ระบบ BMS (Battery Management System) คืออะไร

ระบบจัดการแบตเตอรี่ หรือ Battery Management System (BMS) คือระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ออกแบบมาเพื่อ ควบคุม, ตรวจสอบ, ป้องกัน และ เพิ่มประสิทธิภาพ ของแบตเตอรี่ โดยเฉพาะแบตเตอรี่ประเภท ลิเทียมไอออน (Lithium-ion) ซึ่งมีความไวต่อสภาวะการทำงาน เช่น ความร้อน, แรงดัน, และกระแส

BMS ถือเป็น "สมอง" ของแบตเตอรี่ ที่ทำหน้าที่ติดตามสถานะการทำงานของแบตเตอรี่แบบเรียลไทม์ และดำเนินการป้องกันเมื่อเกิดความผิดปกติ เพื่อป้องกันการเสียหาย, เพิ่มอายุการใช้งาน และรักษาความปลอดภัยของระบบพลังงาน

หน้าที่หลักของระบบ BMS

ระบบ BMS ประกอบด้วยฟังก์ชันหลักหลายด้าน ได้แก่:

1. การตรวจวัด (Monitoring)
   ตรวจสอบแรงดัน กระแสไฟฟ้า และอุณหภูมิของแบตเตอรี่

2. การป้องกัน (Protection)
   ป้องกันแบตเตอรี่จากภาวะเกินพิกัด เช่น Overcharge, Overdischarge, Overcurrent, Overtemperature

3. การปรับสมดุลของเซลล์ (Cell Balancing)
   ปรับแรงดันของแต่ละเซลล์ให้เท่ากัน เพื่อยืดอายุและประสิทธิภาพ

4. การประเมินสถานะ (Estimation)
   คำนวณสถานะสำคัญของแบตเตอรี่ เช่น:

   • SOC (State of Charge): ปริมาณพลังงานที่เหลือ

   • SOH (State of Health): สุขภาพของแบตเตอรี่

   • SOP (State of Power): ความสามารถในการจ่ายพลังงาน

5. การสื่อสาร (Communication)
   ส่งข้อมูลไปยังอุปกรณ์ภายนอก เช่น Inverter, ECU หรือ Cloud ผ่านโปรโตคอล เช่น CAN Bus หรือ RS-485

ทำไมแบตเตอรี่ลิเทียมต้องมี BMS

แบตเตอรี่ลิเทียมแม้จะมีความจุพลังงานสูง แต่ก็มีความไวต่อการทำงานผิดพลาด หากไม่มีระบบควบคุม เช่น BMS อาจเกิดผลกระทบร้ายแรง เช่น:

• การลัดวงจร (Short Circuit)

• ความร้อนสูงผิดปกติ (Overheating)

• การระเบิดหรือเกิดเพลิงไหม้ (Thermal Runaway)

• เซลล์แบตเตอรี่เสื่อมเร็วกว่าปกติ

BMS จึงมีความจำเป็นเพื่อรักษาความปลอดภัยระดับสูง และเพิ่มความน่าเชื่อถือในการใช้งานแบตเตอรี่ลิเทียมในระบบต่าง ๆ

BMS ประกอบด้วยส่วนใดบ้าง

ระบบ BMS ใช้กับอะไรบ้าง

• รถยนต์ไฟฟ้า (EVs): ควบคุมการชาร์จ การขับขี่ และความปลอดภัยของแบตเตอรี่

• ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Storage): กักเก็บและจ่ายพลังงานอย่างสมดุล

• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา: ควบคุมการชาร์จในสมาร์ตโฟน แล็ปท็อป

• โดรน UAV และหุ่นยนต์: จัดการพลังงานให้เหมาะสมกับการใช้งานในเวลาจำกัด

มาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับระบบ BMS

ระบบ BMS ที่ดีควรออกแบบให้เป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยสากล เช่น:

• UL 1973 – ความปลอดภัยของแบตเตอรี่ในระบบ ESS

• IEC 61508 – ความปลอดภัยในระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์

• ISO 26262 – ความปลอดภัยเชิงฟังก์ชันในระบบยานยนต์

ระบบ BMS คืออะไร (What is Battery Management System?)

นิยามของระบบ BMS

สรุป: ความสำคัญและฟังก์ชันหลักของระบบ BMS (Battery Management System)

1. Monitoring (การตรวจวัด):

   • ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า กระแส อุณหภูมิ ของเซลล์และแพ็กแบตเตอรี่แบบเรียลไทม์

2. Protection (การป้องกัน):

   • ป้องกัน Overcharge, Overdischarge, Overcurrent, Short Circuit และ Overtemperature

3. Cell Balancing (การปรับสมดุลเซลล์):

   • ทำให้แรงดันของเซลล์แต่ละก้อนใกล้เคียงกัน เพื่อยืดอายุและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งาน

   • มีทั้งระบบ Passive Balancing และ Active Balancing

4. State Estimation (การประเมินสถานะ):

   • คำนวณ SOC (State of Charge),
     SOH (State of Health),
     SOP (State of Power)
     เพื่อประเมินปริมาณพลังงาน สุขภาพ และศักยภาพของแบตเตอรี่

5. Charge/Discharge Control:

   • ควบคุมอัตราการชาร์จและคายประจุให้อยู่ในขอบเขตที่ปลอดภัย

6. Communication (การสื่อสาร):

   • ถ่ายทอดข้อมูลผ่านโปรโตคอลต่าง ๆ เช่น CAN, RS485, UART ฯลฯ เพื่อเชื่อมต่อกับระบบอื่น

7. Thermal Management Support:

   • ตรวจสอบและควบคุมอุณหภูมิผ่านระบบระบายความร้อนหรือทำความร้อน เพื่อหลีกเลี่ยง Thermal Runaway

8. ฟังก์ชันเสริมอื่น ๆ:
   • บันทึกข้อมูล (Data Logging),
     การวิเคราะห์ข้อผิดพลาด (Fault Diagnosis),
     อัปเดตเฟิร์มแวร์ (OTA Update),
     ระบบสำรองความปลอดภัย (Redundancy)