ปัจจัยสำคัญที่ทำให้รถยนต์ไฟฟ้าสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้าเพิ่มขึ้น นั่นก็คือ แรงต้านอากาศ หรือที่เรียกว่า Drag Force เป็นเหตุผลที่ว่าทำไมระบบอากาศพลศาสตร์ หรือแอโรไดนามิกส์ จึงมีความสำคัญในลำดับต้นๆ ของรถยนต์ไฟฟ้าและรถยนต์สันดาปภายในยุคปัจจุบัน การออกแบบรถยนต์ในยุคนี้ นอกจากจะเน้นความเฉียบคมสวยงามแล้ว นักออกแบบหรือดีไซเนอร์ต้องพิจารณาถึงหลักอากาศพลศาสตร์ เพื่อทำให้เกิดแรงต้านอากาศน้อยที่สุด หนึ่งในเทคนิคสำหรับผู้ผลิตรถยนต์ที่ใช้ในการลดแรงต้านอากาศก็คือ การออกแบบให้ตัวถังมีความลู่ลมสูงสุดเท่าที่จะสามารถทำได้ โดยไม่กระทบกับความสะดวกสบาย
...
ตลอดระยะเวลากว่า 135 ปีที่ผ่านมา Mercedes-Benz มักจะผลิตเครื่องจักรแห่งการเดินทางที่หรูหราและสิ้นเปลืองพลังงานอย่างมาก รถบางรุ่นอย่าง AMG G63 เครื่องยนต์ V8 4.0 ลิตร หรือ Maybach 62 เครื่องยนต์ V12 ความจุ 5.5 ลิตร ถือเป็นจอมยกซดที่น่าเกรงขาม รวมถึงการปล่อยมลพิษอย่างมโหฬารจนนักอนุรักษ์ถึงกับเบือนหน้าหนี แต่การเปลี่ยนแปลงที่กำลังเกิดขึ้นในอนาคต (อันใกล้) กลับมีมุมมองที่แตกต่างออกไป นี่คือ Vision EQXX รถยนต์ต้นแบบแนวคิดพลังงานไฟฟ้า ซึ่งถูกออกแบบให้เป็นรถที่มีระบบอากาศพลศาสตร์ประสิทธิภาพสูงที่สุด (ในโลก!) และโผล่ออกมาในปี 2022 ด้วยความตระหนักรู้ที่ว่า พลังงานไฟฟ้าในแบตเตอรี่จะหมดลงอย่างรวดเร็ว และเจ้าของรถจะต้องใช้เวลานานเพื่อเติมไฟกลับไปใส่ในแบต ระบบขับเคลื่อนที่มีประสิทธิภาพสูงและน้ำหนักเบา ทำให้ Vision EQXX สามารถเดินทางจากสตุตการ์ท ประเทศเยอรมนี ไปยังซิลเวอร์สโตน ประเทศอังกฤษ ได้ด้วยระยะทางที่ไกลถึง 747 ไมล์ หรือกว่า 1,000 กิโลเมตร ด้วยการชาร์จเพียงครั้งเดียว ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานอากาศที่ต่ำอย่างไม่น่าเชื่อ เป็นจุดสำคัญสูงสุดในการทำให้รถต้นแบบคันนี้วิ่งได้ไกลลิบ
...
เพียงแค่มองไปที่รูปทรงของรถ ไม่น่าแปลกใจเลยที่รถยนต์ต้นแบบแนวคิดพลังงานไฟฟ้า EQXX มี Aerodynamic สุดเนิร์ดที่วิศวกรยานยนต์ทั่วไปสามารถประเมินได้ว่า นี่คือรถยนต์ที่มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานอากาศต่ำที่สุดในโลก สำหรับตัวเลขค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานอากาศของ EQXX อยู่ที่ 0.17 ซึ่งน่าประทับใจอย่างมากสำหรับรถต้นแบบแนวคิดสี่ประตูสี่ที่นั่ง โดยไม่มีซุ้มล้อปิดบังกระแสลมแต่อย่างใดทั้งสิ้น
...
