EV CONVERSION เทคโนโลยีการดัดแปลงรถยนต์เป นรถยนต์ไฟฟ า PRAM PANGYOD KOTAKA EV
ค ำน ำ ในช่üงการเปลี่ยนผ่านจากรถยนต์ที่ติดตั้งเครื่องยนต์ÿันดาปภายในไปÿู่รถยนต์ไฟฟ้า (Electric Vehicle) แบบฉับพลันนั้น ปัญĀาÿ่üนใĀญ่ที่เกิดขึ้นกับการดัดแปลงรถยนต์ไฟฟ้า (EV) จะเป็นปัญĀาด้านเทคโนโลยีต่างๆ เนื่องจากรถยนต์ไฟฟ้า (EV) เป็นเทคโนโลยีใĀม่ ดังนั้น ผู้เขียนจึงเขียนĀนังÿือเล่มนี้ขึ้นด้üยคüามรู้และประÿบการณ์ที่มีเกี่ยüกับการดัดแปลงรถยนต์ไฟฟ้า Āรือ EV conversion จากงานüิจัยที่ได้เผยแพร่และน าเÿนอในเüทีต่างๆ ดังเช่น การแปลง รถจักรยานยนต์เป็นรถจักรยานยนต์ไฟฟ้า ชื่อü่า “Kotaka EV” การแปลงรถตุ๊กตุ๊กเป็นรถตุ๊กตุ๊กไฟฟ้า ชื่อü่า “eTukTuk ปากน้ าโพ” การออกแบบและÿร้างรถยนต์ไฟฟ้า Kotaka EV ÿ าĀรับคนพิการ และ การแปลงรถกระบะบรรทุกเป็นรถกระบะบรรทุกไฟฟ้า ชื่อü่า “e-Pick Up” เป็นต้น Āนังÿือ “เทคโนโลยีการดัดแปลงรถยนต์เป็นรถยนต์ไฟฟ้า (EV Conversion)” นี้ ได้อธิบายถึงขั้นตอน การÿร้างต้นแบบการดัดแปลงรถยนต์ไฟฟ้า (Project Vehicles) โดยจะพาผู้อ่านผ่านแนüทางในการ เริ่มต้น Project การดัดแปลงรถยนต์ที่ติดตั้งเครื่องยนต์ใĀ้เป็นรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ผู้เขียนĀüังเป็นอย่างยิ่งü่า Āนังÿือเล่มนี้จะได้ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงที่ÿ าคัญ และเป็นประโยชน์ อย่างÿูงÿ าĀรับนักüิจัย üิýüกร ครู อาจารย์ นักýึกþา นักเรียน ตลอดจนผู้ที่ÿนใจเกี่ยüกับเทคโนโลยี การดัดแปลงรถยนต์เป็นรถยนต์ไฟฟ้า (EV conversion) รüมถึงการพัฒนาล่าÿุด เปรม เพ็งยอด 15 ตุลาคม 2566
สารบัญ Āน้า ค าน า ก สารบัญ ข บทที่ 1 บทน า 1.1 บทน า 1 1.2 แนüโน้มการใช้รถยนต์ไฟฟ้าในประเทýไทย 1 1.3 นโยบายÿ่งเÿริมรถยนต์ไฟฟ้าของประเทýไทย 2 1.4 บทÿรุป 5 1.5 ทบทüน 5 บทที่ 2 ประวัติของรถยนต์ไฟฟ้า 2.1 บทน า 6 2.2 ประüัติýาÿตร์ยุคแรก 6 2.3 ýตüรรþที่ 19 8 2.4 ýตüรรþที่ 20 23 2.5 ýตüรรþที่ 21 30 2.6 บทÿรุป 41 2.7 ทบทüน 41 บทที่ 3 แรงขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า 3.1 บทน า 42 3.2 แรงที่มีผลต่อรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ที่ก าลังเคลื่อน 42 3.3 ก าลังที่จ าเป็นÿ าĀรับการเคลื่อนที่แบบกลิ้ง 52 3.4 การÿร้างแบบจ าลองเÿมือนจริง 60 3.5 บทÿรุป 74 3.6 ทบทüน 74
ค สารบัญ (ต่อ) Āน้า บทที่ 4 มอเตอร์ 4.1 บทน า 76 4.2 กฎแรงลอเรนซ์ (The Lorentz Force Law) 76 4.3 กฎของคูลอมบ์ (Coulomb’s Law) 80 4.4 กฎของไบโอต-ซาüาร์ต (Biot-Savart’s Law) 82 4.5 มอเตอร์กระแÿตรงแบบมีแปรงถ่าน (Brushed DC Motors: DC Motors 86 4.6 มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน (Brushless Motors) 90 4.7 มอเตอร์รีลัคแทนซ์ (Reluctance Motors: SRM) 95 4.8 กฎของฟาราเดย์ (Faraday’s Law) 98 4.9 มอเตอร์เĀนี่ยüน าไฟฟ้ากระแÿÿลับ (AC Induction Motor) 104 4.10 ประÿิทธิภาพของมอเตอร์ (Motor Efficiency) 109 4.11 การเร่งคüามเร็üÿูงÿุด (Maximum Acceleration) 111 4.12 บทÿรุป 112 4.13 ทบทüน 112 บทที่ 5แบตเตอรี่ 5.1 บทน า 116 5.2 คüามรู้พื้นฐานเกี่ยüกับแบตเตอรี่ (Battery Fundamentals) 116 5.3 แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Lithium-Ion Batteries) 117 5.4 คุณลักþณะของแบตเตอรี่ (Battery Characteristics) 121 5.5 การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า (Electric Vehicle Charging) 129 5.6 บทÿรุป 136 5.7 ทบทüน 136 บทที่ 6ระบบควบค ุม 6.1 บทน า 138 6.2 องค์ประกอบของüงจร (Circuit Elements) 138 6.3 กล่องคüบคุม (Controllers) 146
ง สารบัญ (ต่อ) Āน้า 6.4 บทÿรุป 157 6.5 ทบทüน 158 บทที่ 7การดัดแปลงรถยนต์ไฟฟ้า 7.1 บทน า 160 7.2 การดัดแปลงยานยนต์ไฟฟ้า (Electric Vehicle Conversion) 162 7.3 PROJECT VEHICLES 181 7.4 บทÿรุป 241 7.5 ทบทüน 242 บรรณานุกรม 243
บทน ำ แนวโน้มกำรใช้รถยนต์ไฟฟ้ำ 1.1 บทน ำ ÿถานการณ์ปัจจุบัน เทรนด์รถยนต์ไฟฟ้าในไทยปรับตัüไปในทิýทางดี แซงชนะชาติÿมาชิกอาเซียน คนไทยนิยมใช้รถยนต์ไฟฟ้ามากขึ้น ตั้งแต่เปิดปี 2023 รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี (BEV) ในไทยจดทะเบียนไป แล้ü 49,952 คัน เพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าจากปีที่แล้ü Āรือประมาณ 20,815 คัน (อ้างอิงจาก ÿมาคมยานยนต์ ไฟฟ้าไทย) 1.2 แนวโน้มกำรใช้รถยนต์ไฟฟ้ำในประเทศไทย ÿถิติยอดจดทะเบียนรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ในประเทýไทย ช่üงต้นปี 2566 มีแนüโน้มเพิ่มขึ้นอย่าง ต่อเนื่อง ซึ่งÿถิติยอดจดทะเบียนรถยนต์ไฟฟ้า EV ÿะÿม 3 ประเภท ในกลุ่มรถยนต์นั่ง เดือนมกราคม 2566 มากถึง 317,502 คัน เพิ่มขึ้นจากช่üงเดียüกันของปี 2565 ถึง 39.47% และในเดือนกุมภาพันธ์ 2566 มียอด จดทะเบียนÿะÿมเพิ่มขึ้นต่อเนื่องถึง 331,885 คัน ทั้งนี้ถือเป็นพัฒนาการที่ÿ าคัญของไทยในการเข้าÿู่การ เป็นÿังคมคาร์บอนต่ าในอนาคต ซึ่งถือเป็นผลÿ าเร็จจากการด าเนินมาตรการเชิงรุกของรัฐบาลเพื่อÿนับÿนุน ใĀ้เกิดการผลิตและใช้ยานยนต์ไฟฟ้าภายในประเทýมากขึ้น ประเภทรถยนต์ไฟฟ้าที่มียอดจดทะเบียนÿะÿม มากที่ÿุด รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด (Hybrid Electric Vehicle: HEV) มียอดจดทะเบียนÿะÿมเดือนมกราคม 2566จ านüน 257,726คัน และÿะÿมเป็น 265,475คัน ในเดือนกุมภาพันธ์ 2566 รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดปลั๊ก อิน (Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV) มียอดจดทะเบียนÿะÿมเดือนมกราคม 2566 จ านüน 43,297คัน และÿะÿมเป็น 44,535คัน ในเดือนกุมภาพันธ์ 2566 รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ (Battery Electric Vehicle: BEV) ซึ่งใช้พลังงานไฟฟ้าทั้งĀมด มียอดจดทะเบียนÿะÿมเดือนมกราคม 2566 จ านüน 16,479 คัน ถือเป็นประเภทรถยนต์ไฟฟ้าที่มีการเติบโตอย่างก้าüกระโดดจากช่üงเดียüกันของปี 2565 ที่มีเพียง 4,260 คัน เพิ่มขึ้นถึง 286.83% และล่าÿุดมียอดÿะÿมในเดือนกุมภาพันธ์ 2566 เพิ่มเป็น 21,875 คัน
