ทำความเข้าใจก่อนซื้อใช้ องค์ประกอบของรถยนต์ไฟฟ้า อนาคตของการขับเคลื่อน

ดูองค์ประกอบของรถยนต์ไฟฟ้า อนาคตของการขับเคลื่อน

สัปดาห์นี้พี่ฉ่าง อาคม รวมสุวรรณ ให้การบ้านผมมาว่า เราควรจะเขียนอะไรถึงรถยนต์ไฟฟ้า (จะเรียกว่า EV, EV 100% หรือ BEV ก็แล้วแต่คุณถนัดจะเรียกตามทฤษฎี ตามตำรา หรือตามกระแสการตลาด) ผมจึงตัดสินใจว่า เราน่าจะมาลองดูส่วนประกอบของรถ EV ที่ทำให้มันมีความแตกต่างจากรถเครื่องสันดาปภายใน ตลอดจนรถที่มีมอเตอร์แต่ยังแบกเครื่องยนต์เอาไว้ เช่น รถไฮบริด (HEV) หรือรถปลั๊กอินไฮบริด (PHEV) แล้วก็พอดีกับจังหวะที่ทาง Great Wall Motors เขาส่งอีเมลบทความที่เป็นสาระเกี่ยวข้องกับเรื่องนี้มาให้พอดี ผมจึงขอนำเนื้อหามาเรียบเรียงใหม่ ใช้ภาษาที่เราคุยกันง่ายๆ และหยิบยืมรูปจากเขาบางส่วนมาใช้ด้วย ต้องขอขอบคุณที่แบ่งปันสาระดีๆ ให้เรานำมาสตาร์ตหัวข้อในวันนี้

อันดับแรกเราพูดถึงโครงสร้างตัวถังกันก่อน รถ EV นั้นจะถูกออกแบบมาสองลักษณะ ขึ้นอยู่กับแนวทางของผู้สร้าง แบบแรกคือ โครงสร้างตัวถังแบบรถสันดาปที่ออกแบบเผื่อการเป็น EV ได้ ซึ่งในปัจจุบัน BMW iX3, MG EP, MG ZS EV ยัน Mercedes-EQC รุ่นแรก คือตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุด และโครงสร้างตัวถังแบบต่อมาคือโครงสร้างตัวถังแบบรถที่เกิดมาเพื่อเป็น EV ไร้เครื่องยนต์อย่างแท้จริง อย่างเช่น Porsche Taycan, BYD ATTO3 และ MG4 ที่กำลังจะเปิดราคาในงาน Motor Expo 2022 เป็นต้น

ในแง่การใช้งานทั่วไป คุณอาจจะถามว่า “แล้วความแตกต่างของทั้งสองแบบนี้ มันให้ผลในการใช้งานจริงหรือ? ก็อาจจะไม่ แต่การออกแบบรถคันหนึ่งมีความซับซ้อนมาก การที่บอสบริษัทรถบอกกับทีมวิศวกรว่า “รถคันนี้จะมีแต่มอเตอร์ไฟฟ้า ไม่ต้องออกแบบเผื่อเรื่องเครื่องยนต์” มันไม่ใช่แค่เครื่องยนต์นะครับที่หายไป ส่วนประกอบควบอย่างอื่น พัดลมไฟฟ้า หม้อน้ำขนาดใหญ่ หม้อพักไอเสีย ของพวกนี้โยนทิ้งไปได้เลย หรือนึกถึงการทำรถขับเคลื่อนสี่ล้อ ถ้าเป็นรถเครื่องสันดาปนั้น คุณต้องมีเพลากลาง มีการเว้าที่ตรงพื้นรถเผื่อเพลากลางกับหลบหม้อพักไอเสีย ในรถ EV คุณสามารถใช้พื้นที่ตรงนั้นเพื่ออุทิศให้แบตเตอรี่แบบเต็มๆ ได้เลย หรือบางค่ายออกแบบให้เคสแบตเตอรี่ประกอบเข้าไปแล้วเป็นเสมือนส่วนเสริมโครงกระดูกรถเลยก็ได้