คุณสมบัติสำคัญคือส่วนหน้าของรถ ซึ่งเป็นที่มาของความลู่ลมเป็นพิเศษ รูปทรงหยดน้ำโดยที่จุดสูงสุดของรถอยู่ข้างหน้า หางยาวเหยียดและส่วนท้ายที่คล้ายกับปลาทะเลบางสายพันธ์ุ นั่นช่วยทำให้อากาศไหลผ่านตัวรถได้อย่างราบรื่นเป็นระเบียบเรียบร้อย อากาศที่ไหลผ่านปราศจากลมหมุนวนที่จะบั่นทอนประสิทธิภาพด้านการทำระยะทาง Vision EQXX ยังมีดิฟฟิวเซอร์ด้านหลังแบบแอ็กทีฟ ออกแบบให้ยืดออกเมื่อความเร็วสูงกว่า 60 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ล้อขนาด 20 นิ้ว ดูเหมือนจะใหญ่ แต่มีการออกแบบให้แคบลง แน่นอนว่าล้ออัลลอยของ EQXX ทำจากแมกนีเซียมและมีพื้นผิวเรียบทั้งหมด ส่วนช่องระบายอากาศเล็กๆ ด้านหน้าของล้อ ทำให้อากาศไหลผ่านอย่างรวดเร็ว Dr Teddy Woll หัวหน้าฝ่ายพัฒนาและวิจัยผลิตภัณฑ์ของ Mercedes-Benz อธิบายว่าเป็น "ฝาครอบล้อหน้าเสมือนจริง" ที่มีส่วนช่วยในด้านการลดแรงต้านทานอากาศ แทร็กด้านหลังจะแคบกว่าด้านหน้านิดเดียวแค่ 50 มิลลิเมตร ซึ่งหมายความว่าอากาศจะไหลผ่านล้อหลังโดยไม่ถูกรบกวน ส่วนกระจกมองข้างที่เห็นนั้นเป็นของจริง มีคำถามว่า ทำไม Mercedes-Benz ไม่ติดตั้งกล้องขนาดเล็กแทนที่กระจกมองข้าง แต่กระจกมองข้างของ EQXX มีความลู่ลมมากกว่ากระจกมองข้างที่อยู่ใน New C-Class ประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์!! ไม่ใช่เป็นการลดต้นทุน แต่เป็นแนวคิดดั้งเดิมที่ถูกนำมาปรับปรุงให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
...
drag coefficient แรงต้านอากาศที่เข้ามากระทำกับรถขณะขับเคลื่อน กัดกร่อนพลังงานไม่ว่าจะเป็นเชื้อเพลิงหรือไฟในแบตมากถึง 30% ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานอากาศ เป็นตัวชี้วัดการออกแบบยานยนต์ที่เกี่ยวข้องกับระบบอากาศพลศาสตร์ แรงเสียดทานของอากาศในขณะที่รถกำลังวิ่ง คือแรงที่กระทำขนานและไปในทิศทางเดียวกับกระแสลม แรงต้านของลมทำให้รถต้องใช้พลังงานมากขึ้น เกิดความสิ้นเปลืองไม่ว่าจะเป็นเชื้อเพลิงหรือไฟในแบตเตอรี่ (สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า) ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานอากาศของรถยนต์ วัดด้วยวิธีที่รถวิ่งผ่านอากาศโดยรอบ เมื่อมีการออกแบบรถยนต์ทุกครั้ง ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานอากาศจะอยู่ในลำดับต้นๆ ของงานดีไซน์ และจะถูกนำไปทดสอบทั้งในอุโมงค์ลม รวมไปถึงการวิ่งทดสอบบนถนนปกติ นอกเหนือจากคุณลักษณะด้านสมรรถนะอื่นๆ แรงเสียดทานตามหลักอากาศพลศาสตร์เพิ่มขึ้นตามความเร็วแบบยกกำลังสอง ดังนั้น ระบบอากาศพลศาสตร์ของรถ จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยเฉพาะเมื่อขับด้วยความเร็วสูง การลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานอากาศในรถยนต์รุ่นใหม่ๆ ช่วยปรับปรุงสมรรถนะของรถ ตามความเร็วและประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง มีหลายวิธีในการลดแรงต้านทานอากาศของรถ ซึ่งช่วยทำให้ประหยัดเชื้อเพลิงหรือพลังงานไฟฟ้า ทำให้รถวิ่งเร็วขึ้นและยึดเกาะถนนได้ดี
Mercedes EQXX แสดงให้เห็นว่า หากคุณต้องการทำให้รถวิ่งแหวกในอากาศ โดยมีแรงต้านทานน้อยที่สุด คุณต้องมีรถที่ออกแบบโดยใช้รูปทรงหยดน้ำ ตัวถังเรียบเนียนปราศจากขอบมุมหรืออะไรก็ตามที่จะทำให้กลายเป็นการต้านกระแสลม รถที่ลู่ลมนั้น พวกตราดาวคิดว่ามันควรจะมีหางที่ยาวและมีช่องว่างระหว่างรอยต่อน้อยที่สุด ยานยนต์พลังงานไฟฟ้าต้นแบบแนวคิด EQXX คือรถต้นแบบที่ลู่ลมสูงที่สุดในโลก หากจะมีอะไรที่แหวกอากาศได้ดีกว่านั้นมันจะต้องเป็นปลาโลมาอย่างแน่นอน! EQXX มีขนาดเท่ากับรถซีดานสี่ประตูรุ่นใหม่อย่าง New C-Class W206 แต่เนื่องจากเป็นรถที่มีระบบอากาศพลศาสตร์ดีที่สุด EQXX จึงสามารถทำระยะทางจากระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าได้เฉียดๆ 1,000 กิโลเมตร และนั่นทำให้เราคิดว่า ถ้าจะมีรถสักคันที่พุ่งแหวกกระแสลมได้อย่างไหลลื่น ตัดผ่านอากาศรอบตัวถังได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด มันจะต้องเป็น EQXX ที่ทำตัวเลขค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานอากาศต่ำ 0.17 เท่านั้น อย่าลืมว่า รถยนต์ไฟฟ้าจะต้องสูญเสียพลังงานไฟไปถึง 30% ในการวิ่งผ่านกระแสลม และยิ่งมันลู่ลมมากเท่าไร คุณก็จะไปได้ไกลขึ้นมากเท่านั้น!
สำหรับระบบส่งกำลัง พ่อมดในแผนก Formula 1 ของ Mercedes-Benz ที่สำนักงานวิจัยและพัฒนาใน Brixworth ช่วยพัฒนาแบตเตอรี่ที่มีความจุเกือบ 100 กิโลวัตต์ชั่วโมง แบตเตอรี่ของ EQXX มีน้ำหนักน้อยกว่าแบตเตอรี่ของ EQS 500 ถึงร้อยละ 30 นอกจากนี้ ยังมีขนาดเล็กกว่าครึ่งหนึ่งอีกด้วย เนื่องจากทั้งมอเตอร์ไฟฟ้าและมอเตอร์ไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรประสิทธิภาพสูง