Technology

EV101 : EV ทำงานอย่างไร ทำไมมันถึงเป็นอนาคต ?

By Arnon Puitrakul - 28 มีนาคม 2022 - 2 min read min(s)

EV101 : EV ทำงานอย่างไร ทำไมมันถึงเป็นอนาคต ?
Thumbnail FreeVector.com

เมื่อไม่นานมานี้ เราเปลี่ยนมาใช้ ORA Good Cat ที่เป็น BEV หรือรถไฟฟ้าแบบ 100% ไป ไว้เดี๋ยวจะมารีวิวให้อ่านกัน ซึ่งหลาย ๆ คนก็ทักมาถามเราเยอะมากเกี่ยวกับ EV และ ก็มีความเข้าใจผิดในหลาย ๆ เรื่องด้วยเช่นกัน ทำให้วันนี้เราเลยอยากจะขอเปิด Series EV101 ที่จะมาเล่าเรื่องของ EV กัน ในตอนนี้เป็นตอนแรก เราจะมาคุยกันเรื่องพื้นฐานของ EV กันก่อนว่า มันประกอบด้วยอะไรบ้าง และ ต่างจากรถที่ใช้เครื่องยนต์แบบสันดาปอย่างไร (ICE)

รถยนต์ไฟฟ้า (EV) มีหลายประเภทมาก ๆ

เมื่อเราพูดถึง EV หรือ Electric Vehicle มันมีหลายประเภทกว่าที่เราคิดมาก ๆ

ตัวแรกเรียกว่า BEV หรือ Battery Electric Vehicle หรือรถยนต์ไฟฟ้า 100% นั่นเอง ที่ไม่มีการเติมน้ำมันเลย เราทำได้แค่ชาร์จไฟเข้าไปเท่านั้น

อันถัดมาคือ HEV หรือ Hybrid Electric Vehicle หรือที่เราพูดกันว่าคือรถ Hybrid ก็คือรถที่เติมน้ำมันปกติเลย แล้วมันจะใช้กำลังจากการขับของเครื่องยนต์ มาปั่นไฟ เพื่อให้เอามาวิ่งบนความเร็วต่ำ ๆ ได้ พวกนี้เรียกได้ว่า เข้ามาทำตลาดในไทยนานมาก ๆ แล้ว ยี่ห้อที่เอาเข้ามาแรก ๆ น่าจะเป็น Toyota เลยที่ทำให้คนไทยกลัวรถไฟฟ้าเลย เพราะ HEV ตอนนั้นเทคโนโลยี มันยังไม่ได้ดีมากเท่าไหร่แหละ ตอนนี้ก็คงดีแล้วมั้ง

และสุดท้ายคือ PHEV หรือ Plug-in Electric Vehicle พูดง่าย ๆ มันก็คือ HEV ที่เราสามารถเสียบชาร์จได้เหมือนกับพวก BEV เลย คือเราก็ยังใช้เครื่องยนต์อยู่ แต่ก็มี Battery เพื่อจ่ายไฟเข้าไปที่ Motor สำหรับวิ่งได้ในระยะหนึ่งเท่านั้น เช่นอาจจะเป็น 60 km อะไรพวกนั้น ถ้าเราวิ่งวันนึงสั้น ๆ เราก็อาจจะเอากลับมาชาร์จ ทำให้เราไม่ต้องใช้น้ำมันเลย แล้วถ้าเราเดินทางไกล เกินระยะของ Battery มันก็จะใช้น้ำมันแทน เรียกได้ว่าเป็นการเอา The best of both worlds มาด้วยกันเลย ดูเหมือนจะดี แต่ ๆๆๆ อย่างลืมว่า พอมี 2 ระบบอยู่ในคันเดียวกัน นั่นแปลว่า การบำรุงรักษา เราจะต้องทำให้กับทั้ง 2 ส่วนเลย ราคาก็เดือดอยู่

ปล. โดยในวันนี้เราจะพูดถึงเฉพาะ BEV เท่านั้นเด้อ

รถน้ำมันมันทำงานอย่างไร ?