2 รูปที่ 1.1แÿดงการเติบโตของตลาดรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ในประเทýไทย 1.3 นโยบำยÿ ่งเÿริมรถยนต์ไฟฟ้ำของประเทศไทย กระแÿคüามนิยมรถยนต์พลังงานไฟฟ้า 100% Āรือ เรียกÿั้นๆ ü่ารถยนต์ไฟฟ้า (EV) (Electric Vehicle) ในช่üงĀลายปีมานี้ ถือü่ามีมากขึ้นเป็นล าดับ เพราะรถยนต์ไฟฟ้า (EV) เป็นมิตรต่อÿิ่งแüดล้อม อย่างช่üยลดการเกิดฝุ่น pm2.5 ช่üยลดการใช้พลังงานน้ ามัน มำตรกำรรัฐบำล Āนุนใช้และผลิตรถยนต์ไฟฟ้ำ (EV) ÿ าĀรับมาตรการจากรัฐบาลที่ÿนับÿนุนเงินใĀ้ผู้ประกอบรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ทั้งน าเข้าจาก ต่างประเทýและผลิตในประเทý น าไปเป็นÿ่üนลดใĀ้ประชาชนที่ÿนใจซื้อรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ทั้งรถยนต์และ จักรยานยนต์ 18,000 - 150,000 บาท/คัน เป็นÿ่üนĀนึ่งของĀลายมาตรการที่รัฐบาลÿนับÿนุนใĀ้มีการใช้ และผลิตรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ในประเทýใĀ้มากขึ้น โดยเมื่อüันที่14 กุมภาพันธ์ที่ผ่านมา คณะรัฐมนตรี Āรือ ครม.มีมติเĀ็นชอบแนüทางการด าเนินงานÿ่งเÿริมยานยนต์ไฟฟ้า ตามที่คณะกรรมการนโยบายยานยนต์ ไฟฟ้าแĀ่งชาติ Āรือ บอร์ด EV กระทรüงพลังงานเÿนอ โดยÿรุปได้แก่ 1. เงินอุดĀนุนรถยนต์ และรถกระบะคันละ 70,000-150,000 บาท/คัน และรถจักรยานยนต์ 18,000 บาท/คัน 2. ลดภาþีÿรรพÿามิตรถยนต์จาก 8% เป็น 2% และรถกระบะเป็น 0%
3 3. ลดอากรขาเข้ารถยนต์ที่ผลิตต่างประเทý และน าเข้าทั้งคัน ( CBU) ÿูงÿุด 40% ÿ าĀรับ รถยนต์ ถึงปี 2566 4. ยกเü้นอากรขาเข้าÿ่üนประกอบรถยนต์EV จ านüน 9 รายการ เพื่อน ามาผลิตĀรือประกอบ รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ในประเทý (CKD) จ านüน 9 รายการ ทั้งนี้ ผู้ประกอบการĀรือค่ายรถที่เข้าร่üมต้องรับเงื่อนไข ได้แก่ ผลิตรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ในประเทý ชดเชยใĀ้เท่ากับจ านüนที่น าเข้าช่üงปี 2565 - 2566 ภายในปี 2567 แต่ขยายเüลาได้ถึงปี 2568 โดยจะต้อง ผลิตในอัตราÿ่üน 1 ต่อ 1 คือ น าเข้า 1 คัน จะต้องผลิตในประเทý 1 คัน โดยผู้ใช้ÿิทธิ์จะผลิต BEV Āรือ รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ รุ่นใดก็ได้เพื่อชดเชย ยกเü้นรถที่มีราคาขายปลีก 2-7 ล้านบาท ต้องผลิตรุ่นเดียüกับที่ น าเข้ามา เป็นต้น ซึ่งขณะนี้มีค่ายรถจากจีน 3 ค่าย ลงนามร่üมกับĀน่üยงานภาครัฐและรัฐüิÿากิจเพื่อรับÿิทธิ ประโยชน์จากการน าเข้าและผลิตรถยนต์ รüมทั้งจะได้รับเงินอุดĀนุนÿ่üนลดจากภาครัฐไปเป็นÿ่üนลดใĀ้ ประชาชนที่ÿนใจซื้อรถยนต์ไฟฟ้า (EV)ซึ่งในÿ่üนของเงินอุดĀนุนÿ่üนลดปีนี้รัฐบาลอนุมัติใĀ้ 3,000 ล้านบาท ขณะที่ค่ายรถจากญี่ปุ่นĀลายค่ายอยู่ระĀü่างพิจารณาเข้าร่üมโครงการ เช่น กับค่ายจากยุโรปĀลายค่ายก็อยู่ ระĀü่างการพิจารณา แต่ทางกรมÿรรพÿามิต เĀ็นü่า Āากรถยนต์ไฟฟ้า (EV) จากค่ายยุโรป ท าราคาขายได้ ต่ ากü่า 2 ล้านบาท ก็จะมีÿ่üนลดต่อคันÿูงถึง 6-7 แÿนบาท ดังนั้นเชื่อü่าค่ายรถทั้งĀมดทั้งจากจีน ญี่ปุ่น ยุโรป กü่า 80% จะลงนามกับกรมÿรรพÿามิตได้Āมดภายในปีนี้ นโยบำย 30@30 Āนุนรถยนต์ไฟฟ้ำ ม ุ่งÿู่ÿังคมคำร์บอนต ่ ำ ที่ผ่านมา คณะกรรมการยานยนต์ไฟฟ้าแĀ่งชาติ Āรือ บอร์ด EV ได้ออกแนüทางการÿ่งเÿริม ยานยนต์ไฟฟ้า (EV) ตามนโยบาย 30@30 คือการตั้งเป้าผลิตรถ ZEV (Zero Emission Vehicle) Āรือ รถยนต์ที่ปล่อยมลพิþเป็นýูนย์ ใĀ้ได้อย่างน้อย 30% ของการผลิตยานยนต์ทั้งĀมดในปี ค.ý. 2030 Āรือ พ.ý.2573 นโยบาย 30@30 นี้จึงถือเป็นอีกĀนึ่งกลไกที่จะน าไทยเข้าÿู่การเป็นÿังคมคาร์บอนต่ าในอนาคต ที่ ขณะนี้Āลาย ๆ ประเทý เช่น จีน ญี่ปุ่น ÿĀรัฐอเมริกา และในทüีปยุโรป ได้ก าĀนดเป้าĀมายนี้ไü้ บอร์ดEV ของบ้านเราจึงก าĀนดแนüทางและมาตรการตามนโยบาย 30@30 ออกเป็น 3 ระยะ ได้แก่
4 รูปที่ 1.2แÿดงนโยบาย 30@30 Āนุนรถยนต์ไฟฟ้า มุ่งÿู่ÿังคมคาร์บอนต่ า ระยะที่ 1 (ระยะเร ่งด ่วน) : ปี 2564 – 2565 น าร่องÿ่งเÿริมการใช้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ซึ่งมาตรการ ของภาครัฐที่ออกมา ทั้งอุดĀนุนÿ่üนลดซื้อรถยนต์ไฟฟ้า (EV) 18,000 -150,000บาท/คัน และการลดภาþี น าเข้ารถและÿ่üนประกอบต่างๆ อยู่ในระยะนี้ ระยะที่ 2 : ปี 2566 – 2568 พัฒนาอุตÿาĀกรรมยานยนต์ไฟฟ้า โดยมีเป้าĀมายการผลิตรถยนต์ ไฟฟ้า (EV) ประเภทรถยนต์นั่งและรถกระบะ 225,000 คัน รถจักรยานยนต์ 360,000 คัน และรถบัÿ/ รถบรรทุก 18,000 คัน ภายในปี 2568 รüมถึงการผลิตแบตเตอรี่ เพื่อตอบÿนองการผลิตในประเทý ซึ่ง มาตรการที่ออกมาแล้üโดยรัฐบาล ทั้งลดภาþีน าเข้าชิ้นÿ่üนรถยนต์ไฟฟ้า (EV) และก าĀนดอัตราการน าเข้า รถทั้งคันต่อการผลิตในประเทý 1.5 คัน ของผู้ประกอบการ ก็อยู่ในระยะนี้ ระยะที่ 3 : ปี 2569 – 2573 ขับเคลื่อนแผนและมาตรการใĀ้เกิดผลเป็นรูปธรรมเพื่อใĀ้บรรลุตาม นโยบาย 30/30 ซึ่งมีเป้าĀมายการผลิตรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ประเภทรถยนต์นั่งและรถกระบะทั้งÿิ้น 725,000 คัน ประเภทรถจักรยานยนต์ 675,000 คัน คิดเป็น 30% ของการผลิตภายในปี ค.ý. 2030 Āรือ พ.ý. 2573
5 1.4 บทÿรุป ÿถานการณ์การใช้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ในประเทýไทยก าลังโดดเด่นขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยเน้นคüาม ÿะอาดและการลดมลพิþ รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี (BEV) มีการจดทะเบียนเพิ่มขึ้นเป็นÿองเท่าจากปีที่แล้ü แÿดงใĀ้เĀ็นถึงคüามนิยมที่เพิ่มขึ้นอย่างÿ าคัญในรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ในประเทý ภายตั้งแต่ปี 2023 มานี้ ÿถานการณ์การใช้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) นี้มาพร้อมกับมาตรการรัฐบาลที่ÿนับÿนุนการใช้และผลิต รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ในประเทý ภายใต้นโยบาย 30@30 ซึ่งมุ่งเน้นÿ่งเÿริมการผลิตรถยนต์ Zero Emission Vehicle (ZEV) ในปี 2030 ใĀ้เท่ากับ 30% ของการผลิตยานยนต์ทั้งĀมด. มาตรการรัฐบาลรüมถึงเงิน อุดĀนุนÿ่üนลดราคาขายรถยนต์ไฟฟ้า (EV) และการลดภาþีน าเข้ารถยนต์ไฟฟ้า (EV) และÿ่üนประกอบต่างๆ เป็นการกระตุ้นใĀ้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ก้าüไปÿู่ÿังคมคาร์บอนต่ าในอนาคต 1.5 ทบทวน 1. ปัจจัยที่ÿ่งผลต่อการเพิ่มการใช้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ในประเทýไทยคืออะไร 2. üิธีการรัฐบาลÿนับÿนุนและÿ่งเÿริมการใช้รถยนต์ไฟฟ้าในประเทýไทยคืออะไร 3. ÿถานการณ์การใช้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ในประเทýไทยมีคüามแตกต่างจากประเทýอื่น ๆ อย่างไร 4. การพัฒนาอาคารชาร์จและโครงÿร้างพื้นที่ÿ าĀรับรถยนต์ไฟฟ้า (EV) เป็นปัจจัยÿ าคัญในการ ÿนับÿนุนการใช้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ในประเทýไทยĀรือไม่ 5. คüามรู้ÿ าคัญเกี่ยüกับคüามเป็นÿิ่งแüดล้อมและลดการใช้พลังงานมีผลต่อการเพิ่มการรถยนต์ ไฟฟ้า (EV) ในประเทýไทยอย่างไร 6. การเทคโนโลยีและพัฒนาในรถยนต์ไฟฟ้า (EV) มีการแนüโน้มอย่างไรในประเทýไทยและüิธีการนี้ ÿามารถÿ่งเÿริมการใช้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) อีกไĀม 7. โอกาÿและคüามท้าทายในการน าเทคโนโลยีรถยนต์ไฟฟ้า (EV) มาใช้ในการขนÿ่งÿาธารณะใน ประเทýไทยเป็นอย่างไร 8. ประโยชน์ทางเýรþฐกิจและÿิ่งแüดล้อมของการเพิ่มการใช้รถยนต์ไฟฟ้าในประเทýไทยคืออะไร 9. อุปกรณ์ÿ าคัญและÿถานที่ที่ÿร้างÿภาพที่เป็นมิตรต่อการใช้รถยนต์ไฟฟ้าในประเทýไทยคืออะไร 10. üิธีการแนะน าและซื้อรถยนต์ไฟฟ้าใĀ้กับประชาชนในประเทýไทยเพื่อÿ่งเÿริมการใช้งานใน อนาคตคืออะไร
