การใช้พลังงานไฟฟ้าของยานพาหนะถือเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน เพิ่มประสิทธิภาพของรถยนต์ และลดการพึ่งพาน้ำมันเชื้อเพลิง สร้างโอกาสใหม่ๆ ในการมีส่วนร่วมของผู้บริโภค พร้อมกับผลประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมและธุรกิจที่เกี่ยวข้องเพื่อรองรับการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้า ในด้านเทคโนโลยี นักวิจัยกล่าวว่าตลาดยานยนต์ไฟฟ้าถูกครอบงำโดยซัพพลายเออร์ระดับโลกเพียงไม่กี่แบรนด์ หนึ่งในนั้นคือ Bosch, Continental, Delphi Technologies, Denso และ Johnson Electric
อุตสาหกรรมยานยนต์หันมาใช้ระบบไฟฟ้า 12 โวลต์ในช่วงทศวรรษที่ 1950 และไม่มีการเปลี่ยนแปลงตั้งแต่นั้นมาจนถึงช่วงปี 2015 แม้แต่รถไฮบริดและรถยนต์ไฟฟ้าที่มีแบตเตอรี่แรงดันสูงความจุเยอะ ก็ยังต้องมีแบตเตอรี่ 12 โวลต์ สำหรับใช้งานต่างๆ เช่น ควบคุมกระจกไฟฟ้า มอเตอร์ปรับเบาะนั่ง ไฟหน้า และอื่นๆ อีกเพียบ หลายปีมาแล้วที่รถยนต์ราคาแพง ติดตั้งระบบ "Mild-Hybrid" ขนาด 48 โวลต์ แต่ Tesla เป็นแบรนด์รถยนต์ไฟฟ้าเจ้าแรก ที่หันมาใช้พลังงานไฟฟ้า 48 โวลต์ กับรถบรรทุกหน้าตาประหลาดอย่าง Cybertruck และทีมการตลาดของแบรนด์ ก็ต้องการให้เจ้าของรถทราบเรื่องนี้เผื่อจะเอาไว้คุยได้บ้างว่ารถอีลอนนั้นก็ไฮเทคอยู่เหมือนกัน!
...
“นานมาแล้วที่ห่วงโซ่อุปทาน กับโครงสร้างพื้นฐานการออกแบบทั้งหมดในอุตสาหกรรมยานยนต์ ได้รับการออกแบบสำหรับใช้งานแบตเตอรี่ขนาด 12 โวลต์” อีลอน มัสก์ กล่าวในการให้สัมภาษณ์กับสื่อ “นี่คือเหตุผลว่าทำไมมันถึงติดอยู่กับพลังไฟที่ต่ำอย่างไร้สาระนี้มาเป็นเวลานาน” ลองนึกถึงการอัปเดตซอฟต์แวร์แบบ Over-the-air หรือล่าสุดคือ Gigacasting การเปลี่ยนมาใช้ระบบไฟ 48 โวลต์ของ Cybertruck ของ Tesla มีความจริงที่ต้องวิเคราะห์ จากการส่งข้อความแบบไฮเปอร์โบลิก
ก่อนอื่น เหตุใดการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจาก 12 ไป 48 โวลต์ จึงเป็นความคิดที่ดี กฎของโอห์มบอกเราว่าแรงดันไฟฟ้าเท่ากับกระแสคูณความต้านทาน (V=IR) สมมติว่ามีความต้านทานคงที่ การเพิ่มแรงดันไฟฟ้า จะทำให้กระแสไฟฟ้าลดลง กระแสไฟฟ้าที่ลดลง หมายความว่าคุณสามารถใช้สายไฟที่มีขนาดเล็กลง เพื่อส่งกำลังไฟฟ้าในปริมาณที่เท่ากันได้ นั่นช่วยลดน้ำหนักและต้นทุนการผลิต รวมถึงยัง ปรับปรุงประสิทธิภาพของรถในด้านระบบไฟที่แยกออกจากกันทั้งสองระบบไปในตัว กระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้น สอดคล้องกับพลังงานที่สูญเสียไปในรูปของความร้อนอีกด้วย ดังนั้น ระบบ 12 โวลต์ แบบเก่า ไม่เพียงแต่ไม่มีประสิทธิภาพในระดับพลังงานที่สูงกว่าเท่านั้น แต่ยังต้องการส่วนประกอบต่างๆ วุ่นวายกว่า มีแผงระบายความร้อนที่ใหญ่กว่าระบบไฟที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า
ปัจจุบัน บางบริษัทผู้ผลิตรถยนต์ เปลี่ยนจากการใช้ไฟฟ้า 6-12 โวลต์ ในทศวรรษ 1950 มาเป็น 48 โวลต์ เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น อันเนื่องมาจากส่วนประกอบทางไฟฟ้าขั้นสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบจุดระเบิดสำหรับเครื่องยนต์ที่มีกำลังอัดสูง แต่ส่วนใหญ่ยังยึดติดอยู่กับไฟฟ้า 12 โวลต์แบบเก่ามานานแล้ว แม้ว่าจำนวนระบบไฟฟ้าภายในรถยนต์จะเพิ่มมากขึ้นราวกับเส้นสปาเกตตีก็ตาม
...
