Batteriladdares egenskaper vid användning i båtar Bakgrund Stockholmskretsen tekniska kommitté har för en test valt ut några olika laddare. Det finns ganska många batteriladdare på marknaden som passar för båtbruk, och som har någon form av strömoch spänningsreglering som ger en rimligt snabb laddtid och en lämplig underhållsladdspänning. Det finns även ett antal olika batterityper som ställer krav på lite olika laddspänningar och strömmar, och detta skall en bra laddare kunna ställas in för att hantera. Det kan ske automatiskt eller via inställningar. Även batteritemperaturen påverkar den ideala laddspänningens storlek, så en sensor för placering på batteriet är en fördel. Typiska benämningar är (begreppen och definitionerna varierar något mellan fabrikaten): Bulkladdning uppladdningen är maximal för att påskynda mot välladdat tillstånd Absorbtionsladdning laddspänningen är konstant för att uppnå fulladdat tillstånd Float- eller underhållsladdning laddspänningen är optimerad för att hålla batteriet fulladdat utan att torka ur det. Rekonditionerings- eller utjämningsladdning Laddspänningen är vanligen extra hög under en period för att ladda alla battericellerna lika fulla. De kriterier som styr när laddaren övergår mellan sina olika laddtillstånd kan emellertid luras av några olika användningssituationer som kan förekomma i en båt som har t.ex. kylaggregat, värmare eller en stor bilstereo, och som ligger långa tider med landström som i sin tur ofta kan drabbas av avbrott. Vår undersökning provade inte de olika laddarnas förmåga att ladda upp en ganska tom batteribank (det gör de flesta relativt bra), utan kontrollerade att inte laddarna vid långvarig inkoppling kan luras av yttre omständigheter att ge alltför hög laddspänning till en fulladdad batteribank så att den torkar ut i förtid. Modernare underhållsfria batterier som ej kan fyllas på med batterivatten är känsligare för detta än påfyllningsbara. Provningen En batteribank på 3 x 70 Ah Bly/Kalcium/Silver-batterier av underhållsfri typ (Ventilreglerad, ej påfyllningsbara) användes som prov för laddarna. De utgjordes av Biltemas 803702, avsedda för Fritid, Husvagn som säljs med 4 års garanti. Banken var vid start av alla försöken fulladdad. Denna bankuppställning kan anses vara typisk för en förbrukarbank på en medelstor fritidsbåt, vad gäller storlek och typ. Laddarna anslöts i tur och ordning till banken inklusive sina ev. temperatursensorer och spänningsavkännade ledare etc. Omgivningstemperaturen till bank och laddare var c:a 5 10 ºC. Laddaren var inställd med sina fabriksinställningar och/eller för batterityp våta blybatterier. Försök 1: Laddaren anslöts till 230V~ via ett dygnskopplingsur inställt för att bryta spänningen i c:a minuter var 4:e timme. Situationen motsvarar den i en gästhamn, där det mer eller mindre ständigt är lätt kaotiskt med elförgreningar och båtar som kommer och går. Polspänningen på banken loggades, samt förekomsten av 230V~. Avsikten var att se om avbrotten orsakar laddaren att alltför långvarigt lägga ut bulkladdspänning i stället för underhållsladdspänning till batteribanken, vilket kan orsaka uttorkning hos banken, och en förkortad livslängd. Försök 2: Laddaren anslöts till 230V~. En belastning på c:a 6 Ampere kopplades in på banken via ett dygnskopplingsur inställt för att vara på i c:a minuter varje timme. Situationen motsvarar den att båten har t.ex. kylskåp eller dieselvärmare med termostat och ligger med ständig landström. Polspänningen på banken loggades, samt förekomsten av belastningen. Avsikten var att se om laddaren på grund av belastningsuttagen lägger ut bulkladdspänning i stället för underhållsladdspänning till batteribanken, viket kan orsaka uttorkning hos banken, och en förkortad livslängd. Efter att försök 1 respektive 2 körts tills förloppet blev stabilt, ritades diagram Spänning/Tid för några cykler där man kan läsa av de genomsnittliga spänningarna som visas i tabellen nedan. Alla spännings-tidsdiagram visas däremot på: www.sxk.se > Fråga om teknik > Båtteknik > El > Batteriladdares egenskaper i båt Underhållsladdspänning En bra laddare skall ha en underhållsladdspänning vid en fulladdad batteribank som inte överskrider vissa värden. För normala våta batterier anses denna optimala spänning vara c:a,7 Volt vid 20 ºC, med en temperaturpåverkan på -0,027Volt/ºC. Testerna gjordes vid c:a 5-10 ºC, vilket ger en bästa underhållsladdspänning på c:a,1 Volt. Även en underhållsladdspänning på nedåt volt är godkänt vid 5-10 grader. Den livslängdsminskning som kan uppstå av denna lite väl låga underhållsladdspänning vid den temperaturen, upphävs i stort sett om man ställer in laddaren att rekonditionera batteriet några gånger per år.
