Charge/Discharge และ Spot Welding
นิยาม · หน้าที่ · ความสำคัญ
1 การชาร์จ LiFePO₄ แบบ CC/CV
- 4S = 14.6 V
- 8S = 29.2 V
- 24S (เรือจริง) = 87.6 V
- กระแสชาร์จ ทั่วไป ≤ 0.5C (ทำได้ถึง 1C)
CC กระแสคงที่จนแรงดันถึงค่าเต็ม → CV แรงดันคงที่ กระแสค่อย ๆ ลด BMS บาลานซ์/ตัดเมื่อเต็ม
2 ทดสอบความจุ (Discharge test)
ปล่อยกระแสคงที่จนแรงดันถึงจุดตัด แล้ววัด Ah ที่จ่ายได้จริง = ความจุจริง ของแพ็ก (เทียบกับค่าที่ระบุไว้)
เครื่องมือและวัสดุสำหรับแพ็กแบต
3 รายการเครื่องมือ/วัสดุ
| # | อุปกรณ์ | หน้าที่ |
|---|---|---|
| 1 | มิเตอร์วัด IR | วัดความต้านทานภายในเซลล์ (คัดเซลล์) |
| 2 | มัลติมิเตอร์ดิจิทัล | วัดแรงดัน/กระแส |
| 3 | หัวแร้ง + ตะกั่ว | บัดกรีสาย (ลงนิกเกิล/บัสบาร์ ไม่ลงผิวเซลล์) |
| 4 | เครื่องสปอต (Spot welder) | เชื่อมแผ่นนิกเกิลเข้าขั้วเซลล์ |
| 5 | รางใส่เซลล์ (โฮลเดอร์) | ยึดเซลล์ให้เป็นระเบียบ + ช่วยระบายความร้อน |
| 6 | แผ่น/ลวดนิกเกิล | เชื่อมขั้ว มักใช้หนา 0.15–0.2 มม. |
| 7 | เทปกันความร้อน | ติดทับรอยสปอต กันช็อต/ความร้อนสะสม |
| 8 | เทปกันช็อตขั้วบวก (แหวน) | แปะขอบขั้วบวกกันช็อตตอนสปอต |
| 9 | แผ่นอีพ็อกซี่กันช็อต | หนา ≥ 2 มม. หุ้มกันกระแทก |
| 10 | เทปใยสับปะรด (Filament) | รัดแพ็กให้แน่นหนา |
| 11 | ท่อหด PVC | ห่อชั้นนอก กันน้ำ/กันช็อต |
| 12 | ขั้วต่อแอนเดอร์สัน | ปลั๊กจ่ายไฟ เลือกแอมป์ให้พอ (30/50/120A) |
| 13 | สายไฟ DC | ต่อจาก BMS ไปโหลด เลือกหน้าตัดทนกระแส (กันไหม้) |
| 14 | BMS | วงจรจัดการแบต กัน OVP/UVP/กระแสเกิน |
| + | ซิลิโคนกันน้ำ | สำหรับเรือ ยิงปิดช่องว่างกันน้ำเข้าแพ็ก |
Spot Welding — เชื่อมจุดแผ่นนิกเกิล
4 Spot Welding (เชื่อมจุดแผ่นนิกเกิล)
- เชื่อม แผ่นนิกเกิลเข้าขั้วเซลล์ด้วยกระแสพัลส์สูง-สั้น
- ไม่บัดกรีตรงเซลล์ เพราะความร้อนค้างทำเซลล์เสื่อม/เสีย
- ตั้งพลังงาน/พัลส์ ตามความหนานิกเกิล
- เชื่อมดี = 2 จุดต่อขั้ว ดึงไม่หลุด ไม่ทะลุแผ่น
ขั้นตอนการแพ็กแบตเตอรี่ (10 ขั้น)
5 ลำดับการแพ็ก
- ชาร์จเซลล์ให้เต็มเท่ากันทุกก้อน — ให้ทุกเซลล์เริ่มที่แรงดันเดียวกัน
- วัดและจัดกลุ่มค่า IR — วัด IR ทุกเซลล์ จดบันทึก แล้วจัดลงโฮลเดอร์ให้ "ผลรวม IR แต่ละแถวใกล้เคียงกัน" (แพ็กจะสมดุล อายุยืน)
- ตัดแผ่นนิกเกิล (0.15–0.2 มม.) ให้พอดีกับระยะของเซลล์
- สปอตแผ่นนิกเกิล — เริ่มจากขั้วบวกด้วยนิกเกิลเส้นเดี่ยวก่อน แล้วสปอตเส้นคู่จนครบทั้งสองด้าน ยิงหลายจุดต่อขั้ว (เช่น 4 จุด) ให้แน่น
- ติดเทปกันความร้อน ทับรอยสปอต กันความร้อนสะสม/ช็อต
- ต่อสาย BMS — ถอดสาย balance ออกจากบอร์ดก่อน แล้วบัดกรีเริ่มจาก B− ไล่ B1, B2 … ถึง B+ เสร็จแล้ววัดแรงดันที่ B+/C− ว่าไฟออกถูกต้อง
- ต่อสายไฟใช้งาน — บัดกรีสาย B+/C− จาก BMS เข้าขั้วแอนเดอร์สัน เตรียมจ่ายไฟ/ชาร์จ