บทที่ 2 ประวัติของรถยนต์ไฟฟ้า 2.1 บทน า (Introduction) ในขณะที่รถยนต์ไฟฟ้า (EV) มักถูกมองü่าเป็นเทคโนโลยีที่ทันÿมัย แต่แท้จริงแล้üมีมานานแล้ü มากกü่า150 ปี คือ เĀตุการณ์ที่น่าÿนใจที่ÿุดในประüัติýาÿตร์ของยานยนต์ไฟฟ้า ซึ่งĀลายคนอาจคิดü่า รถยนต์ไฟฟ้า (EV) เป็นรูปแบบของยานยนต์พลังงานใĀม่ที่เพิ่งถูกคิดค้นมาไม่นานนี้ เพราะมันก าลังจะ กลายเป็นนüัตกรรมที่ทั่üโลกมีแผนรองรับใช้งานอย่างกü้างขüาง โดยคาดการณ์ü่าจะเข้ามาแทนที่รถยนต์ใช้ พลังงานเชื้อเพลิงในอีกไม่กี่ปีนี้ จึงท าใĀ้เข้าใจได้ü่ารถยนต์ไฟฟ้า (EV) เป็นอะไรที่ใĀม่กü่า แต่อันที่จริงแล้üรู้ Āรือไม่ü่า รถยนต์ไฟฟ้า (EV) นั้นเป็นอะไรที่คิดค้นมาในเüลาที่ใกล้เคียงกับรถยนต์คันแรกของโลกเลยด้üยซ้ า 2.2 ประวัติศาสตร์ยุคแรก ก่อนคริÿต์ýักราช 3,500 ปีมาแล้ü ปรากฏĀลักฐาน และภาพประกอบเกี่ยüกับยานเกราะล้อยาง เป็นครั้งแรก (รูปที่ 2.1) รูปที่ 2.1แÿดงภาพประกอบเกี่ยüกับยานเกราะล้อยางในยุคแรกๆ
7 ช่วงปี ค .ศ.1672-1680Ferdinand Verbiest มิชชันนารีชาüเฟลมิช ได้ประดิþฐ์ยานพาĀนะ เคลื่อนที่ใช้เองคันแรก Āรือ “รถยนต์” (จากบันทึกภาþากรีกเรียกü่า “self” และบันทึกภาþาฝรั่งเýÿ เรียกü่า “moving”) ซึ่งขับเคลื่อนด้üยกังĀันไอน้ า เป็นของเล่นใĀ้แก่จักรพรรดิĀรือฮ่องเต้ในประเทýจีน และ ถือเป็นจุดก าเนิดรถไอน้ าด้üย(รูปที่ 2.2) รูปที่ 2.2แÿดงรถยนต์พลังไอน้ าขนาดเล็กของ Verbiest ปี ค.ศ.1749เป็นครั้งแรกที่Benjamin Franklin ใช้ค าü่า "แบตเตอรี่" เพื่ออธิบายถึงกลุ่มของตัü เก็บประจุที่เชื่อมโยงเข้าด้üยกัน เพื่อÿร้างการคายประจุที่แรงขึ้น ก่อนĀน้านี้ “แบตเตอรี่” Āมายถึงกลุ่มของ ÿิ่งที่ท างานร่üมกันอย่างง่ายๆ เช่น แบตเตอรี่ของปืนใĀญ่ ปี ค.ศ.1769 ผู้บัญชาการกองทัพฝรั่งเýÿ Nicolas Cugnot พัฒนารถยนต์จ าลองที่ขับเคลื่อนด้üย เครื่องยนต์ไอน้ าแบบลูกÿูบ ในปีĀน้า เขาÿร้างรุ่นขนาดเต็มที่ÿามารถบรรทุกคนได้ 4 คนด้üยคüามเร็ü 2.25 ไมล์ต่อชั่üโมง (รูปที่ 2.3) รูปที่ 2.3 แÿดงรถยนต์พลังไอน้ าขนาดเต็มของ Cugnot
8 2.3 ศตวรรษที่19 ปี ค.ศ.1800 Alessandro Voltaได้ประดิþฐ์"แบตเตอรี่" Āรือเซลล์ Voltaic โดยน าโลĀะและผ้า ชุบน้ าเกลือมาüางเรียงกันเป็นชุด พัฒนา voltaic pile ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ก้อนแรกที่ÿามารถจ่ายกระแÿไฟฟ้า ต่อเนื่องไปยังüงจรได้ (รูปที่ 2.4) รูปที่ 2.4แÿดงเÿาเข็มโüลตาดั้งเดิมของโüลตา
9 ปี ค.ศ.1807 นักประดิþฐ์ชาüฝรั่งเýÿ François Isaac de Rivaz ได้ประดิþฐ์เครื่องยนต์ÿันดาป ภายในที่ใช้พลังงานไฮโดรเจน (ICE) และใช้มันเพื่อขับเคลื่อนรถม้าขนาดเล็ก ซึ่งเป็นรถยนต์คันแรกที่มี ICE ในปี ค.ý. 1813 เขาประดิþฐ์ยานพาĀนะที่มีขนาดใĀญ่กü่ามาก ยาü 6 เมตร ĀนักเกือบĀนึ่งตัน บรรทุกด้üย Āินและไม้Āนัก 700 ปอนด์ พร้อมชายÿี่คน และüิ่งขึ้นเขาเป็นระยะทาง 26 เมตร แม้จะประÿบคüามÿ าเร็จ แต่คนÿ่üนใĀญ่ก็ยังเชื่อü่าพลังไอน้ าจะครองอ านาจÿูงÿุด (รูปที่ 2.5) รูปที่ 2.5 แÿดงรถเครื่องยนต์ÿันดาปภายใน (ICE) ดั้งเดิมของ Rivaz ปี ค.ศ.1815Josef Božek เป็นüิýüกรและนักประดิþฐ์ชาüเช็กĀรือโปแลนด์พื้นที่นี้เป็นÿ่üนĀนึ่ง ของจักรüรรดิออÿเตรียในช่üงชีüิตÿ่üนใĀญ่ของเขา เขาถือเป็นĀนึ่งในผู้ก่อตั้งกลไกเช็ก เขาเริ่มใช้งาน เครื่องจักรไอน้ าเครื่องแรกในดินแดนเช็ก ลูกชายของเขา František และ Romuald ก็กลายเป็นüิýüกรที่ ประÿบคüามÿ าเร็จในการÿร้างรถจักรไอน้ าที่ขับเคลื่อนด้üยน้ ามัน (รูปที่ 2.6) รูปที่ 2.6 แÿดงรถไอน้ าพลังน้ ามันจ าลองของ Božek
10 ปี ค.ศ.1820ในระĀü่างการบรรยาย Hans Christian Orsted นักฟิÿิกÿ์ชาüเดนมาร์กÿังเกตü่า เข็มของเข็มทิýจะĀักเĀเมื่อมีการเปิดและปิดกระแÿไฟฟ้าในบริเüณใกล้เคียง ซึ่งเป็นการยืนยันคüามÿัมพันธ์ ระĀü่างไฟฟ้าและแม่เĀล็ก (รูปที่ 2.7) รูปที่ 2.7 แÿดงการทดลองการเบี่ยงเบนของเข็มทิýของ Orsted ปีค .ศ.1820 André-Marie Ampère ป ระดิþฐ์โซลินอยด์ โดยแÿดงใĀ้เĀ็นü่ามีการÿร้าง ÿนามแม่เĀล็กที่ÿม่ าเÿมอภายในขดลüดทรงกระบอกของÿายไฟที่มีกระแÿไฟฟ้า (รูปที่ 2.8) รูปที่ 2.8แÿดงแอมแปร์ของโซลินอยด์
11 ปี ค.ศ.1821Michael Faraday นักüิทยาýาÿตร์ชาüอังกฤþÿร้างมอเตอร์ตัüแรก ซึ่งเป็นมอเตอร์ โฮโมโพลาร์ที่ลüดน ากระแÿไฟฟ้าที่ต่อเข้าไปในแอ่งปรอทĀมุนรอบแม่เĀล็ก (รูปที่ 2.9) รูปที่ 2.9แÿดงมอเตอร์โฮโมโพลาร์ของฟาราเดย์
12 ปี ค.ศ.1824William Sturgeon นักฟิÿิกÿ์ชาüอังกฤþ ประดิþฐ์แม่เĀล็กไฟฟ้า เขาแÿดงพลังของ มันด้üยการยกน้ าĀนัก 9 ปอนด์ด้üยเĀล็กชิ้นเล็กๆ พันด้üยลüด ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ (รูปที่ 2.10) รูปที่ 2.10 แÿดงแม่เĀล็กไฟฟ้าดั้งเดิมของ Sturgeon
13 ปี ค.ศ.1828 นักบüชชาüฮังการีÁnyos Jedlik ประดิþฐ์มอเตอร์ไฟฟ้ากระแÿตรง (DC) เครื่อง แรกอย่างที่เรารู้จัก โดยประกอบด้üยÿเตเตอร์ โรเตอร์ และคอมมิüเตเตอร์ เขาÿร้างรถยนต์ไฟฟ้าจ าลองเพื่อ แÿดงýักยภาพของมัน (รูปที่ 2.11) รูปที่ 2.11 แÿดงมอเตอร์ DC ดั้งเดิมของ Jedlik ปี ค .ศ.1831 Faraday investigates ตรüจÿอบการปฐมนิเทý กระแÿจากแบตเตอรี่ใช้เพื่อ เĀนี่ยüน าÿนามแม่เĀล็กรอบขดลüด (A) ซึ่งเมื่อเคลื่อนที่ภายในขดลüดอีกเÿ้นĀนึ่ง จะท าใĀ้เกิดกระแÿในอีก เÿ้นĀนึ่ง (B) ซึ่งตรüจพบโดยกัลüาโนมิเตอร์ (G) (รูปที่ 2.12) รูปที่ 2.12 แÿดงการทดลองอุปนัยของฟาราเดย์
14 ปี ค .ศ.1833 Heinrich Lenz นักฟิÿิกÿ์ชาüรัÿเซียได้ก าĀนดกฎของ Lenz ซึ่งระบุü่ากระแÿ เĀนี่ยüน าจะไĀลไปในทิýทางที่ตรงข้ามกับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น ปี ค.ศ.1834 ช่างตีเĀล็กของเüอร์มอนต์ Thomas Davenport ÿร้างมอเตอร์ไฟฟ้ากระแÿตรง และแÿดงýักยภาพของมันด้üยการÿร้างรถไฟฟ้าจ าลอง (รูปที่ 2.13) รูปที่ 2.13 แÿดงมอเตอร์ DC ของ Davenport ปี ค.ศ.1836 นักเคมีชาüอังกฤþ John Frederic Daniell ประดิþฐ์เซลล์ดาเนียล ซึ่งใช้ขั้üไฟฟ้า โลĀะ 2 อันและอิเล็กโทรไลต์ 2 อันคั่นด้üยแผ่นกั้นดินเผาที่มีรูพรุน เพื่อผลิตกระแÿไฟฟ้าที่มีอายุการใช้งาน ยาüนานกü่าและเชื่อถือได้มากกü่าเซลล์โüลตาอิก (รูปที่ 2.14) รูปที่ 2.14 แÿดงเซลล์แดเนียล
