จากการตื่นเครื่องที่ 0V ไปจนถึงการจัดการความร้อนและการสื่อสารระยะไกลระดับฝูง — ขั้นตอนที่นำไปปฏิบัติได้จริงสำหรับวิศวกรและทีมบริการ

แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO₄) ระบบเหล่านี้ผสมผสานอายุการใช้งานวงจรที่แข็งแกร่งและความปลอดภัยโดยธรรมชาติ แต่ความล้มเหลวในโลกแห่งความเป็นจริงมักดูน่าตกใจแม้ในกรณีที่เซลล์ไม่ได้รับความเสียหายอย่างถาวรในกรณีส่วนใหญ่ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) กำลังทำหน้าที่ของมัน — แยกแพ็คเพื่อป้องกันความเสียหายถาวร — และการตอบสนองที่ถูกต้องคือการวินิจฉัยและกู้คืนอย่างควบคุมแทนที่จะเปลี่ยนทันที บทความนี้ได้สรุปขั้นตอนการทำงานที่ผ่านการทดสอบภาคสนาม ลำดับการแก้ไขปัญหาในทางปฏิบัติ และแนวทางปฏิบัติทางวิศวกรรมที่ดีที่สุดที่ช่วยฟื้นฟูแพ็คที่สามารถใช้งานได้ ลดเวลาหยุดทำงาน และยืดอายุการใช้งานของสินทรัพย์

ทำไม BMS ถึง "ตัดไฟ" — อ่านการป้องกันเป็นอาการ ไม่ใช่คำตัดสิน

ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) สมัยใหม่จะปกป้องชุดแบตเตอรี่โดยการตรวจสอบแรงดันเซลล์ แรงดันชุดแบตเตอรี่ กระแสการชาร์จ/การคายประจุ และอุณหภูมิอย่างต่อเนื่อง โหมดการป้องกันทั่วไปประกอบด้วยแรงดันต่ำเกินไป (UVP) แรงดันเกิน (OVP) กระแสเกิน/ลัดวงจร (OCP) และการล็อกอุณหภูมิเมื่อเกิดเหตุการณ์ป้องกัน BMS มักจะเปิดคอนแทคเตอร์หรือปิดเส้นทางชาร์จ/คายประจุ พฤติกรรมนี้ช่วยป้องกันความเสียหายร้ายแรง แต่ก็จะทำให้เกิดอาการต่างๆ เช่น ค่าแรงดันที่ขั้วเป็น 0V ไม่ตอบสนองต่อเครื่องชาร์จหรือโหลด หรือเกิดการตัดการทำงานบ่อยครั้ง ซึ่งมักถูกเข้าใจผิดว่าเป็นอาการเซลล์ตาย หน้าที่หลักของช่างเทคนิคคือการวิเคราะห์ว่ามีการป้องกันใดถูกกระตุ้นและสาเหตุคืออะไร

สถานการณ์ความล้มเหลวที่พบบ่อยและขั้นตอนการกู้คืนที่สามารถทำซ้ำได้

1. แบตเตอรี่แสดง 0V / ไม่ตอบสนองเลย (แบตเตอรี่ที่อยู่ในโหมด "หลับ")

สาเหตุทั่วไป: การคายประจุตัวเองลึก, การเก็บรักษาระยะยาวต่ำกว่าเกณฑ์ UVP, หรือสถานะความปลอดภัยของ BMS ที่ล็อกไว้
ลำดับการกู้คืนที่ปลอดภัย:

1. แยกแบตเตอรี่ออกจากชุด: ถอดโหลดและเครื่องชาร์จออก และตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีอุปกรณ์ภายนอกที่ดึงกระแสไฟ

2. วัดแรงดันไฟฟ้าต่อเซลล์โดยตรงที่จุดวัดของเซลล์ (หากสามารถเข้าถึงได้) หากแรงดันเซลล์ต่ำกว่าค่าต่ำสุดที่ผู้ผลิตกำหนดไว้ ให้ดำเนินการตามขั้นตอนการปลุกแบบควบคุม

3. ใช้กระแสชาร์จต่ำและควบคุมได้ (0.05–0.5C, มักใช้ 0.1–1 A สำหรับแพ็คขนาดเล็ก) ด้วยเครื่องชาร์จที่สามารถจำกัดกระแสและตรวจสอบได้ — ขั้นตอนนี้เรียกว่า "ปลุก" หรือ "ชาร์จเบื้องต้น" ติดตามอุณหภูมิและแรงดันเซลล์อย่างใกล้ชิด

4. หาก BMS รองรับลำดับการปลุกหรือการชาร์จแบบบังคับที่กำหนดไว้ ให้ใช้ตามนั้น หากไม่รองรับ การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวอย่างควบคุม (โดยใช้แพ็คแบตเตอรี่ที่ทราบสภาพดีหรือแหล่งจ่ายไฟที่รองรับ) สามารถใช้ได้โดยช่างเทคนิคที่มีประสบการณ์เท่านั้น และต้องอยู่ภายใต้การดูแลและสามารถเข้าถึงอุปกรณ์ความปลอดภัยที่เหมาะสมได้ทันที

