เจาะลึกระบบ 48 Volts ใน Tesla Cybertruck

Tesla Cybertruck ขึ้นชื่อว่าเป็นรถยนต์คันแรกของโลกที่หันมาใช้ Low Voltage 48 Volts เป็นรุ่นแรกของโลกนะครับ

ระบบ Low Voltage ของรถคืออะไร?

ระบบแบต Low Voltage ในรถต่างๆ ที่ใช้งานกันไม่ว่าจะเป็นรถยนต์น้ำมันหรือรถยนต์ไฟฟ้านั้นมีมาตั้งแต่ปี 1960 แล้วนะครับ ระบบ Low Voltage หลักๆ นั้นใช้งานต่างๆ ดังนี้

• สตาร์ทรถ: ถ้าเป็นรถน้ำมัน มันก็คือไฟเลี้ยงในระบบที่เอาไว้ใช้สำหรับสตาร์ทรถผ่านไดสตาร์ทยังไงล่ะครับ ตัวแบตนี้จะส่งกระแสไฟไปปั่นไดสตาร์ทให้สตาร์ทเครื่องยนต์ ส่วนรถยนต์ไฟฟ้านั้นเอาไว้สำหรับเลี้ยงระบบไฟฟ้า เช่น เวลารถกดปลดล๊อครถและกดปุ่ม start รถ EV (ในบางรุ่น) ตัว ECU หรือ MCU ของรถจะส่งสัญญาณไปยังระบบต่างๆ ในรถรวมไปถึงการจ่ายไฟออกมาจากแบตเตอร์รี่ลูกใหญ่ของรถ EV ที่เราเรียกกันติดปากว่า High Voltage Battery
• ระบบไฟต่างๆ ภายในรถ เช่น ไฟหน้า, ไฟท้าย, วิทยุรถ, ระบบ infotainment ของรถ, และไฟหน้าจอรถ (Dashboard)
• ระบบความปลอดภัยของรถ เช่น ถุงลมนิรภัย (Airbags), ระบบเบรกป้องกันล้อล็อก (ABS), ระบบพวงมาลัยไฟฟ้า (Power Steering), และระบบควบคุมการทรงตัวของรถ (Electronic Stability Control) จะใช้ไฟจากแบตเตอรี่แรงดันต่ำ (Low Voltage Battery) เพื่อให้ทำงานในขณะที่รถยนต์ไฟฟ้ากำลังขับเคลื่อน

ส่วนระบบปรับอากาศ (AC) ในรถยนต์ไฟฟ้านั้นไม่ได้ใช้ Low Voltage นะครับ

• ในรถยนต์น้ำมันทั่วไป ระบบปรับอากาศจะใช้พลังงานจากเครื่องยนต์ผ่านสายพานที่ขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์
• แต่ใน รถยนต์ไฟฟ้า คอมเพรสเซอร์ของระบบปรับอากาศจะใช้ไฟฟ้าจาก แบตเตอรี่แรงดันสูง (High Voltage Battery) แทนที่จะใช้ระบบไฟแรงดันต่ำ ดังนั้นแบตเตอรี่แรงดันสูงนี้จะจ่ายพลังงานให้คอมเพรสเซอร์ไฟฟ้าเพื่อให้ระบบปรับอากาศทำงานได้โดยไม่ต้องพึ่งพาเครื่องยนต์ที่ทำงานอยู่

ทำไม Low Voltage ต้องเปลี่ยนมาเป็น 48 Volts?

สายไฟถือว่าเป็นเรื่องใหญ่ในรถยนต์ทุกคันนะครับ ถ้าดูจากกราฟด้านล่างจะเห็นได้ว่าโลกเรานั้นเปลี่ยนมาใช้แบต 12 volts ในปี 1960 หรือเมื่อ 60 กว่าปีที่แล้วซึ่งถูกดันแรงไฟจาก 6 volts มาเป็น 12 volts กันเหมือนทุกวันนี้ จากนั้นก็เริ่มเปลี่ยนสเปคสายไฟในรถให้มีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ เพื่อรองรับ Amp (แอมป์)หรือกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านสายไฟครับ 

1. สายไฟมีขนาดเล็กลง

โวล์ทนั้นคือแรงดันไฟครับ ณ ปัจจุบันค่ายรถทุกค่ายยังใช้แรงดันไฟที่ 12 โวล์ทกันอยู่เลย โดยตอนนี้ค่าเฉลี่ยมากสุดของการใช้ไฟในรถจะอยู่ที่ 12 โวล์ท 220 แอมป์ซึ่งถือว่าเยอะมาก ทำให้โหลดสายไฟทำงานหนักมาก ดังนั้นค่ายรถก็ต้องทำการเปลี่ยนสายไฟให้หนามากขึ้นเพื่อรองรับค่าแอมป์ที่สูงขึ้น

ถ้าอยากให้มีการส่งไฟได้ปริมาณที่เยอะขึ้นก็ไปเล่นกับ Volt หรือ Amp เอาครับ เทสล่าเลยเลือกหักดิบมาใช้แบตก้อนเล็กในรถแบบ 48 Volts แทนนะครับซึ่ง Tesla บอกว่า สามารถลดกระแสไฟในสายไฟได้มากถึง 4 เท่าดังนั้นเราจะเห็นได้ว่าแอมป์ของแบต 48 Volts นั้นอยู่ที่ 55 แอมป์เอง ถ้าอยู่ในสายไฟ 12 โวล์ทก็จะอยู่ที่ 220 แอมป์เลยทีเดียวครับ

สายไฟใช้น้อยลงและมีขนาดเล็กลงก็แสดงว่ารถจะมีน้ำหนักน้อยลง

2. ลด Powerloss ลงถึง 16 เท่า

การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าในรถยนต์จาก 12 โวลต์ เป็น 48 โวลต์ สามารถช่วยลดการสูญเสียพลังงานในสายไฟได้อย่างมาก เนื่องจากการสูญเสียพลังงานในสายไฟขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้า โดยสูตรคำนวณการสูญเสียพลังงานคือ:

โดยที่:

• P_loss คือการสูญเสียพลังงานในรูปของวัตต์
• I คือกระแสไฟฟ้า (แอมแปร์)
• R คือความต้านทานในสายไฟ (โอห์ม)

จากกฎการคำนวณกำลังไฟฟ้า:

เมื่อเราเพิ่มแรงดันไฟฟ้าขึ้น กระแสไฟฟ้าจะลดลงเพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้าเท่าเดิม ดังนั้น การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจะช่วยลดการสูญเสียพลังงานในสายไฟได้อย่างมาก เพราะการสูญเสียพลังงานขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าที่ถูกยกกำลังสอง (( I^2 )) เมื่อเราเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจาก 12 โวลต์ เป็น 48 โวลต์ กระแสไฟฟ้าจะลดลง 4 เท่า ส่งผลให้การสูญเสียพลังงานลดลง:

ซึ่งหมายความว่า การสูญเสียพลังงานจะลดลงถึง 16 เท่า เมื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจาก 12 โวลต์ เป็น 48 โวลต์ ในรถยนต์ ในขณะที่ยังคงใช้กำลังไฟฟ้าเท่าเดิม

Cite : Tesla Investor Days 2023,

อุปกรณ์ 12 volts มีอะไรบ้าง?

• door lock(ระบบล๊อคประตู)
• latch(ที่จับประตู)

BLINK DRIVE TAKE

Stay tune, stay with BLINK DRIVE