15 ปี ค .ศ.1838Moritz von Jacobi builds üิýüกรชาüรัÿเซียÿร้างเรือล้อไฟฟ้าขนาด 28 ฟุตที่ ขับเคลื่อนด้üยแบตเตอรี่Āลักที่เป็นÿังกะÿี “แบตเตอรี่Āลัก” ในบริบทของแบตเตอรี่Āมายคüามü่าไม่ÿามารถ ชาร์จใĀม่ได้ ÿามารถขนÿ่งผู้โดยÿารได้Āลายÿิบคนเมื่อเทียบกับกระแÿน้ าของแม่น้ าเนüา (รูปที่ 2.15) รูปที่ 2.15 แÿดงมอเตอร์ไฟฟ้าของ Jacobi ปี ค.ศ.1842Robert Davidson นักประดิþฐ์ชาüÿก็อต ÿร้างĀัüรถจักรไฟฟ้าขนาดเต็มคันแรกชื่อ Galvani ซึ่งเดินทางด้üยคüามเร็ü 4 ไมล์ต่อชั่üโมงโดยใช้แบตเตอรี่ปฐมภูมิÿังกะÿี กลัüการแข่งขันจากĀัüรถ จักรไฟฟ้า üิýüกรไอน้ า ทุบกัลüานีเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยในโรงเก็บของ (รูปที่2.16) รูปที่ 2.16 แÿดงป้ายนิทรรýการ Galvani ของ Davidson
16 ปี ค.ศ.1859 จากการทดลองของ Wilhelm Sinsteden นักฟิÿิกÿ์ชาüฝรั่งเýÿ Gaston Planté ÿาธิตแบตเตอรี่กรดตะกั่üที่ใช้งานได้จริงเป็นครั้งแรก เป็นแบตเตอรี่ÿ ารองก้อนแรก ซึ่งĀมายคüามü่าÿามารถ ชาร์จใĀม่ได้โดยการÿ่งกระแÿย้อนกลับผ่านแบตเตอรี่ (รูปที่ 2.17) รูปที่ 2.17แÿดงเซลล์ตะกั่üกรดของ Planté ในปี 1859 ปี ค .ศ.1861James Clerk Maxwell นักคณิตý าÿต ร์ชา üÿกอตแลนด์ได้ลดค üามรู้ด้าน แม่เĀล็กไฟฟ้าลงเป็นชุดÿมการที่ÿüยงาม ปี ค.ศ.1867 Franz Kravogl นักประดิþฐ์ชาüออÿเตรียÿาธิตจักรยานไฟฟ้าที่งาน World Exposition ในกรุงปารีÿ แต่ไม่ÿามารถขับขี่ได้อย่างน่าเชื่อถือ และถูกมองü่าเป็นคüามอยากรู้อยากเĀ็น ปี ค.ศ.1878 Amedee Bollee ผลิตรถไอน้ า La Mancelle จ านüน 50 ชุด ท าใĀ้เป็นรถยนต์คัน แรกที่เข้าÿู่การผลิตแบบ "จ านüนมาก" (รูปที่2.18) รูปที่ 2.18แÿดงรถไอน้ าLa Mancelle
17 ปี ค.ศ.1879Walter Baily นักฟิÿิกÿ์ชาüอังกฤþได้ÿาธิตĀลักการพื้นฐานของมอเตอร์เĀนี่ยüน า ใĀ้Āมุนจานทองแดงโดยการเปลี่ยนทิýทางของกระแÿในแม่เĀล็กไฟฟ้า ปี ค.ศ.1881 Gustave Trouveüิýüกรไฟฟ้าชาüฝรั่งเýÿติดตั้งมอเตอร์ไฟฟ้าเข้ากับรถÿามล้อ ท า ใĀ้เป็นรถยนต์ไฟฟ้าบนถนนที่มีคนขับเป็นคันแรก (รูปที่2.19) รูปที่ 2.19 แÿดงรถÿามล้อไฟฟ้า ปี ค.ศ.1881รถรางไฟฟ้าÿายแรกÿร้างโดยSiemens & Halske ใน Lichterfelde ชานเมือง เบอร์ลิน รถแต่ละคันขับเคลื่อนด้üยมอเตอร์ไฟฟ้ากระแÿตรงขนาด 4 กิโลüัตต์ที่ขับเคลื่อนโดยราง (รูปที่ 2.20) รูปที่ 2.20 แÿดงรถรางไฟฟ้า Lichterfelde
18 ปี ค.ศ.1882 Electromote ซึ่งÿร้างโดยSiemens & Halske เช่นกัน เป็นรถยนต์ไฟฟ้าคันแรก ที่üิ่งได้เĀมือนรถเข็น โดยใช้พลังงานไฟฟ้าจากÿายเคเบิลเĀนือýีรþะ (ที่รูป 2.21) รูปที่ 2.21 แÿดง Electromote พร้อมÿายไฟเĀนือýีรþะ ปี ค.ศ.1885 Galileo Ferraris นักฟิÿิกÿ์ชาüอิตาลีÿร้างมอเตอร์เĀนี่ยüน าตัüแรก ปีค .ศ.1886 Karl Benz ÿร้าง Benz Patent-Motorwagen ซึ่งเป็นรถยนต์คันแรกที่ใช้ เครื่องยนต์เบนซิน ICE ในปี 1888 เบอร์ธา ภรรยาของเขาและลูกชายÿองคนขับรถ 60 ไมล์เพื่อไปเยี่ยมแม่ ของเธอ ซึ่งเป็นการเดินทางไกลครั้งแรกด้üยรถยนต์ ระĀü่างทาง Bertha คิดค้นผ้าเบรก (รูปที่ 2.22) รูปที่ 2.22 แÿดงBenz Patent-Motorwagen
19 ปีค.ศ.1886Frank Julian Spragueคิดค้นระบบเบรกแบบใĀม่ (Regenerative braking)การ เปลี่ยนมอเตอร์เป็นเครื่องก าเนิดไฟฟ้า ท าใĀ้รถยนต์ไฟฟ้าÿามารถท างานช้าลงได้ พลังงานที่ÿร้างขึ้นÿามารถ ใช้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ใĀม่และเพิ่มระยะ ปี ค.ศ.1887 Nikola Tesla ประดิþฐ์และจดÿิทธิบัตรมอเตอร์เĀนี่ยüน าอย่างอิÿระ (รูปที่ 2.23) รูปที่ 2.23 แÿดงมอเตอร์เĀนี่ยüน าของเทÿลา ปี ค.ศ.1888 Andreas Flocken นักประดิþฐ์ชาüเยอรมันพัฒนา Flocken Elektrowagen ซึ่ง เป็นรถยนต์ไฟฟ้าคันแรกที่เป็นที่รู้จักอย่างกü้างขüาง (รูปที่ 2.24) รูปที่ 2.24แÿดงรถยนต์ไฟฟ้า Flocken
20 ปี ค.ศ.1891üิýüกรชาüรัÿเซีย Mikhail Dolivo-Dobrovolsky ประดิþฐ์มอเตอร์เĀนี่ยüน าที่ เรียกü่า "กรงกระรอก" ซึ่งเป็นการออกแบบยอดนิยมที่ยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน (รูปที่ 2.25) รูปที่ 2.25แÿดงมอเตอร์เĀนี่ยüน ากรงกระรอกของ Dolivo-Dobrovolsky ปี ค.ศ.1896ในการแข่งขันรถยนต์ทางเรียบครั้งแรกของอเมริกา รถยนต์ไฟฟ้าชนะการแข่งขันทั้ง Ā้ารายการ ปี ค.ศ.1897 Columbia Electric Phaeton Mark III เป็นรถยนต์ไฟฟ้าคันแรกที่ผลิตในจ านüน ที่ไม่ÿ าคัญ (รูปที่2.26) รูปที่ 2.26แÿดงรถม้าไฟฟ้าColumbia Mark III
21 December 18, 1898 รถยนต์กลายเป็นเร็üพอที่นิตยÿารรถยนต์ของฝรั่งเýÿยานยนต์ฝรั่งเýÿจัดการ แข่งขันเพื่อÿร้างÿถิติโลกอย่างเป็นทางการÿ าĀรับคüามเร็üบนบก Jeantaud Duc รถยนต์ไฟฟ้าÿัญชาติ ฝรั่งเýÿ ขับเคลื่อนโดย Count Gaston de Chasseloup Laubat ÿร้างÿถิติคüามเร็üบนบกอย่างเป็น ทางการครั้งแรกที่ 39.24 ไมล์ต่อชั่üโมง รถยนต์ไฟฟ้ายังคงครองการแข่งขันรถยนต์ตลอดปี 1899 (ดูตารางที่ 2.1). (รูปที่ 2.27) ตารางที่ 2.1แÿดงÿถิติคüามเร็üบนบกอย่างเป็นทางการช่üงแรก ๆ รูปที่ 2.27 แÿดง Count Gaston de Chasseloup-Lubat ขับ Jeantaud Duc
22 ปี ค.ศ.1899 Waldemar Jungner นักประดิþฐ์ชาüÿüีเดนประดิþฐ์แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม โดยใช้ขั้üไฟฟ้านิกเกิลและแคดเมียมในÿารละลายโพแทÿเซียมไฮดรอกไซด์ (อิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์ตัüแรก) แม้ü่าจะมีคüามĀนาแน่นของพลังงานที่ดีกü่ากรดตะกั่ü แต่ก็มีราคาแพงกü่ามากเช่นกัน April 29, 1899 ยานพาĀนะประเภทแรกที่ท าคüามเร็üได้ถึง 60 ไมล์ต่อชั่üโมงคือรถยนต์ไฟฟ้า La Jamais Contente (“The Never Satisfied”) ซึ่งขับเคลื่อนโดย Le Diable Rouge (“ปีýาจแดง”) Camille Jenatzy ซึ่งเป็นชื่อตามÿีของเขา Āนüดเครา. ตัüรถมีรูปทรงตอร์ปิโดตามĀลักแอโรไดนามิกซึ่งท า จากอลูมิเนียมอัลลอยด์ แม้ü่าประโยชน์ด้านแอโรไดนามิกÿ่üนใĀญ่ถูกท าลายโดยคนขับยื่นออกมาด้านบน ขับเคลื่อนด้üยมอเตอร์ขนาด 25 กิโลüัตต์ 2 ตัü คüามเร็üÿูงÿุดอยู่ที่ 65.8 ไมล์ต่อชั่üโมง แม้ü่าÿถิตินี้จะคงอยู่ ต่อไปอีกÿามปี แต่เป็นÿถิติคüามเร็üทั่üไปครั้งÿุดท้ายที่ก าĀนดโดยรถยนต์ไฟฟ้า ÿถิติคüามเร็üบนพื้นดินใน ภายĀลังทั้งĀมดถูกก าĀนดโดยเครื่องยนต์ÿันดาปภายใน ไอน้ า Āรือเทอร์โบเจ็ต (รูปที่2.28) รูปที่ 2.28 แÿดง Camille Jenatzy ขับรถ The Never Contented ปี ค.ศ.1899 Henri Pieperจากเยอรมนีพัฒนารถยนต์ไฮบริดแบบคู่ขนาน ซึ่งใช้มอเตอร์ไฟฟ้า เพื่อเÿริมพลังงานจาก ICE ที่อ่อนและแบตเตอรี่ที่ชาร์จโดยเครื่องยนต์ขณะแล่นไปตามทางขึ้นลงเขา Pieper ไฮบริดแบบขนานÿตาร์ทในโĀมดไฟฟ้า ท าใĀ้เป็นรถยนต์ ICE คันแรกที่มีÿตาร์ทไฟฟ้า ÿิ่งนี้มีคüามÿ าคัญ เนื่องจากจนกระทั่งการก าเนิดของเครื่องยนต์ÿตาร์ทเองในต้นýตüรรþที่ 20 ยานพาĀนะ ICE ÿ่üนใĀญ่ใช้ การĀมุนด้üยมือเพื่อÿตาร์ทเครื่องยนต์ การĀมุนด้üยมือเป็นกระบüนการที่ÿกปรกและมีคüามเÿี่ยงเล็กน้อยที่ จะท าใĀ้แขนĀักได้Āากเครื่องยนต์เกิดย้อนกลับ ซึ่งเป็นคüามเÿี่ยงที่คุณต้องเผชิญทุกครั้งที่ต้องการÿตาร์ทรถ (มะเดื่อ 2.29)
