Saving & Conservation Energy

เทคโนโลยีการชาร์จแบบไร้สายของรถยนต์ไฟฟ้าต่อการปรับตัวของอุตสาหกรรม

Share with

Article by: Pachern Jansa (Asst.Prof.), School of Engineering, Sripatum University

แนวคิดของการส่งผ่านกำลังงานแบบไร้สายด้วยข้อต่อแม่เหล็กไฟฟ้าได้มีขึ้นครั้งแรกเมื่อปีค.ศ. 1891 โดยนิโคล่า เทสล่า การชาร์จแบบไร้สายเป็นวิธีของการประจุพลังงานไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี่โดยไม่ต้องการสายชาร์จและปลั๊กสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างยานพาหนะหรืออุปกรณ์กับจุดชาร์จ เทคโนโลยีการชาร์จแบบไร้สายของยานยนต์ไฟฟ้าจะใช้หลักของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กและการสั่นพ้องของแม่เหล็ก โดยการใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าในการส่งพลังงานผ่านช่องว่างอากาศขนาดเล็กระหว่างแผ่นรับพลังงานของยานยนต์ไฟฟ้ากับแท่นชาร์จของสถานประจุไฟฟ้าดังรูปที่ 1

Figure1 Inductive Charging1

บริษัทที่ผลิตอุปกรณ์เทคโนโลยีชาร์จยานยนต์ไฟฟ้าแบบไร้สายในปัจจุบัน ได้แก่ WiTricity, Qualcomm, Conductix-Wampfler, Bombardier, EVWireless, Momentum Dynamics, ELIX Wireless และ Plugless Power โดย Witricity เป็นบริษัทสตาร์ทอัพที่เริ่มก่อตั้งขึ้นที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ได้ผลิตเทคโนโลยีการชาร์จยานยนต์ไฟฟ้าแบบไร้สายแบบใช้ข้อต่อสนามแม่เหล็กสั่นพ้อง โดยมีตัวรับสำหรับติดตั้งไว้ส่วนล่างของรถยนต์และติดตั้งตัวส่งฝังไว้ในพื้นผิวของช่องจอดของโรงจอดรถ ดังรูปที่ 2(a) ส่วนกลุ่ม Qualcomm ได้ร่วมกับมหาวิทยาลัยโอคแลนด์ ในการพัฒนาแท่นชาร์จไร้สายที่เรียกว่า Double D ขึ้นมา ดังรูปที่ 2(b) ซึ่งอ้างว่าสามารถส่งกำลังไฟฟ้าได้เป็น 2 เท่าด้วยประสิทธิภาพที่มากกว่าเมื่อเทียบกับแท่นชาร์จแบบวงกลม (รูปที่ 2 (c)) ระบบชาร์จไร้สายสำหรับรถบัสไฟฟ้าของ Conductix-Wampfler ได้มีการใช้งานในกรุงโตริโน ประเทศอิตาลีมาแล้วเป็นเวลา 10 ปี ระบบประกอบด้วยส่วนของตัวส่งที่ติดตั้งบนถนนและส่วนของชุดตัวรับที่ติดตั้งในรถ สำหรับระบบ PRIMOVE ของ Bombardier มีทั้งการชาร์จไร้สายแบบประจำจุดชาร์จและการชาร์จไร้สายแบบพลวัตรขณะเคลื่อนที่ของรถบัสไฟฟ้าและรวมถึงรถรางเบาอีกด้วย

โดยปัจจุบันระบบการชาร์จแบบไร้สายของ Bombardier กำลังมีการใช้งานในระบบรถบัสโดยสารสาธารณะในเมืองเบราน์ชไวค์ ประเทศเยอรมนี ทางด้านของ EVWireless ได้พัฒนาตัวชาร์จแบบไร้สายของยานยนต์ไฟฟ้าที่ใช้เทคโนโลยีการเชื่อมต่อแม่เหล็กนาโนคอมโพสิตแบบพัลส์ (PTNMC) โดยอ้างว่าสามารถควบคุมการจ่ายพลังงานไฟฟ้าได้เป็นระยะๆที่แรงดันและความถี่สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสำหรับ Momentum Dynamics ได้พัฒนาซอฟต์แวร์ที่สามารถเก็บค่าการชาร์จไฟฟ้าของผู้ใช้ได้ ปัจจุบันระบบของ Momentum Dynamics ได้มีการใช้งานกับรถบรรทุก Smith EVs ของบริษัทขนส่ง FedEx ในส่วน HEVO Power เป็นอีกบริษัทหนึ่งที่ติดตั้งระบบการชาร์จไร้สายแบบประจำจุดชาร์จและการชาร์จไร้สายแบบพลวัตรกับส่วนลานจอดรถไฟฟ้า มีการใช้โปรแกรมในโทรศัพท์สมาร์ทโฟนเพื่อหาลานจอดและช่วยให้คนขับจัดตำแหน่งการจอดให้ถูกต้องสำหรับการชาร์จรถไฟฟ้าอีกด้วย ตารางที่ 1 เป็นสรุปรายชื่อบริษัทที่ผลิตเทคโนโลยีการชาร์จยานยนต์ไฟฟ้าแบบไร้สายและคุณสมบัติต่างๆของระบบ

