ทำความเข้าใจก่อนซื้อ! รถยนต์ไฟฟ้าทำงานอย่างไร?

เมื่อ Nikola Tesla คิดค้นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับในปี พ.ศ. 2430 สุดยอดนักประดิษฐ์ของโลกชาวเซอร์เบียคนนี้ ได้ปูทางสำหรับการผลิตรถยนต์ไฟฟ้ามานานกว่าหนึ่งศตวรรษ รถยนต์ไฟฟ้าอาจทำให้รถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงเบนซินและดีเซลถึงกับล้าสมัย และภายในปี พ.ศ. 2578 ถือเป็นการสิ้นสุดยุคแห่งการถือครองของระบบส่งกำลังแบบเครื่องยนต์สันดาปในยุโรป แล้วแทนที่ด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าและแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูง

การยอมรับในยานยนต์พลังงานไฟฟ้าเริ่มขึ้นมาระยะหนึ่งแล้ว โดยผู้บุกเบิกอย่าง Tesla Model S ได้รับรางวัล Motor Trend Car of the Year ในปี 2013 และด้วยยอดขายรถยนต์ไฟฟ้าทั่วโลก ที่เติบโตขึ้นร้อยละ 81 จากปี 2017 ถึง 2021 ดูเหมือนว่ารถยนต์ไฟฟ้าอาจเป็นบรรทัดฐานของการเดินทางด้วยยานพาหนะที่เข้ามาแทนที่เครื่องยนต์เร็วกว่าเดิม จากปัญหาสภาวะการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศโลก ที่ส่งผลกระทบไปทั่ว ทั้งภัยแล้ง และการขาดแคลนอาหาร 

การทำความเข้าใจว่ารถยนต์ไฟฟ้าทำงานอย่างไร จริงๆ แล้วมันง่ายกว่าการทำความเข้าใจว่า รถยนต์ที่ใช้เบนซินหรือดีเซลทำงานอย่างไรซะอีก เพื่อช่วยให้คุณผู้อ่านเข้าใจพื้นฐานของรถยนต์ไฟฟ้าและวิธีที่ยานยนต์ EV ซึ่งคาดกันว่ายานพาหนะไฟฟ้าจะเป็นเครื่องมือในการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมของเราให้ดีขึ้น

แบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้าไม่เหมือนกับแบตเตอรี่รถยนต์ ICE (เครื่องยนต์สันดาปภายใน) แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าให้พลังงานทุกอย่างในรถของคุณ ที่สำคัญที่สุดคือ การป้อนกระแสไฟให้กับมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อทำหน้าที่ขับเคลื่อน รถยนต์ไฟฟ้าจะมีแบตฯสำรองขนาดเล็กอีกหนึ่งตัว สำหรับจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์แยกย่อย เช่น การสตาร์ทและระบบส่องสว่าง

เมื่อแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้าใกล้หมด ก็เพียงแค่ชาร์จผ่านจุดชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า ไม่ว่าจะเป็น wall box charger เช่นเดียวกับการชาร์จไฟใส่แบตฯของโทรศัพท์หรือแล็ปท็อป การชาร์จรถยนต์พลังงานไฟฟ้า สามารถทำได้ที่บ้าน ผ่านเต้ารับบนผนัง (มีการตั้งค่าการชาร์จที่บ้านหลายแบบ) หรือชาร์จตามสถานีชาร์จในที่จอดรถสาธารณะ โรงแรม ร้านอาหาร หรือปั๊มเชื้อเพลิงที่ให้บริการจุดชาร์จกับรถยนต์ไฟฟ้า 

รถยนต์ไฟฟ้าเกือบทั้งหมด ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และออกแบบให้มีการบำรุงรักษาต่ำ น้ำหนักเบา และมีประสิทธิภาพมากกว่าแบตเตอรี่แบบอื่น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน มักจะมีราคาแพงในขั้นตอนของการผลิต มากกว่าแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์หรือตะกั่วกรด แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่ มีอายุการใช้งาน 8 ถึง 12 ปี ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศในพื้นที่ใช้งาน รวมถึงตารางการบำรุงรักษา

ในการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า เพียงแค่เสียบเข้ากับเครื่องชาร์จที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า การชาร์จเกิดขึ้น ผ่านอุปกรณ์ให้บริการรถยนต์ไฟฟ้า (EVSE) ของรถยนต์ไฟฟ้า EVSE มีสามระดับ โดยแต่ละระดับมีความเร็วในการชาร์จและอุปกรณ์ต่างกันไป

การชาร์จในบ้าน ใช้ปลั๊ก 220 โวลต์และเต้ารับมาตรฐาน หรือชาร์จผ่าน wall box charger การชาร์จระดับ 1 ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษใดๆ และมักจะทำที่บ้าน เป็นการชาร์จไฟแบบเสียบทิ้งไว้ทั้งคืน ค่อยๆ ปล่อยให้กระแสไฟไหลผ่านไปเก็บในแบตฯ เป็นการชาร์จที่ใช้เวลานานที่สุดในการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าของคุณ โดยเฉลี่ยประมาณ 6-8 ชั่วโมง หรืออาจมากกว่านั้นหากแบตเตอรี่มีขนาดใหญ่เก็บประจุไฟได้เยอะ รถยนต์บางรุ่นใช้เวลาชาร์จช้านานถึง 10 -13 ชั่วโมง แต่จะได้กระแสไฟเต็ม 100%

สำหรับแท่นชาร์จแบบเร็ว DC คือสถานีชาร์จที่สามารถพบเห็นในแอป ในลานจอดรถรอบเมืองใหญ่ สถานีบริการเชื้อเพลิง ร้านอาหาร โรงแรม สถานที่ท่องเที่ยวยอดนิยมฯ เครื่องชาร์จ DC แบบเร็วสามารถเข้าถึงได้ผ่านแอปการชำระเงินผ่านโทรศัพท์หรือบัตรเฉพาะที่ตั้งค่าไว้สำหรับใช้ในสถานีชาร์จสาธารณะของแต่ละบริษัท รถยนต์ไฟฟ้าบางรุ่น อัดประจุไฟผ่านการชาร์จแบบเร็วด้วยไฟกระแสตรง DC ใช้เวลาแค่ 20-30 นาที จะได้ไฟเข้าแบตฯถึง 80%

รถยนต์ไฟฟ้าทั้งหมดหรือที่เรียกว่ารถยนต์ไฟฟ้าแบบใช้แบตเตอรี่ (BEV) มีมอเตอร์ไฟฟ้าแทนเครื่องยนต์สันดาปภายใน ยานพาหนะไฟฟ้าแบบใหม่ ใช้ชุดแบตเตอรี่ขนาดใหญ่เพื่อจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ไฟฟ้า และต้องเสียบปลั๊กเข้ากับเต้ารับบนผนังหรืออุปกรณ์ชาร์จ หรือที่เรียกว่าอุปกรณ์จ่ายไฟสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า (EVSE) เนื่องจากใช้ไฟฟ้า ยานพาหนะ EV จึงไม่ปล่อยไอเสียออกจากท่อไอเสีย และไม่มีส่วนประกอบเชื้อเพลิงเหลวทั่วไป เช่น ปั๊มเชื้อเพลิง ท่อน้ำมันเชื้อเพลิง หรือถังเชื้อเพลิง แม้จะมีอุปกรณ์ในระบบขับเคลื่อนน้อยกว่ารถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายใน แต่รถยนต์ไฟฟ้าทุกวันนี้กลับซับซ้อนมากยิ่งขึ้น ด้วยอุปกรณ์อำนวยความสะดวก อุปกรณ์ของระบบความปลอดภัย ที่ควบรวมระบบขับอัตโนมัติเข้าไปด้วยในรถยนต์ไฟฟ้าบางรุ่น  

แบตเตอรี่หลักและแบตเตอรี่เสริม ในรถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า แบตเตอรี่เสริมจะจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์เสริมของรถยนต์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้า

พอร์ตชาร์จ: พอร์ตชาร์จช่วยให้รถสามารถเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟภายนอกเพื่อชาร์จแบตเตอรี่

ตัวแปลง DC/DC: อุปกรณ์นี้แปลงกระแสไฟ DC แรงสูงจากชุดแบตเตอรี่ ไปเป็นไฟ DC แรงดันต่ำที่จำเป็นสำหรับการใช้งานอุปกรณ์เสริมในรถยนต์และชาร์จแบตเตอรี่เสริม

