EN
ลิงก์ด่วน
ปัญหาในการรักษาประจุในแบตเตอรี่ไฟฟ้า 48V มักปรากฏขึ้นในหลายลักษณะ ส่วนใหญ่พบว่าแบตเตอรี่บางตัวหมดเร็วมาก จนสูญเสียพลังงานไปถึงครึ่งหนึ่งภายในเวลาไม่ถึงครึ่งชั่วโมง ในขณะที่บางตัวกลับไม่สามารถชาร์จให้ได้แรงดันเต็มตามค่าที่กำหนด แม้จะชาร์จไปแล้วก็ตาม จากการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ในปี 2023 พบว่าประมาณ 38 จากทุกๆ 100 ปัญหา เกิดจากเซลล์ภายในชุดแบตเตอรี่ไม่อยู่ในภาวะสมดุล ส่วนที่เหลือมักเกิดจากการเสื่อมสภาพของวัสดุภายในอิเล็กโทรดเมื่อเวลาผ่านไป หากสังเกตเห็นความผิดปกติแต่เนิ่นๆ อาจพบว่าไฟแสดงสถานะบนเครื่องชาร์จกระพริบเป็นรูปแบบข้อผิดพลาดแปลกๆ หรือตรวจสอบพบว่าขั้วต่อแบตเตอรี่มีแรงดันเพียงประมาณ 45 โวลต์เท่านั้น แทนที่จะอยู่ในระดับที่คาดหวังเมื่อควรจะชาร์จเต็มแล้ว
กระบวนการตรวจสอบแรงดันอย่างเป็นระบบจะช่วยระบุชิ้นส่วนที่มีปัญหาได้อย่างแม่นยำ:
| ชิ้นส่วน | ช่วงที่สมบูรณ์ | ค่าเกณฑ์ความผิดปกติ |
|---|---|---|
| เอาต์พุตชาร์จ | 53-54V | <50V |
| ขั้วแบตเตอรี่ | 48-52V | <46V |
| ความต่อเนื่องของสายเคเบิล | 0Ω ความต้านทาน | >0.5Ω |
ปฏิบัติตามขั้นตอนการวินิจฉัยนี้:
ตามรายงานการวิเคราะห์ระบบกักเก็บพลังงานปี 2024 พบว่า 62% ของการแจ้งปัญหา "เครื่องชาร์จเสีย" แท้จริงแล้วเกิดจากขั้วต่อแอนเดอร์สันที่ผุกร่อน มากกว่าจะเป็นข้อบกพร่องของตัวเครื่องชาร์จเอง
การจับคู่แรงดันเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอสำหรับการชาร์จที่เชื่อถือได้ ปัจจัยสำคัญด้านความเข้ากันได้ ได้แก่:
การใช้ที่ชาร์จที่ไม่ตรงกันเร่งให้ความจุลดลงได้ถึง 19% ต่อรอบ ตามข้อมูลจากการทดสอบทางอิเล็กโทรเคมี
ใช้วิธีการตัดออกทีละขั้นเพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนชิ้นส่วนที่ไม่จำเป็น:
วิธีนี้แสดงให้เห็นว่า 41% ของชิ้นส่วนที่ถูกระบุว่าเสียในตอนแรก สามารถทำงานได้ตามปกติภายใต้สภาวะควบคุม ซึ่งช่วยลดการเปลี่ยนชิ้นส่วนที่ไม่จำเป็น
เมื่อเวลาผ่านไป แบตเตอรี่ไฟฟ้า 48V ส่วนใหญ่มักเริ่มแสดงอาการเสื่อมสภาพจากการลดลงของสมรรถนะที่สังเกตได้ ผู้ใช้ทั่วไปมักพบว่าระยะทางการขับขี่แต่ละรอบลดลงประมาณ 15 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ยังสังเกตได้ว่ารถมีอัตราเร่งช้าลงเมื่อต้องรับน้ำหนักมาก และใช้เวลานานขึ้นในการชาร์จ สิ่งที่เกิดขึ้นภายในเรียกว่า 'การลดความจุ' (capacity fade) ซึ่งหมายถึงสารเคมีภายในสูญเสียประสิทธิภาพในการเก็บพลังงานตามกาลเวลา สัญญาณอื่นๆ ที่ควรสังเกตคือ แรงดันไฟฟ้าตกอย่างฉับพลันในช่วงที่ใช้งานหนัก หรือเมื่อแบตเตอรี่ไม่สามารถชาร์จเต็มแม้จะเสียบชาร์จไว้นานหลายชั่วโมงด้วยเครื่องชาร์จที่เหมาะสม