5. หลังจากปลดล็อก BMS แล้ว ให้ทำการชาร์จ/คายประจุเต็มรอบและทดสอบความจุเพื่อวินิจฉัย เพื่อประเมินความเหมาะสมในการใช้งานระยะยาว

2. ที่ชาร์จตัดการเชื่อมต่อหรือหยุดทำงานกลางรอบ (OVP / ที่ชาร์จไม่ตรงรุ่น)

สาเหตุทั่วไป: โปรไฟล์ชาร์จที่ไม่เข้ากัน (เช่น การใช้การตั้งค่าสำหรับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดกับ LiFePO₄) หรือแรงดันไฟฟ้าของเครื่องชาร์จที่พุ่งสูงเกินไป
วิธีแก้ไข: ใช้เครื่องชาร์จที่ตั้งค่าสำหรับ LiFePO₄ (แนะนำช่วงแรงดันไฟฟ้าลอย/ดูดซึม) ปิดโหมดการปรับสมดุลที่ออกแบบมาสำหรับเคมีอื่น ๆ และยืนยันว่าเฟิร์มแวร์ของเครื่องชาร์จมีความเสถียร

3. ระบบหยุดทำงานเมื่อมีโหลด (OCP / สั้น)

สาเหตุทั่วไป: สายไฟลัดวงจร, กระแสไฟสูงขณะมอเตอร์ทำงาน, ขั้วต่อชำรุด, หรือปัญหาฮาร์ดแวร์ของระบบ BMS
วิธีแก้ไข: แยกและตรวจสอบสายไฟและขั้วต่อด้วยสายตาเพื่อหาความเสียหายจากความร้อน วัดสุขภาพของคอนแทคเตอร์/ฟิวส์ และเพิ่มวงจรเริ่มต้นแบบนุ่มนวลหรือการป้องกันการกระชากกระแสแบบอนุกรมเพื่อปกป้องแพ็คจากการเกิดกระแสสูงซ้ำๆ

4. ระบบล็อกอุณหภูมิ (ปิดการชาร์จ/การคายประจุเมื่ออุณหภูมิสูงหรือต่ำเกินไป)

สาเหตุทั่วไป: การชาร์จไฟต่ำกว่าขีดจำกัดอุณหภูมิต่ำที่ปลอดภัยหรือการใช้งานที่อุณหภูมิสูงเกินขีดจำกัดอุณหภูมิสูงที่ปลอดภัย
วิธีแก้ไข: หลีกเลี่ยงการชาร์จในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์องศา เว้นแต่แบตเตอรี่จะมีการควบคุมความร้อน; สำหรับอุณหภูมิสูง ควรปรับปรุงการระบายอากาศหรือย้ายแบตเตอรี่ไปยังสภาพแวดล้อมที่เย็นกว่า และตรวจสอบจุดร้อนเฉพาะที่เซลล์หรือขั้วต่อ

รายการตรวจสอบการวินิจฉัยภาคปฏิบัติในสถานที่ (แบบทีละขั้นตอน)

1. บันทึกอาการ: ไฟ LED ของ BMS หรือรหัสข้อผิดพลาด, แรงดันไฟฟ้าของแพ็คที่วัดได้, และว่าแพ็คมีแรงดันไฟฟ้าเมื่อไม่มีโหลดหรือไม่

2. การแยกแหล่งจ่ายไฟ: ถอดแหล่งจ่ายไฟภายนอกและโหลดทั้งหมดออก

3. การวัดโดยตรง: วัดแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แต่ละตัว, ความต้านทานฉนวนของแพ็ค, และความต่อเนื่องของคอนแทคเตอร์

4. ควบคุมการเกิดคลื่นตามหลัง: ใช้กระแสไฟฟ้าต่ำตามที่อธิบายไว้ข้างต้นในขณะที่บันทึกแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิ

5. การชาร์จเต็มและสมดุล: เมื่อตื่นแล้ว ให้ชาร์จจนเต็มด้วยโปรไฟล์ที่เหมาะสมสำหรับ LiFePO₄ และปล่อยให้กระบวนการสมดุลเสร็จสมบูรณ์

6. การตรวจสอบความจุ: ทำการปล่อยประจุแบบควบคุมที่อัตราที่ทราบเพื่อประมาณความจุที่สามารถใช้งานได้และระบุเซลล์ที่เสียหายหรือความไม่สมดุลที่รุนแรง

7. บันทึกทุกขั้นตอนและผลลัพธ์ — ในหลายกระบวนการทำงานบริการ ข้อมูลมีความสำคัญเทียบเท่ากับการแก้ไขปัญหา

