รีวิว ส่วนประกอบหลักๆ ในรถยนต์พลังงานไฟฟ้า (Electric Vehicle Key Components)

รีวิว ส่วนประกอบหลักๆ ในรถยนต์พลังงานไฟฟ้า (Electric Vehicle Key Components)

 

ในปัจจุบันนี้ กระแสของธุรกิจอุตสาหกรรมยานยนต์ กำลังก้าวเข้าสู่ยุค เปลี่ยนแปลงอีกครั้งหนึ่ง เนื่องจากว่า ยานยนต์พลังงานทดแทนกำลังได้รับความนิยมกันมากขึ้น ไม่ว่าจะใน ยุโรป อเมริกา และ จีน ซึ่งแนวโน้ม ความต้องการก็จะเพิ่มขึ้นมากขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉพาะ รถยนต์พลังงานไฟฟ้า เนื่องจากว่า ยานยนต์พลังงานทดแทนนั้น สามารถลดปัญหาเรื่องมลพิษในอากาศได้มากพอสมควร ซึ่งคาดการณ์ไว้ว่า ในปี 2025 ยานยนต์พลังงานไฟฟ้า ความต้องการจะก้าวกระโดดแบบรวดเร็ว และจำนวนมาก ครับผม

 

สำหรับครั้งนี้ ผมจะมาอธิบาย ชิ้นส่วนหลักๆ ของรถยนต์พลังงานไฟฟ้า ให้ ทุกๆท่าน ได้ รับชมรับฟังกันนะครับ เพื่อนๆ พี่ๆ น้องๆ ทุกๆท่าน จะได้ รู้เกี่ยวกับรายละเอียด ของรถยนต์พลังงานไฟฟ้ากันได้มากขึ้นครับ เผื่อในอนาคต เพื่อนๆ พี่ๆ น้องๆ จะต้องซื้อรถยนต์ พลังงานไฟฟ้า จะได้รู้ถึงรายเอียดของรถยนต์ได้นะครับผม

 

จริงๆ แล้วชิ้นส่วนของรถยนต์ พลังงานไฟฟ้านั้น ก็จะมีลักษณะคล้ายๆกับรถน้ำมันนั้นละครับ แตกต่างกันเพียงระบบขับเคลื่อน ที่ของเดิมใช้น้ำมันในการขับเคลื่อน ก็ทำการปรับเปลี่ยนมาเป็น พลังงาน ไฟฟ้า นั้นเอง เดี๋ยวผมจะเอาเฉพาะชิ้นส่วนท่สำคัญๆ มาอธิบายให้ เพื่อนๆ พี่ๆ น้องๆ ได้รับชมกันนะครับ ซึ่งก็มีหลาย ผลิตภัณฑ์นะครับ ที่ทางบริษัทผมผลิตอยู่ครับผม เดี๋ยวเชิญรับชมรับฟังกันได้เลยครับผม

---------------------

 

ชิ้นส่วนในรถยนต์พลังงานไฟฟ้าก็มีมากมาย หลากหลายนะครับ แต่เดี๋ยวผมจะแบ่งส่วนหลักๆ และสำคัญๆ ออกเป็น 4 ส่วนนะครับ นั้นก็คือ

ส่วนแรกก็คือ ระบบขับเคลื่อนหรือระบบส่งกำลัง หรือ Powertrain นั้นเอง

1. Powertrain หรือ ระบบส่งกำลัง เป็นชิ้นส่วนที่สำคัญอย่างหนึ่ง เป็นตัวส่งกำลังขับเคลื่อนให้รถยนต์ สามารถวิ่งได้นั้นเองครับ ซึ่ง ก็จะประกอบด้วย

               1.1 Electric Motor หรือ มอเตอร์ไฟฟ้า มีหน้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานจลน์ เพื่อใช้ในการขับเคลื่อนรถยนต์ให้สามารถเคลื่อนที่ได้นั้นเอง หากถามว่า พลังงานจลน์คืออะไร พลังงานจลน์ก็คือพลังงานกลที่เกิดขึ้นกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่อยู่ และสามารถเปลี่ยนรูปกลับไปกลับมาได้นั้นเองครับผม