รถอย่าง MG4 Electric นั้นใช้ประโยชน์จากการทิ้งโลกสันดาปโดยเอามอเตอร์ไปวางไว้ข้างหลัง วางแบตเตอรี่ซึ่งมีน้ำหนักมากเอาไว้ที่พื้นรถ เท่ากับว่าอุปกรณ์ทุกอย่างที่มีน้ำหนักมาก จะอยู่ชิดพื้นมากกว่ารถสันดาป แล้วก็ขับเคลื่อนล้อหลังอีกต่างหาก เลย์เอาต์แบบโฟล์คเต่าจากยุคโบราณ นำมาประยุกต์ใช้กับโครงสร้าง EV และระบบรักษาเสถียรภาพตัวรถสมัยใหม่ ทำให้ EV สามารถขับสนุกได้โดยที่พื้นที่ภายในรถก็ไม่แคบอัตคัด นี่คือความดีเมื่อคุณนำพลังความคิดของคนรุ่นเก่ามาขัดเกลาแก้ปัญหาทางฟิสิกส์ด้วยเทคโนโลยีของคนรุ่นใหม่

ที่เกริ่นถึงโครงสร้างกันก่อนเพราะอีกไม่นานเมื่อการออกแบบรถไม่ต้องคำนึงถึงเครื่องยนต์และส่วนประกอบควบ คุณจะเห็นอีกหลายสิ่งอย่างที่เปลี่ยนไปในการใช้งาน หน้ารถจะสั้นลง กระจกจะลาดขึ้น พื้นรถจะเรียบ ฝากระโปรงหน้าและหลังจะมีที่เก็บของทั้งสองที่ และอีกมากที่เราสุดจะคาดเดาได้ จากการที่โลกไม่ต้องใช้เครื่องยนต์อีกต่อไป ส่วนในองค์ประกอบอื่นๆ ที่เป็นพื้นฐานของรถ EV ก็มีดังนี้ครับ

อันดับแรก ก็คือมอเตอร์ แน่นอน ไม่มีมอเตอร์คุณก็เป็นเกวียนสวยๆ แค่นั้น มอเตอร์มีหน้าที่สร้างกำลังฉุดลากรถ เป็นพระเอกที่มาทำงานทั้งหมดแทนเครื่องยนต์สันดาป ความดีงามของมอเตอร์ที่เหนือกว่าเครื่องสันดาปคือ มันสามารถสร้างแรงขับได้รวดเร็ว ปล่อยพลังเต็ม 100% ได้ไวกว่ารถสันดาปที่มีแรงม้าเท่าๆ กัน ซึ่งมีประโยชน์เวลาบรรทุกน้ำหนัก ขึ้นเนินชัน รวมถึงการเร่งแซงที่ได้อย่างใจสั่ง ลักษณะการถ่ายทอดแรงแบบนี้ ทำให้รถ EV ไม่จำเป็นต้องมีเกียร์ทดแบบรถสันดาป ก็ยังสามารถสร้างอัตราเร่งที่แม่ยายหัวใจจะวายได้ เมื่อตัวมอเตอร์เองก็เล็ก เกียร์ก็ไม่ต้องมี พื้นที่ซึ่งเคยต้องเจียดเพื่อระบบขับเคลื่อนก็น้อยลงไปด้วย แต่ถ้าใครบอก EV ไม่มีเกียร์ อย่าลืมเช็ก Porsche Taycan ก่อน เจ้านั่นน่ะมีเกียร์ 2 อัตราทดนะครับ โดยเฟืองทดชุดที่ 2 จะใช้เพื่อให้วิ่งแช่ 200 ได้โดยมอเตอร์ไม่ต้องหมุนจี๋จนเกินไป การบอกว่ามอเตอร์ตัวไหนแรงแค่ไหน ก็สามารถดูได้จากแรงม้าและแรงบิดเช่นเดียวกับรถสันดาป แต่คาแรกเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้า มักจะมีแรงม้าน้อย แต่แรงบิดมหาศาล คุณลองนึกภาพการเอาเครื่องรถสิบล้อมาทำให้เบาหวิวแล้วใส่ลงในรถเก๋งครับ มันจะฉิวขนาดไหน

นอกจากนี้ ความดีของมอเตอร์คือ เงียบ...คนใช้รถซิ่งบางคนจะเกลียดเพราะมันขาดความเร้าใจ ขาด Passion (ผมก็ด้วย) แต่เวลาอยู่นอกรถ คุณจะเป็นนักซิ่งราตรีตีสองตีสาม บี้คันเร่งเต็มเท้าก็ไม่มีใครตื่นเพราะคุณ แค่อย่าไปทำใครตายแล้วกันเพราะเกิดอุบัติเหตุขึ้นมา ทีนี้รถแต่งท่อ กับรถ EV..ดังเท่ากันแน่นอน