โดยพื้นฐานแล้ว มีสามวิธีหลักที่ทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเสื่อมสภาพตามเวลา ประการแรก คือ สิ่งที่เรียกว่าชั้นอินเตอร์เฟสของอิเล็กโทรไลต์แข็ง หรือ SEI layer ซึ่งจะมีการเจริญเติบโตอย่างต่อเนื่องและกินลิเธียมที่ใช้งานได้ภายในไปเรื่อยๆ จากนั้น อนุภาคของขั้วไฟฟ้าจะแตกร้าว ซึ่งก็ไม่ดีเช่นกัน และในท้ายที่สุด อิเล็กโทรไลต์เองก็เริ่มเสื่อมสภาพ งานวิจัยระบุว่า เมื่อระบบแรงดัน 48 โวลต์ทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า 25 องศาเซลเซียส ชั้น SEI จะเติบโตเร็วขึ้นประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับอุณหภูมิที่เหมาะสมซึ่งอยู่ระหว่าง 15 ถึง 20 องศาเซลเซียส หากผู้ใช้งานปล่อยให้แบตเตอรี่หมดจนต่ำกว่า 20 เปอร์เซ็นต์เป็นประจำ จะเกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า lithium plating กล่าวคือ เกิดการสะสมของโลหะบนขั้วไฟฟ้า เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น แบตเตอรี่จะเก็บประจุได้น้อยลง และยังเพิ่มความต้านทานภายใน ทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมลดลง
แม้ว่าผู้ผลิตมักจะอ้างว่าแบตเตอรี่สามารถใช้งานได้ 2,000–3,000 รอบเต็ม (5–8 ปี) แต่การใช้งานจริงมักส่งผลให้อายุการใช้งานสั้นกว่านั้น:
| สาเหตุ | เงื่อนไขการทดสอบในห้องปฏิบัติการ | ประสิทธิภาพในสนามจริง |
|---|---|---|
| อายุการใช้งานเฉลี่ยต่อรอบ | 2,800 รอบ | 1,900 รอบ |
| การรักษากำลังไฟฟ้า | 80% ที่ 2,000 รอบ | 72% ที่ 1,500 รอบ |
| อุณหภูมิที่สัมผัส | คงที่ที่ 25°C | ช่วงฤดูกาล 12–38°C |
ความแตกต่างเหล่านี้เกิดจากความลึกของการคายประจุที่เปลี่ยนแปลง ความผันผวนของอุณหภูมิ และการใช้งานในภาวะประจุไม่เต็ม การรักษาระดับประจุระหว่าง 30% ถึง 80% พร้อมกับการควบคุมอุณหภูมิอย่างรุกเร้า สามารถยืดอายุการใช้งานที่เป็นประโยชน์ได้เพิ่มขึ้น 18–22% เมื่อเทียบกับรูปแบบการใช้งานที่ไม่มีการจัดการ
เริ่มต้นด้วยการพิจารณาอย่างใกล้ชิดที่พอร์ตชาร์จ ตรวจสภาพฉนวนของสายเคเบิลและขาขั้วต่อโลหะขนาดเล็กเหล่านั้น เมื่อสายไฟถลอกหรือขั้วต่อโค้งงอ มันจะส่งพลังงานได้ไม่มีประสิทธิภาพเท่าเดิม อ้างอิงจากการศึกษาที่ตีพิมพ์โดย Electrek เมื่อปีที่แล้ว พบว่าปัญหาการชาร์จประมาณหนึ่งในสามเกิดจากขั้วต่อที่เสียหายหรือสายไฟภายในขาด ควรมีไฟฉายที่มีคุณภาพดีสำหรับขั้นตอนนี้ด้วย ใช้ส่องไปที่บริเวณตัวเรือนพอร์ตชาร์จ ซึ่งมักเป็นที่ที่รอยแตกร้าวขนาดเล็กมักก่อตัวขึ้น รอยแตกเล็กๆ เหล่านี้มักเป็นสาเหตุให้ความชื้นแทรกซึมเข้ามาตามกาลเวลา สุดท้ายนำไปสู่ปัญหาการกัดกร่อนที่ไม่มีใครอยากเจอในภายหลัง
