Digital Photography Audio & Video Computer Accessories Software Applications | Miscellaneous | Home |
.... |
Battery
Management System (BMS) |
Battery
Management System (BMS) คือ ระบบจัดการแบตเตอรี่ ซึ่งทําหน้าที่ในการควบคุมป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ทำงานในลักษณะที่เป็นอันตราย
เช่น เกิดการชาร์จไฟมากเกินไปหรือจ่ายไฟออกมากเกินไป รวมทั้งการ
balance cell battery เพื่อประจุไฟให้เต็มมากที่สุด
(Maximize battery capacity) และยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่
ซึ่งคำจำกัดความภาษาอังกฤษ คือ ."A
battery management system (BMS) is any electronic system
that manages a
rechargeable
battery (cell
or
battery pack),
such as by protecting the battery from operating outside its
Safe Operating
Area, monitoring its state,
calculating secondary data, reporting that data, controlling its
environment, authenticating it and / or
balancing
it." บทความนี้ แสดงการนำ BMS Module ขนาดเล็ก 10 A มาต่อกับ Battery Pack ซึ่งใช้แบตเตอรี่ Li-Ion 18650 ขนาดความจุก้อนละ 2600 mAh ต่ออนุกรมกัน 3 ก้อน (3S) โดยใช้แบตเตอรี่ใหม่ และต่อเข้ากับหลอดไฟ LED 12 V เพื่อใช้เป็นไฟแสงสว่างสำรอง โดยได้ทำการทดสอบการชาร์จไฟเข้า ซึ่งใช้ Li-Ion Charger 12 V 1A และการจ่ายไฟออกโดยใช้ Electronic Load |
||||||||
การประกอบ |
||||||||
Battery Pack ทำอย่างง่ายๆโดยใช้รางถ่านหรือ Battery Box สำหรับ Li-Ion 18650 Battery จำนวน 3 ก้อน ใช้แบบที่ต่อสายไฟแยกอิสระออกมาให้เฉพาะแบตเตอรี่แต่ละก้อน และต่อสายไฟเข้ากับ BMS Module ขนาดเล็ก 10 A ซึ่งติดไว้ที่ด้านหลังของรางถ่าน ต่อสายไฟเข้ากับหลอด LED 12 V โดยมีสวิตช์กด เปิด ปิดได้ และต่อไฟ 12 V มาที่ Female Jack เพื่อนำไฟออกไปใช้ หรือเพื่อต่อกับ Charger (รูปที่ 1 และ 2) | ||||||||
|
||||||||
|
||||||||
รูปที่ 3 แสดงการต่อสายไฟจาก Battery เข้ากับ BMS Module โดยการบัดกรีที่ขั้วของ BMS นั้น ควรใช้ความร้อนน้อยๆหรือบัดกรีให้เร็วที่สุด รูปที่ 4 แสดงการติด BMS Module ไว้ที่ด้านหลังของรางถ่านโดยใช้เทปกาวช่วยในการยึดสาย | ||||||||
|
||||||||
|
||||||||
Charging
3S 18650 Battery Pack with BMS |
||||||||
การชาร์จไฟเข้า Battery Pack ทำโดยใช้
Charger สำหรับ Li-Ion Battery
ขนาด 12 V 1 A ต่อสายชาร์จเข้าทางช่อง
Female Jack ในระหว่างชาร์จ
วัดแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่แต่ละก้อนทุกๆ 15
นาที พบว่ามีแรงดันไฟฟ้าเท่าๆกันทุกก้อน (ต่างกันประมาณ
0.01 - 0.02 V) และเมื่อชาร์จจนเต็ม
แรงดันไฟฟ้าของ Battery Pack = 12.6 V
ส่วนแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่แต่ละก้อนอยู่ในระหว่าง 4.14 - 4.25 V
ซึ่งแสดงว่าสามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าได้ดี
รูปที่
5
แสดงกราฟของแรงดันไฟฟ้าที่ Battery Pack
เทียบกับระยะเวลาที่ทำการชาร์จ |
||||||||
|
||||||||
Draining
3S 18650 Battery Pack with BMS |
||||||||
การทดสอบหาค่าความจุของ Battery Pack ที่ต่อ BMS โดยจ่ายโหลดเข้าอุปกรณ์ Electronic Load ใช้กระแสไฟฟ้าคงที่ 1.25 A แสดงได้ตามรูปที่ 6 ซึ่งแรงดันไฟฟ้าจะตกลงเรื่อยๆจนถึง 8.7 V BMS ก็จะตัดการจ่ายโหลดเพื่อป้องกันแบตเตอรี่ ความจุที่ได้ 2600 mAh เท่ากับที่ระบุไว้พอดี | ||||||||
|
||||||||
แหล่งที่มาของอุปกรณ์ | ||||||||
เนื่องจากมีผู้ที่อ่านบทความบางรายประสงค์จะจัดทำอุปกรณ์ขึ้นมาใช้บ้างและได้ขอคำแนะนำมา ผู้เขียนจึงได้รวบรวมแหล่งที่มาของอุปกรณ์ต่างๆเอาไว้ ดังนี้ (คิดอัตราแลกเปลี่ยน US.$ 1 = 33.40 บาท ณ 13 ส.ค. 2561) |
||||||||
1.