รถที่เราใช้กันอยู่อย่างแพร่หลายในทุกวันนี้เราใช้ สิ่งที่เรียกว่า เครื่องยนต์สันดาปภายใน หรือภาษาอังกฤษ เราเรียกว่า Internal Combusion Engine (ICE) ที่เราพูดถึงเมื่อครู่นั่นเอง ซึ่งหลักการของมันก็คือ การเปลี่ยนสร้างพลังงานจากเคมีคือน้ำมัน เปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน เป็นพลังงานกล อีกทีหลายทอดมาก

เราอาจจะเคยเห็นภาพของเครื่องยนต์มาก่อน สิ่งที่มันทำคือ การหมุนสิ่งที่เรียกว่า Piston หรือลูกสูบ ซึ่งการจะหมุนได้นั้นมันจะต้องมีพลังงานอะไรบางอย่างมาทำให้หมุนได้ สิ่งที่เครื่องยนต์ใช้กันคือ การจุดระเบิด ใช้เรื่องของแรงดัน, อากาศ และเชื้อเพลิง เราไม่ขอพูดเยอะละกันว่ามันเกิดอะไรขึ้นบ้าง เพราะเราก็ไม่ใช่ Engineer เหมือนกัน

ความงามไส้คือ เครื่องยนต์มันคือ ถ้าเราต้องการให้รถวิ่งได้เร็วขึ้น เราก็จะต้องเร่งรอบให้มันเร็วขึ้น แต่.... ถ้าเราทำแบบนั้น มันก็จะต้องทำให้ลูกสูบมันปั่นแบบรัว ๆ เลย ซึ่งกินน้ำมันมหาศาลมาก ๆ เสียงก็ดัง ความร้อนก็สูง เขาเลยบอกว่า งั้นเอาแบบนี้ละกัน เราใส่ชุดเกียร์ทดรอบเข้าไป ทำให้มันไม่ต้องใช้รอบเยอะ แต่วิ่งได้เร็วขึ้น นั่นคือสาเหตุที่คนชอบบอกว่า รถ ICE ต้องรอรอบ อัตราเร่งมันสู้พวก EV ไม่ได้หรอก รถเกียร์ Auto ที่เราเห็นมันเงียบ ๆ นั่นมันคือโปรแกรมที่มันกำหนดให้รถพยายามใช้เกียร์สูง ๆ อยู่ตลอดเวลา เพื่อให้มันไม่ต้องเร่งรอบสูง ๆ

โดยหลัก ๆ แล้วพวกรถน้ำมัน มันจะมีชิ้นส่วนประมาณกว่า 2,000 ชิ้นหรือมากกว่านั้น อยู่ในนั้น พร้อมกับของเหลวสารพัดเลยละ เช่น น้ำมันเครื่อง น้ำมันเกียร์ และสารหล่อลื่นต่าง ๆ ที่มาประกอบรวมกันทำให้รถวิ่งได้ นั่นทำให้เราจะต้องมีการเข้าบำรุงรักษา เปลี่ยนถ่ายของเหลวอย่างต่อเนื่องเพื่อให้เครื่องยนต์มันทำงานได้อย่างปกติสุข ซึ่งก็มาพร้อมกับค่าใช้จ่ายเรื่อย ๆ เลย

แล้วรถยนต์ไฟฟ้าละ ?

รถไฟฟ้าทำงานได้ง่ายกว่านั้นมาก ๆ แทนที่จะมีอุปกรณ์มากกว่า 2,000 ชิ้น อาจจะเหลือไม่ถึง 20 ชิ้นเท่านั้นเอง ถ้านึกไม่ออก ให้เรานึกถึงรถบังคับเลย หลักการเดียวกัน แต่เราสเกลมันหลายสิบเท่าแค่นั้นเอง เราลองมาดูกันดีกว่าว่ามันทำงานได้อย่างไร

โดยทั่ว ๆ ไป เราจะรู้ว่า มันจะมีอุปกรณ์ที่เราเรียกว่า Motor มันมีหลายประเภท อยู่ โดยเครื่องยนต์สันดาป หรือ ICE ก็เป็นประเภทหนึ่งของ Motor ด้วยเช่นกัน แต่ Motor ที่เราสนใจคือ Electric Motor ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าให้กลายเป็นพลังงานกลนั่นเอง

