หลังจากที่ #ทีมขับซ่า ได้พาไปทำความเข้าใจเรื่อง “เทคโนโลยี 800 โวลต์” และ “สถาปัตยกรรมแบบ 800 โวลต์” ในสองบทความที่ผ่านมา หลายท่านอาจเริ่มตั้งคำถามขึ้นมาได้ว่า หากรถยนต์ไฟฟ้าบางรุ่นที่ใช้ระบบ 400 โวลต์ สามารถใช้งานร่วมกับสถานีอัดประจุไฟฟ้าแบบ 800 โวลต์ได้ แล้วเหตุอันใดผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าหลายค่ายจึงยังลงทุนพัฒนา EV ที่เป็นสถาปัตยกรรมแบบ 800 โวลต์ กันอย่างจริงจัง?
คำถามนี้ถือว่าน่าสนใจมาก เพราะหากมองเพียงตัวเลขกำลังอัดประจุสูงสุด หลายครั้งที่รถยนต์ไฟฟ้าที่รองรับระบบ 400 โวลต์ และรถยนต์ไฟฟ้าที่รองรับระบบ 800 โวลต์ อาจมีตัวเลขใกล้เคียงกันจนแทบไม่เห็นความแตกต่าง แต่ในความเป็นจริงแล้ว ทั้งสองแนวทางมีหลักคิดทางวิศวกรรมที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ
ก่อนอื่นต้องเข้าใจก่อนว่า “รองรับสถานีอัดประจุไฟฟ้าแบบ 800 โวลต์” ไม่ได้แปลว่าเป็น EVs ที่เป็น 800 โวลต์
ปัจจุบันผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าหลายรายสามารถทำให้รถยนต์ไฟฟ้าระบบ 400 โวลต์ ใช้งานร่วมกับสถานีอัดประจุแรงดันสูงได้จนบางครั้งผู้ใช้งานอาจเข้าใจว่ารถคันนั้นเป็นสถาปัตยกรรมแบบ 800 โวลต์ แต่ในความเป็นจริง รถยนต์ไฟฟ้าเองยังคงใช้แบตเตอรี่และระบบไฟฟ้าหลักแบบ 400 โวลต์ เหมือนเดิม สิ่งที่เพิ่มเข้ามาคือ “ระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง (Power Electronics)” ที่ช่วยจัดการแรงดันไฟฟ้าระหว่างการอัดประจุ
แล้ว EVs ที่ใช้ระบบ 400 โวลต์ ทำอย่างไร ถึงใช้งานกับ “สถานีอัดประจุไฟฟ้าที่รองรับกับระบบ 800 โวลต์” ได้?
ผู้ผลิตบางรายเลือกใช้เทคนิคที่เรียกว่า “Boost Converter” หรือ “Dual Inverter” แล้วสองสิ่งนี้คืออะไร?
Boost Converter คือ วงจร DC-DC Converter ที่ทำหน้าที่เพิ่มแรงดันไฟฟ้าระหว่างการอัดประจุ กล่าวง่าย ๆ คือ รถรับพลังงานจากสถานีอัดประจุแรงดันสูง แล้วแปลงแรงดันให้เหมาะสมกับแบตเตอรี่ 400 โวลต์ ของตนเอง
อีกแนวทางหนึ่งคือ Dual Inverter ผู้ผลิตบางรายนำอินเวอร์เตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้ามาปรับรูปแบบการทำงานใหม่ในช่วงอัดประจุ เพื่อให้สามารถรองรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้ ผลลัพธ์คือ แม้รถจะยังเป็นแพลตฟอร์ม 400 โวลต์ แต่สามารถดึงกำลังไฟฟ้าจากสถานีอัดประจุแรงดันสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ
แล้วแบบนี้ EVs ที่ใช้ระบบ 400 โวลต์ กับ EVs ที่ใช้ระบบ 800 โวลต์ ก็แทบไม่แตกต่างกันสิ?