               สำหรับ Motor ไฟฟ้านั้น สามารถแบ่งออกหลักๆได้เป็น 2 ชนิด คือ  

                              1.1.1 AC Motor หรือ มอเตอร์ไฟฟ้า กระแส สลับ ซึ่งจะมีข้อดี คือ มีประสิทธิภาพสูง แต่ก็มีข้อเสียคือ ราคาที่สูงด้วยเช่นกัน และควบคุมยาก

                              1.1.2 DC Motor หรือ มอเตอร์ไฟฟ้า กระแส ตรง ซึ่งจะมีข้อดี คือ มีราคาต่ำ และควบคุมง่าย แต่ก็มีข้อเสีย คือ มีประสิทธิภาพที่ต่ำ

               หากจะเปรียบเทียบ การทำงานของเครื่องยนต์ กับ มอเตอร์ไฟฟ้า จะพบว่า รถยนต์พลังงานไฟฟ้านั้น จะมีเสียงที่เงียบกว่ารถยนต์พลังงานน้ำมัน และการสั้นสะเทือนที่ต่ำกว่ามากๆ และมอเตอร์ไฟฟ้า ยังสามารถแปลงพลังงานจลน์ กลับไปเป็นพลังงานไฟฟ้า กลับไปเก็บในแบตเตอรรี่ ที่เรียกว่า Regenerative Braking Systemเพื่อเป็นการประหยัดพลังงานขึ้นไปอีกได้

สำหรับชิ้นส่วนที่สำคัญอีกหนึ่งอย่างในระบบ Powertrain นั้นก็คือ Reducer หรือ

               1.2 Reducer ทำหน้าที่ คล้ายๆ กับชุดเกียร์ในรถยนต์พลังงานน้ำมันนั้นเอง คือมีหน้าที่ ทำการส่งผ่านกำลังจากมอเตอร์ไฟฟ้า ไปสู่ยังระบบเพลาขับเคลื่อน ให้เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งรอบการทำงานของ มอเตอร์ไฟฟ้านั้นสูงมากกว่า รอบการทำงานของเครื่องยนต์พลังงานน้ำมัน มากๆ จึงต้องมีตัว Reducer ไว้คอยควมคุมจำนวนรอบของมอเตอร์ไฟฟ้าให้มีประสิทธิภาพสูงสุด

ถัดไปจะเป็นระบบ

 

2. Energy Storage System หรือ ระบบการกักเก็บพลังงาน

 

               2.1 Battery มีหน้าที่คล้ายๆ กับถังน้ำมันในรถยนต์พลังงานน้ำมันนั้นเองครับ โดยขนาดของแบตเตอรี่ จะส่งผลโดยตรงให้กับระยะทางที่ รถยนต์ สามารถวิ่งได้ไกลเท่าไหร่ แต่เราก็ไม่สามารถที่จะออกแบบให้ แบตเตอรี่มีขนาดที่ใหญ่ๆ ได้ เนื่องจากว่าจะทำให้ขนาดและน้ำหนักของรถยนต์มีมากขึ้น ทำให้ประสิทธิภาพ ของรถยนต์นั้นลดลงไปด้วย เช่นกัน

โดยปกติแล้ว แบตเตอรี่ที่ใช้กันในรถยนต์ มีทั้งหมด 3 ประเภท คือ แบตเตอรี่แบบตะกั่ว แบตเตอรี่แบบนิเกิล และแบตเตอรี่แบบลิเทียม

สำหรับแบตเตอรี่ ที่เหมาะกับรถยนต์พลังงานไฟฟ้านั้นก็คือ แบตเตอรี่แบบลิเทียม เนื่องจากว่ามีความหนาแน่นของพลังงานที่สูง มีขนาด และน้ำหนักที่น้อยกว่า แบตเตอรี่ประเภทอื่นๆ ที่มีความจุเท่ากัน