Motor จริง ๆ แล้ว มันเป็นเทคโนโลยีเมื่อเป็นร้อยปีก่อนแล้ว มันเรียกว่า induction motor (หรือบางคันก็เลือกใช้พวก Synchronous Motor) หลักการของมันอาศัย แม่เหล็ก ในการทำให้เกิดขึ้นได้หลัการภายในของมันเกิดจากส่วนประกอบ 2 ส่วนด้วยกันคือ Rotor และ Stator ให้จำง่าย ๆ ว่า Rotor เป็นส่วนที่มันจะหมุนไปเรื่อย ๆ แต่ถามว่า แล้วมันจะหมุนได้ยังไงละ นั่นคือส่วนที่ Stator เข้ามาช่วย

ก่อนเราจะถึงตรงนั้น เราต้องมาเข้าใจแม่เหล็กก่อน โดยทั่ว ๆ ไป เรารู้กันว่า แม่เหล็กมันจะมี ทั้งขั้วบวก และ ลบ โดยถ้า ขั้วเดียวกัน มันเจอกันมันจะดีดกัน และถ้าขั้วตรงข้ามเจอกัน มันจะดูดจ๊วบเข้าหากัน

กลับมาที่ Stator มันใช้สิ่งที่เรียกว่า แม่เหล็กไฟฟ้า เป็นแม่เหล็กที่ เราสามารถกลับขั้วได้ ขึ้นกับด้านของไฟฟ้าที่ไหลผ่าน เช่น ตอนนึง มันอาจจะเป็นขั้วบวก อีกเวลามันอาจจะเป็นขั้วลบได้ สิ่งที่ Stator เป็นคือมันจะใช้ไฟ AC หรือกระแสสลับ ตามชื่อเลยคือมันจะสลับกลับไปกลับมา ทำให้เมื่อมันไหลผ่าน Stator ทำให้ขั้วของแม่เหล็กเปลี่ยนไปเปลี่ยนมานั่นเอง โดยมันจะใช้ไฟ 3-Phase เพื่อให้ Rotor มันหมุนได้นั่นเอง (เราไม่ขอเล่าว่าทำไมต้อง 3-Phase อะไร)

จากนั้น Motor ก็จะไปขับชุดเกียร์ แต่ชุดเกียร์ของรถไฟฟ้ามันจะไม่อลังการเท่ากับรถน้ำมันเลย เพราะ Motor มีรอบการหมุนที่ค่อนข้างกว้างมาก ๆ เช่นอาจจะทำงานได้ตั้งแต่ 0 - 15,000 รอบต่อนาทีเลย แต่กลับกันพวก ICE ทำงานได้อยู่ 1,500 - 6,000 รอบต่อนาทีเท่านั้น ทำให้จำนวนเกียร์ที่ใช้กับรถไฟฟ้า ส่วนใหญ่จะมีแค่ 1 Speed เท่านั้น ต่างจากรถน้ำมันที่บางคันมีถึง 7 Speed เลยทีเดียว นั่นทำให้ชิ้นส่วนในการประกอบแค่เกียร์ก็คือต่างกันลิบแล้ว

ถามว่า แล้วถ้ามันมีเกียร์เดียว แล้วทำไม เราต้องใส่เกียร์ลงไปด้วยละ เหตุผลคือเรื่องของ ประสิทธิภาพ โดยผู้ผลิต เขาจะคำนวณมาหมดแล้วว่าเกียร์แบบไหนที่จะทำให้มันเกิดประสิทธิภาพในการใช้ Motor สูงที่สุดนั่นเอง จากนั้นชุดเกียร์มันก็จะไปหมุนเพลาทำให้รถมันเคลื่อนที่ได้

ถามว่า แล้วงี้เรื่องไฟละมันทำยังไง ตัวไฟฟ้า มันจะประกอบด้วยส่วนประกอบอยู่ไม่กี่ชิ้นเช่นกัน เราเริ่มจากส่วนที่ทำการเก็บพลังงานก่อน เราน่าจะคุ้นเคยกันดีที่สุดคือ Battery นั่นเอง โดยที่มันจะเก็บพลังงานในรูปแบบ DC หรือกระแสตรง ซึ่งมันจะวางอยู่ใต้รถเลย ทำให้ Centre of Gravity ต่ำมาก ๆ