23 รูปที่ 2.29 แÿดงภาพประกอบของลูกผÿมคู่ขนานของ Pieper ปี ค.ศ.1899 Vedovelli, Priestley & Co. พัฒนารถยนต์ไฮบริดในซีรีÿ์ ซึ่งพ่üง ICE 0.75 แรงม้า เข้ากับเครื่องก าเนิดไฟฟ้าขนาด 1.1 กิโลüัตต์ เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ระĀü่างเดินทางและขยายระยะทาง 2.4 ศตวรรษที่20 ปี ค.ศ.1900ในช่üงเปลี่ยนýตüรรþ รถยนต์อเมริกัน 40 เปอร์เซ็นต์ขับเคลื่อนด้üยไอน้ า 38 เปอร์เซ็นต์ใช้ไฟฟ้า และ 22 เปอร์เซ็นต์ใช้เครื่องยนต์ÿันดาปภายใน ปี ค.ศ.1900Lohner-Porsche Mixte Hybrid ซึ่งเป็นซีรีÿ์ไฮบริด ท าลายÿถิติคüามเร็üบนบกของ ออÿเตรียที่ 37 ไมล์ต่อชั่üโมง (ÿถิติโลกยังคงเป็นของ Jenatzy ที่ 65.8 ไมล์ต่อชั่üโมง) (รูปที่ 2.30) รูปที่ 2.30แÿดงLohner-Porsche Mixte Hybrid
24 ปี ค.ศ.1902Baker Torpedo ได้ประดิþฐ์รถยนต์ไฟฟ้าเป็นรถยนต์คันแรกที่ออกแบบใĀ้มี แอ โรไดนามิก(Aerodynamic) เต็มรูปแบบและเป็นรถยนต์คันแรกที่มีเข็มขัดนิรภัย ในคüามพยายามที่จะ ท าลายÿถิติคüามเร็ü มันเกิน 70 ไมล์ต่อชั่üโมง ก่อนจะชนรางรถรางและĀักเลี้ยüจนคüบคุมไม่ได้ ไถลฝ่าฝูง ชน เÿียชีüิต 1 รายและบาดเจ็บอีกĀลายคน (รูปที่ 2.31) รูปที่ 2.31แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าBaker Torpedo ปี ค.ศ.1903 Wireless Auto No.1 เป็นรถยนต์คันแรก (รถ EV) ที่ติดตั้งüิทยุ ใช้ÿ าĀรับการ ออกอากาýราคาĀุ้น ปี ค.ศ.1908รถเปิดประทุนไฟฟ้าของ Baker มีระยะโฆþณาที่ 100 ไมล์ ÿองปีต่อมา Baker Electric ÿร้างÿถิติระยะทางของรถยนต์ไฟฟ้าที่ 244.5 ไมล์ต่อการชาร์จĀนึ่งครั้ง ปี ค.ศ.1908Ford เปิดตัü Model T รถยนต์ราคาย่อมเยาคันแรก มันท างานบน ICE ที่ขับเคลื่อน ด้üยน้ ามันเบนซิน (รูปที่ 2.32) รูปที่ 2.32แÿดงรถFord Model T
25 ปี ค.ศ.1911 เครื่องÿตาร์ทเครื่องยนต์อัตโนมัติที่ใช้งานได้จริงเครื่องแรกÿ าĀรับ ICE คิดค้นขึ้นโดย Charles F. Kettering โดยไม่จ าเป็นต้องใช้มือĀมุนเครื่องยนต์ นี่เป็นĀนึ่งในการพัฒนาที่ÿ าคัญที่จะท าใĀ้ ICE ได้รับคüามนิยมเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับไฟฟ้า ในตอนแรกมีเฉพาะในรถยนต์ĀรูĀราเท่านั้น ภายในปี 1919 ระบบÿตาร์ทอัตโนมัติเป็นตัüเลือกใน Ford Model T (รูปที่ 2.33) รูปที่ 2.33แÿดงระบบÿตาร์ทเครื่องยนต์เครื่องแรก ปี ค.ศ.1910 – 1920 อันเป็นผลจากยานพาĀนะ ICE ที่มีราคาย่อมเยามากขึ้น ÿตาร์ทได้เอง ถนน ที่ได้รับการปรับปรุง คüามÿนใจในการเดินทางบนถนนที่ไกลขึ้น (เรียกü่า " touring") และน้ ามันราคาถูก มี การขุดเจาะน้ ามันที่พุ่งออกจากบ่อในเท็กซัÿ ท าใĀ้รถยนต์ ICE เป็นที่นิยม ยึดครองถนนโดยÿิ้นเชิง การขับขี่ ยานยนต์ไฟฟ้าÿู่การÿูญพันธุ์ (รูปที่ 2.34) รูปที่ 2.34แÿดงน้ ามันที่พุ่งออกจากบ่อในเท็กซัÿราคาเลยถูกลง
26 ปี ค .ศ.1947-1925 มีการคิดค้น ทรานซิÿเตอร์ตัüแรกถูกÿร้างขึ้นที่ Bell Labs ทรานซิÿเตอร์ ช่üยใĀ้ÿามารถคüบคุมก าลังของมอเตอร์ไฟฟ้าได้อย่างมีประÿิทธิภาพ ก่อนĀน้านี้ต้องใช้ตัüต้านทานเพื่อเผา ผลาญพลังงานÿ่üนเกิน ทรานซิÿเตอร์จะพิÿูจน์ได้ü่ามีคüามÿ าคัญในการพัฒนายานยนต์ไฟฟ้าขั้นÿูง ปี ค.ศ.1959 – 1960 บริþัท Henney Motor ผลิต Henney Kilowatt จ านüน 100 คัน ซึ่งเป็น รถยนต์ไฟฟ้าที่มีพื้นฐานมาจาก Renault Dauphine แม้จะมีคüามเร็üÿูงÿุด 60 ไมล์ต่อชั่üโมงและระยะทาง 60 ไมล์ แต่ก็มีคüามต้องการเพียงเล็กน้อย (รูปที่ 2.35) รูปที่ 2.35แÿดงรถยนต์ไฟฟ้า Henney Kilowatt. ปี ค .ศ.1964 – 1966 ราคาน้ ามันที่เพิ่มÿูงขึ้นท าใĀ้คüามÿนใจในรถยนต์ไฟฟ้าฟื้นคืนชีพ และ General Motors ÿร้างรถยนต์แนüคิด Electrovair I และ Electrovair II โดยอิงจากการปรับปรุงอุปกรณ์ ไฟฟ้าของ Corvair มีมอเตอร์เĀนี่ยüน าÿามเฟÿก าลัง 115 แรงม้าที่ขับเคลื่อนด้üยแบตเตอรีซิลเüอร์ซิงค์ ท า ใĀ้มีคüามเร็üÿูงÿุด 80 ไมล์ต่อชั่üโมงและüิ่งได้ไกลถึง 80 ไมล์ต่อการชาร์จĀนึ่งครั้ง อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่มี ราคาแพงและมีอายุการใช้งานÿั้น โดยเÿื่อมÿภาพĀลังจากชาร์จเพียง 100 รอบ ปี ค .ศ. 1967 –1977 American Motors Corporation ÿ่งเÿริม Amitron(1967) ซึ่งต่อมา เรียกü่า Electron (1977) ในฐานะรถแนüคิดไฟฟ้า แต่ไม่เคยมีการผลิต ในปี 1974 พüกเขาผลิตรถบรรทุก ไฟฟ้า ที่เรียกü่า รถบรรทุกไฟฟ้า บริการไปรþณีย์ของÿĀรัฐอเมริกาซื้อ 352 ชิ้นเพื่อใช้ในเมืองที่มีมลพิþÿูง ปี ค.ศ.1968 MIT และ Caltech แข่งขันใน Great Electric Car Race แต่ละทีมออกเดินทางจาก üิทยาเขตของตนเอง แข่งระยะทาง 3,490 ไมล์เพื่อไปยังüิทยาเขตอื่น ทั้งÿองทีมเข้าเÿ้นชัยในเüลาเพียง 210 ชั่üโมง Āลังจากดีเลย์ 24 ชั่üโมง ÿ าĀรับแต่ละทีม (มอเตอร์ระเบิดทั้งคู่ และแบตเตอรี่ของ MIT จะต้องเย็นลง อย่างต่อเนื่องด้üยน้ าแข็ง 200 ปอนด์)
27 ปี ค.ศ.1971 – 1972 ยานÿ ารüจดüงจันทร์ที่นักบินอüกาýของอพอลโล 15, 16 และ 17 ใช้เป็น แบบไฟฟ้า แบตเตอรี่Āลัก 36V ซิลเüอร์-ซิงค์โพแทÿเซียมไฮดรอกไซด์ใĀ้รถแลนด์โรเüอร์แต่ละคันมีระยะ 57 ไมล์ ซึ่งเป็นระยะทางÿูงÿุดเกือบÿามเท่าของระยะทางที่เดินทางได้ ขีดจ ากัดที่แท้จริงของระยะของยาน ÿ ารüจดüงจันทร์คือระยะเดินกลับที่ปลอดภัยโดยใช้ชูชีพ (ในกรณีที่ยานÿ ารüจพัง) Eugene Cernan ผู้ บัญชาการยาน อพอลโล 17 ÿร้างÿถิติคüามเร็üบนพื้นโลกอย่างไม่เป็นทางการบนดüงจันทร์ 11.2 ไมล์ต่อ ชั่üโมง (รูปที่ 2.36) รูปที่ 2.36แÿดงยานÿ ารüจดüงจันทร์ของอพอลโล 15 ปี ค.ศ.1974 Witkar โครงการแชร์รถยนต์ที่ใช้เทคโนโลยีเป็นครั้งแรก เปิดตัüด้üยรถยนต์ไฟฟ้า 35 คัน และที่จอดรถและÿถานีชาร์จ 5 แĀ่งในอัมÿเตอร์ดัม (รูปที่ 2.37) รูปที่ 2.37แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าWitkar.