แบตเตอรี่ Li-Ion 18650 3.7 V 2600 mAh (Real) ....
สั่งซื้อจาก Ali Express ราคาก้อนละ
105 บาท (ถ้าซื้อครั้งละ
6 ก้อน) 2. Battery Management System Module ขนาด 10 A .... สั่งซื้อจาก Ali Express ราคาอันละ 81 บาท (ถ้าซื้อครั้งละ 3 อัน) 3. กล่องพลาสติก ABS ขนาด ....สั่งซื้อจากเว็บไซต์ในประเทศ ราคากล่องละ 70 บาท 4. ฐานติดหลอดไฟ .... มีขายตามห้างสรรพสินค้าต่างๆ เช่น Tesco Lotus, Home Pro, ร้านอมร 5. หลอดไฟ LED 12 V ขนาด 9 W .... สั่งซื้อจาก Ali Express ราคาหลอดละ 65 บาท 6. สวิตช์กด ....สั่งซื้อจากเว็บไซต์ในประเทศ ราคาอันละ 15 บาท 7. Female Jack....สั่งซื้อจากเว็บไซต์ในประเทศ ราคาอันละ 15 บาท 8. Li-Ion Battery Charger 12 V 1A .... สั่งซื้อจาก Ali Express ราคาอันละ 150 บาท |
||||||||
Power Pack 12 V
3S 2P Li-Ion18650 Battery 5200 mAh With BMS |
||||||||
การประกอบ
Power Pack ขนาด
5200 - 5300 mAhโดยมี BMS : ใช้ Battery Box หรือรางแบตเตอรี่ 18650 จำนวน 2 อัน ประกบติดกันด้วยเทปกาว 2 หน้า แล้วบัดกรีสายไฟต่อเข้ากับ BMS Module และใส่ Li-Ion 18650 Battery ขนาดความจุก้อนละ 2600 mAh ข้างละ 3 ก้อนต่ออนุกรมกัน (3S) และเอาแบตเตอรี่ทั้ง 2 ด้านนั้นมาต่อขนานกัน (2P) ทำให้ได้แบตเตอรี่ 12 V ความจุ 5200 mAh ที่มี BMS ตามรูปที่ 8 |
||||||||
|
||||||||
|
||||||||
|
||||||||
รูปที่
9
แสดง Power Pack 12 V 3S 2P ที่ติด BMS
ด้วย โดยใส่ลงในกล่องขนาด 110 x 90 x 55
มม. ซึ่งเป็นกล่องพลาสติก
ABS ขนาดเล็ก อุปกรณ์นี้สามารถใช้เป็นไฟแสงสว่างสำรอง Standby Light
ที่ใช้หลอดไฟ LED 12 V 9 W เปิดไฟได้นาน 8-9
ชั่วโมง หรือเสียบสายต่อกับ Female Jack
เพื่อใช้กับพัดลม 12 V DC
ได้ประมาณ 6 ชั่วโมงและถ้าติดหลอดไฟ LED
Spotlight หรือ Downlight
ก็จะใช้แทนไฟฉายได้ และสามารถต่อกับ
Buck Converter Module 12 V to 5V
(รูปที่
10)
เพื่อแปลงไฟออก Port USB
สำหรับใช้ชาร์จโทรศัพท์มือถือได้ด้วยแบบ Power Bank
เรียกว่าเป็น Battery Pack
อเนกประสงค์ที่เราสามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่เองได้หากเสื่อมสภาพลง
หรือถ้าใช้แบตเตอรี่ Li-Ion ขนาดความจุก้อนละ
3400 mAh ก็จะได้ Capacity
เพิ่มเป็น 6800 mAh |
||||||||
การทดสอบความจุของ
Power Pack