จะเกิดอุณหภูมิสะสมเมื่อทำงานอย่างต่อเนื่อง (โดยเฉลี่ย 95 เปอร์เซ็นต์) จึงจำเป็นต้องใช้ระบายความร้อนด้วยอากาศ เพื่อลดน้ำหนักของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว ซึ่งหนักกว่ามาก แผ่นทำความเย็นที่ติดตั้งบนพื้นรถ ช่วยให้ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้ามีอุณหภูมิลดลง ภายใต้สภาวะการขับขี่ปกติ โดยไม่มีข้อเสียด้านอากาศพลศาสตร์ เมื่อต้องการระบายความร้อนของมอเตอร์และแบตเตอรี่ ท่อที่ขอบด้านบนของจมูกจะเปิดออกและปล่อยให้อากาศไหลผ่านหม้อน้ำและออกทางช่องระบายอากาศที่ปรับอัตราการไหลในฝากระโปรงหน้า การจัดเรียงนี้ช่วยลดภาระการระบายความร้อนได้อย่างมาก
วิศวกรของ Mercedes-Benz จำกัดความเร็วสูงสุดของ EQXX เอาไว้แค่ 140 กม./ชม. ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัย แต่จริงๆ EQXX สามารถบรรลุความเร็วสูงสุดได้พอๆ กับรถสันดาปภายในที่ 250 กิโลเมตรต่อชั่วโมง บน Autobahn ในการวิ่งทำระยะทางที่ถือเป็นประวัติการณ์ของยานยนต์พลังงานไฟฟ้า แรงม้า 241 ตัว ถูกส่งไปยังล้อหลังเพียงอย่างเดียวเหมือนกับ C-Class เพียงแต่แรงบิดทั้งหมดถูกปลดปล่อยออกมาจากมอเตอร์ขับเคลื่อนด้านหลัง แทนที่จะส่งผ่านเพลาขับเคลื่อนของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ซึ่งมีมานานกว่า 130 ปีแล้ว
เพื่อลดน้ำหนัก ลำโพงซับวูฟเฟอร์เพียงตัวเดียวถูกติดตั้งไว้ใต้เบาะนั่ง โดยมีลำโพงขนาดเล็ก 2 ตัวอยู่ในพนักพิงศีรษะแต่ละข้าง แอมป์ซึ่งเป็นที่มาของกำลังขับติดตั้งอยู่บริเวณด้านหลังส่วนล่าง คุณภาพเสียงดีเยี่ยม และ Mercedes เริ่มใช้เสียงที่สร้างจากคอมพิวเตอร์ ซึ่งสามารถถ่ายทอดความรู้สึกที่แตกต่างกันได้อย่างแท้จริง ภายในห้องโดยสารของ EQXX มีวัสดุที่ยั่งยืนมากมายประดับประดาอยู่ทั่วไปหมด พรมขนปุยสีฟ้าสดใสทำให้นึกถึงพรมในห้องรับแขกยุค 60 และ 70 พรมของ EQXX ทำจากเส้นใยของไม้ไผ่ 100 เปอร์เซ็นต์ เบาะนั่งหุ้มด้วยหนังสังเคราะห์ที่ทำจากเส้นใยกระบองเพชร นั่นหมายถึงการไม่ต้องใช้น้ำ ยาฆ่าแมลง หรือยากำจัดวัชพืชในขั้นตอนการผลิต ถึงแม้จะดูแปลกประหลาดกับความมุ่งมั่นในการลด CO2 แต่สิ่งต่างๆ เหล่านี้กำลังจะเกิดขึ้นจริงในอนาคตอันใกล้ ส่วนพื้นที่ภายในห้องโดยสารของ EQXX ไม่สร้างปัญหาให้กับการนั่งขับระยะไกล แต่การไม่มีกระจกหลังอาจทำให้รู้สึกอึดอัดอยู่บ้าง....
