การแพ็คแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า

คานา อีบุค๊ เล่มน้ีจดั ทาข้ึนเพอ่ื ประกอบการเรียนรู้ วธิ ีการแพค็ แบตเตอร่ีลิเธียมใหก้ บั รถมอเตอร์ไซคไ์ ฟฟ้า เพื่อใหไ้ ดศ้ ึกษา หาความรู้ในเร่ืองราวของการแพค็ แบตเตอรี่ลิเธียม สาหรับคนท่ี ตอ้ งการจะแพค็ แบตเตอรี่ใชก้ บั รถมอเตอร์ไซคไ์ ฟฟ้าใหถ้ ูกตอ้ ง ตามการใชง้ าน และใหไ้ ดม้ ีคุณภาพกบั การใชง้ านของแบตเตอรี่ ลิเธียมที่เราแพค็ ใหก้ บั รถมอเตอร์ไซคไ์ ฟฟ้าของเราไดเ้ ป็นอยา่ งดี รวมไปถึงการอ่านและลงมือปฏิบตั ิในการแพค็ แบตเตอร่ีลิเธียม อยา่ งเขา้ ใจแบบง่ายๆ ผจู้ ดั ทาคาดหวงั เป็นอยา่ งยงิ่ วา่ การจดั ทาอีบุค๊ เล่มน้ีจะมีขอ้ มูล ท่ีเป็นประโยชนต์ ่อผทู้ ่ีสนใจศึกษาและตอ้ งการที่จะแพค็ แบตเตอร่ี ลิเธียมใหร้ ถมอเตอร์ไซคไ์ ฟฟ้าไดเ้ ป็นอยา่ งดี By - ช่างเดฟ

สารบัญ 1. รถมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้าคืออะไร หน้า 2. ส่วนประกอบสาคญั ของรถมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า 3. แบตเตอรี่ 5 4. แบตเตอรี่ทใี่ ช้กบั รถมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า 6 5. แบตเตอรี่ลเิ ธียมไอออนคืออะไร 7 6. การทางานของแบตเตอร่ีลเิ ธียมไอออน 8 7. ประเภทของแบตเตอร่ี 9 8. ตารางประเภทของแบตเตอร่ีลเิ ธียม 10 9. ตารางเปรียบเทยี บคุณสมบตั ขิ องแบตเตอรี่ลเิ ธียม 11 - 17 10. ค่าภายในของแบตเตอรี่ลเิ ธียม 18 11. แบตเตอรี่ลเิ ธียมทนี่ ามาใช้กบั รถมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า 19 12. ข้อมูลเฉพาะของแบตเตอรี่ลเิ ธียมฟอสเฟส 20 - 24 13. ข้อมูลเฉพาะของแบตเตอรี่ลเิ ธียมไอออน NMC 25 14. วธิ ีการเลือกซื้อเซลล์แบตเตอร่ีมาใช้ในการแพค็ 26 15. ความรู้พืน้ ฐานเกยี่ วกบั การต่อแบตเตอรี่ 27 16. อุปกรณ์และเครื่องมือทใ่ี ช้ในการแพค็ แบตเตอรี่ 28 17. ข้นั ตอนและวธิ ีการแพค็ แบตเตอร่ี 48V,60V,72V 29 - 34 35 - 54 55 - 79



รถมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า รถมอเตอร์ ไซค์ไฟฟ้า คือรถมอเตอร์ ไซค์ท่ีใช้ แบตเตอร่ีเป็ น พลังงานในการขับเคลื่อนรถมอเตอร์ ไซค์ ไฟฟ้ามีส่ วนประกอบ เช่นเดียวกับจักรยานไฟฟ้าเช่นกัน แต่น้าหนักของรถมอเตอร์ไซค์ ไฟฟ้าจะหนักกว่าจักรยานไฟฟ้ามาก มอเตอร์ ไซค์ไฟฟ้าจะต้อง พิจารณาระยะทางก่อนนาไปใช้ งาน เพ่ือให้เหมาะกับความจุของ แบตเตอร์ร่ีที่มีอยู่ เพราะถ้าแบตเตอร์รี่หมดกลางทาง จะต้องเข็นหรือ ถอดแบตไปชาร์จ ซ่ึงจะไม่สะดวกซักเท่าไหร่นัก ส่วนประกอบของชุด มอเตอร์ไซค์ไฟฟ้าก็เหมือนกับจักรยานไฟฟ้า มอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า มี จุดเด่นเหนือกว่ามอเตอร์ไซค์ท่ัวไป คือ การบารุงรักษาต่ามาก ไม่ต้อง เตมิ นา้ มัน ว่งิ เงยี บ ออกตัวเร็วแต่กม็ ีข้อเสียคือ จะต้องพกชาร์จเจอร์ไว้ ในการท่ีจะว่ิงไกลๆ เกนิ กว่าความสามารถของแบตเตอรี่ และการชาร์จ แต่ละคร้ังใช้เวลา 2-3 ชั่วโมง การที่เราจะใช้มอเตอร์ไซค์ไฟฟ้าเราต้อง ให้ความสาคญั แบตเตอร่ีกบั ระยะทางในการใช้งานได้ดี 5