องค์ประกอบต่อมา ก็คือระบบไฟฟ้าแรงดันสูง

ระบบไฟฟ้าแรงดันสูง ก็เปรียบเสมือนเส้นเลือดกับเส้นประสาทของรถ EV คุณมีกล้ามเนื้อ มีสมอง แต่ไม่มีสองอย่างนี้ก็ไม่รอดเช่นกัน เมื่อพูดถึงระบบไฟฟ้าแรงดันสูง จะสามารถแยกองค์ประกอบย่อยได้อีก

แบตเตอรี่แรงดันสูง (High Voltage Battery)

เวลาเราชาร์จไฟ พลังไฟมันก็มาเก็บอยู่ที่แบตเตอรี่นี่ล่ะครับ ถ้าเทียบกับรถสันดาปก็คงเสมือนถังน้ำมัน ภายในแบตเตอรี่นี่จะมีเซลล์แบตเตอรี่แยกออกไปอีกหลายสิบจนถึงหลายร้อยเซลล์ รถ EV ส่วนมากสมัยนี้ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมกันหมดแล้วเพราะมีการคายประจุไฟที่ดี และน้ำหนักแบตเตอรี่สมเหตุผลกับความสามารถในการจุพลังงานของมัน แบตเตอรี่จะมีความจุมากหรือน้อย จะวัดเป็นหน่วยกิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh) รถ EV ประเภทวิ่งไปมาในเมืองเป็นหลัก จะใช้แบตเตอรี่ความจุไฟ 40-50 kWh พวกนี้ชาร์จเต็มทีนึงวิ่งไปมาแบบไม่ซัดคันเร่งหนัก อาจอยู่ได้ราว 300 กิโลเมตร ส่วนพวกที่ความจุแบตเตอรี่ระดับ 100 kWh หรือมากกว่านั้น สามารถวิ่งกรุงเทพฯ ไปชาร์จอีกทีที่แถวๆ ลำปางสบายจิต หรือถึงเชียงใหม่แบบลุ้นเหมือนจับใบดำใบแดง ก็แล้วแต่เลือก

แบตเตอรี่ยิ่งจุไฟได้มากยิ่งดีไม่ใช่หรือ? เหรียญมีสองด้านครับ แบตเตอรี่ยิ่งจุไฟเยอะ น้ำหนักจะมากกว่าเสมอ แล้วเรากำลังพูดถึงน้ำหนักระดับ 100-200 กิโลกรัม ที่รถต้องแบกไปไหนมาไหนด้วยตลอดเวลา ข้อต่อมาคือราคาครับ เวลาเสื่อม ถ้าไม่สามารถแบ่งเปลี่ยนทีละโมดูลได้ก็จะแพงกว่า และท้ายสุดคือราคารถตอนซื้อก็แพงกว่าเช่นกัน ผมถึงชอบไอเดีย ถ้าหากคนเราสามารถซื้อรถ EV ที่อาจจะชาร์จแล้วไม่ต้องวิ่งรวดเดียวถึงเชียงใหม่หรอก แต่ขอให้อุปกรณ์ครบ เซฟตี้ครบเท่ารุ่นท็อป มันก็จะเป็นอิสระในการเลือกจ่ายเงินเพื่อสิ่งที่ลูกค้าอยากได้จริงๆ

ระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS-Battery Management System)
คือระบบที่เปรียบเสมือนสมองของแบตเตอรี่ ซึ่งมีหน้าที่คอยสอดส่องดูลักษณะการชาร์จไฟ การจ่ายไฟ โดยตรวจสอบในระดับแยกเซลล์ทีละหัวกันเลยทีเดียว นอกจากนั้นยังมีหน้าที่ปรับทำงานของระบบแบตเตอรี่ให้สอดคล้องกับสถานการณ์ที่รถกำลังเจอ

หน่วยจ่ายไฟฟ้าในแบตเตอรี่ (BDU-Battery Distribution Unit)

เป็นอุปกรณ์ที่รับคำสั่งจากระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) เพื่อควบคุมการชาร์จไฟ หรือคลายประจุในแต่ละเซลล์ได้อย่างเหมาะสม การทำงานภายในนั้นมีความคล้ายคลึงกับรีเลย์ในระบบไฟฟ้าของรถยนต์สันดาปภายใน โดยทั่วไปแล้วหน่วยจ่ายไฟฟ้าแบตเตอรี่จะติดตั้งรวมอยู่ภายในลูกแบตเตอรี่แรงดันสูง