เมื่อแบตเตอรี่เริ่มบวมอย่างเห็นได้ชัด มักหมายความว่ามีแรงดันสะสมอยู่ภายในจากก๊าซที่เกิดขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าเซลล์ลิเธียมไอออนเสียหายและกำลังจะหยุดทำงาน เพื่อตรวจพบปัญหาแต่เนิ่นๆ ควรใช้เครื่องมือที่ไม่นำไฟฟ้ามาสัมผัสตามขั้วต่อเพื่อตรวจสอบว่ามีจุดเชื่อมต่อใดหลวมหรือไม่ จุดอ่อนเหล่านี้อาจทำให้ความต้านทานไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมาก บางครั้งอาจสูงถึงประมาณ 0.8 โอห์ม หรือแย่กว่านั้น สำหรับแบตเตอรี่แบบน้ำกรดตะกั่วที่เป็นแบบเก่า ควรตรวจสอบระดับอิเล็กโทรไลต์เดือนละครั้ง หากมีคราบกรดตกค้างอยู่ ให้ใช้น้ำยาโซดาผสมเบกกิ้งโซดาทำความสะอาดอย่างเหมาะสม การบำรุงรักษาระยะเวลานานนี้จะช่วยให้ระบบทำงานได้อย่างปลอดภัย โดยลดความเสี่ยงของการเสียหายที่ไม่คาดคิดในอนาคต
ตามข้อมูลล่าสุดจาก Energy Storage Insights ในปี 2024 เมื่อขั้วต่อเกิดการกัดกร่อน อาจทำให้แรงดันของระบบลดลงประมาณ 10 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์ ก่อนเริ่มทำความสะอาด ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ปิดแหล่งจ่ายไฟอย่างสมบูรณ์แล้ว ใช้แปรงลวดขัดทำความสะอาดขั้วต่อให้ทั่ว จากนั้นทาด้วยน้ำมันหล่อลื่นไดอิเล็กทริกเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันในอนาคต เมื่อประกอบชิ้นส่วนกลับคืน อย่าลืมขันยึดขั้วต่อให้แน่นตามค่าที่ผู้ผลิตกำหนดไว้ โดยทั่วไประบบที่ใช้แรงดัน 48V มักต้องการแรงบิดระหว่าง 5 ถึง 7 นิวตัน-เมตร จากข้อมูลในอุตสาหกรรม ผู้ที่ดูแลรักษาขั้วต่ออย่างเหมาะสมมักจะพบว่าแบตเตอรี่สามารถใช้งานได้นานขึ้นอีก 18 ถึง 24 เดือน โดยเฉพาะในระบบที่มีการชาร์จและคายประจุบ่อยครั้ง
ระบบจัดการแบตเตอรี่ หรือที่เรียกว่า BMS เป็นเสมือนสมองของแบตเตอรี่ไฟฟ้า 48V ซึ่งทำหน้าที่ตรวจสอบระดับแรงดัน อุณหภูมิของเซลล์ และกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเซลล์ต่างๆ ระบบช่วยรักษาความสมดุลระหว่างเซลล์ ป้องกันไม่ให้เซลล์ถูกชาร์จเกินไปหรือหมดเกินไป และป้องกันปรากฏการณ์ที่เรียกว่า thermal runaway ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อแบตเตอรี่เริ่มร้อนขึ้นอย่างควบคุมไม่ได้ จนนำไปสู่สถานการณ์ที่อันตรายได้ เมื่อ BMS ทำงานผิดพลาด เซลล์จะทำงานเกินขอบเขตที่ปลอดภัย ส่งผลให้แบตเตอรี่ทำงานได้แย่ลงกว่าที่คาดไว้ และยังก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยอย่างร้ายแรง