ส่วนประกอบสาคญั ของรถมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า ชุดมอเตอร์การขบั เคล่ือน กล่องควบคุม ชุดคนั เร่ง แบตเตอร่ี 6

แบตเตอร่ี แบตเตอร่ีเป็ นหัวใจสาคัญของรถมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า แบตเตอรี่มีอยู่ด้วยกันหลายประเภท ประสิทธิภาพ คุณภาพ ความเชื่อถือได้ และราคาท่ีแตกต่างกัน ท้ังนี้การเลือกใช้ แบตเตอร่ี ท่ีเหมาะสมกับรถมอเตอร์ ไซค์ ไฟฟ้ าของเราน้ัน จะต้ องมีขนาดแรงดันไฟที่ใช้ ในการจ่ ายไฟกับมอเตอร์ ให้ มี ความเหมาะสมกบั การนามาใช้งานด้วย 7

แบตเตอรี่ทีใ่ ช้กบั รถมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า รถมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้าใช้พลงั งานจาก Rechargeable batteries มีท้งั การใช้แบตเตอร่ีแบบตะก่วั Lead Acid ซ่ึง ราคาไม่แพงแต่มีข้อจากัดหลายประการ เช่น น้าหนักมาก และอายุการใช้ งานไม่นานเท่าท่ีควร กับสมัยใหม่ที่นิยม เลือกใช้ แบตเตอร่ีลเิ ธียม Lithium battery ทใ่ี ช้ลิเธียมเป็ น วัสดุข้ัวของแบตเตอรี่ เนื่องจากลิเธียมเป็ นธาตุที่มีน้าหนัก น้อยและค่าศักย์ไฟฟ้ารีดักช่ันมาตรฐานที่ต่า เม่ือนามาใช้ เป็ นวสั ดุข้วั จะได้แบตเตอร่ีทม่ี คี วามจุพลงั งานสูง 8

แบตเตอร่ีลเิ ธียมไอออน (Lithium-Ion Battery) คือ แบตเตอร่ีขนาดเลก็ ความจุสูง แบตเตอร่ีลเิ ธียมไอออน พฒั นามาต้งั แต่ช่วงต้นทศวรรษท่ี 1980 โดยบริษทั Asahi Chemicals และได้ วางตลาดในปี 1991 โดยบริษทั Sony ซ่ึง แบตเตอรี่รุ่นแรกนีไ้ ด้ใช้ในโทรศัพท์มือถือของ Kyocera จุดเด่นของ แบตเตอรี่ลเิ ธียมไอออนคือความจุพลงั งานและ กาลงั ไฟฟ้าทสี่ ูงกว่าแบตเตอรี่ตระกลู นิเกลิ และกรดตะกว่ั นอกจากนี้ ยงั มคี ่าศักย์ไฟฟ้าสูง มอี ตั ราการสูญเสียประจุ ระหว่างไม่ใช้งาน (self-discharge rate) ทต่ี า่ และมคี วาม ปลอดภัยสูง 9

การทางานของแบตเตอรี่ลเิ ธียมไอออน เมื่อมกี ารอดั ประจุ (charge)ไอออนของลเิ ธียม จะเคล่ือนออกจากโครงสร้างของข้ัวบวก ผ่านเยื่อเลือกผ่าน เข้าสู่ข้ัวลบ เกิดเป็ นสารประกอบของลิเธียมและคาร์บอน และขณะเดียวกันอิเล็กตรอนจะเคล่ือนจากข้ัวบวกสู่ข้ัวลบ ผ่านวงจรภายนอก และขณะเกิดการคายประจุ (discharge) ปฏิกิริยาจะเกิดในทางตรงกันข้าม ดังแสดงในภาพด้านบน กระบวนการท่ี ไอออนของลิเธียมสอดแทรกเข้าไปอยู่ใน โครงสร้ างของวัสดุข้ัวบวกหรือข้ัวลบ เรียกว่า lithium intercalation หรือ lithium insertion 10

ประเภทของแบตเตอรี่ลเิ ธียม แบตเตอร่ีลิเธียมไอออนท่ีใช้ในปัจจุบันมี 6 ประเภท โดยทั่วไปจะแบ่งตามวัสดุท่ีใช้ทาข้ัวบวก ส่วนข้ัวลบทาจาก แกรไฟต์เป็ นหลกั แต่จะมปี ระเภท LTO (Lithium Titanate) ท่ีแตกต่างออกไปคือ มีข้ัวลบเป็ น ลิเธียมไททาเนต ท้ังนี้ เนื่องจากแบตเตอร่ีลิเธียมไอออนแต่ละประเภทมีคุณสมบัติ แตกต่างกนั จึงมเี หมาะสมต่อการใช้งานทแี่ ตกต่างกนั ไปด้วย 11