Mercedes EQXX เป็นรถต้นแบบแนวคิดที่มีราคาแพงลิบและมีน้ำหนักโคตรเบา โดยมีน้ำหนักมวลรวมเพียงแค่ 1,755 กิโลกรัม (อย่าลืมว่า น้ำหนักของรถยนต์ไฟฟ้า EQS500 4Matic นั้นทะลุเกิน 2.3 ตันไปไกลลิบ) EQXX รับหน้าที่เป็นรถทำวิจัยเคลื่อนที่ โดยใช้เทคโนโลยีระบบขับเคลื่อนแห่งอนาคตอย่างมาก เพื่อบรรลุเป้าหมายของการทำระยะทาง 1,000 กิโลเมตร Mercedes ภูมิใจเป็นพิเศษกับโครงสร้างอะลูมิเนียมหล่อแบบไบโอนิกที่ช่วยลดน้ำหนัก นอกจากนี้ยังใช้กลยุทธ์ของรถแข่งเข้ามาช่วย เช่น หน้าต่างโพลีคาร์บอเนต สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อนที่ติดตั้งอยู่ด้านหลังนั้นแทบจะไม่ส่งเสียง วิศวกรของแบรนด์ตราดาวกล่าวว่า มีการทดสอบระบบส่งกำลังอย่างเข้มข้นในระหว่างขั้นตอนของการพัฒนา รวมถึงการทำงานของระบบฟื้นคืนพลังงานสูงสุด หรือ regenerative braking ซึ่งช่วยเข้ามาลดค่าสึกหรอของผ้าเบรกได้ดีมาก
แผงโซลาร์เซลล์บนหลังคา สามารถเพิ่มระยะทางได้ประมาณ 25 กม. ในทุกๆ การเดินทาง 1,000 กม. แถมยังไม่เพิ่มน้ำหนักที่ด้านบนมากเกินไป เพราะซ่อนอยู่ใต้หลังคาใยแก้ว Merc ยังอ้างว่า Active ดิฟฟิวเซอร์ ถูกปรับให้เหมาะกับรถยนต์ที่ผลิตในอนาคต เนื่องจากการทดสอบดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าสามารถเพิ่มระยะทางได้ระหว่างสามถึงห้าเปอร์เซ็นต์ ยาง ECO EV ของ Bridgestone พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษเพื่อความสปอร์ตของการขับขี่ เนื่องจากการตั้งค่าที่ลื่นไหลอาจไม่ดีต่อแรงต้านทานการหมุน แต่ระบบรองรับของ EQXX สามารถรับมือกับถนนในเมือง รวมถึงการกระแทกกระทั้นจากหลุมบ่อต่างๆ ได้อย่างเหมาะสมเช่นเดียวกับรถยนต์ที่ใช้งานทั่วไป
รถที่มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานอากาศ 0.17 เช่น W125 Rekordwagen ซึ่งถูกสร้างขึ้นในช่วงก่อนสงครามโลกครั้งที่สอง (ปี 1937) หรือแม้แต่รถต้นแบบที่สวยงามอย่าง C 111-IV รถต้นแบบเหล่านี้จะมีสิ่งหนึ่งที่เหมือนกันก็คือ การออกแบบแผ่นปิดคลุมล้อหลังเพื่อสร้างอากาศพลศาสตร์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น นั่นคือสาเหตุที่นักออกแบบไม่พอใจกับการนำแผ่นอะไรบางอย่างไปแปะไว้ที่ซุ้มล้อหลังเพื่อลดแรงต้านทานอากาศ สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งคือความกว้างของแทร็ก นักออกแบบชอบที่จะสร้างรูปทรงที่สวยงาม ซึ่งหมายความว่า สัดส่วนท้ายรถควรกว้างกว่าด้านหน้าเล็กน้อย แต่ระบบอากาศพลศาสตร์ที่ดีนั้นจะทำให้รถมีส่วนท้ายที่แคบลง ด้านหลังที่แคบกว่าสองนิ้วของ Vision EQXX: ถือเป็นการตัดสินใจที่ถูกต้อง แม้จะทำให้รถดูแปลกตากับส่วนท้ายที่หุบลง แต่มีประสิทธิภาพด้านอากาศพลศาสตร์ที่เหนือชั้น ทำให้รถต้นแบบคันนี้กลายเป็นรถยนต์พลังงานไฟฟ้าคันแรกของโลกที่วิ่งได้ไกลกว่า 1,000 กิโลเมตร.
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/