3S 2P 18650 Battery with BMS |
||||||||
การทดสอบหาค่าความจุของ Battery Pack ที่ต่อ
BMS โดยจ่ายโหลดเข้าอุปกรณ์ Electronic Load
ใช้กระแสไฟฟ้าคงที่ 1.00 A
แสดงได้ตามรูปที่
11
ซึ่งแรงดันไฟฟ้าจะตกลงเรื่อยๆจนถึง
8.63 V BMS
ก็จะตัดการจ่ายโหลดเพื่อป้องกันแบตเตอรี่ ความจุที่ได้
5300 mAh |
||||||||
|
||||||||
การทดสอบ
Power Pack
5300 mAh Battery with BMS
เมื่อใช้เป็น Power Bank |
||||||||
ได้ทดลองต่อ
Buck Converter 12 V to 5 V DC เข้ากับ
Power Pack พบว่าเมื่อยังไม่ต่อโหลดเข้าทาง USB
ตัว Converter จะกินไฟ
0.0329 A หรือ 32.9 mA
นั่นคือถ้าไม่มีสวิตช์เปิด ปิด ไฟจาก Power Pack
ก็จะหมดลงในเวลาประมาณ 7 วัน Buck Converter
ที่ใช้นี้เป็นตัวทดสอบเท่านั้นและจากการวัด Watt-Hour ที่จ่ายผ่าน Buck
Converter ออกไปพบว่าจ่ายไฟฟ้าออกไปได้ 47.12 Wh
ในขณะที่ไฟเข้าตัวอุปกรณ์ 55.48 Wh
ดังนั้นประสิทธิภาพเท่ากับ
84.93 %
แต่ถ้าคิดความสูญเสียในตัวอุปกรณ์วัดประมาณ
5%
ก็จะทำให้ Buck Converter มีความสูญเสียประมาณ
10%
สำหรับการชาร์จโทรศัพท์มือถือนั้น วัดกระแสได้ประมาณ 0.5 - 0.6 A
และค่อยๆลดลงเมื่อชาร์จใกล้เต็ม สำหรับ Buck Converter แบบที่นำมาใช้อีกแบบหนึ่งนั้น มี Voltmeter และสวิตช์เล็กๆสำหรับเปิดแสดงโวลต์ และเมื่อปิดจะทำงานแบบ Low Power กินไฟประมาณ 24.2 mA |
||||||||
|
||||||||
การทดสอบชาร์จโทรศัพท์มือถือและการหาความจุแบตเตอรี่ของโทรศัพท์มือถือ |
||||||||
ใช้ Power
Pack ตามรูปที่
9B
ชาร์จโทรศัพท์มือถือ Samsung Galaxy S6
ซึ่งแบตเตอรี่เริ่มเสื่อมสภาพ โดยชาร์จจากแบตเตอรี่มีไฟอยู่
15 % ไปจนเต็ม 100%
วัดค่า mAh ที่ชาร์จเข้าแบตเตอรี่โดยอุปกรณ์ตามรูปที่
12 ผลปรากฎว่าชาร์จไฟเข้าแบตเตอรี่ได้
1,720 mAh จากค่าความจุที่ระบุคือ
2550 mAh
ซึ่งแสดงว่าแบตเตอรี่เสื่อมสภาพไปบางส่วนทำให้เก็บไฟฟ้าได้เพียง
70 % และในการชาร์จนี้ใช้เวลาประมาณ
140 นาที |
||||||||
|
||||||||
TIPS : จากการทดลองใช้แบตเตอรี่ต่างยี่ห้อกัน แต่มีความจุใกล้เคียงกัน ระหว่าง 2500 ถึง 2750 mAh ปรากฎว่า BMS Module ทำงานได้ดี โดยจะตัดการจ่ายโหลดออกจาก Power Pack เมื่อแบตเตอรี่ก้อนที่มีความจุน้อยมีแรงดันไฟฟ้าลดลงมากกว่าก้อนอื่นจนถึงระดับประมาณ 2.9 V ซึ่งหมายความว่าการจ่ายไฟออกจะได้ Capacity เท่าไรนั้น ถูกกำหนดโดยแบตเตอรี่ก้อนที่มีความจุน้อยที่สุดใน Battery Pack จึงแนะนำให้ใช้แบตเตอรี่ยี่ห้อเดียวกันความจุเท่าๆกัน |