Tabellen nedan sammanställer resultatet: Sammanställning av laddaregenskaper Laddare, modell Cotech 36-4022 Ctek M300 (Pris inkl. startbatteriladdare) Mastervolt V35-3 Victron Phoenix V/30A TBS Omnicharge, V 40Amp Waeco IU 252A Maxström, A A 30A 35A 30A 40A 25A Matningsspänning, (n)ominellt, (o)mråde 220-240V~(n) 170-260V~(o) 0/230V~(n) 90-265V~(o) 100-260V~(o) 207-253V~(o) Är 230V~ skyddsjord anslut. till något? N N Metallhölje Metallhölje Metallhölje Metallhölje Extern temp.sensor J/N/e(X)tra tillbehör N (intern) J J J J JX Antal Batt. anslutn. F=förbr. S=start 1 1 3 2F, 1S(4Amp) 1F, 1S(4Amp) 2F+1S(1Amp) Regleras batteribankarna gemensamt - Se Omdöme Ja Ja Separat 2F gem. S sep. Laddspänning, vid nätavbrott, VoltMax/%, VoltMin/%,95/90% 8/10%,0/94%,5/6%,55/95% 5/5%,9/10%,3/80%,9/90%,8/1% /90% - Laddspänning, vid båtförbrukn. VoltMax/%, VoltMin/%,93/33% 7/67%,9/25% /75%,55/67% 5/33% 5/100%,9/66% /33%,3/33% /66% Ljudnivå Hög/Låg - Fläkttid vid prov i % Finns nattläge=tyst? H-10% N L-5% J L-5% N H-60% N L-10% Varvtalsstyd L-10% J Egenförbrukning från batt. utan 230V~ <0,5 ma, mätt <8 ma enl. manual <5mA enl. manual <2mA enl. manual <5 ma enl.manual <0,5mA mätt Klarar batteribanks-kapacitiet 50-350 Ah 50-500Ah 70-350Ah 100-200Ah 80-400Ah Max 500Ah Klarar batterityper (V)åta, (G)el, (A)GM. A(U)tomatisk eller (M)anuell omställning U U M (Omkoppl.) M M M Kundanpassade värden kan ställas in? Nej Nej Ja Ja Ja Nej Pris, c:a (hos kända distributörer) 599:- 3290:- 6830:- 4025:- 6495:- 3695:- Rekonditioneringsläge finns? J J J J J J, omkoppl via demontering Omdöme Kan passa liten båt, är liten och lätt men väsnas vid bulkladdning. Billigast men fungerar. OK, överladdar ej. Enklast installation. Bra med sep. laddare för startbatteri. Kan gå tyst. Prisvärd. OK, överladdar ej. Parametrar för udda batterier sätts via Master-bus Kan köras som spänningsaggregat utan omkoppl. OK, överladdar ej Parametrar för udda batterier sätts via reglage eller fjärrkontroll.el. PC Överladdade något vid upprepade nätavbrott Parametrar för udda batterier sätts via TBSlink. Kan köras som spänningsaggregat m.uhspänning Bra med sep. Reglering. OK, överladdar ej (1% tid gör inget) Kan köras som spänningsaggregat med UHspänning. Test med fabriksinställning: Kriterium för UH-laddning= Strömgräns. OK för nätavbrott men ej för båtström. Förklaring till tabellen: Matningsspänning (n)ominellt, kan fungera för högre och lägre. (o)mråde, gränser för max och min som fungerar. Bra med lågt minvärde.