มอเตอร์ขับเคลื่อนไฟฟ้า: มอเตอร์ขับเคลื่อนล้อรถ โดยใช้พลังงานไฟจากชุดแบตเตอรี่ รถยนต์ไฟฟ้าบางแบบ ใช้เครื่องยนต์เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Nissan Kicks) 

เครื่องชาร์จแบบออนบอร์ด wall box charger ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ AC จ่ายผ่านพอร์ตชาร์จและแปลงเป็นไฟ DC เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ นอกจากนี้ wall box charger ยังสื่อสารกับอุปกรณ์ชาร์จ และตรวจสอบคุณลักษณะของแบตเตอรี่ เช่น แรงดันไฟ กระแสไฟ อุณหภูมิ และสถานะการชาร์จขณะทำการชาร์จแพ็กแบตเตอรี่

ตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ หน่วยควบคุมจัดการกับการไหลของพลังงานไฟฟ้าที่ส่งโดยแบตเตอรี่ ไปยังมอเตอร์ขับเคลื่อน โดยควบคุมความเร็วรอบของมอเตอร์และแรงบิดไปตามองศาของคันเร่งไฟฟ้า

ระบบระบายความร้อน : ระบบระบายความร้อน จะทำหน้าที่รักษาช่วงอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมของ มอเตอร์ไฟฟ้า (ระหว่างการขับเคลื่อน) ระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง และส่วนประกอบอื่นๆ เช่น หล่อเย็นในขณะที่ทำการชาร์จแบตเตอรี่ด้วยระบบชาร์จตรง DC ซึ่งทำให้แบตฯมีอุณหภูมิสูง  

เมื่อไม่มีการเผาไหม้ มลภาวะก็ไม่เกิด ความฝันของคนเมืองที่อยากสูดอากาศบริสุทธิ์ เดินข้างถนนรถติดๆ ก็ยังสูดอากาศได้เต็มปอดจะเป็นไปได้เมื่อทุกคนหันมาใช้รถยนต์ไฟฟ้า แม้จะไม่ใช่ในระยะเวลาอันสั้นที่จะถึงนี้ แต่ก็คงไม่นานเกินที่จะเป็นไปได้ จากกระแสความนิยมและตื่นตัวเรื่องมลพิษ ทำให้ Tesla รถไฟฟ้าเต็มรูปแบบ ไม่ Hybrid ไม่ Plug-In ประสบความสำเร็จอย่างรวดเร็วเกินคาด สำหรับยักษ์ใหญ่ของอุตสาหกรรมรถยนต์อย่าง Toyota เตรียมความพร้อมด้านเทคโนโลยีระบบขับเคลื่อนไฟฟ้ามานานแล้ว ในปลายปีนี้เราจะได้เห็น bZ4X ยานยนต์ไฟฟ้าของ Toyota ที่จะเข้ามาทำตลาดในประเทศไทย การจับมือกับ Subarui Mazda Denso เพื่อเร่งพัฒนายานยนต์ EV โดยประกาศถึงความพร้อมที่จะขายรถยนต์ไฟฟ้ามากถึง 30 รุ่น ภายในปี พ.ศ. 2573 ตอบรับกับกระแสความเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในอุตสาหกรรมยานยนต์ของโลก โดยมีแบรนด์รถยนต์จีนอย่างเกรทวอลล์ ที่ประสบความสำเร็จอย่างล้นหลามกับยอดจองแบบข้ามปีของเจ้าแมว ORA Goodcat เป็นตัวกระตุ้นให้ Toyota เดินหน้าอย่างเต็มที่กับการพัฒนารถยนต์พลังงานสะอาด 