28 ปี ค.ศ.1974 ในขณะที่ราคาน้ ามันÿูงขึ้น Sebring-Vanguard CitiCar พลังงานไฟฟ้าที่เรียบง่ายก็ ประÿบคüามÿ าเร็จในระดับปานกลาง โดยขายได้ 4,444 คันในระยะเüลา 5 ปี มีระยะทางประมาณ 40 ไมล์ และคüามเร็üÿูงÿุดประมาณ 40 ไมล์ต่อชั่üโมง (รูปที่ 2.38) รูปที่ 2.38แÿดงรถSebring-Vanguard CitiCar พลังงานไฟฟ้า ปี ค.ศ.1985จากผลงานก่อนĀน้านี้ของ John Goodenough, Stanley Whittingham, Rachid Yazami และ Koichi Mizushima Akira Yoshino พัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต้นแบบ ในปี 1991 Yoshio Nishi น าทีมที่ Sony และ Asahi Kasei เพื่อพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเชิงพาณิชย์ ปี ค.ศ.1990 – 2002ในเดือนมกราคม Roger Smith ประธาน General Motors ÿาธิตรถแนüคิด ไฟฟ้า Impact ที่งาน Los Angeles Auto Show ในเดือนเมþายน Smith ประกาýü่า Impact จะกลายเป็น รถที่ใช้งานจริง ด้üยคüามประทับใจในýักยภาพของผลกระทบ คณะกรรมการทรัพยากรอากาýแĀ่ง แคลิฟอร์เนีย (CARB) จึงออกข้อบังคับยานพาĀนะที่ปล่อยมลพิþเป็นýูนย์ (ZEV) โดยก าĀนดใĀ้ผู้ผลิตรถยนต์ รายใĀญ่ที่ÿุด 7 รายเพิ่มÿัดÿ่üนของฝูงบินที่ปลอดมลพิþ 2 เปอร์เซ็นต์ภายในปี 25415 เปอร์เซ็นต์ภายในปี 2544 และ 10 เปอร์เซ็นต์ภายในปี 2546 เพื่อขายรถยนต์ในแคลิฟอร์เนียต่อไป ผู้ผลิตรถยนต์เĀล่านี้ได้ พัฒนารถยนต์ไฟฟ้าต้นแบบของตนเองเพื่อตอบÿนองคüามต้องการดังกล่าü Āลังจากโครงการน าร่อง 2 ปีกับ Impact บริþัท General Motors (GM) ได้เปิดตัüรุ่นปรับปรุงในรูปแบบของ EV1 ซึ่งมีแบตเตอรี่ตะกั่üกรด และระยะ 70 ถึง 100 ไมล์ EV1 มีใĀ้เช่า (เท่านั้น ไม่มีการซื้อ) ในราคา $399 ถึง $549 ต่อเดือน ในปี 2542 จีเอ็มเปิดตัüรุ่นที่ÿองที่มีแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ (NiMH) ที่มีประÿิทธิภาพมากขึ้นในช่üง 100 ถึง 140
29 ไมล์ ในปี 2544 ตามค ากระตุ้นของ GM และผู้ผลิตรถยนต์รายอื่น CARB ผ่อนปรนข้อบังคับการปล่อยมลพิþ เป็นýูนย์ ท าใĀ้ผู้ผลิตรถยนต์ÿามารถมุ่งเน้นไปที่รถยนต์ไฮบริดและรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงได้ ภายในปี 2545 มี EV1 ทั้งĀมด 1,117 คัน ได้รับการผลิต เมื่อüันที่ 7 กุมภาพันธ์ พ.ý. 2545 GM ประกาýü่า EV1 ทั้งĀมดจะถูกน าออกจาก ท้องถนนและเริ่มค รอบครองอีกค รั้ง แม้ü่า รถยนต์ÿ่üนน้อยจะถูกบริจาคใĀ้กับพิพิธภัณฑ์และ ÿถาบันการýึกþา (โดยไม่ได้เปิดใช้งานระบบÿ่งก าลัง) แต่ÿ่üนใĀญ่ก็ถูกบดขยี้ เรื่องราüของการเพิ่มขึ้นและ ลดลงของ EV1 และข้อบังคับการปล่อยมลพิþเป็นýูนย์ของ CARB มีอยู่ในÿารคดีของ Chris Paine ในปี 2549ใครฆ่ารถยนต์ไฟฟ้า(รูปที่ 2.39) รูปที่ 2.39แÿดงรถยนต์ไฟฟ้า General Motors EV1. ปี ค.ศ.1997 AC Propulsion ÿาธิต tZero รถÿปอร์ตไฟฟ้าต้นแบบพร้อมมอเตอร์ 150 กิโลüัตต์ ที่เร่งคüามเร็üจาก 0 ถึง 60 ใน 4.07 üินาที และüิ่ง 1/4 ไมล์ใน 13.24 üินาที รุ่นเดิมที่ใช้แบตเตอรี่ตะกั่üกรด มีระยะ 80 ถึง 100 ไมล์ (รูปที่ 2.40) รูปที่ 2.40แÿดงรถÿปอร์ตไฟฟ้า tzero
30 2.5 ศตวรรษที่21 ปี ค .ศ.2003 – 2012 Martin Eberhard ü่าจ้าง AC Propulsion เพื่อแปลง tZero ใĀ้ท างาน ด้üยแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซูเปอร์คาร์ที่ได้จะเร่งคüามเร็üจาก 0 ถึง 60 ใน 3.6 üินาที และมีระยะทาง 300 ไมล์ Eberhard ÿนับÿนุนใĀ้ AC Propulsion ผลิตรถยนต์ แต่พüกเขาปฏิเÿธ Martin Eberhard และ Marc Tarpenning รüมบริþัท Tesla Motors เพื่อท าการค้า tZero ด้üยตัüเอง Elon Musk ได้รับการü่าจ้างใĀ้ เป็นนักลงทุน และü่าจ้าง JB Straubel ใĀ้เป็น CTO เมื่อüันที่ 19 กรกฎาคม พ.ý. 2549 มีการเปิดเผย Tesla Roadster ด้üยเüลา 0 ถึง 60 üินาทีที่ 3.9 üินาที และระยะทาง 244 ไมล์ ในราคาพื้นฐานที่ 109,000 ดอลลาร์ ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ý. 2551 โรดÿเตอร์คันแรกได้ถูกÿ่งมอบ ในอีกĀ้าปีข้างĀน้า โรดÿเตอร์ 2,450 คันถูกผลิตและจ าĀน่าย (รูปที่ 2.41) รูปที่ 2.41แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าTesla Roadster Sport 2.5 ปี ค.ศ.2010 มีรถยนต์มากกü่า 1 พันล้านคันบนท้องถนนทั่üโลก ปี ค.ศ.2010 Nissan เปิดตัü Nissan LEAF รถแฮทช์แบคไฟฟ้า ในปี 2020 มีระยะทาง 149 ไมล์ (ÿองเท่าของระยะเดิม) และเริ่มต้นที่ 31,600 ดอลลาร์ ตั้งแต่ปี 2019 เป็นต้นมา รุ่น PLUS ได้รับการเÿนอ ระยะทาง 226 ไมล์โดยเริ่มต้นที่ 38,200 ดอลลาร์ก(รูปที่ 2.42) รูปที่ 2.42แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าNissan LEAF
31 ปี ค.ศ.2012Tesla เปิดตัü Tesla Model S ในปี 2020 มีระยะÿูงÿุด 391 ไมล์ (ระยะที่ไกลที่ÿุด ของ EV การผลิตใดๆ ในประüัติýาÿตร์จนถึงขณะนี้) ต่ าÿุด 0 ถึง 60 เüลา 2.3 üินาที (เร็üที่ÿุด 0 ถึง 60 เüลา รถซีดานรุ่นใดก็ได้) และราคาเริ่มต้นที่ 74,990 ดอลลาร์ (รูปที่ 2.43) รูปที่ 2.43แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าTesla Model S ปี ค.ศ.2012 BMW ด าเนินการทดลอง BMW ActiveE แบบจ ากัด ซึ่งเป็นรุ่นดัดแปลงไฟฟ้าของ 1 Series coupe ต่อผู้ทดÿอบ 1,100 คน ในปี 2013 BMW ใช้บทเรียนที่ได้รับจาก ActiveE เพื่อผลิต BMW i3 ในปี 2020 มีระยะทาง 153 ไมล์ และเริ่มต้นที่ 44,450 ดอลลาร์ (รูปที่ 2.44) รูปที่ 2.44แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าBMW i3
32 ปี ค.ศ.2013 Fiat เปิดตัü Fiat 500e ในปี 2020 มีระยะทาง 84 ไมล์ และราคาเริ่มต้นที่ 33,460 ดอลลาร์ เüอร์ชั่นใĀม่ที่มีระยะทาง 199 ไมล์จะพร้อมใช้งานในไม่ช้า (รูปที่ 2.45) รูปที่ 2.45แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าFiat 500e ปี ค.ศ. 2013Smart เปิดตัü Smart Fortwo EV ในปี 2020 มีระยะทาง 58 ไมล์ และราคาเริ่มต้น ที่ 24,550 ดอลลาร์ เทÿลาช่üยพัฒนา Smart EV รุ่นก่อนĀน้า และ Elon Musk ใĀ้เครดิตรายได้และคüาม น่าเชื่อถือที่มาจากคüามร่üมมือนั้นü่ามีคüามÿ าคัญต่อคüามÿ าเร็จอย่างต่อเนื่องของ Tesla (รูปที่2.46) รูปที่ 2.46แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าSmart Fortwo EV
33 ปี ค.ศ. 2014 Volkswagen เปิดตัü Volkswagen e-Golf ในปี 2020 มีระยะทาง 125 ไมล์และ เริ่มต้นที่ 31,895 เĀรียญÿĀรัฐ แต่ถูกยกเลิกไปอย่างเงียบ ๆ ÿ าĀรับรุ่นปี 2020 ในÿĀรัฐอเมริกา ดังนั้น อนาคตจึงไม่แน่นอน (รูปที่ 2.47) รูปที่ 2.47แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าVolkswagen e-Golf ปี ค.ศ. 2014 Kia เปิดตัü Kia Soul EV ในปี 2020 มีระยะทาง 243 ไมล์ (มากกü่าÿองเท่าของรุ่น ปีที่แล้ü) และราคาเริ่มต้นที่ 33,950 ดอลลาร์ (รูปที่ 2.48) รูปที่ 2.48แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าKia Soul EV
34 ปี ค.ศ. 2015 Tesla เปิดตัü Tesla Model X ในปี 2020 มีระยะทางÿูงÿุด 351 ไมล์ ต่ าÿุด 0 ถึง 60 เüลา 2.6 üินาที และราคาเริ่มต้นที่ 79,990 ดอลลาร์ มันมีโĀมดป้องกันอาüุธชีüภาพที่เป็นตัüเลือกซึ่ง Tesla อ้างü่าจะช่üยใĀ้คุณ “เอาชีüิตรอดจากการโจมตีทางชีüภาพระดับกองทัพได้อย่างแท้จริงด้üยการนั่ง อยู่ในรถของคุณ” ในขณะเดียüกันก็ “ท าคüามÿะอาดอากาýภายนอกรถของคุณ ท าใĀ้ÿิ่งต่างๆ ดีขึ้นÿ าĀรับ คนรอบข้าง” (รูปที่ 2.49) รูปที่ 2.49แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าTesla Model X ปี ค.ศ. 2016 Chevy ปล่อย Chevy Bolt ในปี 2020 มีระยะทาง 259 ไมล์และเริ่มต้นที่ 37,495 ดอลลาร์ Bolt มีคุณÿมบัติการจัดการพลังงานที่น่าÿนใจĀลายประการ เช่น แÿดงช่üงที่เป็นไปได้ตามการขับ ขี่ของคุณ แทนที่จะเป็นตัüเลขเดียü และแจ้งใĀ้คุณทราบü่าภูมิประเทýและอุณĀภูมิภายนอกเป็นอย่างไร ตลอดจนเทคนิคการขับขี่และการใช้งานของคุณ การคüบคุมÿภาพอากาýก าลังÿ่งผลกระทบต่อประÿิทธิภาพ ของคุณ (รูปที่ 2.50) รูปที่ 2.50แÿดงรถยนต์ไฟฟ้า Chevy Bolt
35 ปี ค.ศ. 2016 Tesla ประกาýเปิดตัü Model 3 ในปี 2020 มีระยะทางÿูงÿุด 322 ไมล์ ต่ าÿุด 0 ถึง 60 เüลา 3.2 üินาที และราคาเริ่มต้นที่ 37,990 ดอลลาร์ ในปี 2020 Nick ซื้อและใช้เพื่อตรüจÿ อบ แบบจ าลองของเราในบท 3. (รูปที่ 2.51) รูปที่ 2.51แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าTesla Model 3 ปี ค .ศ. 2016 Hyundai เปิดตัü Hyundai Ioniq Electric ในปี 2020 มีระยะทาง 170ไมล์และ ราคาเริ่มต้นที่ 33,045 ดอลลาร์ Ioniq มีคüามโดดเด่นตรงที่เป็นรถคันแรกที่ÿามารถซื้อได้ด้üยĀนึ่งในÿาม ระบบขับเคลื่อนที่แตกต่างกัน ไฮบริด ปลั๊กอินไฮบริด Āรือไฟฟ้าล้üน (รูปที่ 2.52) รูปที่ 2.52แÿดงรถยนต์ไฟฟ้า Hyundai Ioniq Electric
36 ปี ค .ศ. 2017 Tesla ประกาýเปิดตัü Roadster รุ่นใĀม่ ซึ่งมีระยะ 620 ไมล์ 0 ถึง 60 เüลา 1.9 üินาที และคüามเร็üÿูงÿุดกü่า 250 ไมล์ต่อชั่üโมง โมเดลพื้นฐานมีราคา 200,000 ดอลลาร์ คาดü่าจะเริ่มการ ผลิตได้ในปี 2564 Āากจับเüลาได้ 1.9 üินาที มันจะเป็นรถโปรดักชั่นที่เร่งคüามเร็üได้เร็üที่ÿุดในโลก (รูปที่ 2.53) รูปที่ 2.53แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าTesla Roadster ปี ค.ศ. 2018Jaguar เปิดตัü Jaguar I-PACE ในปี 2020 มีระยะทาง 234 ไมล์และราคาเริ่มต้นที่ 69,850 ดอลลาร์ เช่นเดียüกับ Teslas I-PACE ได้รับการอัปเดตซอฟต์แüร์เป็นครั้งคราüซึ่งปรับปรุงช่üงและ ประÿิทธิภาพ ท าใĀ้รถยนต์ÿามารถปรับปรุงตามอายุได้ (รูปที่ 2.54) รูปที่ 2.54แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าJaguar I-PACE
37 ปี ค.ศ. 2018 Hyundai เปิดตัü Hyundai Kona EV ในปี 2020 มีระยะทาง 258 ไมล์และราคา เริ่มต้นที่ 37,190 ดอลลาร์ (รูปที่ 2.55) รูปที่ 2.55แÿดงรถยนต์ไฟฟ้า Hyundai Kona EV ปี ค.ศ. 2018 Volkswagen’s electric I.D.R. รĀัÿไฟฟ้าของ Volkswagen รถแข่งอาร์ÿร้างÿถิติ เüลา 7 นาที 57.148 üินาที บนÿนามแข่ง Pikes Peak Hill Climb นี่เป็นครั้งแรกที่รถยนต์เคลื่อนที่ผ่าน ÿนามโดยใช้เüลาน้อยลงกü่า 8 นาที และเป็นÿถิติโดยรüมÿ าĀรับรถยนต์ที่ใช้น้ ามันและไฟฟ้า (รูปที่ 2.56) รูปที่ 2.56แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าVolkswagen’s electric I.D.R.
