การเชื่อมต่อแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ในยานยนต์ไฟฟ้าประกอบไปด้วยเซลล์แบตเตอรี่หลายเซลล์ที่นำมาเชื่อมต่อ เพื่อให้สอดคล้องกับการใช้งาน ซึ่งในการใช้งานจะต้องเลือกชนิดของแบตเตอรี่ตามการใช้งานของยานยนต์ไฟฟ้าในแต่ละรูปแบบ หรือ ขนาดความจุพลังงานที่ต้องการในการใช้งาน และในการเชื่อมต่อแบตเตอรี่ยานยนต์ไฟฟ้าประกอบไปด้วยการเชื่อมต่อ 3 รูปแบบ ได้แก่ การเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบอนุกรม การเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบขนาน และการเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบผสม โดยมีรายละเอียดดังต่อไปนี้

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม (Series connection)

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม

(Series connection)

รถยนต์ไฮบริดบางรุ่นใช้ Li-ion 48V และใช้ DC-DC Converter แปลงจาก 48V เป็น 12V สำหรับระบบสตาร์ทเครื่องยนต์จะใช้แบตเตอรี่ตะกั่วกรด 12V แยกต่างหาก โดยรถยนต์ไฮบริดรุ่นแรกใช้แบตเตอรี่ 148V รถยนต์ไฟฟ้า โดยทั่วไปแรงดันไฟฟ้า จะอยู่ที่ประมาณ 450V – 500V แพ็คแบตเตอรี่ ดังกล่าวต้องใช้เซลล์ Li-ion มาเชื่อมต่อแบบอนุกรมมากกว่า 100 เซลล์

แบตเตอรี่ที่มีแรงดันสูงจำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อเซลล์อย่างระมัดระวัง โดย เฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อมีภาระโหลดสูงหรือเมื่อทำงานที่อุณหภูมิต่ำๆ เมื่อมีเซลล์ หลายเซลล์เชื่อมต่อกัน โอกาสที่เซลล์ใดเซลล์หนึ่งจะมีปัญหา หรือชำรุด เสียหาย และปัญหานี้จะทำให้เกิดเซลล์อื่นๆรอบข้างเสียหายตามไปด้วย เพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์ที่เสียหายทำให้เซลล์รอบๆเสียหายตามไปด้วย สำหรับแพ็คแบตเตอรี่ที่มีขนาดใหญ่บางระบบจึงมีสวิตช์โซลิดสเตต (solid state switch) เพื่อข้ามเซลล์ที่เสียหาย (Bypasses) เพื่อให้กระแสไฟไหลอย่าง ต่อเนื่อง แม้ว่าจะมีแรงดันไฟฟ้าต่ำลง

การเชื่อมต่อแบบขนาน (Parallel connection)

การเชื่อมต่อแบบขนาน

(Parallel connection)

หากต้องการใช้กระแสไฟที่สูงขึ้นและไม่มีเซลล์ขนาดใหญ่ที่มีกระแสไฟสูงเพียงพอ หรือไม่เหมาะสมกับข้อจำกัดใน การออกแบบ โดยเซลล์หนึ่งเซลล์ขึ้นไปสามารถนำมา เชื่อมต่อแบบขนานได้ การเชื่อมต่อแบบขนานหาก เพิ่มเซลล์จะทำให้กระแสไฟสูงขึ้น Runtime สูงขึ้น แต่ แรงดันไฟฟ้ายังคงเท่าเดิม เช่น เชื่อมต่อขนาน 4 เซลล์ จะทำให้กระแสไฟเพิ่มขึ้น 4 เท่า และ Runtime เพิ่มขึ้น 4 เท่า

การเชื่อมต่อแบบผสม (Series/Parallel connection)

หากต้องการใช้กระแสไฟที่สูงขึ้นและไม่มีเซลล์ขนาดใหญ่ที่มีกระแสไฟสูงเพียงพอ หรือไม่เหมาะสมกับข้อจำกัดใน การออกแบบ โดยเซลล์หนึ่งเซลล์ขึ้นไปสามารถนำมา เชื่อมต่อแบบขนานได้ การเชื่อมต่อแบบขนานหาก เพิ่มเซลล์จะทำให้กระแสไฟสูงขึ้น Runtime สูงขึ้น แต่ แรงดันไฟฟ้ายังคงเท่าเดิม เช่น เชื่อมต่อขนาน 4 เซลล์ จะทำให้กระแสไฟเพิ่มขึ้น 4 เท่า และ Runtime เพิ่มขึ้น 4 เท่า

เซลล์แบตเตอรี่ Li-ion 18650 (3.7V 2,400mAh) ต้องการแพ็กแบตเตอรี่ 14.8V 19,200mAh จะต้องใช้เซลล์แบตเตอรี่ Li-ion 18650 มาเชื่อมต่อแบบขนาน เพื่อเพิ่มความจุจาก 2,400 mAh เป็น 19,200mAh จำนวนสี่โมดูล และนำโมดูลทั้งสี่ มาเชื่อมต่อแบบอนุกรม เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้า 14.8V ดังรูป การเชื่อมต่อแบตเตอรี่ ดังกล่าวเรียกว่า 4S8P คือ 4 Series 8 Parallel

1.4 ขั้นตอนการแพ็คแบตเตอรี่

การแพ็คแบตเตอรี่ Li-ion 18650 แรงดันไฟฟ้า 72 V และความจุของแพ็คแบตเตอรี่ 23.1 Ah มีขั้นตอนการแพ็คแบตเตอรี่ดังนี้

1. ประกอบรางบล็อคเปลือยแบตเตอรี่ตามขนาดหรือจำนวนของเซลล์แบตเตอรี่ที่ออกแบบไว้

2. ติดสติกเกอร์ฉนวนที่ขั้วบวกของเซลล์แบตเตอรี่ตามจำนวนที่ออกแบบบไว้

3. วัดค่าแรงดันไฟ และความต้านทานภายใน

4. ประกอบเซลล์แบตเตอรี่ลงในรางบล็อคเปลือย ตามจำนวนที่ออกแบบไว้

5. ทำการเชื่อมต่อแบบขนาน โดยวิธีการ Spot welding แผ่นนิเกิลกับเซลล์แบตเตอรี่

* ขั้นตอนนี้ต้องให้แผ่นนิเกิลแนบชิดกับขั้วของเซลล์แบตเตอรี่

6. ทำการเชื่อมต่อแบบอนุกรม โดยวิธีการ Spot welding แผ่นนิเกิลกับเซลล์แบตเตอรี่

* ขั้นตอนนี้ต้องให้แผ่นนิเกิลแนบชิดกับขั้วของเซลล์แบตเตอรี่

7. ติดเทปฉนวนกันความร้อนที่ขั้วของเซลล์แบตเตอรี่

หมายเหตุ ขั้นตอนที่ 1-6 นี้เป็นขั้นตอนการประกอบแบตเตอรี่ ยังไม่ได้นำไปเชื่อมต่อกับระบบบริการจัดการแบตเตอรี่ และยังไม่ทำการแพ็คบรรจุลงในกล่อง ยังไม่ควรนำไปใช้งาน

รูปการประกอบแบตเตอรี่

หน้าแรก

พื้นฐานแบตเตอรี่ยานยนต์ไฟฟ้า

เครื่องมือวัด

ระบบจัดการแบตเตอรี่