Extern temp.sensor Extern sensor som sitter på batteriet är bra, gör att laddaren kan fininställa laddspänningarna. Om inbyggd i laddaren kan dett skilja mycket från batteribankens temperatur då de oftast sitter i olika utrymmen Är 230V~ skyddsjord anslutet till något? Normalt skall man inte utan vidare ansluta skyddsjord eller metallhöljets jordskruv till båtens V-system. Antal Batt. anslutn. Vissa laddare har anslutningar för fler än en batteribank. Angiven max laddström avser summa för alla batterianslutningarna. Vissa laddare har en speciell startbatterianslutning för underhållsladdning av detta. Regleras batteribankarna gemensamt? Ja innebär att alla inställningar vad gäller batterityp, spänningsnivåer, tider etc. sker gemensamt i laddaren. Därefter sitter det t.ex. dioder som fördelar ut detta till de olika batterianslutningarna. Man bör alltså vara vaksam att inte använda olika typer av batterier i de olika bankarna. Dessutom innebär detta att om man har en tom förbrukarbank på anslutning 1 och ett fullt startbatteri på anslutning 2, så kommer startbatteriet också få hög bulkladdningsspänning i onödan, vilket på sikt kan torka ut det i förtid. Med tidens politiska språk kan man säga att laddarna gillar inte olika. Laddspänning, vid upprepade nätavbrott Två spänningar anges, samt den %-andel av tiden som de finns. Vid avbrott av 230V~ finns ingen laddspänning, bara batteribankens egen. Därför är inte summan av tiden 100%. Hur siffrorna tagits fram ses i exempelfiguren (Cotech-laddaren). Här bedöms den högre laddspänningen vara,95 volt under 50% av tiden, och den lägre 8 under sammanlagt 40% av tiden. Laddspänning, vid samtidig båtförbrukning som går av-på Två spänningar anges, samt den %-andel av tiden som de finns. Hur siffrorna tagits fram ses i exempel-figuren (Waco-laddaren, strömstyrd bulkladdning). Här bedöms den högre laddspänningen vara,42 volt under 33% av tiden, och den lägre 4 under sammanlagt 66% av tiden. (Alla laddarnas spännings-tidsdiagram finns på: www.sxk.se > Fråga om teknik > Båtteknik > El > Batteriladdares egenskaper i båt.) Ljudnivå Hög/Låg Fläkttid vid proven. Alla laddarna har inbyggd fläkt. Vissa låter relativt kraftigt. Under testerna var batteribanken fulladdad hela tiden. Temperaturen i lokalen var låg, c:a 5-10 grader. Fläkten gick därför minimalt för laddarna. Situationen är representativt för när man bor i båten och vill ha tyst. Vid bulkladdning sommartid går troligen alla laddarnas fläktar mestadels. De laddare som har ljudlig fläkt behöver antagligen installeras i båten där de hörs minst. Vissa laddare har ett nattläge utan fläkt men reducerad laddström. Egenförbrukning från batteriet Visar hur mycket ström laddaren drar från batteribanken då 230V~ saknas. Ingen av laddarna visade alarmerande hög egenförbrukning, men man bör alltid kontrollera summan av alla viloförbrukningar i sin båt. Klarar batteribanks-kapacitiet Vanligen rekommenderas att en laddare för förbrukningsbatterier skall ha en kapacitet i Ampere, som är 5-10% av bankens Amperetimme-kapacitet. Rekonditioneringsläge finns? OBS: Vid kallt väder kan rekonditioneringsspänningen komma upp nära 16 Volt! Koppla bort allt i båten som kanske inte tål den spänningen medan rekonditionering görs. Omdöme
En kommentar: Waecoladdaren och åtskilliga andra som ger bulkladdningsspänning om laddarens ström vid UHladdning går över en viss strömstyrka, bör kopplas in så att man vid stillaliggande och landström kan köra dem som direkt spänningsaggregat i båten, och batteribanken kopplas helt bort från allt annat när den blivit fulladdad.
Appendix 1 Testernas uppkoppling Laddartest 1, Nätavbrott Dygnstidur Laddare som testas 230V V + - + Batteribank - Laptop USB Ch Ch Ch Ch jor Datalogger 0-30 V Velleman PCS10 Laddartest 2, båtförbrukning 230V matning Dygnstidur Laddare som testas 230V V + - + Batteribank - Laptop USB Ch Ch Ch Ch jor Datalogger 0-30 V Velleman PCS10 Lampa 6 Amp.