1. ลเิ ธียมโคบอลต์ออกไซด์ (lithium cobalt oxide) ผลติ จากลเิ ธียมคาร์บอเนต (LiCoO2 ) และโคบอลต์ มคี วามจุ ประจุทีส่ ูงนิยมใช้ในโทรศัพท์มือถือ คอมพวิ เตอร์โน๊ตบุ๊คและ กล้องดิจิตอล โดยมีข้ัวแคโทด เป็ นโคบอลต์ออกไซด์ และมี แกรไฟต์เป็ นข้ัวแอโนด มีสัดส่วนการใช้งานประมาณร้อยละ 75 อย่างไรก็ดี แบตเตอรี่ชนิดนี้มีข้อจากัดบางอย่าง คือช่วง การใช้งานส้ัน (short lifespan) จึงต้องมีการประจุไฟใหม่ บ่อยคร้ัง 12

2. ลเิ ธียมแมงกานีสออกไซด์ (lithium manganese oxide: LMO) ผลติ จากลเิ ทยี มแมงกานีสออกไซด์ (LiMn2O4) หรืออาจเรียกว่า lithium manganese spinel โดยเทคโนโลยี ดงั กล่าวถูกค้นพบในยุค ค.ศ. 1980 และถูกนา มาผลติ เพ่ือใช้ งานคร้ังแรกในปี ค.ศ. 1996 โดย Moli Energy จดั ว่ามคี วาม เสถยี รทางอุณหภูมสิ ูง ทาให้เกดิ ความปลอดภยั ในการใช้งาน มากกว่าแบตเตอรี่ชนิดอื่นๆ มักใช้งานในอปุ กรณ์การแพทย์ อปุ กรณ์ชาร์จ และอื่นๆ มีสัดส่วนการใช้งาน ร้อยละ 8 13

3. ลเิ ธียมไอออนฟอสเฟต (lithium iron phosphate) ผลติ จาก LiFePO4 มสี ัดส่วนการใช้งานอยู่ที่ ร้อยละ 2 มคี วาม ต้านทานตา่ จงึ ส่งผลให้อณุ หภูมคิ ่อนข้างเสถยี ร มชี ่วงอายุการ ใช้งานยาวนานให้ความคุ้มค่า แต่ให้พลงั งานทต่ี า่ กว่า นิยมใช้ ในแบตเตอรี่รถจกั รยานยนต์ทตี่ ้องการอายุการใช้งานยาวนาน มสี ัดส่วนการใช้ งานท่ี ร้อยละ 2 14

4. ลเิ ธียมนิเกลิ แมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์ (lithium nickel manganese cobalt oxide : NMC) Li Ni1/3 Mn1/3 Co1/3 O2 มีองค์ประกอบของ นิกเกลิ แมงกานีส และโคบอลต์อย่างละ 1/3 เพ่ือให้ได้แบตเตอร่ี ทมี่ กี าลงั มากถูกนามาใช้งานในอุปกรณ์ชาร์จ รถยนต์และรถไฟ ขบั เคลื่อนด้วยไฟฟ้า เน่ืองจากมีอตั ราเกดิ ความร้อนตา่ (low self-heating rate) มรี าคาถูกว่าชนิดลเิ ธียมโคบอลต์ออกไซด์ เน่ืองจากมสี ัดส่วนการใช้ปริมาณโคบอลต์ทนี่ ้อยกว่า 15

5. ลเิ ธียมนิเกลิ โคบอลต์อะลูมเิ นียมออกไซด์ (lithium nickel cobalt aluminium oxide: NCA) ยงั ไม่เป็ นทแ่ี พร่หลาย แต่เร่ิมถูกนามาใช้งานมากขนึ้ ในรถไฟขับเคลื่อน ด้วยไฟฟ้า และอปุ กรณ์เกบ็ พลงั งาน (Grid storage) มรี าคาค่อนข้างแพง นิยมใช้ในยานยนต์ขบั เคล่ือนด้วยไฟฟ้าทต่ี ้องการพลงั งานสูง และมอี ายุการใช้งานยาวนาน และไม่พบปัญหาการติดไฟหรือ ระเบิด 16