แบตเตอรี่ลิเทียมไอออน ที่มีความนิยมสูง มีทั้งหมดอยู่ 4 ประเภท คือ

               2.1.1 Lithium Iron Phosphate (LFP) แบตเตอรี่ประเภทนี้ ใช้ตัว Phosphate เป็น Cathode มีข้อดีคือ มีความเสียรมากในการใช้งาน และมีความปลอดภัย อายุการใช้งานที่ยาวนาน เป็นที่นิยมนำมาใช้ใน รถมอเตอร์ไซด์พลังงานไฟฟ้า และก็มีในรถยนต์พลังงานไฟฟ้าด้วยเช่นกัน

               2.1.2 Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC) แบตเตอรี่ประเภทนี้ จะใช้ Cathode ที่รวมกันของ Nickel 60%, Manganese 20% และ Cobalt 20%. แบตเตอรี่ประเภทนี้ จะมีความหนาแน่นของพลังงาน และพลังงานที่สูง ส่วนใหญใช้ใน Power Tool และ Powertrain สำหรับรถยนต์ แบตเตอรี่ประเภทนี้ ยังมีราคาค่อนข้างสูงอยู่ เนื่องจาก Cobalt นั้นมีราคาค่อนข้างสูงอยู่ แบตเตอรี่ประเภทนี้ เหมาะสำหรับนำมาใช้ใน รถยนต์พลังงานไฟฟ้าเป็นอย่างมาก เนื่องจากมีการเกิดความร้อนที่ต่ำมาก    

               2.1.3 Lithium Titanate (LTO) แบตเตอรี่ประเภทนี้ กำลังเป็นที่นิยมแพร่หลาย มากขึ้นเรื่อยๆ ข้อดีของแบตเตอรี่ประเภทนี้คือ สามารถชาร์ทพลังงานไฟฟ้าได้เร็วมากๆ ด้วยเทคโนโลยีชั้นสูง Advance Nanotechnology ส่วนใหญแบตเตอรี่ประเภทนี้ นำไปใช้ในรถโดยสารทั่วไป เช่น รถบัส อย่างไรก็ตามแบตเตอรี่ประเภทนี้ มีความหนาแน่นที่ต่ำ มากกว่าแบตเตอรี่ Lithium ประเภทอื่นๆ แบตเตอรี่ประเภทนี้มักนำไปใช้ในการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าสำรอง เช่น ใช้ในกังหันลม พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นต้น

               2.1.4 Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide (NCA) แบตเตอรี่ประเภทนี้ส่วนมากใช้ใน อุตสาหกรรมยานยนต์ ให้พลังงานที่สูง และอายุการใช้งานที่นานมากๆ แต่ก็ยังไม่ค่อยปลอดภัยมากนักเมื่อเปรียบเทียบกับ แบตเตอรี่ประเภทอื่นๆ และยังมีราคาที่ค่อนข้างแพง ปัจจุบันยังคงมีการพัฒนา แบตเตอรี่ประเภทนี้อยู่อย่างต่อเนื่อง เพื่อเป็นการ รองรับ ความต้องการของตลาดรถยนต์พลังงานไฟฟ้าในอนาคต

 

หลักการ ในการพิจารณา คุณสมบัติ และความเหมาะสมในการใช้งานก็จะแตกต่างกันออกไป ยกตัวอย่าง เช่น

-       ค่าความจุพลังงานจำเพาะ หรือ Specific Energy หมายถึง ปริมาณความจุแบตเตอรี่ต่อหนึ่งหน่วยน้ำหนัก

-       ค่ากำลังจำเพาะ หรือ Specific Power หมายถึง กำลังแบตเตอรี่ สามารถจ่ายได้ต่อหนึ่งหน่วยน้ำหนัก

-       ความปลอดภัย หรือ Safety หมายถึง ความสามารถในการระบายความร้อน ถ้าระบายความร้อนได้ดีก็จะมีความปลอดภัยสูง