อุตสาหกรรมยานยนต์โลกพยายามก้าวไปสู่มาตรฐานแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นในช่วงทศวรรษ 1990 และต้นปี 2000 โดยมีการคาดการณ์กันว่า รถยนต์มีความต้องการใช้ไฟฟ้าที่สูงขึ้น เอกสาร SAE ปี 1999 เขียนโดยวิศวกรของ Ford เกี่ยวกับระบบไฟ 36 โวลต์ สรุปว่า “คุณลักษณะใหม่ของฟังก์ชันทางไฟฟ้าที่มีความต้องการพลังงานหลายร้อยวัตต์ขึ้นไป จะต้องมีแหล่งจ่ายไฟฟ้าแรงสูง เพื่อให้สามารถใช้งานได้จริง พร้อมประสิทธิภาพ ต้นทุนการเดินสายไฟ และการควบคุมเซมิคอนดักเตอร์” แต่การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ก็ไม่เคยเกิดขึ้น
อย่างไรก็ตาม ขณะนี้ โลกมีรถยนต์ที่ใช้ระบบไฟ Mild Hybrid 48 โวลต์อยู่ในตลาดรถหรูหลายแบรนด์ และเมื่อย้อนเวลากลับไป เมื่ออุตสาหกรรมยานยนต์เข้าสู่ช่วงปลายทศวรรษ 2000 มีการเพิ่มคุณสมบัติความสะดวกสบายมากมายให้กับรถยนต์ เบาะนั่งแบบปรับอุณหภูมิได้ พวงมาลัยแบบปรับอุณหภูมิได้ โช้คอัพถุงลมแบบปรับได้ ไฟตกแต่งห้องโดยสาร เครื่องเสียงราคาแพงกำลังขับสูง อุปกรณ์ต่างๆ เหล่านี้ล้วนกินกระแสไฟฟ้า อีกทั้งต้องการใช้ระบบไฟฟ้าอื่นๆ ในเครื่องยนต์อีกด้วย
...
ระบบ 48 โวลต์ ใช้ตัวแปลง DC-DC อย่างน้อยสองตัว เพื่อใช้งานส่วนประกอบไฟฟ้า 12 และ 5 โวลต์ แม้ว่าผู้ผลิตรถยนต์อาจต้องใช้ไฟ 48 โวลต์ สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสตาร์ตเตอร์เจนเนอเรเตอร์ หรือเหล็กกันโคลงแบบแอ็กทีฟ แต่ก็ไม่มีเหตุผลที่ดีพอที่จะทุ่มเงินก้อนโตเพื่อเปลี่ยนหรือออกแบบส่วนประกอบไฟฟ้าที่ไม่มีกำลัง การใช้ไฟ 48 โวลต์ อาจทำให้สายไฟเล็กลงได้ แต่มีข้อจำกัดในทางปฏิบัติว่าสายไฟในรถยนต์นั้นมีขนาดเล็กแค่ไหน นอกจากนี้ ระบบ 48 โวลต์ ยังต้องการขั้วต่อและชีลด์ที่แข็งแรงขึ้น เพื่อลดโอกาสการเกิดประกายไฟ แรงดันไฟฟ้าสี่สิบแปดโวลต์ ยังเกี่ยวกับขีดจำกัดสำหรับระบบไฟฟ้าที่จำเป็นต้องมีมาตรฐานความปลอดภัยที่เข้มงวดอีกด้วย
...