ซึ่งแน่นอนว่า Battery มันจะเก็บ และ จ่ายพลังงานในรูปแบบของไฟกระแสตรง (DC) เท่านั้น แต่ ๆ เมื่อกี้เราบอกว่า Motor มันใช้ไฟกระแสสลับนิน่า

ดังนั้น เราไม่สามารถจ่ายไฟเข้าไปที่ Motor ได้ตรง ๆ เราจะต้องแปลงไฟจาก DC ที่อยู่ใน Battery ให้กลายเป็น AC ที่จะจ่ายเข้า Motor อีกที อุปกรณ์ตัวนั้นเรียกว่า Inverter โดยนอกจากนั้น มันยังใส่ของอีกชิ้นคือ Converter เข้าไปด้วย เพื่อแปลงพวกความถี่ และ Ampare ที่มันขึ้นกับว่าเราเหยียบคันเร่งแค่ไหน

แต่อีกความเจ๋งคือ Inverter ที่เราพูดถึงมันทำงานเป็น Generator ด้วยเช่นกัน เมื่อรถมันวิ่งไปแล้วเราถอนคันเร่งเลยตัวอุปกรณ์ต่าง ๆ มันจะหมุนกลับด้าน ทำให้มันสามารถเปลี่ยนพลังงานกล กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าแล้วคืนกลับไปให้ Battery ได้ด้วย เราก็จะเรียกพวกนี้ว่า Regenerative Break

ทีนี้พอ เรามีการใช้ไฟฟ้าจาก Battery เอาไปปั่น Motor ที่กำลังสูง ความร้อนเกิดขึ้นที่ Battery และ Motor แน่นอนทำให้ เราจะต้องมีวิธีการระบายความร้อนด้วย ไม่งั้น เราจะเจอปัญหา Overheat ได้ โดยเฉพาะในประเทศร้อนอย่างไทยเรา อันนี้ก็ขึ้นกับยี่ห้อ และรุ่นด้วยว่าเขาจะใช้วิธีอะไร อย่างที่ ORA Good Cat ใช้ ก็จะเป็น Water Cooling หรือก็คือ การทำท่อน้ำวิ่งผ่านชิ้นส่วนต่าง ๆ เพื่อดึงความร้อนออก แล้วไประบายความร้อนออกผ่าน Radiator

นั่นทำให้ การระบายความร้อน ขึ้นกับหลายปัจจัยมาก ๆ เช่นจำนวนอากาศที่ผ่าน อุณหภูมิ Battery และ อุณหภูมิของอากาศภายนอก เหตุการณ์ที่เกิดไฟเต่ากับ ORA Good Cat ก็เกิดจากการระบายความร้อนด้วยเช่นกัน เพราะการขึ้นเขา มันใช้พลังเยอะมากกว่าปกติมาก แต่เราไม่ได้ขึ้นด้วยความเร็วที่เยอะ ทำให้อากาศที่ไหลผ่านมันไม่เยอะ เลยทำให้ Overheat จนระบบตัดไปเลยเหมือนที่เราเห็นข่าวนั่นเอง เรื่องนี้ จริง ๆ เรามองว่า มันแก้ได้ด้วย Software อยู่นะ อาจจะให้มัน Pre-Cool ล่วงหน้า

ดังนั้นสุดท้ายแล้ว รถไฟฟ้า ทำงานด้วยส่วนประกอบคือ Battery สำหรับเก็บพลังงาน ส่งไปที่ Inverter เพื่อแปลงไฟจาก DC เป็น AC แล้วส่งไปที่ Motor เพื่อไปหมุนเพลาทำให้ล้อหมุนแค่นั้นเลย กับใช้พวกระบบระบายความร้อน เพื่อเอาความร้อนออกจาก Motor และ Battery

