เจาะลึกเรื่อง SOC: ทำไมแบตฯ เพี้ยน รถถึงไม่มีกำลัง และ ECU คำนวณอย่างไร ?

[Auto Man]

Prius club

[สาระน่ารู้] เจาะลึกเรื่อง SOC: ทำไมแบตฯ เพี้ยน รถถึงไม่มีกำลัง และ ECU คำนวณอย่างไร?
หลายท่านที่ใช้ Prius อาจจะเคยสงสัยว่าทำไมอยู่ดีๆ ค่า SOC ถึงสูงผิดปกติ หรือต่ำผิดปกติ จนรถไม่มีกำลัง วันนี้มาทำความเข้าใจกับกลไกการทำงานของระบบนี้กันครับ
SOC คืออะไร? SOC ย่อมาจาก State of Charge หากแปลตรงตัวคือ "สถานะประจุไฟฟ้า" หรือถ้าให้เข้าใจง่ายที่สุด มันคือ "เกจวัดระดับพลังงานที่เหลืออยู่ในแบตเตอรี่ไฮบริด" นั่นเองครับ (คล้ายกับเกจวัดน้ำมันที่เราเห็นบนหน้าปัด)
ในระบบไฮบริด SOC จะไม่ได้วัดเป็นหน่วยที่ตายตัวเหมือนถังน้ำมัน แต่เกิดจากการคำนวณของกล่องควบคุม (ECU) โดยนำข้อมูล แรงดันไฟฟ้า (Voltage), กระแสไฟฟ้า (Current) และอุณหภูมิ มาประมวลผลครับ ซึ่ง SOC เป็นค่าประมาณการเชิงจินตนาการ ไม่ได้แม่นยำอะไรแบบ 100% แต่เป็นเลขที่ ECU ไฮบริดยึดถือว่า เมื่อไหร่สามารถจ่ายไฟออกไปได้ หรือเมื่อไหร่ควรติดเครื่องเพื่อชาร์จ
ที่ SOC 39.6%: จะติดเครื่องชาร์จทันที
ที่ SOC 50.2%: จะสั่งดับเครื่อง และจะสามารถวิ่ง EV ได้ ถ้าไม่กดคันเร่งลึก และรถไม่วิ่งเร็วเกินกำหนด
การวัดค่าของ ECU เมื่อแบตเตอรี่ยังไม่ได้จ่ายไฟออก ECU จะสามารถวัด SOC ได้จากแรงดัน ดังนี้:
ถ้าในระหว่างที่แบตถูกใช้งาน ทั้งแบบ Charge หรือ Discharge เมื่อกระแสไหลผ่านแบตเตอรี่ ค่า IR ในแบตจะทำให้แรงดันไม่นิ่ง
เหตุนี้เอง ECU จึงต้องเปลี่ยนวิธีหา SOC โดยยึดจากค่าที่อ่านได้ครั้งแรกตอนยังไม่มีกระแสผ่านเป็นค่าเริ่มต้น แล้วเอาค่ากระแสที่ไหลผ่านแบตมาเป็นค่าบวกเพิ่ม หรือลดลงจากค่าเบื้องต้น วิธีนี้เราเรียกว่า Coulomb count
ซึ่งเมื่อปรับแก้กับค่าอุณหภูมิแล้ว ก็จะมีความใช้ได้ระดับหนึ่ง ถึงจะไม่แม่นยำเท่าไหร่แต่ก็ดีกว่าไม่มี Toyota จึงเลือกช่วงใช้งานอยู่ที่ 40-80% เผื่อเหลือเผื่อขาดไว้แล้ว
เมื่อแบตเตอรี่เริ่มเก่าและเกิดอาการ Unbalance คราวนี้เมื่อแบตเรายังดี ค่า SOC ก็จะค่อนข้างแม่นยำมาก มี Drift ขึ้น-ลง บ้างแต่ก็มีช่วงที่ ECU ปรับแก้ นานๆ ทีเราจะเห็นเครื่องมันชาร์จนานจนแบตเกือบเต็มกราฟ ซึ่งเป็นการทำ Calibration ตัวเองเพื่อแก้ SOC Drift นี้บ้างครั้ง
แต่เมื่อแบตเก่ามา หรือมีภาวะที่แต่ละโมดูลไม่สมดุลกัน (Unbalance) การคำนวณ SOC นี้ก็จะไม่แม่นยำแล้ว โดยความไม่แม่นมีสาเหตุดังนี้:
ความจุของโมดูลส่วนใหญ่ลดลงจากการเสื่อม: เมื่อเริ่มชาร์จ ECU จะตั้งเป้าไว้ที่ 40→50% แต่พอชาร์จเสร็จ 50% ไปแล้ว กระแสนิ่ง กลับมาดูแรงดัน... อ้อ! ทะลุไป 80% จึงต้องปรับ SOC ที่แสดงผลใหม่
อาการเวลาใช้งาน EV Mode: ทีแรกเลย ECU คิดว่าวิ่งไปจนเหลือ 40% นับตามการไหลออกของกระแส แต่เมื่อครบ 40% กลับมาดู... อ้อ! แรงดันดำดิ่งไปที่ 20% เลย จึงปรับการแสดงผลใหม่ หน้าจอเหลือ 1 ขีด พร้อมกับสั่งจำกัดกระแส เพราะแบตเหลือน้อยแล้ว จึงวิ่งอืดๆ ไม่มีกำลัง
ปัญหาจากค่า IR: ความไม่สมดุล (Unbalance) โมดูลที่แรงดันต่ำมากๆ จะดึงให้ SOC รวมต่ำกว่าจริง และโมดูลนั้นเมื่อชาร์จ มันจะมีแรงดันสูงเร็วมาก SOC ก็จะสูงไว เพราะค่า IR มันเยอะแล้ว (เดี๋ยวจะเล่าเรื่อง IR ในรอบหน้านะครับ)
สรุปคือ: เมื่อแบตเตอรี่เก่ามา การทำงานของ ECU จะไม่รองรับแล้ว ECU จะบังคับให้เข้า Check Hybrid System เพื่อให้เจ้าของรถเอารถเข้าไปเปลี่ยนแบตให้อยู่ในเกณฑ์ครับ

เกร็ดความรู้: รอบหน้าผมจะมาเล่าเรื่องค่า IR (Internal Resistance) ที่เป็นตัวการสำคัญทำให้แบตฯ ร้อนและเสื่อมไว ฝากติดตามด้วยนะครับ!

ตรงนี้มีภาพ! แต่ท่านจะมองไม่เห็น , ท่านต้อง  สมัครสมาชิก หรือ ลงชื่อเข้าระบบ


ตรงนี้มีภาพ! แต่ท่านจะมองไม่เห็น , ท่านต้อง  สมัครสมาชิก หรือ ลงชื่อเข้าระบบ


ตรงนี้มีภาพ! แต่ท่านจะมองไม่เห็น , ท่านต้อง  สมัครสมาชิก หรือ ลงชื่อเข้าระบบ


ตรงนี้มีภาพ! แต่ท่านจะมองไม่เห็น , ท่านต้อง  สมัครสมาชิก หรือ ลงชื่อเข้าระบบ

	Jiranart Khaomuangnoi