ระบบ 48 โวลต์ของ Cybertruck ช่วยให้สามารถใช้ระบบบังคับเลี้ยว (SBW) ได้ ซึ่งถือเป็นระบบแรกในรถยนต์ที่ใช้งานจริงที่ไม่มีเพลาบังคับเลี้ยวแบบเดิม โลโก้ ZF บนแร็คพวงมาลัยของ Cybertruck สันนิษฐานว่า Tesla กำลังใช้ส่วนประกอบที่ออกแบบและสร้างโดยแบรนด์เยอรมันชั้นนำอย่าง ZF ซึ่งมีความเชี่ยวชาญด้านระบบส่งกำลัง ระบบบังคับเลี้ยวและมอเตอร์ขับเคลื่อน รวมถึงระบบไฮดรอลิกที่สามารถทำงานได้ทั้งกับรถยนต์ไฟฟ้าและรถยนต์สันดาปภายใน
การใช้ไฟฟ้า 48 โวลต์ในรถยนต์ไฟฟ้าจะมีประโยชน์อะไร เมื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจาก 12 เป็น 48 โวลต์ในรถยนต์สันดาปภายใน คุณสามารถเพิ่มพลังงานไฟฟ้าที่ใช้สำหรับระบบไฟฟ้าต่างๆ จากประมาณ 2/2.5 เป็น 10/12 กิโลวัตต์ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมาก แต่สำหรับยานยนต์ EV นั่นไม่ใช่ปัญหา เนื่องจากมีแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่ามากพร้อมใช้งาน รถยนต์ไฟฟ้าทั่วไปมีแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 400 โวลต์ขึ้นไป และพลังงานทั้งหมดได้มาจากไฟในแบตเตอรี่ แม้แต่รถยนต์ไฟฟ้าระดับล่าง ก็ยังมีพลังงานขั้นต่ำ 100 กิโลวัตต์ การเปลี่ยนระบบไฟจาก 12 เป็น 48 โวลต์ ของ Tesla Cybertruck จึงดูประหลาด แต่ไม่ได้หมายความว่า ระบบไฟ 48 โวลต์จะไม่เกิดประโยชน์ อาจเป็นวิธีเดียวที่ Tesla สามารถนำระบบบังคับทิศทางด้วยสายไฟมาใช้ได้จริง (steer by wire) แต่นอกเหนือจากนั้น ยากที่จะเห็นว่าสิ่งที่ Tesla ทำนั้นแตกต่างไปจากผู้ผลิตรถยนต์รายอื่นๆ ที่ใช้ระบบ 48 โวลต์ ไม่ว่าจะเป็น BMW Mercedes Audi ที่รถบางรุ่นใช้ระบบ Mild Hybrid 48V มานานแล้วและส่วนใหญ่ เป็นรถยนต์สันดาปภายในที่ต้องการพลังงานไฟฟ้าเสริมและลดชิ้นส่วนเชื่อมต่อกับเครื่องยนต์โดยตรง ลดขนาดของสายไฟ ได้พลังไฟเสริมที่เพียงพอต่อการใช้งานในระบบต่างๆ ซึ่ง Mild Hybrid 48V บางแบบจะพร้อมแรงบิดสำหรับการเร่งความเร็วในช่วงสั้นๆ อีกด้วย.
อาคม รวมสุวรรณ
E-Mail chang.arcom@thairath.co.th
Facebook https://www.facebook.com/chang.arcom
https://www.facebook.com/ARCOM-CHANG-Thairath-Online-525369247505358/