6. ลเิ ธียมนิเกลิ ออกไซด์ (lithium nickel oxide) ผลติ จาก LiNiO2 เป็ นแคโทด แบตเตอรี่ลเิ ธียมดงั กล่าว เช่น วสั ดุทใี่ ช้เป็ นข้วั แคโทด ข้วั แอโนด ศักย์ไฟฟ้าเซลล์ (cell voltage) ความหนาแน่นพลงั งาน (energy density) และข้อมูลเปรียบเทยี บในเชิง กาลงั ไฟฟ้า (power) ความ ปลอดภัย (safety) อายุการใช้งาน (lifetime) และราคา เป็ น ต้น แบตเตอรี่ทท่ี าจากวสั ดุต่างชนิดกนั จะส่งผลให้เกดิ การ กกั เกบ็ พลงั งานทแ่ี ตกต่างกนั ไปด้วย 17

ตารางประเภทของแบตเตอรี่ลเิ ธียม 18

ตารางเปรียบเทยี บคุณสมบตั ขิ องแบตเตอร่ีแต่ละประเภท 19

ค่าภายในของแบตเตอรี่ลเิ ธียม 1.) โวลต์ V : ย่อมาจาก voltage หมายถงึ ระดบั แรงดนั ของตวั แบตเตอรี่ lipo โดยปกติแรงดนั จากแบตเตอรี่ชนิด NI-CD , NI-MH จะมี แรงดนั ต่อเซลล์ ที่ 1.2 โวลต์ แต่แรงดนั ของแบตเตอร่ี lipo ต่อ 1 เซลล์ จะเท่ากบั 3.7 โวลต์ 20

2. มลิ ลแิ อมป์ mAh : ย่อมาจาก mili-ampere hours หมายถงึ ความจุต่อช่ัวโมงทสี่ ามารถจ่ายกระแสไฟได้จน แบตเตอร่ีหมด เช่นแบตขนาด 1,000 mAh หากนาไปต่อ กบั เครื่องใช้ ทใี่ ช้กระแส 1,000 mAh แบตเตอร่ีก้อนนีจ้ ะ จ่ายกระแสไฟได้ 1 ชั่วโมง ก่อนจะหมดประจุ 21

3. ค่าซี ค่า C คือ ความสามารถในการจ่ายกระแสสูงสุดต่อเนื่องและคงท่ี ชั่วขณะ การคานวณ ค่า C ของ lipo - mAh x ค่า C / 1,000 = ค่าการจ่ายกระแสสูงสุด ตวั อย่างเช่น หากทต่ี วั แบตเตอรี่ ระบุไว้ว่า -7.4V 1,000 mAh = 20C หมายถึงแบตเตอร่ีมคี วามสามารถจ่ายกระแสไฟได้ที่ -1,000 mAh x 20C = 20,000 MA = 20 Amps เลยทเี ดยี ว ( ค่า \" C \" ยง่ิ มากยงิ่ จ่ายไฟได้แรง ) 22

4. ค่า DOD ค่า DOD มีความสาคญั เนื่องจากแบตเตอร่ีแบบท่ีชาร์จใหม่ได้ ไม่ว่าจะเป็ นแบตเตอร่ีตะก่ัวหรือแบตเตอรี่ลิเธียมมักจะมี ความสัมพันธ์ระหว่างค่าความจุท่ีถูกใช้ไป และรอบอายุการใช้ งานซ่ึงมกั จะแปรผกผนั กนั กล่าวคือ ยงิ่ ค่าความจุของแบตเตอร่ี ถูกใช้ไปมาก จานวนรอบการใช้งานกจ็ ะส้ันลง เน่ืองจากการคืน สภาพหลงั จากการใช้งานสู่สภาพปกตทิ าได้ยาก หากค่ามี % ค่า DOD ทสี่ ูง 23

5. ความต้านทานภายใน (Internal resistance) คือความต้านทานของเซลล์ไฟฟ้าหรือแบตเตอร่ีทมี่ ตี ่อ กระแสไฟฟ้าทผ่ี ่าน เป็ นความต้านทานภายในเซลล์ เนื่องจาก ข้อต่อภายในและผลของสารเคมี (เช่น การเกดิ โพราไรเซชั่น) ทาให้กระแสไฟฟ้า ในวงจรมคี ่าน้อยกว่า เป็ นความสามารถ ของวตั ถุในการต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้าค่าของความ ต้านทานขนึ้ อยู่กบั สภาพต้านทานของสาร ทเี่ ป็ นส่วนประกอบ ของวตั ถุและรูปร่างของวตั ถุ หน่วยของความต้านทาน คือ มลิ ลโิ อห์ม (mΩ) เม่ืออเิ ลก็ ตรอนเคลื่อนทใ่ี นวตั ถุจะชนอะตอม และมอบพลงั งานให้ทาให้วตั ถุร้อน เป็ นการใช้พลงั งานจาก แหล่งแรงเคลื่อนไฟฟ้า 24

