: "Extends the service life of your lead-acid batteries. This battery reconditioner prevents the harmful sulphating process from starting on new batteries. Battery related issues causes a lot of problems and are costly for our customers. In many cases these issues are due to a sulphated battery. When a battery has started the sulphating process it becomes less able to charge. It will also empty faster than a non-sulphated battery. By sending out pulses, the battery reconditioner prevents the harmful sulphating process from starting. The battery reconditioner prolongs the life of the battery. The battery reconditioner can be used for all types of 12V and 24V lead-acid batteries. The battery reconditioner does not harm the vehicle´s electronic equipment or other installed devices connected to the battery."
  
  2022-01-21
  Och nu har forskare upptäckt nyttan med kraftiga urladdningsströmpulser för litium-batterier också, och då blir det säkert genast mer accepterat att det gör nytta:
  "Researchers from SLAC and Stanford discovered that they could drive the island´s growth in the direction of the anode by adding a brief, high-current discharging step right after the battery charges. Reconnecting the island to the anode increased the lifetime of their lithium-ion test cell by nearly 30%." källa
  
  Dock riskerar stora kondensatorer anslutna med grova kablar nära mot blybatterierna att suga upp strömpulserna så de inte når in i batterierna, typ växelriktare eller MPPT-regulator!
  
  Finns mycket att läsa kring detta på FrittLiv webbsidan Solelladdning av blybatterier.
  (Där kommer även snart mycket ny information och uppdaterad kunskap!)
• Hos Victron SmartSolar MPPT: 2023-10-03
  "Yes, first timers like myself need to know that these MPPT battery default settings are for daily working batteries.
  A holiday camper being used 3 or 4 times a year sitting fully charged in the driveway receiving the default daily dose of overcharge, will soon die."
  Referens att det är skillnad på aktivt battericyklande och passiv standby-drift! Se även här!
  

SOC = State Of Charge, laddningsstatus
DOD = Depth Of Discharge, urladdningsdjup
Cykling = växlande i- och ur-laddningförlopp i batteri