ระบบชาร์จไฟฟ้าแบบออนบอร์ด (OBC: On-Board Charger)

ทำหน้าที่แปลงกระแสไฟฟ้าจากกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสตรง (DC) ในการชาร์จไฟกลับเข้าสู่แบตเตอรี่ หรือจ่ายไฟแรงดันสูงจากกระแสตรง (DC) เป็นกระแสสลับ (AC) ให้มอเตอร์ขับเคลื่อน และอีกหน้าที่คือแปลงไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูงให้กลายเป็นไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันต่ำ เพื่อชาร์จไฟกลับเข้าสู่แบตเตอรี่แรงดันต่ำ 12 โวลต์

ทำไมต้องเป็นแบบนั้น? อ๋อ รถ EV ที่บางคนเข้าใจว่า ไฟฟ้าทุกอย่างในรถเนี่ยมาจากแบตเตอรี่ลูกใหญ่ใต้ท้องรถ จริงๆ แล้วยังมีระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าทั่วไปและสมองกลบางตัวอีกด้วยนะครับ เคยได้ยินว่ารถ EV ของบางค่ายไปจอดโชว์แล้วเดินไฟในรถให้ลูกค้าเล่น พอหลายวันเข้า แบตเตอรี่หมด คนที่ดูแลก็งงว่า แบตลูกใหญ่ก็ยังมีไฟเยอะ แล้วทำไมอุปกรณ์ไฟฟ้าใช้การไม่ได้ เพราะจอดให้ลูกค้าเล่นต่อเนื่องมาหลายวันไม่ได้มีการขับนั่นเองครับ

กล่องควบคุมการสื่อสารของระบบชาร์จ (EVCC: Electric Vehicle Communication Controller)

เป็นองค์ประกอบหลักที่ทำหน้าที่ “คุย” กันระหว่างตัวรถ กับสถานีชาร์จ หรืออุปกรณ์ชาร์จไฟต่างๆ ที่เรานำรถไปเสียบชาร์จนั่นล่ะครับ โดย EVCC ทำหน้าที่เป็นเกตเวย์ในการแลกเปลี่ยนข้อมูลร่วมกันผ่านการสื่อสารระหว่างที่ชาร์จภายนอก และ ECU ของรถยนต์ ซึ่งทำหน้าที่รับข้อมูลจากเซนเซอร์ต่างๆ รอบตัวรถ เพื่อนำมาประมวลผล

การที่รถบางรุ่นนำไปชาร์จไฟกับแท่นชาร์จของบางเจ้าแล้วเกิดปัญหา มันก็มาจากกล่อง EVCC นี่แหละครับ ในเมื่อ EVCC ทำหน้าที่เป็นล่าม คุยกับแท่นชาร์จไม่รู้เรื่อง กล่องควบคุมของรถก็บอก “งั้นตูไม่ชาร์จ” เรื่องพวกนี้ไม่ง่าย การนำรถ EV สักรุ่นเข้ามาขายในไทย ทางผู้ผลิตจึงต้องนำไปทดสอบชาร์จกับแท่นชาร์จรุ่น/แบบต่างๆ หรือคุยกับบริษัทที่รับผิดชอบแท่นชาร์จเหล่านั้น เพื่อไม่ให้เกิดปัญหาในระหว่างการชาร์จ เมื่อคุณต้องการใช้เทคโนโลยี นี่คือภาระอย่างหนึ่งที่ต้องทำให้เสร็จก่อนความซวยจะไปเยือนลูกค้าครับ

ชุดสายไฟแรงสูง (High Voltage Wiring Harness)
ทำหน้าที่ลำเลียงพลังงานไฟฟ้าแรงดันสูงไปยังส่วนต่างๆ ของรถยนต์ สายไฟแรงสูงสามารถสังเกตได้โดยง่าย คือสายไฟที่มีสีส้ม มีฉนวนป้องกันและฉลากคำเตือนบ่งชี้ให้เห็นชัดเจน ถ้าคุณไม่ได้มีความรู้เรื่องรถ เรื่องไฟฟ้า หรือต่อให้มีความรู้ แต่ไม่มีกงการอะไร ก็อย่าไปถอด อย่าไปยุ่งกับสายไฟสีส้มพวกนี้เด็ดขาด