Figure2: (a) WiTricity’s highly resonant WC pads for electric vehicles (b) Qualcomm Halo’s patented “Double D” coil design as compared to (c) a traditional circular coil design2

Table 1: EVWC Companies

เทคโนโลยีการชาร์จแบตเตอรี่ของยานยนต์ไฟฟ้าแบบไร้สายกำลังได้รับการค้นคว้าวิจัยโดยหน่วยงานวิจัยและมหาวิทยาลัยต่างๆในต่างประเทศอย่างต่อเนื่อง เช่น Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), Utah State University, Oak Ridge National Laboratory (ORNL), University of Tokyo, University of Auckland, Setsunan University, Tokohu University, Saitama University และ University of British Columbia. ดังสรุปผลงานวิจัยที่แสดงในตารางที่ 2

Table 2: EVWC Research

ระบบชาร์จแบบไร้สายมีความเป็นไปได้ในการใช้งานจริงและมีประสิทธิภาพของระบบต่ำกว่าการชาร์จแบบเดิมที่ใช้สายเพียงเล็กน้อยแค่ประมาณ 7-10% แต่สิ่งสำคัญคือยานยนต์ไฟฟ้าที่มีการผลิตเชิงพาณิชย์ในปัจจุบันนั้นยังคงมีจำนวนน้อยมากที่มีการติดตั้งระบบชาร์จแบบไร้สาย รวมทั้งสถานีชาร์จที่จะต้องมีการปรับแต่งให้มีระบบชาร์จแบบไร้สายเพิ่มขึ้น ส่วนด้านมาตรฐานนั้นสมาคมวิศวกรรมยานยนต์ (SAE) ได้เริ่มมีการออกมาตรฐานรองรับสำหรับการชาร์จยานยนต์ไฟฟ้าแบบไร้สายที่กำลังไฟฟ้าสูงสุด 11 kW ในปีคศ.20173 และล่าสุด China Electricity Council (CEC) ได้อนุมัติและเผยแพร่ชุดมาตรฐานแห่งชาติสำหรับการชาร์จแบบไร้สายของยานยนต์ไฟฟ้าที่ใช้พื้นฐานเทคโนโลยีของ WiTricity4 ดังนั้นเทคโนโลยีการชาร์จยานยนต์ไฟฟ้าแบบไร้สายยังคงเป็นช่วงของการเริ่มต้นเท่านั้น ยังขาดมาตรฐานรองรับส่วนที่เกียวข้องอีกมากมาย อัตราการเติบโตยังคงต้องขึ้นอยู่กับการขยายตัวของยานยนต์ไฟฟ้าและการพัฒนาสถานีชาร์จให้ครอบคลุมแพร่หลาย แต่เทคโนโลยีการชาร์จยานยนต์ไฟฟ้าแบบไร้สายก็ยังคงเป็นความหวังของการเปลี่ยนแปลงสำหรับโลกยานยนต์ไฟฟ้าที่ดีขึ้นในอนาคต

1 IRENA (2019), Innovation outlook: Smart charging for electric vehicles, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi.

2 Taylor M. Fisher et. all. (2014), Electric vehicle wireless charging technology: a state-of-the-art review of magnetic coupling systems, Wireless Power Transfer, 1(2), 87–96.

3 Pollution Probe and The Delphi Group (2018), Final project report : City of Toronto electric mobility strategy assessment phase, Retrieved from: https://www.toronto.ca/wp-content/uploads/2019/05/9685-EMS-Assessment-Phase-Final-Project-Report.pdf

4Mark Kane (2020), China To Introduce EV Wireless Charging Standard Based On WiTricity Technology, Retrieved from: https://insideevs.com/news/420700/china-ev-wireless-charging-standard-witricity-tech/

Related Posts