รายงาน เรื่อง เทคโนโลยีรถยนต์ไฟฟ้า จัดทำโดย ด.ญ อัสมี สาเเละ เลขที่ 7 ด.ญ คีตภัทร สุขเภอ เลขที่ 32 ด.ช จิรวัฒน์ สุวรรณ์ เลขที่ 25 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1/1 เสนอ อาจารย์ ซูไฮซัน มาฮะ รายงานเล่มนี้เป็นส่วนหนึ่งของวิชา การสร้างหนังสืออิเล็กทรอนิกส์ โรงเรียนรามันห์ศิริวิทย์
คำนำ รายงานเล่มนี้จัดทำขึ้นเพื่อเป็นส่วนหนึ่งของวิชา การสร้างหนังสืออิเล็กทรอนิกส์ เพื่อให้ได้ศึกษาหาความ รู้ในเรื่องราวของเทคโนโลยี โดยได้ศึกษาผ่านเเหล่งความรู้ต่างๆ อาทิเช่น หนังสือ กูเกิ้ล ห้องสมุด วารสาร และ เเหล่งความรู้จากเว็บไซต์ต่างๆ โดยรายงานเล่มนี้ต้องมีเนื้อหาเกี่ยวกับ เทคโนโลยีรถยนต์ไฟฟ้า ผิดพลาดประการใดข้าพเจ้าขออภัยไว้ณ ที่นี้ด้วย
สารบัญ หัวข้อ หน้า 1. ประเภทรถยนต์ไฟฟ้า 1 2. โครงสร้างทางวิ่งรถยนต์ไฟฟ้า 2 3 .พลังงานไฟฟ้า 3 4. อี-เพาเวอร์ เทคโนโลยี 4 5. เทคโนโลยีไฮบริด 5 6.ส่วนประกอบสำคัญ 7อย่างของรถยนตืไฟฟ้า 6-14 7.แหล่งที่มา 15
รถยนต์ไฟฟ้าจะเเบ่งออกเป็น4ประเภทคือ 1 .รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอร์รี่ 2. รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด 3. รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดอิน 4. รถยนต์ไฟฟ้าแบบเซลล์เชื้อเพลิง รถยนต์ EV (Electric Vehicle) เกิดจากการพัฒนาทางเทคโนโลยี จึงทำให้รถยนต์ชนิดนี้ใช้เพียงพลังงานไฟฟ้าในการขับเคลื่อน และสามารถชาร์จไฟได้อย่างสม่ำเสมอเมื่อแบตเตอรี่หมด โดยรถยนต์ไฟฟ้านี้จะมีองค์ประกอบหลักสำหรับการขับเคลื่อนคือ แบตเตอรี่ อุปกรณ์แปลงกระแสไฟฟ้า และมอเตอร์ไฟฟ้า
โครงสร้างทางวิ่งรถไฟฟ้ามีลักษณะเป็นทางยกระดับ (Viaduct) วางบนเสาเดี่ยว ซึ่งโดยทั่วไปจะสร้างอยู่ในเกาะกลางถนน ทางยกระดับนี้กว้างประมาณ 9 เมตร อยู่สูงจากพื้นโดยทั่วไปประมาณ 12 เมตร เป็นคอนกรีตหล่อสำเร็จแบบชิ้นส่วน (Segment) มาประกอบกันทีละช่วงเสา (Span-by-Span)มีรอยต่อแบบ Dry Joint และยึดด้วยลวดแรงดึงสูงแบบภายนอก (External Post-Tensioning) อยู่ภายในช่องว่างของ Segment สาเหตุที่เลือกใช้ระบบการก่อสร้างแบบนี้ เนื่องจากวิธีดังกล่าวมีความรวดเร็วในการติดตั้งและหลีกเลี่ยงผลกระทบต่อการจราจรที่คับคั่งในเมือง สำหรับเสารองรับทางยกระดับสร้างด้วยคอนกรีต มีความกว้างประมาณ 2 เมตร มีระยะห่างช่วงเสาประมาณ 30 – 35 เมตรสำหรับส่วนต่อขยายสายสีลม ช่วงสะพานตากสินถึงบางหว้า (ราชพฤกษ์-เพชรเกษม) นั้น ทางยกระดับเป็นแบบหล่อในที่