ระบบพลังงานไฟฟ้าแรงดันต่ำ
เป็นระบบไฟฟ้าพื้นฐานของรถยนต์โดยทั่วไป ที่มีแรงเคลื่อนประมาณ 12-14 โวลต์ ถูกใช้งานในส่วนของระบบไฟฟ้าตัวถังเป็นหลัก เช่น ระบบอำนวยความสะดวกในห้องโดยสาร ในรถยนต์ไฟฟ้าหนึ่งคัน ระบบอำนวยความสะดวกต่างๆ จะใช้ไฟฟ้าจากแบตเตอรี่แรงดันต่ำ 12 โวลต์ทั้งสิ้น ซึ่งระบบอำนวยความสะดวกของรถยนต์แต่ละคันจะมีความแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับยี่ห้อ ราคา และเทคโนโลยีต่างๆ ที่ผู้ผลิตจะใส่เข้ามา ไม่ว่าจะเป็นระบบสั่งงานด้วยเสียง ระบบมัลติมีเดีย เบาะไฟฟ้า กระจกไฟฟ้า ซึ่งระบบจะแยกการทำงานกันกับแบตเตอรี่ลูกใหญ่ที่ส่งพลังให้ระบบขับเคลื่อน การดูแลตรวจสอบแบตเตอรี่จึงต้องทำทั้งสองระบบครับ คนที่เชี่ยวชาญรถ EV จะทราบจุดนี้แล้ว แต่ท่านใดยังไม่ทราบ ก็แค่ระวัง อย่าจอดแล้วเปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าเล่นติดต่อกันหลายวันโดยไม่มีการขับ

แต่ถ้าจอดแล้วเปิดแอร์นอน..นอนแบบนอนจริงๆ ในกรณีที่คุณโดนคำสั่งย้ายฟ้าผ่า เช่น “คืนนี้นอนนอกห้องนะ” ก็ไม่ต้องห่วงครับ รถ EV หลายรุ่น จะของยุโรป หรือ Tesla ผ่านการรองรับผู้ชายที่ย้ายมานอนในรถกันมาเยอะแล้ว

และนี่ล่ะครับ คือองค์ประกอบหลักของรถ EV ในส่วนที่จะมีความแตกต่างกันกับรถสันดาปภายในที่เราใช้กันมาหลายทศวรรษ แต่บางส่วน เช่น ระบบสมองกลส่วนกลาง ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้า และประสานงานกันระหว่างระบบ เช่น ระบบปรับอากาศ กับโหมดการทำงานของเครื่องยนต์ ระบบไฟส่องสว่างข้างหน้ากับกล้องตรวจจับรถสวน ของพวกนี้รถสันดาปภายในรุ่นใหม่ๆ ก็มีอยู่แล้ว และมีลักษณะการทำงานแทบจะไม่ต่างกัน แค่เปลี่ยนจากการสื่อสารสู่เครื่องยนต์ เป็นมอเตอร์ ระบบบริหารจัดการแบตเตอรี่ แค่นั้น

จะเห็นได้ว่า ถ้าคุณเริ่มเรียนรู้แบบจากศูนย์พร้อมกัน รถ EV มีส่วนที่เราต้องเข้าใจน้อยกว่ารถสันดาปเสียด้วยซ้ำ ถ้าเข้าใจว่าแต่ระบบทำงานอย่างไร เมื่อมีปัญหาเกิดขึ้น เราสามารถวิเคราะห์เองได้เบื้องต้นว่าเกิดขึ้นจากระบบไหน หรือถ้าไม่คิดว่าตัวเองจะซวยขนาดนั้น ก็ให้คิดว่ารู้ไว้ไม่เสียหาย เพราะนับจากวันนี้ไป อัตราส่วนของรถ EV มีแต่จะเพิ่มขึ้น สำหรับคนที่คิดว่าตัวเองจะก้าวไปใช้รถเหล่านั้น รู้ไว้ก่อน เป็นเรื่องดี ส่วนคนที่ยังชอบเครื่องสันดาปภายในอยู่ ก็ไม่ได้บาปครับถ้าจะไม่ใช้ EV ในวันนี้ แต่ถ้าวันที่เราเปลี่ยนใจ แล้วเรามีความรู้กับมันเยอะ ก็สามารถปรับตัวได้เร็วกว่าครับ.

Pan Paitoonpong