เจาะลึกระบบ 48 Volts ใน Tesla Cybertruck

glassman555

4 hours ago

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,