||||||||
12 V 5100 mAh Power
Pack - Li-Ion 26650 With BMS |
||||||||
การประกอบ Power Pack ที่ใช้ Li-Ion Battery เบอร์ 26650 ที่มีความจุต่อก้อน 5000 mAh เป็นแบบ 3S 1P ให้แรงดันไฟฟ้า 12 V และมีอุปกรณ์ BMS นั้น แสดงได้ตามรูปที่ 14 - 17 วัตุประสงค์คือต้องการทดลองใช้แบตเตอรี่ Li-Ion ขนาดใหญ่ขึ้น มีความจุต่อก้อนมากขึ้น |
||||||||
|
||||||||
|
||||||||
|
||||||||
|
||||||||
|
||||||||
New
Multi-Purpose Battery Pack - 2021 |
||||||||
Li-Ion Battery Pack ขนาดเล็กที่พกพาสะดวกและใช้งานได้หลายอย่าง เช่น ใช้จ่ายไฟ 12 V ให้กับหลอดไฟแสงสว่าง หรือ Wi-Fi Router (ใช้เป็นไฟฟ้าสำรองได้นาน 3 ชั่วโมง) ใช้ชาร์จโทรศัพท์มือถือ หรือ Bluetooth Speaker, ใช้เป็นไฟส่องสว่าง เป็นต้น เป็นสิ่งประดิษฐ์ DIY ที่นำเอาอุปกรณ์เก่าที่มีอยู่มาประกอบขึ้น แสดงได้ตามรูปที่ 19 โดยมีรายละเอียดอุปกรณ์ที่ใช้ ดังนี้ 1) แบตเตอรี่ Li-Ion 18650 ขนาดความจุ 2600 mAh (หรือจะใข้ขนาด 3400 mAh ก็ได้) จำนวน 3 ก้อน ต่อเป็นอนุกรมกัน จะได้แรงดันไฟฟ้าสูงสุด 12.6 V 2) รางแบตเตอรี่ 3) แผงวงจร BMS แบบ 3S 1P 4) กล่องพลาสติกขนาด 8 x 12.2 x 3 ซม. 5) Switch On-Off แบบกดปุ่ม จำนวน 2 อัน 6) DC Jack Female Type 1 อัน 7) แผงวงจร Step Down จาก 12 V เป็น 5V เพื่อชาร์จโทรศัพท์มือถือ พร้อม Digital Voltmeter 1 อัน 8) LED Strip ที่ตัดออกมา จำนวน 2 ชิ้น (2 x 1.5 วัตต์) |
||||||||
|
||||||||
หมายเหตุ
: ผู้เขียนไม่ได้ขายหรือมีส่วนเกี่ยวข้องกับการขายผลิตภัณฑ์ต่างๆที่นำมาแสดงและทดสอบในบทความนี้ วัตถุประสงค์ของบทความเขียนขึ้นเพื่อเผยแพร่ข้อมูลทางเทคนิคและประสบการณ์ในการใช้งาน เพื่อเป็นความรู้สำหรับผู้ที่สนใจ อาจจะนำไปใช้ประโยชน์ได้ต่อไป |
....................................................................................................................................................................................................................................................
จากวันที่ 1 ส..ค.
2561
ปรับปรุงล่าสุด :
9 ต.ค.
2564