เครื่องชาร์จ EV อัจฉริยะ รองรับการชาร์จรถไฟฟ้าในปัจจุบันยันอนาคต
เทคโนโลยีรถยนต์ไฟฟ้าได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องจนศักยภาพเพิ่มขึ้นชนิดก้าวกระโดด แต่ข้อจำกัดกลับเกิดขึ้นเมื่อเครื่องชาร์จอาจไม่รองรับแรงดันไฟฟ้าของรถรุ่นใหม่ แต่จะเป็นอย่างไรเมื่อมีการคิดค้น เครื่องชาร์จ EV อัจฉริยะ ที่ปรับแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จได้เอง
แนวโน้มการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าขยายตัวอย่างต่อเนื่อง จากความพยายามส่งเสริมของหลายประเทศส่งเสริมการใช้งานอย่างเต็มที่ นำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องรถยนต์ไฟฟ้าทัดเทียมกับรถยนต์สันดาปในเร็ววัน เพื่อจูงใจผู้คนให้เปลี่ยนผ่านมาใช้พลังงานสะอาดเต็มรูปแบบ
ท่ามกลางการแข่งขันด้านเทคโนโลยีอันดุเดือด สิ่งที่ได้รับการตั้งคำถามไม่แพ้กันคือ โครงสร้างพื้นฐาน แม้มีความพยายามในการจัดตั้งสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ามารองรับ แต่ด้วยการพัฒนาก้าวกระโดดของเทคโนโลยีของตัวรถยนต์ไฟฟ้าเอง จึงนำมาสู่ปัญหาในการสร้างโครงสร้างพื้นฐานเช่นกัน
วันนี้เราจึงมาพูดถึงปัญหาแรงดันไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้ากันเสียหน่อย
ช่องโหว่ที่มาจากการก้าวกระโดดทางเทคโนโลยี
เมื่อพูดถึงรถยนต์ไฟฟ้าชิ้นส่วนแรกที่ผู้คนต่างให้ความสนใจคือ แบตเตอรี่ ด้วยการเป็นแหล่งกักเก็บพลังงานแห่งสำคัญใช้หล่อเลี้ยงและขับเคลื่อนรถทั้งคัน ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่จึงเป็นส่วนสำคัญที่ใช้ในการชี้วัดขีดความสามารถของตัวรถ จนมูลค่ากว่าครึ่งของรถล้วนมาจากต้นทุนทางแบตเตอรี่ทั้งสิ้น
ด้วยเหตุนี้หลายบริษัทต่างเร่งพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ไม่ขาดสาย เพื่อเพิ่มทั้งความจุ, ความเร็วการชาร์จ, ความทนทาน, ความเสถียร ไปจนจำนวนรอบการใช้งาน เพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการขับเคลื่อน และคาดหวังให้เทคโนโลยีพลังงานสะอาดเข้ามาทดแทนเครื่องยนต์สันดาปในเร็ววัน
หนึ่งในแนวทางพัฒนาแบตเตอรี่ที่สามารถพบเห็นได้ทั่วไปคือ การเพิ่มระดับแรงดันไฟฟ้าแบตเตอรี่ สิ่งนี้จะช่วยลดจำนวนสายไฟที่ใช้งานส่งผลต่อน้ำหนักของตัวรถ ทำให้สามารถวิ่งได้เร็วและไกลขึ้น อีกทั้งยังรองรับการชาร์จจากไฟฟ้าแรงดันสูง ช่วยให้สามารถชาร์จแบตเตอรี่กลับมาพร้อมใช้งานเร็วขึ้นด้วย
นี่จึงเป็นสาเหตุแห่งการเปลี่ยนจากแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้าขนาด 250 – 450 โวลต์ ในปัจจุบัน ยกระดับสู่แรงดันไฟฟ้า 600 – 800 โวลต์ ทำให้รถยนต์ไฟฟ้าสามารถวิ่งได้ไกลและชาร์จพลังงานเร็วยิ่งขึ้น นั่นกลับเป็นข้อจำกัดเมื่อโครงสร้างพื้นฐานส่วนมากไม่สามารถพัฒนาตามการพัฒนาทัน
โครงสร้างพื้นฐานที่สร้างเพื่อรองรับรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นเก่า ไม่สามารถดึงประสิทธิภาพการใช้งานจากรถยนต์ไฟฟ้าได้ดีพอ แม้แบตเตอรี่จะรองรับการชาร์จได้เร็วแค่ไหน แต่หากเครื่องชาร์จไม่สามารถจ่ายพลังงานได้มากพอก็ไม่สามารถดึงประสิทธิภาพออกมาได้เต็มที่ กลายเป็นปัญหาคอขวดตรงเครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าแทน
นี่จึงเป็นปัญหาสำคัญที่ต้องเริ่มให้ความสนใจและมองหาแนวทางแก้ไขอย่างเร่งด่วน
เครื่องชาร์จ EV อัจฉริยะที่รองรับแรงดันไฟฟ้าทุกระดับ
การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าอย่างก้าวกระโดดอาจถือเป็นฝันร้ายสำหรับผู้ประกอบการ ด้วยการสร้างสถานีชาร์จแต่ละจุดมีต้นทุนไม่น้อย แต่ไม่ทันจะได้รับผลตอบแทนเป็นชิ้นอัน เทคโนโลยีก็เข้าสู่ยุคเปลี่ยนผ่าน แท่นชาร์จที่มีอยู่ไม่สามารถเติมพลังงานแก่รถยนต์ไฟฟ้ารุ่นใหม่ได้ดีพอจนคนอาจไม่เข้ามาใช้บริการ
อีกทั้งแม้จะทำการพัฒนาแท่นชาร์จตามรุ่นของรถยนต์ไฟฟ้าก็ตาม แต่แท่นชาร์จรุ่นใหม่ก็ไม่เหมาะสมต่อการนำมาใช้กับรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นเก่าและอาจทำให้เกิดอันตราย กลายเป็นปัญหาในการติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานรองรับรถยนต์ไฟฟ้าในอนาคต
นำไปสู่แนวคิดการพัฒนาเครื่องชาร์จรุ่นใหม่ซึ่งสามารถปรับแต่งแรงดันไฟฟ้าที่ทำการจ่ายได้
ผลงานนี้เป็นของทีมวิจัยจาก Indian Institute of Technology Madras ในอินเดีย กับการคิดค้นเครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าอัจฉริยะ ที่สามารถปรับตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายออกจากเครื่องให้เปลี่ยนแปลงโดยอัตโนมัติ สามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าได้ตั้งแต่ 20 – 900 โวลต์ พร้อมรองรับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้งานในปัจจุบันรวมถึงการพัฒนาในอนาคต
เครื่องชาร์จได้รับการออกแบบปรับปรุง Power factor correction (PFC) และตัวแปลงไฟฟ้าภายในเครื่อง ให้สามารถปรับระดับเพิ่มหรือลดแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายเข้าสู่แบตเตอรี่ได้เอง ทำให้แท่นชาร์จนี้สามารถปรับแรงดันไฟฟ้าให้เข้ากับแบตเตอรี่ของรถแต่ละคันโดยอัตโนมัติ
จากการคำนวณและทดสอบช่วยยืนยันว่า เครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าสามารถเติมพลังงานให้แก่รถยนต์ไฟฟ้าทุกคันอย่างปลอดภัยภายใต้แรงดันไฟฟ้า 120 – 900 โวลต์ โดยให้ผลลัพธ์ไม่แตกต่างจากเครื่องชาร์จทั่วไป ข้อจำกัดเดียวคือหากแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินในช่วง 40 – 120 โวลต์ อาจทำให้ประสิทธิภาพการชาร์จลดลงไปอยู่ที่ 94%
จากข้อจำกัดนี้อาจทำให้เกิดการติดขัดไปบ้างหากต้องการใช้กับยานพาหนะขนาดเล็ก เช่น จักรยานยนต์ไฟฟ้า แต่สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าเครื่องชาร์จนี้จะช่วยแก้ปัญหาที่เคยมี ขจัดคอขวดทางเทคโนโลยีให้พร้อมรองรับการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าทุกรุ่น ทุกแบบ และทุกขนาด ช่วยให้สามารถพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานขึ้นรองรับได้อย่างราบรื่น
นี่จึงถือเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่จะช่วยผลักดันให้เราเข้าใกล้การปล่อยคาร์บอนเป็นศูนย์ได้อีกก้าว
ล่าสุดทางทีมวิจัยได้ขอจดสิทธิบัตรเทคโนโลยีและพร้อมจะพัฒนาแท่นชาร์จให้รองรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ รวมถึงตั้งใจพัฒนาแท่นชาร์จอัจฉริยะนี้ให้รองรับการใช้งานกับยานพาหนะทุกรูปแบบ รวมถึงจักรยานยนต์ไฟฟ้า สกูตเตอร์ไฟฟ้า และรถยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็กต่อไป
ไม่แน่ว่าในอนาคตเราอาจมีสถานีชาร์จที่พร้อมรองรับรถทุกชนิดแบบเดียวกับปั๊มน้ำมันในปัจจุบันก็เป็นได้
ที่มา
https://interestingengineering.com/innovation/universal-charging-solution-current-and-next-gen-evs
https://www.posttoday.com/post-next/innovation/693218