แบตเตอร่ีลเิ ธียมทน่ี ิยมนามาใช้กบั มอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า แบตเตอรี่ลเิ ธียมเองน้ัน กย็ งั มอี ยู่หลายประเภท ซึ่งแต่ละ ประเภทจะเหมาะสมกบั อปุ กรณ์ไฟฟ้าทใ่ี ช้งานต่างกนั สาหรับ รถมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า เม่ือทดสอบหลายๆ ด้าน ท้งั ด้านกาลงั อายกุ ารใช้งาน ความปลอดภยั และประสิทธิภาพโดยรวมแล้ว แบตเตอร่ีลเิ ธียม ไอออน ฟอสเฟต Lithium Iron Phosphate (LFP หรือ LiFePO4) และ Lithium Nickel Manganese Cobalt (NMC) ซึ่งแบตเตอร่ีท้งั 2 ชนิดจะมจี ุดเด่นทใ่ี ห้ กาลงั สูง อายุการใช้งานยาวนาน และมคี วามปลอดภยั สูง ++ - - 25 (LFP) (NMC)

ข้อมูลเฉพาะของแบตเตอรี่ลเิ ธียมฟอสเฟส (LFP) 26

ข้ัว + ข้ัว - ข้อมูลเฉพาะของแบตเตอรี่ลเิ ธียมไอออน (NMC) 27

วธิ ีการเลือกซื้อเซลล์แบตเตอร่ีมาใช้ในการแพค็ สิ่งทเ่ี ราพจิ ารณาเลือกซื้อเซลล์แบตเตอร่ีมาแพค็ จะต้องดู คุณภาพของแบตเตอร่ีจากโรงงานหรือผู้ขายเซลล์แบตเตอร่ี ว่ามกี ารทดสอบคุณภาพของแบตเตอร่ีเหรอไม่ ส่ิงทเ่ี ราควรรู้ ในการทดสอบเซลล์แบตเตอร่ีคือ 1. ค่าการชาร์ทของเซลล์แบตเตอร่ีได้ตามสเปคของแบตเตอร่ี เช่น สเปคแบตเตอร่ี ชาร์ทเตม็ ที่ 4.2v 4,000 mah เวลาชาร์ท เตม็ แล้วต้องได้ตามทรี่ ะบุใว้ 2. ค่าการดทิ ชาร์ทหรือการคายประจุออกจนหมดแล้ว จากการ ใช้เครื่องทดสอบ กระแสของเซลล์แบตเตอรี่ได้ตามสเปหรือไม่ เช่น เซลล์แบต 4.2v 4,000mah การดทิ ชาร์ท 4.2V – 3.2V กระแสทไ่ี ด้ต้อง 4,000mah เหมือนสเปคทบี่ อกใว้ 3. การใช้เคร่ืองทดสอบการปล่อยค่า C ต่อเนื่องได้ตามสเปค ของเซลล์แบตเตอรี่ ทผี่ ู้ผลติ ได้บอกใว้หรือไม่ ( ค่า \" C \" ยง่ิ มากยง่ิ จ่ายไฟได้แรง ) 28

ความรู้พืน้ ฐานเกยี่ วกบั การเช่ือมต่อแบตเตอร่ีแบบอนุกรม แบบขนาน และแบบผสม _ 3V x 4S=12V 2A + 3 v 2A 3 v 2A 3 v 2A 3 v 2A การต่อแบบอนุกรม เป็ นการต่อเพ่ือเพม่ิ แรงดัน (V) แต่กระแส(A) เท่าเดมิ การต่อแบบอนุกรม – คือการนาข้ัวบวกของแบตเตอร่ีเซลล์ทห่ี น่ึง มาต่อกบั ข้ัวลบอกี เซลล์หน่ึงไปเร่ือยๆจนได้แรงดนั ตามทอ่ี อกแบบไว้ การต่อแบบอนุกรมนีจ้ ะทาให้แรงดนั ไฟฟ้าเพมิ่ ขนึ้ แต่กระแสในระบบ จะเท่าเดมิ 29

3V 8A 3 v 2A 3 v 2A 3 v 2A 3 v 2A = 3V 8A วธิ ีเช่ือมต่อแบตเตอรี่แบบขนาน เป็ นการต่อเพ่ือเพมิ่ ความจุ กระแส (A) จะมากขนึ้ แต่แรงดนั เท่าเดมิ (V) การต่อแบบขนาน – คือการนาข้วั บวกของแบตเตอร่ีหนึ่งไปต่อ กบั ข้วั บวกของอกี ลูกหนึ่ง และนาข้วั ลบแบตเตอร่ีหน่ึงไปต่อกบั ข้วั ลบอกี ลูกหนึ่ง การต่อแบบนีจ้ ะทาให้กระแสไฟฟ้าเพม่ิ ขนึ้ แต่ แรงดนั เท่าเดมิ 30