-       สมรรถนะ หรือ Performance หมายถึง การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของแบตเตอรี่ ขณะใช้งาน

-       อายุการใช้งาน หรือ Life Span หมายถึง จำนวนครั้งในการประจุไฟ

-       ต้นทุน หรือ Cost หมายถึง ต้นทุนในการผลิตแบตเตอรี่ ต่อ 1 กิโลวัตต์ ชั่วโมง

สำหรับชิ้นส่วนกลุ่มถัดไปนั้นก็ คือ

3. Electric Power Control Unit (EPCU) หรือ ชุดระบบควมคุมกำลังไฟฟ้า ภายในรถยนต์พลังงานไฟฟ้าทั้งหมด ซึ่งประกอบด้วยส่วนสำคัญ ดังนี้

               3.1 Vehicle Control Unit (VCU) ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของยานยนต์พลังงานไฟฟ้า ลักษณะคล้ายๆ กับ ECU ในรถยนต์พลังงานน้ำมันนั้นเองครับ

ถัดไปคือ

               3.2 Motor Control Unit (MCU) Inverter ทำหน้าที่ ควบคุมการทำงานของ Motor เพื่อให้เป็นไปตามที่ VCU หรือ ชุดควบคุมการทำงาน สั่งงานมานั้นเอง ซึ่งจะประกอบด้วย Inverter ซึ่ง Inverter มีหน้าที่คือ ทำหน้าที่แปลงกระแสไฟฟ้า จาก แบตเตอรี่ เพื่อส่งต่อให้กับ มอเตอร์ไฟฟ้า และยังเป็นตัวควบคุมความเร็วของมอเตอร์ไฟฟ้าในขณะขับขี่อีกด้วย

               3.3 Low-Voltage DC to DC Convertor ทำหน้าที่ในการแปลงความต่างศักย์ หรือ Voltage ที่สูงจาก แบตเตอรี่ ให้ลดลงเหลือ 12 Volt เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้า ให้กับอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ภายในตัวรถยนต์ เพื่อให้สามารถใช้งานได้

               3.4 Battery Management System (BMS) ทำหน้าที่ ควบคุมปริมาณ และทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า เพื่อให้มีประสิทธิภาพ มีความคงทน และยังสามารถควบคุมอุณหภูมิการทนทานของ แบตเตอรี่ ให้เหมาะสม

 

4. On-board Charger (OBC) หรือ ระบบประจุพลังงานไฟฟ้า ทำหน้าที่ในการแปลงกระแสไฟฟ้า จากระบบชาร์จ เช่น Home Charger เข้าไปเก็บไว้ใน แบตเตอรี่ นั้นเองครับผม แต่ถ้าหากทำการชาร์จ ผ่าน EV Charger ตัว On-board Charger ก็จะไม่จำเป็นต้องทำงาน เพราะ EV Charger ทำการแปลงกระแสไฟฟ้าให้เรียบร้อยแล้ว

ซึ่ง ระบบ Charger สามารถ แบ่งแยกประเภทได้ดังนี้

Level หมายถึง ช่วงกำลังการประจุไฟฟ้าของอุปกรณ์

Type หมายถึง รูปร่างของเต้ารับ Socket และ เต้าเสียบ Plug

Mode หมายถึง วิธีการส่งสัญญาณสื่อสาร Protocol ระหว่างรถยนต์ และอุปกรณ์ประจุไฟฟ้า

ยังไงก็ต้องรอดูกันนะครับว่า เมื่อไหร่ที่รถยนต์พลังงานไฟฟ้าจะเข้ามาบ้านเราแบบเต็มตัวสักทีครับผม...

รับบทความก่อนใคร เพียงกรอกอีเมล์ด้านล่างนี้

ความคิดเห็น

คุณต้องเข้าสู่ระบบ ก่อนแสดงความคิดเห็น

เกี่ยวกับผู้เขียน

Engineering Knowledge Learning Center [EKLC]

บทความล่าสุด
Aug 1, 2021, 4:34 AM - ชตระกูล ศรีลานวัด