Appendix 2 Testernas utfallsdiagram: Cotech, Ampere, (artikel 36-4022) från Clas Ohlson Denna 3-stegsladdare är egentligen inte gjord speciellt för båtar eller fast installation. Den togs med i testet för att se hur en lite mindre och billigare men ändå relativt kvalificerad laddare kan klara av testen. Levereras komplett med kablar och nätsladd. Den är liten och lätt och kan kanske passa för mindre båtar som vill hålla pris och vikt nere. Fläkten är mycket ljudlig när den går (vid t.ex. bulkladdning), så den bör placeras därefter. Utöver grundfunktionen har den ett snabbladdläge samt ett rekonditioneringsläge. Displayen kan visa dess spänning och ström. Temperaturkompensering för hög (men inte låg) temperatur finns internt men ej externt.,8,6,4,2 Cotech, nätavbrott 0 1 2 3 4 5 6 Cotech Båtförbrukning 6 Amp,8,6,4,2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Appendix 2, Mätdiagram Ctek M300, 30 Ampere Detta är en speciell marinladdare från Ctek. Den har alla anslutningkablar inklusive temperatursensor för batteriet inkluderade i leveransen. Den går att ställa in normal-, rekonditionerings-, och nattladdning. Nattladdning kan ske med begränsad ström så att fläkten inte behöver köras. Fläkten är relativt tyst. Vid försöken gick fläkten obetydligt ändå, eftersom laddströmmarna var små. Installation är enkel och manualen lätt att förstå. All anpassning till batterityp och bankstorlek mm är helautomatisk. Ctek har ett paket som inkluderar en liten underhållsladdare för ett ev. startbatteri, som är helt oberoende av huvudladdaren. Ctek nätavbrott,8,6,4,2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Ctek, Båtförbrukning 6 Amp,8,6,4,2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Mastervolt Chargemaster /35-3 Laddaren är avsedd för fordon/båtar och är en del av Mastervoltfamiljen och har bussanslutning till dem. Via detta kan de flesta av laddarens parametrar för spänningsnivåer och tider etc. ställas in. Laddaren kan därigenom även styras av kriterier i andra Masterbusdeltagare. Laddaren kan hantera tre batteribankar varav en kan vara startbatteri. Levereras med nätsladd och temperatursensor men utan batterikablar. Vid försöken användes fabriksinställningarna plus dess omkopplare ställda för att passa försöksuppställningens batteribank. Laddarens olika inställningsmöjligheter gör att den troligen kan justeras på ett bra sätt för de flesta batterityper och användningssituationer. Alla inställningar är lika för alla anslutna batteribankar och laddspänningarna följs åt. Laddspänningen lurades inte upp av testet, men låg en aning lågt, 5+0,3V (temperaturkomp.). Detta kan justeras vid behov. Mastervolt nätbortfall,8,6,4,2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Mastervolt Båtförbrukning,8,6,4,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8
Viktron Phoenix V, 30 A Laddaren har både spänningsåterföring (från batteripolerna) och temperatursensor. Den laddar 2 batteribankar plus startbatteri. Laddparametrarna kan delvis justeras för olika batterityper och olika förhållanden, vissa förefaller dock behöva göras av leverantören.. På inrådan av säljaren Odelco användes fabriksinställningarna vid testen. De flesta parameterar kan ställas in via en PC för anpassning till olika batterier etc. Alla inställningar är lika för batteribankarna och laddspänningarna följs åt. Om en behöver max laddspänning så får alla det. Startbatteriladdningen är max 4 ampere. Den har inbyggd fläkt, som var relativt ljudlig, och var igång till övervägande del. Som framgår ser laddaren ut att lägga sig lite för högt vid upprepade omstarter av 230VAC, även efter den första halvtimmens spänning. Varierande båtförbrukning lurar inte laddaren. Viktron Phoenix nätavbrott,8,6,4,2 0 1 2 3 4 5 6 Viktron Phoenix båtförbrukning,8,6,4,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6
TBS Omnicharge V40 Laddare med temperatursensor inkluderat. Kan ställas in via omkopplare för olika batterityper. Man kan köra den som flerstegsladdare, eller endast med underhållsladdspänning och då även som spänningsaggregat, via val på startomkopplaren. Den laddar en batteribank (40 Ampere) plus startbatteri (4 Ampere, med separat laddreglering). Fläktljudet måttligt, men startade sparsamt under testen. Via TBS-link kan parametrarna i laddaren ställas in för olika batterityper mm. Omnicharge Nätavbrott,8,6,4,2 0 1 2 3 4 5 6 7 Omnicharge Båtförbrukning,8,6,4,2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Waeco PerfectCharge IU 252A 25 amperes laddare för två batteribankar plus ett startbatteri (V, 1A). Alla inställningar är lika för de två batteribankarna och laddspänningarna följs åt. Om en behöver max laddspänning så får båda det. En temperatursensor finns som tillbehör, och användes vid testen. Har inbyggd fläkt som går någorlunda tyst. Den har omkopplare för att ställa in batterityp mm. Vid testen användes fabriksinställningar, och valet av om laddström eller tid skall styra övergång till underhållsladdning provades båda. Inget gav riktigt bra resultat för båda testerna och omkopplarna går inte att komma åt utan att demontera laddarens nederdel. I läge bulkladdning viss tid blir laddspänningen vid upprepade 230VAC-avbrott för hög. I läge bulkladdning börjar vid viss underhållsladdström blir laddspänningen för hög under den tid man har en någorlunda stor elförbrukning i båten, för laddaren vet inte vart strömmen tar vägen. I redovisningstabellen visas resultatet av fabriksinställningen: Laddströmstyrd återupptagning av bulkladdspänning. Missvisande information i manualen om anslutning för startbatteri. Åtkomst av omkopplare för rekonditioneringsläge mm kräver en demontering av bakgavel med små lättappade insexskruvar.,6,4,2 Waeco nätavbrott-bulktid 0 1 2 3 4 5 6 Waeco nätavbrott-ström 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5,8,6,4,2 Waeco båtförbrukning - bulktid 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Waeco båtförbrukning - ström,4,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8