การต่อแบตเตอร่ีแบบผสม การต่อแบตเตอร่ีแบบผสม (MixBattery Connection): การต่อแบตเตอร่ีแบบนีจ้ ะผสมผสานระหว่างการต่อแบตเตอร่ี แบบอนุกรมและแบบขนานเข้าไว้ด้วยกัน โดยเราสามารถ ออกแบบได้เลยว่าเราต้องการให้แบตเตอร่ีจ่ายไฟเท่าไหร่ หรือ ต้องการให้ชุดแบตเตอร่ีมีแรงดัน (V) ไฟฟ้าก่ีโวลต์ และ กระแสไฟ (A) เท่าไหร่ 31

ตัวอย่าง ในกรณที เี่ ราจะแพคแบตเตอรี่ลเิ ธียมไอออน Nmc -แรงดนั ไฟ 3.7V 4,000 mah (4 Ah) -ระบบ 48V 20 AH -เซลล์แบตเตอร่ีใช้อยู่ 65 เซลล์ ต่ออนุกกรมกนั 1 แถว 13 เซลล์ = 48V (3.7Vx13S=48V) -ต่อขนานกนั 5 แถวได้ 20 AH ใน 1 แถวได้ 4 Ah (5P x 4 Ah) = 20 Ah ต่ออนุกรม13S x 3.7V= 48V _ 48 V 20 AH + 5x4=20ah ่ตอขนาน + -+ - + - +- + - + - + 32

ตวั อย่าง ในกรณที เี่ ราจะแพคแบตเตอรี่ลเิ ธียมไอออน Nmc -แรงดนั ไฟ 3.7V 4,000 mah (4 Ah) -ระบบ 60V 20 AH -เซลล์แบตเตอร่ีใช้อยู่ 85 เซลล์ ต่ออนุกกรมกนั 1 แถว 16เซลล์ = 62V (3.7Vx16S=67V) -ต่อขนานกนั 5 แถวได้ 20AH ใน 1 แถวได้ 4ah (5P x 4 Ah) = 20 Ah ต่ออนุกรม16S x 4.2V= 67V _ 67 V 20 AH + 5x4=20ah ่ตอขนาน +- + - + - + - + - + - + - + - 33

ตัวอย่าง ในกรณที เี่ ราจะแพคแบตเตอร่ีลเิ ธียมไอออน Nmc -แรงดนั ไฟ 3.7v 4000 Mah (4 Ah) -ระบบ 72V 20 AH -เซลล์แบตเตอรี่ใช้อยู่ 100 เซลล์ ต่ออนุกกรมกนั 1 แถว มี 20 เซลล์ = 74v (3.7Vx 20S=74V) -ต่อขนานกนั 5 แถวได้ 20AH ใน1แถวได้ 4 Ah (5P x 4Ah) = 20 Ah ต่ออนุกรม 20S x 3.7V= 74V _ 74V 20 AH + 5x4=20ah ่ตอขนาน + -+-+ -+ + -+ -+ -+ -+- + - 34

อปุ กรณ์และเคร่ืองมือทใ่ี ช้ในการแพค็ แบตเตอร่ี 1. มตั ติมิเตอร์วดั ความต้านทาน 2. มติ เตอร์ดจิ ติ อล 3. หัวแร้งและตะกว่ั 4. เคร่ืองสปอต 5. รางใส่เซลล์แบตเตอร่ี (โฮลเดอร์) 6. ลวดการเช่ือมต่อเซลล์แบตเตอร่ี ( นิคเกลิ ) 7. เทปกาวแบบกนั ความร้อน 8. เทปกาวกนั ซ็อตของข้วั บวกเซลล์แบตเตอรี่ 9. แผ่นอพี อ็ กซี่กนั ซ็อต 10. เทปใยสับปะรด Filament Tape ลายตาราง 11. ท่อหด PVC 12. ข้วั ต่อแอนดสิ ัน 13. สายไฟ DC 14. Bms 35

1. เครื่องวดั ความต้านทานภายในแบตเตอรี่ เป็ นเครื่องมือวดั ทางไฟฟ้าทม่ี คี วามสามารถในการวดั ค่า ได้หลายประเภท เช่น การวดั แรงดนั ไฟฟ้า (voltage) กระแสไฟฟ้า (Current) ความถ่ไี ฟฟ้า (frequency) และความต้านทานไฟฟ้า (Resistance) เป็ นต้น ซ่ึงเป็ นเครื่องมือวดั พืน้ ฐานทมี่ คี วามจาเป็ นในการพฒั นาชิ้นงานทางอเิ ลก็ ทรอนิกส์ เป็ นอย่างมาก 36

2. มติ เตอร์ดจิ ติ อลวดั แรงดนั ไฟ เป็ นเคร่ืองมือวดั ทางไฟฟ้าทม่ี คี วามสามารถในการวดั ค่าได้ หลายประเภท เช่น การวดั แรงดนั ไฟฟ้า (voltage) กระแสไฟฟ้า (Current) ความถี่ไฟฟ้า (frequency) เป็ นต้น ซ่ึงเป็ นเครื่องมือวดั พืน้ ฐานทม่ี คี วามจาเป็ นในการพฒั นา ชิ้นงานทางอเิ ลก็ ทรอนิกส์ เป็ นอย่างมาก 37