ข้อดี ข้อเสียของ รถยนต์ไฟฟ้า

รถยนต์ไฟฟ้า มันก็มี ข้อดีและข้อเสียของมันอยู่ เราเริ่มที่ข้อดีกันก่อน อย่างแรกที่บอกเลยว่า คนขับพวกรถยนต์ไฟฟ้าจะรู้สึกเลยคือ Instant Torque หรือเหยียบปุ๊บ รถมันไปเลย ไม่ต้องรอรอบเหมือนรถ ICE เพราะการทำงานมันง่ายมาก ๆ เพียงแค่เราจ่ายไฟเข้าไปเพิ่ม มันก็เร่งไปแล้ว

อย่างที่เราบอกว่า Battery มันชอบวางอยู่ใต้ท้องรถ ทำให้ Centre of Gravity ต่ำมาก ๆ เวลาเราเลี้ยว มันความเร็วสูง มันก็จะไม่โคลง ๆ เพราะจริง ๆ รถ ICE เองก็พยายามแก้เรื่องนี้ด้วยกลไกหลาย ๆ อย่างมาก เช่น การทำเครื่องยนต์วางกลาง แต่ก็แลกมากับการเสียพื้นที่ด้านหลังไปอีก รถยนต์ไฟฟ้ามันแก้ปัญหาเรื่องนี้ไปเลย เพราะยังไง ๆ Battery มันโคตรหนักอยู่แล้ว หนักว่าเครื่องยนต์เยอะ และวางไว้ทั่วทั้งใต้รถเลย

แล้วพอชิ้นส่วนมันน้อย นั่นแปลว่า ชิ้นส่วนที่เราจะต้อง Maintenance มันก็น้อยมาก ๆ เมื่อเทียบกับรถ ICE พวกของเหลวทั้งหมด ตัดทิ้งเกือบหมด เราไม่ต้องมานั่งถ่ายน้ำมันเครื่องเลยแม้แต่หยดเดียว ใส่อย่างมากคือ น้ำปัดน้ำฝนเท่านั้นเอง อย่างรถที่เราใช้เองคือ ORA Good Cat ก็จะเข้าเช็คระยะทุก 15,000 km ไปเลย ต่างจากคันเก่าของเราอย่าง Honda City RS ที่ต้องเข้าทุก 9,500 km ห่างกัน 3 เท่าไปเลย ทำให้ค่าใช้จ่ายในการ Maintenance หายไปเยอะมาก ๆ เลยทีเดียว

Emergency Charger

พอมันเป็นไฟฟ้า นั่นแปลว่า เราสามารถเติมที่บ้านเราก็ยังได้ บ้านเราก็ใช้ไฟฟ้าเหมือนกันเลย หรือเราอาจจะไปเติมที่สถานีชาร์จได้ แต่ปัญหาของรถยนต์ไฟฟ้า จริง ๆ เรามองว่า มันอยู่ที่ การชาร์จล้วน ๆ เลย ที่ ณ วันที่เขียน สถานีชาร์จในประเทศไทย ยังไม่ได้มีเยอะมากเท่ากับสถานีน้ำมัน ทำให้เวลาเราจะเดินทาง เราจะต้องมีการวางแผนในการเดินทางหน่อย

Plugshare
ใน App PlugShare เราสามารถที่จะวางแผนการเดินทางได้เลย ว่าเราจะชาร์จจุดไหนอะไรยังไง ช่วยได้เยอะมาก

นอกจากนั้น เวลาเราเติมน้ำมัน เราใช้เวลาไม่เกิน 5 นาที แต่ถ้าเราชาร์จไฟ เราอาจจะต้องใช้เวลาไม่ต่ำกว่า 30-40 นาทีบนสถานีชาร์จไว้เลยละ ซึ่งอย่างที่บอกคือ ทั้งหมดมันแก้ได้ด้วยการวางแผนการเดินทาง แต่เรื่องพวกนี้ เรามองว่า เมื่อเวลาผ่านไปรถยนต์ไฟฟ้าได้รับความนิยมมากขึ้น สถานีชาร์จมีเยอะขึ้น และเทคโนโลยีการชาร์จ และ Battery ดีขึ้น ทำให้มันลดเวลาในการชาร์จ กับการวางแผนการเดินทางลงไปได้เยอะเลยละ