เครื่องยนต์สันดาปภายใน มีการเผาไหม้  และการเผาไหม้ด้วยแรงดันสูง การเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนต่างๆ ในระบบส่งกำลัง ทำให้ต้องมีการซ่อมบำรุงชิ้นส่วนที่ช่วยในการเผาไหม้ของเครื่องยนต์ ทั้งหัวเทียน สายไฟ หัวฉีด น้ำมันเครื่อง กรองต่างๆ ที่สลับกันมาเสียหรือถึงระยะเปลี่ยนถ่ายเมื่อรถใช้งานไปสักระยะ แต่รถยนต์ไฟฟ้าจะมีชิ้นส่วนในการทำงานที่น้อยกว่า การขับเคลื่อนใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากับแบตเตอรี่ ระบบเบรกที่ใช้มอเตอร์ช่วยเพิ่มแรงเสียดทานขณะเบรกก็ทำให้ชิ้นส่วนต่างๆ ของระบบทำงานน้อยลง สึกหรอน้อยกว่า ส่วนค่าบำรุงรักษาก็น่าจะถูกกว่ารถยนต์ในบางจุด และแพงกว่าในบางจุดเช่นเดียวกัน 

ปัญหาของรถยนต์ไฟฟ้าก็คือ ระยะทางการขับเคลื่อนที่จำกัด ไม่ไกลเท่ากับรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายใน โดยเฉพาะรถยนต์ไฟฟ้าราคา 1 ล้านนิดๆ ทำระยะทางได้ประมาณ 450 กิโลเมตร เทียบกับรถยนต์เครื่องยนต์ 1.5 หรือ 2.0 ลิตร ที่อาจทำระยะทางได้ถึง 550-600 กิโลเมตร หรือมากกว่านั้นหากเป็นเครื่องยนต์ดีเซล สภาพอากาศที่หนาวเย็นส่งผลกับแบตเตอรี่ ทำให้ระยะทางหดสั้นลง แต่โชคดีที่ประเทศไทยมีอากาศร้อนตลอดทั้งปี มีหนาวเย็นอยู่แค่ไม่กี่วัน อุณหภูมิของพื้นที่ใช้งานจึงไม่ส่งผลกระทบกับการจ่ายไฟของแบตเตอรี่ แต่ก็ต้องระวังในวันที่มีอากาศร้อนจัดแล้วทำการชาร์จแบบด่วนหรือ DC ที่ทำให้ระบบระบายความร้อนของชุดแบตฯต้องทำงานอย่างหนัก เพื่อรักษาอุณหภูมิของแบตฯให้ตรงตามเกณฑ์ที่กำหนด 

ระยะขับเคลื่อนที่ดีที่สุดคือ 640-700 กิโลเมตร นำเสนอโดย Mercedes-Benz EQS 450+ แต่ยังถือว่า ห่างไกลจากระยะขับเคลื่อนเชื้อเพลิงดีเซลของรถที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล 4 สูบอย่าง C220d หรือ E220d  ซึ่งมีระยะขับเคลื่อนรวมเฉลี่ยเกือบๆ 850 กิโลเมตร EQS ใช้เวลาชาร์จไฟจากไฟบ้านปกติจนเต็มแบตฯ 100% ใน 10-12 ชั่วโมง แต่ C220d หรือ E220d รวมถึงรถยนต์สันดาปภายในเกือบทุกแบบใช้เวลาเติมเชื้อเพลิงจนเต็มถังประมาณ 3  นาที ถ้าพูดถึงความสะดวกรวดเร็ว รถยนต์สันดาปกินขาด แต่ถ้าพูดถึงการปล่อยมลพิษ รถยนต์ไฟฟ้าวิ่งโดยไร้มลพิษ แต่รถยนต์สันดาปคือตัวการอันดับต้นๆ ของการสร้างมลภาวะในเขตเมือง 

แม้ราคาของรถยนต์ไฟฟ้าจากจีนจะถูกลงมาพอสมควร จากภาษีใหม่ของภาครัฐที่สนับสนุนการใช้รถยนต์พลังงานสะอาด แต่ราคาก็ยังแพงอยู่ดี เมื่อเทียบกับรถยนต์สันดาปภายในที่มีประสิทธิภาพพอๆ กัน รถยนต์ไฟฟ้าจึงควรเป็นรถยนต์คันที่สองของบ้าน เพื่อการทดลองใช้ ให้มีความคุ้นเคยกับการใช้งานระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า จนกว่าแบตฯรุ่นใหม่ จะพัฒนาให้รถยนต์ไฟฟ้าวิ่งได้ไกลกว่านี้ และใช้เวลาชาร์จไฟน้อยกว่าที่เป็นอยู่.  

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/