เมื่อมีปัญหาเกิดขึ้นกับระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) มักจะมีสัญญาณบ่งชี้ที่ชัดเจน เช่น ระบบอาจดับลงอย่างไม่คาดคิด แสดงตัวเลขการชาร์จที่ผิดปกติบนหน้าจอ หรือแจ้งข้อความแสดงข้อผิดพลาด เช่น "Overvoltage Protection Triggered" หากเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ ควรลองทำการรีเซ็ตแบบถาวรก่อน โดยถอดแบตเตอรี่ออกทั้งหมดและปล่อยให้ตัดการเชื่อมต่อไว้ประมาณสิบนาที วิธีนี้มักจะช่วยแก้ไขปัญหาข้อผิดพลาดชั่วคราวที่ทำให้เกิดอาการเหล่านี้ได้ หลังจากรีเซ็ตแล้ว ให้ใช้เครื่องมือวินิจฉัยเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพในการสื่อสารระหว่าง BMS กับเครื่องชาร์จ นอกจากนี้ยังควรตรวจสอบความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างเซลล์ในแต่ละกลุ่มด้วย หากค่าเบี่ยงเบนเกินครึ่งโวลต์ขึ้นไป อาจบ่งชี้ถึงปัญหาที่ใหญ่กว่าและต้องได้รับการดูแล
สัญญาณของการร้อนเกินไป ได้แก่ อุณหภูมิของเปลือกเกิน 50°C (122°F) เซลล์พอง หรือกลิ่นเหม็นไหม้ ควรดำเนินการทันทีดังนี้:
หากยังเกิดความร้อนสูงต่อเนื่องหลังจากปล่อยให้เย็นตัวแล้ว แสดงว่าอาจมีความเสียหายภายใน และจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญ
การวิจัยเกี่ยวกับระบบจัดการความร้อนชี้ให้เห็นว่า การรักษาระดับอุณหภูมิแวดล้อมต่ำกว่าประมาณ 35 องศาเซลเซียส หรือราว 95 องศาฟาเรนไฮต์ จะช่วยลดโอกาสเกิดภาวะความร้อนล้นเกิน (thermal runaway) ได้ประมาณ 70-75% ควรเว้นพื้นที่อย่างน้อยสามนิ้วรอบๆ แบตเตอรี่เพื่อให้อากาศถ่ายเทได้อย่างเหมาะสม การชาร์จควรทำในพื้นที่ที่มีการระบายอากาศดี ไม่ใช่ในพื้นที่แคบอับ การพิจารณาเลือกใช้ชิ้นส่วน BMS ที่เสริมเทคโนโลยี MOSFET ก็เป็นสิ่งที่คุ้มค่าเช่นกัน เนื่องจากมักจะทนต่อความร้อนได้ดีกว่าแบบมาตรฐาน โมดูลแบตเตอรี่ที่เสียหายจำเป็นต้องได้รับการเปลี่ยนอย่างรวดเร็ว ก่อนที่ปัญหาจะลุกลามไปยังส่วนอื่นๆ ของระบบ สำหรับระบบที่ทำงานหนักและต่อเนื่อง การใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว (liquid cooling) สำหรับ BMS อาจจำเป็นเพื่อรักษาระบบให้ทำงานได้อย่างราบรื่นเมื่อมีความต้องการใช้งานสูง