38 ปี ค.ศ. 2019 Tesla ประกาý Tesla Model Y ซึ่งมีระยะทางÿูงÿุด 316 ไมล์และราคาเริ่มต้นที่ 52,990 ดอลลาร์ เริ่มÿ่งมอบในปี 2020 แม้ü่าจะคล้ายกับรุ่น 3 ในĀลาย ๆ ด้าน แต่รุ่น Y ที่ใĀญ่กü่านั้นมี ระบบคüบคุมÿภาพอากาýที่มีประÿิทธิภาพมากกü่าซึ่งใช้ปั๊มคüามร้อนแทนการใĀ้คüามร้อนด้üยคüาม ต้านทานไฟฟ้า (ÿ าĀรับคüามÿ าคัญในเรื่องนี้ ดูบทที่3) (รูปที่ 2.57) รูปที่ 2.57แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าTesla Model Y ปี ค.ศ. 2019 Audi เปิดตัü Audi e-tron ในปี 2020 มีระยะทาง 204 ไมล์ และราคาเริ่มต้นที่ 74,800 ดอลลาร์ เช่นเดียüกับ Audi รุ่นอื่นๆ รุ่นท็อปÿุดมีเบาะนüด (รูปที่ 2.58) รูปที่ 2.58แÿดงรถยนต์ไฟฟ้า Audi e-tron
39 ปี ค .ศ. 2019Porscheเปิดตัü Porsche Taycan ในปี 2020 มีระยะทาง 201 ไมล์ และราคา เริ่มต้นที่ 103,800 ดอลลาร์ ที่ 800 V แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ Taycan เป็นÿองเท่าของแรงดันไฟฟ้าของ EV ÿ่üนใĀญ่ ซึ่งแปลü่ากระแÿไฟที่จ าเป็นÿ าĀรับการชาร์จและการใช้งานลดลงÿอดคล้องกัน (รูปที่ 2.59) รูปที่ 2.59แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าPorsche Taycan ปี ค .ศ. 2019 Kia เปิดตัü Kia Niro EV ในปี 2020 มีระยะทาง 239 ไมล์และเริ่มต้นที่ 38,500 ดอลลาร์ Niro มาพร้อมกับระบบคüบคุมการลื่นไถล (Coasting Guide Control System) ที่จะใĀ้ค าแนะน า แก่ผู้ขับขี่เกี่ยüกับเüลาที่เĀมาะÿมที่ÿุดในการถอนเท้าออกจากคันเร่ง เพื่อเพิ่มการเบรกแบบจ่ายพลังงานใĀม่ และเพิ่มระยะÿูงÿุด (รูปที่ 2.60) รูปที่ 2.60แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าKia Niro EV
40 ปี ค.ศ. 2019Tesla ประกาýเปิดตัü Tesla Cybertruck ด้üยระยะทางÿูงÿุดกü่า 500 ไมล์ เüลา ต่ าÿุด 0 ถึง 60 ครั้งในเüลาน้อยกü่า 2.9 üินาที คüามÿามารถในการลากจูงÿูงÿุดมากกü่า 14,000 ปอนด์ และราคาเริ่มต้นที่ 39,900 ดอลลาร์ คาดü่าจะเริ่มผลิตได้ในปี 2564 (รูปที่ 2.61) รูปที่ 2.61แÿดงรถยนต์ไฟฟ้าTesla Cybertruck ปี ค.ศ. 2020-2023เป็นต้นไปÿ าĀรับÿิ่งที่อาจเกิดขึ้นในอนาคตของยานยนต์ไฟฟ้า ในช่üงปี 2020-2023 มีรถยนต์ไฟฟ้า (EV) Āลายรุ่นที่เปิดตัüและกลายเป็นที่นิยม นี่คือบางตัüอย่าง 1. Tesla Model 3: Tesla Model 3 เป็นรถยนต์ไฟฟ้าครอบครองขนาดกลางที่มีผู้บริโภคทั่üโลกใĀ้ คüามÿนใจ มีช่üงราคาที่เข้าถึงมากขึ้นและเป็นเรื่องแรกของโลกที่มีแบตเตอรี่ที่ใĀ้การเดินทางได้ไกลเท่ากับ 300 ไมล์Āรือมากกü่ากับ 480 กิโลเมตร รถยนต์นี้มีÿมรรถนะÿูงและคüามประĀยัดพลังงาน. 2. Nissan Leaf: Nissan Leaf เป็นĀนึ่งในรถยนต์ไฟฟ้าแรกที่มีราคาที่เข้าถึงได้และเป็นที่นิยมใน Āลายท้องที่ มันมาพร้อมกับชุดแบตเตอรี่ที่ต่างĀลายขนาดเพื่อตอบÿนองคüามต้องการของลูกค้าแต่ละคน. 3. Chevrolet Bolt EV: Chevrolet Bolt EV เป็นรถยนต์ไฟฟ้าขนาดกลางที่มีราคาที่เข้าถึงและ แบตเตอรี่ที่ใĀ้การเดินทางได้ไกล มันมีเÿน่Ā์ในการขับขี่และÿมรรถนะที่ดี. 4. Hyundai Kona Electric: Hyundai Kona Electric เป็นรถยนต์อเนกซ์ไฟฟ้าขนาดเล็กที่เข้าถึง ง่ายโดยมีการüางจ าĀน่ายในĀลายตลาด มันมาพร้อมกับแบตเตอรี่ที่ใĀ้การเดินทางได้ไกลและเทคโนโลยี คüบคุมคüามปลอดภัย. 5. Audi e-tron: Audi e-tron เป็นรถยนต์ SUV ไฟฟ้าĀรูĀราที่มาพร้อมกับÿมรรถนะÿูง มันเน้น การท างานและคüามคุ้มค่าของเงิน.
41 6. Porsche Taycan: Porsche Taycan เป็นรถยนต์ไฟฟ้าที่มาพร้อมกับทางการระดับÿูงและ ประÿิทธิภาพขับขี่ที่ยอดเยี่ยม มันถือเป็นĀนึ่งในรถยนต์ไฟฟ้าที่ใĀ้ประÿิทธิภาพราคาแพงที่ÿุด. ทั้งนี้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) มีคุณÿมบัติที่ดีที่คือไม่มีปล่องก๊าซ CO2 และราคาของไฟฟ้าที่ถูกกü่าน้ ามัน เชื้อเพลิง แต่จ าเป็นต้องพิจารณาการชาร์จแบตเตอรี่และโครงÿร้างที่เĀมาะÿมÿ าĀรับการใช้งานในประเทý 2.6 บทÿรุป รถยนต์ไฟฟ้า (EV) มีประüัติýาÿตร์อันยาüนานและมีเรื่องราüมากมาย เต็มไปด้üยชัยชนะและคüาม ยากล าบาก แม้ü่าจะยังต้องรอดูกันต่อไปü่าจะเกิดอะไรขึ้นในอนาคต แต่ก็Āüังü่ารถยนต์ไฟฟ้า (EV) รุ่นใĀม่ ล่าÿุดจะมีชัยเĀนือรถยนต์รุ่นก่อน ๆ ที่ล้มเĀลüมาจนถึงตอนนี้ 2.7 ทบทวน 1. การพัฒนาที่ÿ าคัญใดที่ท าใĀ้เกิดการประดิþฐ์ยานพาĀนะไฟฟ้าในýตüรรþที่ 19 2. ในรถยนต์เพื่อการพาณิชย์รุ่นแรก (ประมาณช่üงเปลี่ยนýตüรรþที่ 20) อะไรที่ท าใĀ้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) น่าดึงดูดในตอนแรกเมื่อเทียบกับรถยนต์ ICE 3. อะไรท าใĀ้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ลดลงในช่üงต้นýตüรรþที่ 20 4. การพัฒนาที่ÿ าคัญใดที่กระตุ้นคüามÿนใจในรถยนต์ไฟฟ้าในช่üงกลางýตüรรþที่ 20 5. ท าไมรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ถึงตามไม่ทันรถยนต์ ICE 6. การพัฒนาที่ÿ าคัญใดที่ท าใĀ้เกิดการคืนชีพของรถยนต์ไฟฟ้าในทýüรรþÿุดท้ายของýตüรรþที่ 20 7. อะไรท าใĀ้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ลดลงในช่üงปีแรก ๆ ของýตüรรþที่ 21 8. การพัฒนาที่ÿ าคัญใดที่ก่อใĀ้เกิดรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นปัจจุบัน 9. จากทุกÿิ่งที่เกี่ยüกับอดีต ปัจจัยใดที่จะก าĀนดü่ารถยนต์ไฟฟ้า (EV) รุ่นปัจจุบันแÿดงถึง คüามก้าüĀน้าที่ยั่งยืนในที่ÿุด Āรือü่าจะมีอายุÿั้นเช่นเดียüกับรุ่นก่อนๆ 10. จากทุกÿิ่งที่เกี่ยüกับอดีต ปัจจัยใดที่จะก าĀนดü่ารถยนต์ไฟฟ้า (EV) รุ่นปัจจุบันแÿดงถึง คüามก้าüĀน้าที่ยั่งยืนในที่ÿุด Āรือü่าจะมีอายุÿั้นเช่นเดียüกับรุ่นก่อนๆ
บทที่ 3 แรงขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า 3.1 บทน า(Introduction) ในการพิจารณาแรงÿ าĀรับขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า (EV) นั้น ÿิ่งÿ าคัญจะต้องเข้าใจเรื่องแรงต่างๆ ที่ จะต้องน ามาใช้การขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ในบทนี้จะกล่าüพร้อมยกตัüอย่างง่ายๆ เพื่อใĀ้เข้าใจจะเน้น ไปที่แรงขับเคลื่อนบนล้อของรถยนต์ไฟฟ้า (EV) เท่านั้น 3.2 แรงที่มีผลต่อรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ที่ก าลังเคลื่อน (Forces Acting on a Rolling Vehicle) รูปที่ 3.1 แÿดงแรงต่างๆ ที่กระท าต่อรถยนต์ไฟฟ้า (EV) Ftt คือ ผลรüมแรงทั้งĀมด คือ แรงผลัก Āรือดึงทั้งĀมดที่จ าเป็นในการเคลื่อน ที่ของรถยนต์ ไฟฟ้า (EV) ประกอบด้üย Fad คือ แรงต้านอากาý (มีĀน่üยเป็น นิüตัน: N) Frr คือ แรงต้านทานการĀมุน (มีĀน่üยเป็น นิüตัน: N) Fgrคือ แรงที่ใช้ไต่ที่เนิน Āรือปีนเขา (มีÿัดÿ่üนของแรงโน้มถ่üง mg ตามที่ก าĀนดโดยมุม θ) Fac คือ แรงที่ใช้ในการเร่งใĀ้ได้คüามเร็üที่ก าĀนด (มีĀน่üยเป็น นิüตัน: N) ยังมีแรงที่มีผลต่อการเคลื่อนที่ของรถยนต์ไฟฟ้า (EV)อีกมากมาย เช่น แรงลอย แรงยก (แรงที่ท าใĀ้ รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ที่ขณะüิ่งด้üยคüามเร็üจะถูกยกขึ้นเĀมือนเครื่องบิน) และคüามต้านทานของลม (ที่เกิดขึ้น เĀนือ และเกินคüามต้านทานอากาýโดยจากลมนิ่ง) จากภาพที่ 3.1 แÿดงการออกแบบรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ตามĀลักüิýกรรมยานยนต์