รถยนต์พลังงานไฟฟ้า 100% หรือ เรียกสั้นๆ ว่า EV(Electric Vehicle) นวัตกรรมที่ใช้เพียงพลังไฟฟ้าอย่างเดียว 100% ในการขับเคลื่อน และสามารถชาร์จไฟได้อย่างสม่ำเสมอเมื่อแบตเตอรี่หมด โดยรถยนต์ไฟฟ้านี้จะมีองค์ประกอบหลักสำหรับการขับเคลื่อนคือแบตเตอรี่อุปกรณ์แปลงกระแสไฟฟ้า และมอเตอร์ไฟฟ้าขั้นตอนการทำงานของรถยนต์ไฟฟ้ามีจุดเริ่มต้นจากแบตเตอรี่ที่เป็นแหล่งเก็บพลังงานไฟฟ้า กระแสตรง ต่อมาตัวแปลงกระแสไฟฟ้าจะดึงพลังงานจากแบตเตอรี่ไปเปลี่ยนเป็นไฟฟ้ากระแสสลับและส่งต่อไปยังตัวมอเต อร์เพื่อให้เกิดการขับเคลื่อนรถยนต์ ต่อไปและด้วยพลังงานไฟฟ้าอย่างเดียวก็เพียงพอที่จะทำให้เกิดการขับเคลื่อนอันนุ่มนวลและเงียบสงบจึงเรียกไ ด้ว่าเป็นรถยนต์พลังงานไฟฟ้าที่สมบูรณ์แบบ 100% ซึ่งสามารถทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากขึ้นทั้งค่าซ่อมบำรุงและค่าพลังงานที่ไฟฟ้าจะมีราคาน้อยกว่าพลังงาน เชื้อเพลิง ยิ่งไปกว่านั้นรถยนต์ไฟฟ้านี้สามารถตอบสนองการขับขี่ของคุณให้มีอัตราเร่งได้ดั่งใจเพราะมอเตอร์ไฟฟ้าสั่งการ
ให้เกิดการขับเคลื่อนได้ทันที ที่สำคัญรถยนต์คันนี้ไม่มีการปล่อยไอเสียจึงไม่สร้างมลภาวะให้แก่โลกและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อี-เพาเวอร์ เทคโนโลยี ประกอบด้วยเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิง, เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Generator), แบตเตอรี่ (Battery), อุปกรณ์แปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter), และ มอเตอร์ไฟฟ้า (Motor) โดยรถยนต์จะถูกขับเคลื่อนด้วยกำลังจากมอเตอร์ไฟฟ้าเท่านั้น ซึ่งกระแสไฟฟ้าที่ถูกส่งมาให้กับมอเตอร์ไฟฟ้านั้น จะถูกเก็บอยู่ในแบตเตอรี่กำลังสูง โดยที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในทำหน้าที่ในการสร้างกระแสไฟฟ้าเข้ามาเก็บอยู่ตลอดเวลาเพื่อชดเชยกระแสไ ฟฟ้าที่ถูกใช้งานไป ขุมพลังแบบ อี-เพาเวอร์ (e-POWER) ให้แรงบิดในทันทีรวมถึงอัตราเร่งที่รวดเร็ว และแรงบิดที่นุ่มนวล
เทคโนโลยีไฮบริดเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีของพลังงานไฟฟ้าที่เข้ามามีบทบาทยาวนานที่สุดในประเทศไทย การทำงานของ รถยนต์ชนิดนี้เป็นแบบน้ำมันเชื้อเพลิงผสมกับพลังงานไฟฟ้าหรือแบบลูกผสม โดยเครื่องยนต์หลักที่ใช้จะเป็นตัวเครื่องยนต์สันดาปภายใน ทำงานผสมผสานกับระบบมอเตอร์ไฟฟ้าในการขับเคลื่อน และระบบจะเลือกทำงานด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์เองโดยอัตโนมัติ เพื่อให้เกิดการขับขี่ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดด้วยการพัฒนาที่ก้าวไปไกลของเทคโนโลยีรถยนต์พลังงานไฟฟ้า จึงเริ่มมีบทบาทในหลายๆประเทศ และมีข้อดีที่เป็นประโยชน์สูงสุดต่อคนและโลก คือ Zero Emission หรือก็คือรถยนต์ที่ปราศจากการปล่อยมลพิษ