การปฏิบัติทางวิศวกรรมที่ช่วยลดการล้มเหลวเหล่านี้ในขนาดใหญ่

• ติดตั้งระบบบริหารจัดการอาคาร (BMS) พร้อมระบบบันทึกข้อมูลและระบบสื่อสารระยะไกลผ่านเครือข่าย (CAN/RS485): การมองเห็นจากระยะไกลช่วยประหยัดการส่งรถบรรทุกและให้บริบททางประวัติศาสตร์สำหรับข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นเป็นครั้งคราว

• เปิดใช้งานการปรับสมดุลเซลล์แบบแอคทีฟในระบบขนาดกลางถึงขนาดใหญ่: การปรับสมดุลแบบแอคทีฟช่วยลดความเสี่ยงของการคายประจุลึกของเซลล์เดี่ยวและยืดอายุการใช้งานของวงจรเมื่อเทียบกับการปรับสมดุลแบบพาสซีฟเพียงอย่างเดียว

• กำหนดพารามิเตอร์ค่าเกณฑ์ของ BMS ให้สอดคล้องกับการใช้งาน: การใช้งานในทางทะเล, ยานยนต์, และการจัดเก็บแบบคงที่มีเกณฑ์ยอมรับที่แตกต่างกัน; ปรับค่าตัดการชาร์จ/การคายประจุให้เหมาะสมตามนั้น.

• ติดตั้งระบบสตาร์ทแบบนุ่มและควบคุมกระแสไฟกระชาก: มอเตอร์ขนาดใหญ่, คอมเพรสเซอร์, หรือปั๊มทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าชั่วคราว; วงจรเริ่มต้นแบบนุ่มนวลหรือการเริ่มต้นแบบสลับเวลาช่วยป้องกันการตัดการทำงานที่ไม่จำเป็น

• อัตโนมัติการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์: ใช้การแจ้งเตือนตามแนวโน้ม (การเลื่อนของแรงดันไฟฟ้า, การเพิ่มขึ้นของความต้านทานภายใน, การเลื่อนของอุณหภูมิ) เพื่อให้บริการเซลล์อย่างเชิงรุกก่อนที่ระบบป้องกันจะทำงาน

• สร้างการออกแบบแพ็คที่สามารถใช้งานได้ ใช้การแตะเซลล์ที่เข้าถึงได้, ชุดย่อยแบบโมดูลาร์, และคอนแทคเตอร์/ฟิวส์ที่สามารถเปลี่ยนได้ เพื่อให้ทีมภาคสนามสามารถแยกและซ่อมแซมได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนชุดทั้งหมด

คำแนะนำด้านความปลอดภัยและการยกระดับปัญหา

ห้ามหลีกเลี่ยงอุปกรณ์ความปลอดภัยอย่างถาวร; การแทรกแซงชั่วคราวภายใต้การดูแลสำหรับการวินิจฉัยสามารถยอมรับได้เมื่อดำเนินการโดยบุคลากรที่ผ่านการฝึกอบรมพร้อมอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลที่เหมาะสม หากตรวจพบความเสียหายในระดับเซลล์, การบวม, ความผิดปกติทางความร้อน, หรือความไม่สมดุลขนาดใหญ่ที่คงอยู่หลังจากการฟื้นฟูที่ควบคุมได้ ให้ยกเลิกการใช้งานแพ็คเพื่อวิเคราะห์ในระดับห้องปฏิบัติการและเปลี่ยนเซลล์ในระดับเซลล์ สำหรับกลุ่มยานพาหนะ ให้ส่งความล้มเหลวที่ซับซ้อนไปยังทีมบริการส่วนกลางที่มีเครื่องมือในการทดสอบความต้านทานและประสิทธิภาพของแต่ละเซลล์

ปิดท้าย: ให้ข้อมูลและกระบวนการเป็นแนวป้องกันแรกของคุณ

ความยืดหยุ่น ลิเธียมไอออนฟอสเฟต การดำเนินงานนี้ผสานกลยุทธ์การชาร์จที่ถูกต้อง เทคโนโลยีการสื่อสาร BMS ที่แข็งแกร่ง และขั้นตอนการซ่อมแซมภาคสนามที่มีการบันทึกไว้เป็นลายลักษณ์อักษร. แบตเตอรี่ที่ "เสีย" ส่วนใหญ่สามารถกู้คืนได้หากมีวิธีการที่เป็นระบบ: แยก, วัด, ปลุกให้ตื่นอย่างควบคุม, ปรับสมดุล, และตรวจสอบ. ให้มาตรฐานกับขั้นตอนเหล่านี้, ลงทุนในระบบปรับสมดุลแบบแอคทีฟ และการวินิจฉัยระยะไกล, และคุณจะเห็นการเปลี่ยนแบตเตอรี่ฉุกเฉินน้อยลง, ค่าใช้จ่ายตลอดอายุการใช้งานที่ต่ำลง, และระบบที่ปลอดภัยขึ้นโดยรวม.