3. หัวแร้งและตะกวั่ -หัวแร้ง เป็ นเครื่องมือทใี่ ช้ในการบดั กรี โดยให้ความร้อนกบั สาร บัดกรี จนหลอมเหลวและไหลเข้าไปรวมชิ้นงานโลหะเข้าด้วยกนั เป็ นเครื่องมือทใี่ นการบดั กรีอุปกรณ์ทางไฟฟ้าและอเิ ลก็ ทรอนิกส์ - ตะกวั่ เป็ นวสั ดุทท่ี าหน้าที่ ตวั เช่ือมประสานรอยต่อของสายไฟ หรือขาของอปุ กรณ์อเิ ลก็ ทรอนิกส์เข้าด้วยกนั หรือต่ออปุ กรณ์ อเิ ลก็ ทรอนิกส์เข้ากบั ลายวงจร 38

4.เคร่ืองสปอต (Spot welding) เครื่องสปอต เป็ นเคร่ืองใช้สาหรับการเช่ือมระหว่าง แผ่นนิคเกลิ และข้วั ของเซลล์แบตเตอรี่ให้มีการยดึ ติดทดี่ ี ของข้วั แบตเตอร่ีและแผ่นนิคเกลิ สาหรับการแพค็ แบตเตอรี่ ใช้กบั รถมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า 39

5.รางใส่เซลล์แบตเตอรี่ (โฮลเดอร์) เป็ นตัวยดึ ของเซลล์แบตเตอร่ีในการแพค็ แบต ให้ความ หนาแน่นแข็งแรงสาหรับการแพค็ และยงั ทาให้เซลล์แบตเตอรี่ มีช่วงระยะห่างแต่ละเซลล์ ทาให้มกี ารระบายความร้อนของเซลล์ แบตเตอร่ีได้ด้วย ตวั โฮลเดอร์ทจี่ ะใช้กม็ ีให้เลือกซื้อได้ตามขนาด ของเซลล์แบตเตอรี่ทเี่ ราจะนามาแพค็ เวลาซื้อเราต้องดูขนาด ด้วยว่าเซลล์แบตเตอร่ีขนาดไหน เช่น เซลล์ ขนาด 18650 21700 32650 เป็ นต้น 40

6. ลวดนิเกลิ ใช้สาหรับการเช่ือมต่อระหว่างข้วั ของแบตเตอร่ี สาหรับ การแพค็ ให้มีความยดึ ตดิ แน่นกบั ข้วั ของแบตเตอรี่ เพื่อให้ แรงดนั และกระแสไฟของเซลล์แบตเตอรี่ไหลผ่านได้ดมี ากขนึ้ สาหรับลวดนิคเกลิ ทใี่ ช้กนั กจ็ ะมีตามขนาดของเซลล์แบตเตอร่ี ทจ่ี ะนามาแพค็ ด้วยเหมือนกนั เช่น มีขนาด 0.1 – 0.2 มิล 41

7.เทปกาวแบบกนั ความร้อน ใช้สาหรับติดกนั ช็อตหลงั จากทเี่ ราเริ่มสปอตข้วั ของเซลล์ แบตเตอรี่ในแต่เซลล์แบตเตอรี่ เราจะตดิ เทปกาวไว้ทุกคร้ัง หลงั จากสปอตเสร็จ เพ่ือป้องกนั การช็อตระหว่างการสปอตข้วั แบตเตอร่ีกบั แผ่นนิคเกลิ กนั ความร้อนสะสมภายในแพค็ บตเตอร่ี 42

8.เทปกาวกนั ซ็อตของข้วั เซลล์แบตเตอร่ี ใช้สาหรับตดิ ทข่ี ้วั บวกของเซลล์แบตเตอรี่ เพ่ือป้องกนั การ ซ็อตระหว่างข้วั ลบ ช่วงทสี่ ปอตลวดนิคเกลิ ทข่ี ้วั บวก เพราะตัว ข้วั บวกมพี ืน้ ทอ่ี ยู่ใกล้ข้วั ลบมากและมพี ืน้ ทใี่ นการสปอตทน่ี ้อย เพื่อป้องกนั การซ็อตเราควรตดิ เทปกาวแบบวงแหวนทข่ี ้วั บวก ไว้ ในข้นั ตอนของการแพค็ ด้วย 43

9. แผ่นอพี อ็ กซี่กนั ซ็อต ใช้สาหรับกนั ซ็อตและใช้ป้องกนั การกระแทกในการใช้งาน ของแบตเตอร่ีทเ่ี ราแพค็ สาหรับรถมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้าที่ใช้แผ่น อพี อ็ กซี่ ในท้องตลาดทวั่ ไปทใ่ี ช้มีขนาด 2 มิลลเิ มตร ขนึ้ ไป 44