ในประเด็นนี้อาจเป็นจุดที่หลายคนเข้าใจผิดได้ เพราะการนำ Boost Converter หรือ Dual Inverter มาช่วยนั้น มันช่วยได้เพียงเฉพาะช่วงเวลาที่รถกำลังอัดประจุเท่านั้น แต่อย่าลืมว่า… รถยนต์ไฟฟ้าไม่ได้ใช้ชีวิตส่วนใหญ่อยู่ที่หน้าตู้อัดประจุ ในความเป็นจริง รถใช้เวลามากกว่า 95% ของอายุการใช้งานอยู่บนท้องถนน และนี่คือจุดที่สถาปัตยกรรมแบบ 800 โวลต์ เริ่มแสดงข้อได้เปรียบออกมาอย่างชัดเจน
#ทีมขับซ่า ทำตารางเปรียบเทียบกันระหว่างสองสถาปัตยกรรมเพื่อให้เห็นภาพที่ชัดเจนกันมากขึ้น
| หัวข้อ | สถาปัตยกรรมแบบ 400 โวลต์ | สถาปัตยกรรมแบบ 800 โวลต์ |
| แรงดันและกระแสไฟฟ้า | ใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า จึงต้องใช้กระแสไฟฟ้าสูงกว่าเพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้าเท่ากัน | ใช้แรงดันไฟฟ้าสูงกว่า จึงใช้กระแสไฟฟ้าต่ำกว่าสำหรับกำลังไฟฟ้าเท่ากัน |
| สายไฟและบัสบาร์ | ต้องใช้สายไฟและบัสบาร์ที่มีขนาดใหญ่กว่าเพื่อรองรับกระแสและควบคุมความร้อน | สามารถใช้สายไฟและอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบากว่าได้ |
| การอัดประจุ DC Fast Charging | โดยทั่วไปมีกำลังอัดประจุสูงสุดต่ำกว่า | รองรับกำลังอัดประจุ DC สูงมากได้ เมื่อใช้งานร่วมกับสถานีที่รองรับ |
| การใช้งานในชีวิตประจำวัน | เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานทั่วไปและการอัดประจุที่บ้าน | การอัดประจุ AC ที่บ้านแทบไม่แตกต่างจาก EVs ระบบ 400 โวลต์ เพราะข้อจำกัดอยู่ที่กระแสไฟฟ้า (Ampere) ไม่ใช่แรงดันของแบตเตอรี่ |
สถาปัตยกรรมแบบ 800 โวลต์ ได้ประโยชน์ตลอดเวลาที่รถกำลังเคลื่อนที่
ขอ Throwback กลับไปที่สมการทางฟิสิกส์กันอีกเล็กน้อย หัวใจสำคัญของระบบ 800 โวลต์ คือการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของระบบทั้งคัน เมื่อแรงดันเพิ่มขึ้น กระแสไฟฟ้าที่ต้องใช้จะลดลงตามความสัมพันธ์ดังแสดงในสมการ
P=VI
สำหรับกำลังไฟฟ้าเท่าเดิม หากแรงดันเพิ่มเป็นสองเท่ากระแสจะลดลงเกือบครึ่งหนึ่ง เมื่อกระแสลดลงการสูญเสียพลังงานในสายไฟก็ลดลงตามดังแสดงในสมการ
P(loss)=I^2R
สังเกตว่ากระแสไฟฟ้าถูกยกกำลังสอง นั่นหมายความว่า หากกระแสลดลง 50% ความร้อนที่เกิดจากการสูญเสียในสายไฟอาจลดลงได้ถึงประมาณ 75% จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้ากำลังมุ่งไปสู่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น
ความร้อนที่ลดลง ส่งผลต่อการใช้งานจริงอย่างไร?
หลายคนอาจมองว่าความร้อนเป็นเพียงตัวเลขทางวิศวกรรม แต่ในความเป็นจริง ความร้อนคือข้อจำกัดสำคัญของรถยนต์ไฟฟ้า ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือระหว่างการอัดประจุแบบ DC Fast Charging เรามักได้ยินเสียงพัดลมและระบบระบายความร้อนทำงานอย่างหนัก เนื่องจาก BMS ต้องพยายามรักษาอุณหภูมิของแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วงที่ปลอดภัย เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นมากระบบอาจสั่งลดกำลังการอัดประจุลงโดยอัตโนมัติ แม้ว่าสถานีจะยังสามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าได้อยู่ก็ตาม
ดังนั้น การลดความร้อนจึงไม่ได้หมายถึงเพียงการเพิ่มประสิทธิภาพ แต่ยังหมายถึงความสามารถในการรักษาระดับกำลังอัดประจุให้สูงได้ต่อเนื่องมากขึ้นอีกด้วย
บทสรุปของซีรีส์ 800 โวลต์
จากทั้งหมดทั้งมวลและจากสองบทความก่อนหน้าที่ #ทีมขับซ่า ได้พาไปเจาะรายละเอียดของคำว่า 800 โวลต์ กันมาหมดแล้ว จนเราอาจจะแยกระหว่างสิ่งสองสิ่งที่เรียกว่า “EV คันนี้เป็นระบบ 800 โวลต์แท้” และ “EV คันนี้เป็นระบบ 800 โวลต์เกือบแท้” กันได้ไม่มากก็น้อย เมื่อมองจากภายนอกรถยนต์ไฟฟ้าระบบ 400 โวลต์ บางรุ่นอาจสามารถใช้งานร่วมกับสถานีอัดประจุไฟฟ้าแบบ 800 โวลต์ ได้ดีเหมือนกัน จนทำให้หลายคนเข้าใจว่าสถาปัตยกรรมแบบ 800 โวลต์ อาจไม่จำเป็นอีกต่อไป
แต่เมื่อพิจารณาในเชิงวิศวกรรมจะพบว่า “การรองรับการอัดประจุที่ 800 โวลต์” และ “การออกแบบระบบทั้งคันเป็น 800 โวลต์” เป็นคนละเรื่องกัน ซึ่ง Boost Converter และ Dual Inverter คือสิ่งที่ช่วยให้ EVs ที่เป็นระบบ 400 โวลต์ ใช้ประโยชน์จากสถานีอัดประจุแรงดันสูงได้ แต่ไม่ได้เปลี่ยนให้ EV คันนั้นกลายเป็นสถาปัตยกรรมแบบ 800 โวลต์ ได้โดยสิ้นเชิง