ดังนั้นในบทความนี้เราจะมาเจาะลึกเพิ่มเติมในส่วนของส่วนประกอบสำคัญ 7 อย่างที่มีส่วนช่วยในการขั[เคลื่อนของ รถยนต์ไฟฟ้า ได้แก่ มอเตอร์ (Motor) รีดิวเซอร์ (Reducer) แบตเตอร์รี่ (Battery) ระบบ การจัดการแบตเตอรี่(Battery Management System) ระบบควบคุมอุณหภูมิแบตเตอรี่ (Battery heating System) ระบบชาร์จไฟฟ้่าแบบออนบอร์ด หากเปรียบเป็นเครื่องยนต์สันดาป มอเตอร์ก็คือเครื่องยนต์ของรถยนต์ไฟฟ้า (EV) โดยจะทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้า (electricity) ให้เป็นพลังงานจลน์ (kinetic energy) ซึ่งจุดเด่นของตัวมอเตอร์ คือ เสียงที่เงียบจากการที่มีแรงสั่นสะเทือนที่น้อยกว่าเครื่องยนต์ทั่วไป นอกจากนี้ ระบบส่งกำลังบนเครื่องยนต์ไฟฟ้านั้นยังมีขนาดเล็กกว่าเครื่องยนต์สันดาปเป็นอย่างมาก จึงทำให้รถยนต์มีพื้นที่เยอะขึ้น ลดข้อจำกัดในการออกแบบรถยนต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น ขยายพื้นที่ที่นั่งให้มีระยะมากขึ้น หรือขนาดช่องใส่สัมภาระที่ใหญ่ขึ้น โดยหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นการทำงานร่วมกันระหว่างสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กในตัวมอเตอร์แ ละสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสในขดลวดที่ทำให้เกิดแรงดูดและแรงผลักของสนามแม่เหล็กทั้งสอง เกิดเป็นพลังงานจลน์ส่งต่อไปยังส่วนอื่นๆ ของเครื่อง และขับเคลื่อนรถยนต์ไปในที่สุด แต่หากอยู่ในเกียร์ว่าง พลังงานที่ผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้าจะถูกนำไปเก็บในแบตเตอรี่ เพื่อรอใช้งานต่อไป
รีดิวเซอร์ (Reducer) รีดิวเซอร์ (Reducer)ทำหน้าที่เสมือนเป็นระบบชุดเกียร์ในรถยนต์สันดาป ส่งผ่านกำลังจากมอเตอร์ไปสระบบเพลาขับเคลื่อนให้เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาคโดยลดความเร็วรอบที่มอเตอร์ ผลิตให้ลงมาอยู่ในปริมาณที่เหมาะสม ทำให้เครื่องยนต์ไฟฟ้ามีแรงบิดที่เยอะกว่าเครื่องยนต์สันดาป
แบตเตอร์รี่ (Battery) แบตเตอรี่ ทำหน้าที่เสมือนถังน้ำมันของเครื่องยนต์สันดาป โดยมีหน้าที่หลักคือการกักเก็บพลังงานไฟฟ้า ซึ่งค่าความจุรวม ของแบตเตอรี่เป็นตัวชี้วัดระยะทางที่รถยนต์สามารถขับขี่ได้สูงสุด ดังนั้น หากเราต้องการให้รถยนต์เดินทางได้ในระยะทางที่ไกลขึ้นโดยไม่ต้องการให้รถจอดชาร์จบ่อย เราสามารถเพิ่มความจุรวมของแบตเตอรี่ได้ แต่วิธีนี้จะเพิ่มน้ำหนักรวมของรถยนต์ ที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพในการขับเคลื่อนได้ระบบการจัดการแบตเตอรี่ (Battery Management System)เนื่องจากรถยนต์ไฟฟ้าจำเป็นจะต้องใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็กเป็นจำนวนมาก จึงมีความจำเป็นที่จะต้องมีระบบการจัดการที่เป็นเหมือนสมองกล ทำให้แบตเตอรี่ทำงานเป็นหนึ่งเดียว (Single entity) ซึ่งหน้าที่ของระบบการจัดการแบตเตอรี่นั้นรวมถึงการดูแลการทำงานของแบตเตอรี่ทุกๆ ก้อนในระบบ ส่งข้อมูลสำคัญไปยังระบบอื่นๆ และที่สำคัญที่สุดคือการปรับเปลี่ยนระบบไฟฟ้าต่างของแบตเตอรี่ให้ทำหน้าที่ตามที่ได้กำหนดไว้ระบบควบคุมอุ