- หุ้มอีพ็อกซี่ + รัดเทปใยสับปะรด ให้แน่น กันกระแทก
- หุ้มท่อหด PVC เป่าลมร้อนให้รัดรูป แล้ว ยิงซิลิโคนปิดช่องว่างกันน้ำ (สำคัญมากบนเรือ)
- ชาร์จเต็มอีกครั้ง ก่อนนำไปติดตั้งในเรือ
แบบฝึกหัด: จัดกลุ่มเซลล์ด้วย V และ IR
ข้อ 1 จากค่าวัด 10 เซลล์ — คัดเซลล์ที่ไม่ผ่านออก
ตารางวัด V และ IR จาก 10 เซลล์ LiFePO₄ 280Ah — หาเซลล์ที่ ควรคัดออก และอธิบายเหตุผล
| เซลล์ | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| แรงดัน (V) | 3.330 | 3.331 | 3.329 | 3.332 | 3.330 | 3.328 | 3.350 | 3.331 | 3.330 | 3.327 |
| IR (mΩ) | 0.80 | 0.83 | 0.85 | 0.82 | 0.84 | 0.87 | 2.20 | 0.86 | 0.81 | 0.90 |
เซลล์ที่ควรคัดออกคือ ก้อน ___ เพราะ V = ___ V (ห่างจากกลุ่ม ___ mV) และ IR = ___ mΩ (สูงกว่ากลุ่ม ___ เท่า)
ข้อ 2 จัดเซลล์ที่ผ่านเป็น 4S2P
จากเซลล์ที่ผ่าน (9 ก้อน) เลือก 8 ก้อนจัดเป็น 4 กลุ่มขนาน (P1–P4) กลุ่มละ 2 ก้อน — ให้ ΔV ≤ 10 mV และ ΔIR ≤ 0.3 mΩ · เติมในตาราง
| กลุ่มขนาน | เซลล์ที่ 1 | เซลล์ที่ 2 | ΔV (mV) | ΔIR (mΩ) | ผล |
|---|---|---|---|---|---|
| P1 | |||||
| P2 | |||||
| P3 | |||||
| P4 |
ข้อ 3 วิเคราะห์ผลกระทบถ้าจัดผิด
3.1 ถ้าเอาเซลล์ G (IR=2.20 mΩ) ไปใส่ในกลุ่มขนานกับเซลล์ A (IR=0.80 mΩ) — จะเกิดอะไรขึ้น? ใครทำงานหนักกว่า?
3.2 ถ้าเซลล์ 2 ก้อนในกลุ่มขนาน V ห่างกัน 50 mV — จะเกิดอะไรตอนต่อขนานครั้งแรก?
ข้อ 4 เช็กลิสต์ก่อนแพ็ก
- วัด V และ IR ทุกเซลล์ก่อนแพ็ก
- คัดเซลล์ IR สูงผิดปกติออก
- แต่ละกลุ่มขนาน ΔV ≤ 10 mV
- แต่ละกลุ่มขนาน ΔIR ≤ 0.3 mΩ
- เช็ดขั้วเซลล์ก่อนวัด
- วัดซ้ำ 2–3 ครั้งจนค่านิ่ง
- จดบันทึกทุกค่า ไม่จำ
- เรียงในโฮลเดอร์ตามกลุ่มก่อนสปอต
สรุปสิ่งที่ได้เรียนรู้
แบบฝึกหัด — ชาร์จ ทดสอบความจุ และเชื่อมจุด
ข้อ 1 คำนวณค่าชาร์จ
• แพ็ก 4S ชาร์จเต็มที่แรงดัน = V
• แพ็ก 8S ชาร์จเต็มที่แรงดัน = V
• กระแสชาร์จ 0.5C ของแพ็ก 100Ah = A
ข้อ 2 บันทึกการทดสอบความจุ
ปล่อยกระแสคงที่ จดแรงดันตามเวลา จนถึงจุดตัด แล้วสรุป Ah ที่ได้
| เวลา (นาที) | 0 | 30 | 60 | 90 | 120 |
|---|---|---|---|---|---|
| แรงดันแพ็ก (V) |
กระแสที่ปล่อย = A · ความจุจริงที่วัดได้ = Ah
ข้อ 3 เช็กลิสต์คุณภาพรอยเชื่อม + Pull test
- เชื่อม 2 จุดต่อขั้ว ติดแน่นทั้งสองจุด
- ไม่มีรอยทะลุ/ไหม้แผ่นนิกเกิล
- ดึงแผ่นนิกเกิลแล้วไม่หลุด
- ขั้วเซลล์ไม่ร้อนผิดปกติหลังเชื่อม
| จุดที่ | 2 จุดครบ? | ดึงหลุด? | ผ่าน/ไม่ผ่าน |
|---|---|---|---|
| 1 | |||
| 2 |
ข้อ 4 แบบทดสอบความปลอดภัย (จริง/เท็จ)
___ บัดกรีสายเข้าขั้วเซลล์โดยตรงดีกว่าการเชื่อมจุด
___ ความร้อนสะสมในเซลล์อาจทำให้เกิด thermal runaway (ลุกไหม้)
___ ขณะเชื่อม/ประกอบแบต ควรมีเครื่องดับเพลิงหรือถังทรายใกล้มือ
___ การเอาโลหะคร่อมขั้วบวก-ลบของเซลล์ทำได้ไม่อันตราย