ก่อนที่จะสรุปว่าแบตเตอรี่เสีย ควรตรวจสอบระบบชาร์จก่อนเป็นอันดับแรก ตามการวิจัยเมื่อปีที่แล้วพบว่า ปัญหาที่ผู้คนกว่า 40 เปอร์เซ็นต์เข้าใจว่าเป็นปัญหาแบตเตอรี่ แท้จริงแล้วเกิดจากเครื่องชาร์จเสียหรือสายเคเบิลชำรุด ให้ใช้มัลติมิเตอร์วัดปริมาณไฟฟ้าที่เครื่องชาร์จส่งออกมา โดยโมเดล 48 โวลต์ที่ดีมักจะอยู่ระหว่าง 54 ถึง 58 โวลต์ขณะชาร์จ หากค่าที่วัดได้มีการเปลี่ยนแปลงขึ้นลง หรือต่ำกว่า 48 โวลต์ แสดงว่าถึงเวลาที่ควรพิจารณาซื้อเครื่องชาร์จใหม่ เมื่อพิจารณาเฉพาะตัวแบตเตอรี่ ให้วัดระยะเวลาการใช้งานจริงเมื่อเทียบกับตอนที่เพิ่งซื้อมา เมื่อประสิทธิภาพลดลงเหลือต่ำกว่า 70% ของสเปกเริ่มต้น แสดงว่าเคมีภายในแบตเตอรี่มีแนวโน้มเสื่อมสภาพอย่างถาวรแล้ว
เมื่อความจุของแบตเตอรี่ลดลงต่ำกว่า 60% หรือมีความแตกต่างของแรงดันระหว่างเซลล์มากกว่า 0.5 โวลต์ การซ่อมแซมมักไม่คุ้มค่าทางการเงินอีกต่อไป ผู้ใช้ส่วนใหญ่พบว่าการเปลี่ยนระบบใหม่จะคุ้มค่ามากกว่า หากแบตเตอรี่ 48V ใหม่สามารถกลับมาใช้งานได้ประมาณ 80% ของประสิทธิภาพเดิม โดยไม่ต้องใช้จ่ายเกินครึ่งหนึ่งของต้นทุนเริ่มต้นทั้งระบบ ระบบต่างๆ ที่ผ่านการใช้งานมาแล้วมากกว่าสามปี มักได้รับประโยชน์จากการเปลี่ยนไปใช้แบตเตอรี่ LiFePO4 ซึ่งมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าตัวเลือกแบบดั้งเดิมประมาณสองเท่า แม้ว่าจะมีราคาสูงกว่าประมาณ 30% ก็ตาม นอกจากนี้ ระบบแบตเตอรี่แบบโมดูลาร์รุ่นใหม่ยังเปลี่ยนแปลงแนวทางการดูแลรักษาระบบอีกด้วย แทนที่จะต้องทิ้งแพ็คแบตเตอรี่ทั้งชุดเมื่อเกิดปัญหา ช่างเทคนิคสามารถเปลี่ยนเฉพาะโมดูล 12V ที่ขัดข้องได้เพียงตัวเดียว วิธีการนี้ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาลงได้ระหว่าง 30 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ในระยะยาว
คลื่นลูกใหม่ของระบบ 48V เริ่มมีการรวมเซลล์แบบคาร์ทริดจ์ที่ถอดเปลี่ยนได้ซึ่งสะดวกต่อการใช้งาน ทำให้การซ่อมแซมรวดเร็วกว่ามากและลดระยะเวลาหยุดทำงานลงอย่างมีนัยสำคัญ ยกตัวอย่างเช่น การออกแบบแบบโมดูลาร์ของผู้ผลิตรายใหญ่รายหนึ่ง ช่วยให้ช่างเทคนิคสามารถเปลี่ยนเซลล์แต่ละตัวได้ภายในเวลาประมาณ 8 นาทีเท่านั้น ซึ่งเป็นการปรับปรุงอย่างมากเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่แบบเดิมที่เชื่อมด้วยการเชื่อมซึ่งใช้เวลากว่าสองชั่วโมงในการซ่อมแซม สิ่งนี้หมายความโดยทางปฏิบัติก็คือ สร้างขยะน้อยลง เนื่องจากส่วนใหญ่แล้วผู้ใช้จำเป็นต้องเปลี่ยนเพียงประมาณหนึ่งในสี่ของแบตเตอรี่ทั้งหมดในระหว่างการบำรุงรักษา นอกจากนี้ ระบบเหล่านี้มักจะมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นอีก 3 ถึง 5 ปี เพราะสามารถอัปเกรดทีละส่วนแทนที่จะต้องเปลี่ยนทั้งระบบพร้อมกัน