ณหภูมิแบตเตอรี่ (Battery Heating System)แบตเตอรี่เป็นแหล่งเก็บพลังงานที่สําคัญสําหรับเครื่องยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบันซึ่งประสิทธิภาพและอายุก ารใช้งานของแบตเตอรี่นั้นจะสูงขึ้น หรือต่ำลง ขึ้นอยู่กับการรักษาอุณหภูมิขณะใช้งานให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม โดยความร้อนที่เกิดขึ้นภายในแบตเตอรี่นั้นมาจากการใช้งานการอัดประจุกลับรวมถึงปัญหาทางระบบไฟฟ้าเคมีของแบตเตอรี่หากแบตเตอรี่มีอุณหภูมิที่สูงเกินไปก็อาจจะส่งผลให้แบตเตอรี่นั้นไม่สามารถทำงานได้อย่างมี ประสิทธิภาพดังนั้นรถยนต์ไฟฟ้าจึงจำเป็นที่จะต้องมีระบบควบคุมอุณหภูมิแบตเตอรี่ภายใน
ระบบชาร์จไฟฟ้าแบบออนบอร์ด (on-board charger) ระบบชาร์จไฟฟ้าแบบออนบอร์ด (on-board charger) จะทำหน้าที่หลักในการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) จากที่ชาร์จ เช่น Home Charger หรือที่ชาร์จแบบพกพา ให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ชุดควบคุมระบบกำลังไฟฟ้าในรถยนต์ (Electric Power Control Unit (EPCU)) ชุดควบคุมระบบกำลังไฟฟ้าในรถยนต์ เป็นหัวใจสำคัญของระบบไฟฟ้าทั้งหมดของรถยนต์ไฟฟ้า ทำหน้าที่ควบคุมกำลังไฟฟ้าของอุปกรณ์ภายในตัวรถยนต์ไฟฟ้าทั้งหมด โดยประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก ได้แก่ 1. Inverter ทำหน้าที่เปลี่ยนไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ให้เป็นกระแสสลับ (AC) เพื่อใช้ในการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ ซึ่งอุปกรณ์นี้มีไว้ใช้ในการเร่ง และ ลดกำลังในการขับเคลี่อนของรถยนต์ไฟฟ้า
2. Low voltage DC-DC Converter ทำหน้าที่เปลี่ยน High voltage ไฟฟ้าจากแบตเตอรี่เป็น Low voltage ไฟฟ้าและนำจ่ายไปยังอุปกรณ์ต่างๆ ภายในรถ 3. Vehicle Control Unit ถือเป็นส่วนที่มีความสำคัญที่สุดภายในชุดควบคุม EPCU เนื่องจาก VCU เป็นเหมือนสมองกลที่ควบคุมระบบสำคัญทุกอย่างในการขับเคลื่อนของรถยนต์ ได้แก่ การควบคุมมอเตอรระบบเบรก ระบบแอร์ และระบบไฟฟ้าต่างๆ
แหล่งอ้างอิง https://news.hyundaimotorgroup.com/Article/Understanding-EV-Components https://www.nissan.co.th/experience-nissan/Nissan-EV/different-vehicles-technology.html https://bit.ly/3yQht2v https://bit.ly/3zRHMqj https://bit.ly/2WTfEF https://www.bts.co.th/library/system-structuer.html