43 จากรูปที่ 3.1 แรงรüมทั้งĀมด (มีĀน่üยเป็น นิüตัน: N) ที่จ าเป็นในการขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า (EV) บนล้อจะถูกก าĀนดโดยÿมการ (3.1) ÿมการ = + + + (3.1) ดังที่แÿดง แรงที่จ าเป็นในการเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ไปข้างĀน้า แรง (Ftt) เท่ากับ ผลรüมของ แรงทั้งĀมดที่ต้านการเคลื่อนไปข้างĀน้านั้น แต่ละองค์ประกอบในÿมการ (3.1) จะถูกüิเคราะĀ์อย่างละเอียด ในÿ่üน 3.2.1 ถึง 3.2.7" 3.2.1 แรงต้านอากาศ (Aerodynamic Drag: Fad) แรงต้านอากาý Āมายถึง แรงที่มีทิýทางต่อต้านการเคลื่อนที่ Āรือทิýทางตรงข้ามกับแรงที่ พยายามจะท าใĀ้üัตถุเกิดการเคลื่อนที่ เกิดขึ้นขณะที่üัตถุเคลื่อนที่ผ่านกระแÿอากาýซึ่งÿามารถท าใĀ้üัตถุช้า ลงในการเคลื่อนที่ แรงต้านอากาý (Fad) โดยอากาýที่ชนขณะรถยนต์ไฟฟ้า (EV) เคลื่อนที่ไปข้างĀน้า แรง Fad นี้ ÿามารถค านüณได้จากÿมการ (3.2) ÿมการ = (3.2) เมื่อ Fad คือ แรงต้านอากาý (มีĀน่üยเป็น นิüตัน: N) ρ คือคüามĀนาแน่นของอากาý (มีĀน่üยเป็น kg/m3 ) Cd คือ ค่าÿัมประÿิทธิ์แรงต้านอากาý (มีĀน่üยเป็น m/s) A คือ พื้นที่Āน้าตัดÿ่üนĀน้าของรถที่พุ่งชนอากาý (มีĀน่üยเป็น m2 ) V คือความเร็วของรถ(มีĀน่üยเป็น m/s) ถ้า คüามĀนาแน่นของอากาý (ρ) คือการüัดปริมาณของมüลที่รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ต้องผลักดันออก จากทางเพื่อเดินทางผ่านอากาý ตัüอย่าง เช่น การเดินผ่านอากาýจะง่ายกü่าการเดินผ่านน้ าเพราะอากาýมี คüามĀนาแน่นต่ ากü่าน้ า ที่ระดับน้ าทะเล ค่า ρ มีค่าเท่ากับ 1.225 kg/m3 แต่เมื่อระดับÿูงขึ้นค่าคüาม Āนาแน่นอากาýจะลดลง เช่น คüามĀนาแน่นของอากาýบนยอดเขาเอเüอเรÿต์ประมาณ 1 ใน 3 ของ ระดับน้ าทะเล โดยทั่üไปÿ าĀรับการค านüณแล้ü จะÿมมติü่า รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ก าลังขับนั้นอยู่ใน ระดับน้ าทะเล(1.225 kg/m3 )
44 A คือ พื้นที่Āน้าตัดÿ่üนĀน้าของรถที่พุ่งชนอากาý (มีĀน่üยเป็น m2 ) เมื่อมองดูรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ด้านĀน้าจะมองเĀ็นพื้นที่Āน้าตัด (A) เทียบเท่ากับพื้นที่ÿองมิติของพื้นĀลังที่จะถูกบล็อกโดยรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ยิ่งพื้นที่ใĀญ่ อากาýที่ปะทะก็ยิ่งมากขึ้น และจะต้องถูกผลักออกเพื่อที่จะผ่านไปใĀ้ได้ ในการ เปรียบเทียบ ลองจินตนาการถึงการกางร่มขณะมีลมพัดแรง การกางรมจะยาก ดังแÿดงในรูปภาพ 3.2 แÿดงออกการผลักดันของร่มเมื่อกางออก รูปที่ 3.2แÿดงลักþณะการต้านของอากาýขณะการกางร่มและĀุบร่ม นอกเĀนือจากขนาดของüัตถุแล้ü ค่า Cd Āรือค่าÿัมประÿิทธิ์แรงต้านอากาý ก็มีผล ĀากĀันร่มไปอีก ทาง และพยายามดึงร่มผ่านอากาý ด้านล่างของร่มจะจับอากาýเĀมือนชาม มันจะยากมากขึ้นจากการ ผลักดันด้านบนผ่านอากาý แม้ü่าพื้นที่ของร่ม จะเท่ากันทั้งĀมด นั่นĀมายคüามü่าด้านล่างที่โค้งของร่มมีค่า ค่าÿัมประÿิทธิ์แรงต้านอากาý ที่ÿูงกü่าด้านบนที่โค้งของร่ม (ดังแÿงในภาพ 3.2 และ 3.3 ลูกýรแทนการไĀล ของอากาýเป็นการเคลื่อนไĀüÿัมพันธ์เมื่อร่มทั้งĀมดเคลื่อนที่ผ่านอากาýไปทางขüา) รูปที่ 3.3แÿดงร่มคันที่ÿองมีขนาดใĀญ่ขึ้น Cd
45 ในทางเทคนิคแล้ü คงเป็นฟังก์ชันของÿถานการณ์ที่รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ต้องเผชิญ รüมถึงคüามเร็ü ด้üย แต่ÿ าĀรับการüิเคราะĀ์ง่ายๆ อย่างที่ก าลังท าอยู่นี้ค่าÿัมประÿิทธิ์จะถือü่าเป็นค่าคงที่ÿ าĀรับรถยนต์ ไฟฟ้า (EV) ที่ก าĀนด ในบริบทของรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ก าĀนดü่า ค่าÿัมประÿิทธิ์แรงต้านอากาý(Cd) และพื้นที่ÿ่üนĀน้า ตัดของรถที่พุ่งชนกับอากาý (A) เป็นทั้งค่าคงที่ ที่เกี่ยüข้องกับรถยนต์ไฟฟ้า (EV) เพื่อÿร้างค่าคงที่แบบผÿมที่ เรียกü่า CdA ตามตารางที่แÿดงค่าของ Cd และ CdA ÿ าĀรับรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ที่มีชื่อเÿียง และยอดนิยม Āลายรุ่น ดังนี้ Cd CdA Tesla Model 3 0.23 0.501 m2 Tesla Model S 0.22 0.562 m2 Nissan LEAF 0.29 0.725 m2 ทฤþฎีคüามÿัมพันธ์ระĀü่างแรงต้านอากาý (Fad)และคüามเร็üของของไĀล (V2 )ÿามารถอธิบายได้ โดยคüามจริงü่า แรงต้านอากาý (Fad) ÿัมพันธ์อย่างตรงกับ V2 . Fad แทนแรงที่จ าเป็นÿ าĀรับรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ในการเคลื่อนย้ายอากาýที่อุดมÿมบูรณ์เพื่อใĀ้ทางเปิดของมัน กล่าüอีกนัย คือแรงต้านอากาý (Fad) แÿดงถึง แรงที่ต้องใช้ในการเปลี่ยนแปลงเครื่องĀมายเคลื่อนไĀüของอากาýด้านĀน้าของรถยนต์ไฟฟ้า (EV) แนüคิดของเครื่องĀมายเคลื่อนไĀüซึ่งถูกค านüณโดยการคูณมüลด้üยคüามเร็ü (ρ = mv) เข้ามาเป็นÿ่üน ÿ าคัญในการพิจารณา อย่างเดียüกัน แรงถูกก าĀนดโดยการคูณมüลด้üยคüามเร่ง (F = ma) ด้üย ดังนั้น แรง ÿามารถมองเĀ็นได้เป็นการเปลี่ยนแปลงของเครื่องĀมายเคลื่อนไĀüในระĀü่างช่üงเüลาที่ก าĀนด (F=m dv dt ) พิจารณากรณีที่ด้านĀน้าของรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ÿามารถเคลื่อนย้ายอากาýทั้งĀมดในทางข้างĀน้า ออกจากเÿ้นทางได้ด้üยคüามเร็üV ปริมาณของอากาýที่ถูกขับเคลื่อนออกจากทางแบบนี้ต่อüินาทีนับเท่ากับ คüามĀนาแน่นของอากาýที่เรียกü่า ρ (ในĀน่üย kg/m³)คูณกับพื้นที่ด้านĀน้า A (ในĀน่üย m²)และคูณกับ คüามเร็ü (ในĀน่üย m/s) ผลคูณนี้จะได้Āน่üยเป็น kg/s ซึ่งแทนมüลต่อĀน่üยเüลา และเมื่อน าไปคูณ คüามเร็ü (m/s) อีกครั้งĀนึ่ง จะได้ผลลัพธ์ที่ตรงตามที่ก าลังค้นĀา มüลคูณคüามเร็ü (กล่าüคือโมเมนตัม) ต่อ Āน่üยเüลา ซึ่งใĀ้แรงที่จ าเป็นในการเคลื่อนย้ายอากาýเพื่อเปิดทางข้ามไป การคูณ ρAV2ด้üยค่า Cd<1 มีüัตถุประÿงค์ที่เฉพาะเจาะจง โดยเรื่องที่ต้องพิจารณา คือ ด้านĀน้า ของรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ไม่ได้เคลื่อนย้ายมüลอากาýที่เข้ามาทั้งĀมด ÿ่üนใĀญ่ของมันจริงๆ แล้üจะเคลื่อนผ่าน ไป ซึ่งท าใĀ้แรงรüมที่เกิดขึ้นน้อยกü่าการค านüณเบื้องต้น ρAV2การคูณเพิ่มเติมด้üย 1/2 เกิดจากüิธีที่ Cd