10. เทปใยสับปะรด Filament Tape ลายตาราง ใช้สาหรับยดึ ติดเซลล์แบตเตอร่ีให้มคี วามแน่นหนามากขนึ้ และใช้ติดแผ่นอพี อ็ กซ่ีกบั ตวั แบตเตอร่ีที่แพค็ แล้วให้มีความ แขง็ แรงมากขนึ้ 45

11. ท่อหด PVC ใช้สาหรับห่อหุ้มตวั แบตเตอรี่ทเ่ี ราแพค็ เพื่อป้องกนั ไม่ให้ นา้ เข้าไปในแบตเตอร่ี กนั ซ็อต และทาให้แบตเตอร่ีท่ีแพค็ ดูเป็ น สัดส่ วนสวยงามเมื่อนาไปใช้ งาน 46

12. ข้วั แอนดสิ ัน ข้วั แอนดสิ ัน เป็ นข้วั ต่อไฟไปใช้งานสาหรับแพค็ แบตเตอร่ี ทเี่ ราทาการแพค็ แบตเตอร่ีเสร็จแล้ว ข้วั แอนดสิ ันมีอยู่ด้วยกนั 2 แบบ คือตัวผู้และตวั เมียในการต่อใช้งาน การเลือกข้ัวต่อ แอนดสิ ันน้ันเราต้องเลือกค่าของข้วั ทีส่ ามารถทนต่อกระแสไฟ ทีไ่ หลผ่านได้ จากแบตเตอรี่ท่ีเราใช้มีปริมาณและการใช้งาน กแ่ี อมป์ (สามารถดูได้จากตารางด้านบน) 47

13. สายไฟ DC สายไฟทใ่ี ช้กบั แบตเตอร่ีทเี่ ราแพค็ จะต่อออกจาก Bms ไป ใช้งานน้ันต้องมีขนาดทเ่ี หมาะสมกบั แบตเตอรี่ที่แพค็ ด้วย จะต้องรองรับแรงดนั และกระแสไฟทน่ี าไปใช้งาน เพ่ือให้เกดิ ความร้อนและไหม้ สายไฟในการใช้งานจะต้องเลือกขนาด ทส่ี ามารถรองรับกระแสไฟว่ามีปริมาณทอ่ี อกมาน้ันมกี ี่แอมป์ (สามารถดูได้จากตารางด้านบน) 48

14. Bms Battery Management System (BMS) ในแบตเตอรี่ คือ ระบบอเิ ลก็ ทรอนิกส์ใด ๆ ทใ่ี ช้ในการจดั การแบตเตอร่ีแบบชาร์จ ได้ (แบตเตอร่ีแบบแพค็ ) ซึ่งมหี ลายขนาดขนึ้ อยู่กบั จานวนอนุกรม แบตเตอรี่ท่ีจะใช้งาน คล้ายกบั วงจรป้องกนั แบตเตอรี่ PCB Protected แบบเซลส์เดยี ว แต่ถ้าพดู ถงึ วงจร BMS จะหมายถงึ การต่อแบตเตอรี่หลายก้อน แบตเตอร่ีแบบแพค็ ซึ่งจะมฟี ังก์ชั่น การทางานท่ีมากกว่าวงจรป้องกนั PCB Protected อย่างวงจร ป้องกนั PCB Protected จะทาหน้าทส่ี าคญั ๆ 3 อย่าง ได้แก่ คอยป้องกนั การใช้งานท่ีกระแสเกนิ (Over Current Protection) ป้องกนั แรงดนั การชาร์จไฟเกนิ (Over Charge Voltage Protection) และป้องกนั การใช้ไฟในระดบั โวลต์ท่ตี ่ากว่ากาหนด 49

วธิ ีการทางานของ BMS สังเกตข้อบกพร่องและตรวจสอบ จากเซ็นเซอร์เซลล์ทหี่ ลกั ๆ เช่น - การวดั กระแส ในการต่อวงจรใช้งานมกี ารประมวลผลจาก ECU เพื่อตรวจสอบไม่ให้จ่ายเกนิ กว่า Capacity ของแบตเตอร่ี สามารถปล่อยได้โดยการตดั /ต่อ ไปทภ่ี าคจ่ายไฟ มอสเฟส หรือ คอนแทกเตอร์ เพ่ือป้องกนั ไม่ให้เกดิ การเสียหาย ต่อของวงจรและเซลล์ - การวดั อุณหภูมิ เพื่อป้องกนั อุณหภูมเิ กนิ ค่ามาตราฐานของแบตเตอรี่ ถ้าเกนิ จะ ส่ังหยุดการทางานทนั ที เม่ืออณุ หภูมลิ ดลงกจ็ ะเปิ ดวงจรอกี คร้ัง 50