รถยนต์ไฟฟ้า เป็นอะไรที่ Go Green 100% เลยเหรอ

เราเห็นหลาย ๆ Brand พูดถึงรถไฟฟ้าว่า เป็นอะไรที่ทำให้เรา Go Green ได้ 100% เลย ใช่ละ ว่า มันไม่มีควัน หรือ ไอเสียออกมาเลย เพราะมันใช้ไฟฟ้าทั้งหมด แต่ไม่ได้บอกว่ามันเป็นอะไรที่ Zero Carbon Footprint เพราะแค่ไฟฟ้าที่เราเอามาเติม ส่วนใหญ่ของประเทศเราก็มาจากก๊าชธรรมชาติซะเยอะอยู่ดี แต่ถามว่า ดีกว่าการใช้รถน้ำมันมั้ย ก็ใช่แหละ เพราะพวกนี้มันเป็นการพลักหน้าที่การแปลงพลังงานให้ไปอยู่บนสถานีไฟฟ้าขนาดใหญ่ ที่ออกแบบมาให้มีประสิทธิภาพสูง ลดการปล่อยพวก Carbon ให้มากที่สุดแล้ว หรือก็คือมัน Optimise มาแล้วนั่นเอง

ถึงเราจะบอกว่า รถเราจะชาร์จกับ Solar Cell อีก แต่ขั้นตอนการผลิตมันก็ต้องใช้ไฟฟ้าอีก และพวกการได้มาซึ่งวัสดุในการผลิตต่าง ๆ ล้วนมีการปล่อย Carbon ทั้งสิ้น ทำให้เราก็ไม่สามารถพูดได้แล้วว่ามันเป็นรถที่ไม่ปล่อย Carbon เพิ่มเลย แต่มันก็ลดไปเยอะพอสมควรเมื่อเทียบกับ ICE แน่นอนละ

ทำไมหลาย ๆ เจ้าถึงยกให้ EV เป็นอนาคต ?

จริง ๆ เหตุผลง่าย ๆ เลย เพราะ EV มันใช้ไฟฟ้า ใช่ฮ่ะ แค่นั้นเลย จากเดิมที่ ICE มันใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิงในการขับเคลื่อน ถ้าเราลองไปดูน้ำมันเราก็จะรู้ว่ามันเป็น Fossil Fuel หรือเกิดจากการที่ซากพืชซากสัตว์ทับถมกันเป็นเวลานานเลย ทำให้เกิดเป็นน้ำมันขึ้นมา กว่าเราจะใช้ได้ เราจะต้องไปขุดมันขึ้นมา เอาไปกลั่นสารพัดมาก ไหนจะเรื่องที่ว่า มันเป็นพลังงานที่ใช้แล้วหมดไปด้วย ขุด ดูด แล้วทำแล้วทำเลย หาย

แต่เมื่อเทียบกับไฟฟ้า ที่ประเทศที่เราเจริญแล้ว เขาก็สนับสนุนการใช้พลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานจากแสงอาทิตย์ พลังงานจากเขื่อน และพลังงานจากลม หรือจะเป็นในแง่พลังงานสะอาดเช่น Nuclear เลยทำให้โดยรวมแล้ว การใช้รถที่เป็นไฟฟ้าจึงมีความยั่งยืนต่อสิ่งแวดล้อมในระยะยาวมากกว่า เลยทำให้หลาย ๆ เจ้าก็เริ่มที่จะขยับตัวเองไปทำไฟฟ้า หรือเริ่มเปลี่ยนจาก ICE เพียว ๆ ไปเป็น HEV และ PHEV กันบ้างแล้ว ดูจากในงาน Motor Show ที่ผ่านมา เราก็จะเห็น Trend นี้ได้อย่างชัดเจนเลย

สรุป

วันนี้เป็นตอนแรกในซีรีย์ EV101 ที่เรามาคุยกันในเรื่องของการทำงานของ BEV ว่ามันทำงานอย่างไร เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์แบบเดิมหรือ ICE มันมีความแตกต่างอย่างไร ทำไมข้อดีข้อเสียของมันคืออะไรกัน ในตอนหน้าเราจะพาไปทำความรู้จักกับอีกส่วนที่สำคัญมาก ๆ และ แพงที่สุดใน BEV เลยนั่นคือ Battery ว่ามันทำงานอย่างไร และมันมีอะไรบ้าง