1. ทำความเข้าใจมอเตอร์ไฟฟ้าในรถ EV
รถยนต์ไฟฟ้าไม่ได้มีแค่แบตเตอรี่ แต่หัวใจสำคัญในการขับเคลื่อนคือ มอเตอร์ไฟฟ้า ซึ่งมีหน้าที่แปลงพลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ให้เป็นพลังงานกลเพื่อขับเคลื่อนล้อ มอเตอร์หลักๆ ที่ใช้ใน EV มี 2 ประเภท ได้แก่ Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) และ Induction Motor (IM)
2. Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM)
หลักการทำงาน:
ใช้ แม่เหล็กถาวร (Permanent Magnets) ที่ติดตั้งอยู่บนโรเตอร์ (Rotor - ส่วนที่หมุน)
เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดสเตเตอร์ (Stator - ส่วนที่อยู่กับที่) จะเกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้น
สนามแม่เหล็กไฟฟ้าของสเตเตอร์จะทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กถาวรของโรเตอร์ ทำให้เกิดแรงบิดและขับเคลื่อนให้โรเตอร์หมุน
เป็นมอเตอร์แบบ Synchronous คือความเร็วในการหมุนของโรเตอร์จะซิงค์กับความถี่ของกระแสไฟฟ้าที่ป้อนเข้าสเตเตอร์
ข้อดี:
ประสิทธิภาพสูง (High Efficiency): โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วรอบต่ำถึงปานกลาง ช่วยประหยัดพลังงานแบตเตอรี่
ขนาดเล็กและน้ำหนักเบา: เหมาะสำหรับแพ็กเกจจิ้งในรถยนต์
ให้แรงบิดสูงทันที: ตอบสนองดีเยี่ยมตั้งแต่เริ่มออกตัว
ข้อเสีย:
ต้นทุนสูงกว่า: เนื่องจากใช้แม่เหล็กถาวร ซึ่งมักมีส่วนประกอบของธาตุหายาก (Rare Earth Elements) เช่น นีโอไดเมียม (Neodymium)
สูญเสียประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงมาก: แม่เหล็กถาวรอาจเสื่อมสภาพได้เมื่อเจอความร้อนสูงจัดเป็นเวลานาน
สูญเสียแรงดันไฟฟ้ากลับ (Back EMF): ที่ความเร็วสูงมาก มอเตอร์อาจสร้างแรงดันไฟฟ้ากลับที่สูงจนต้องใช้ตัวควบคุมที่ซับซ้อนขึ้น
ยี่ห้อรถยนต์ที่ใช้ (ตัวอย่าง):
Tesla: รุ่น Long Range และ Performance (ใช้ PMSM ที่ล้อหลัง)
Nissan Leaf:
Chevrolet Bolt EV:
BMW iX, i4:
Hyundai Ioniq 5, Kia EV6:
Toyota bZ4X:
3. Induction Motor (IM) / Asynchronous Motor
หลักการทำงาน:
โรเตอร์ไม่มีแม่เหล็กถาวร แต่เป็นขดลวดหรือแท่งโลหะ
เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสเตเตอร์ จะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบหมุน (Rotating Magnetic Field)
สนามแม่เหล็กนี้จะ เหนี่ยวนำ (Induce) ให้เกิดกระแสไฟฟ้าในโรเตอร์ ซึ่งจะสร้างสนามแม่เหล็กของตัวเองขึ้นมา
สนามแม่เหล็กของโรเตอร์จะพยายามตามสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์ ทำให้โรเตอร์หมุน แต่จะมีความเร็วช้ากว่าสนามแม่เหล็กสเตเตอร์เล็กน้อย (เรียกว่า Slip) จึงเป็นมอเตอร์แบบ Asynchronous
ข้อดี:
ต้นทุนต่ำกว่า: ไม่ต้องใช้แม่เหล็กถาวร
ทนทานและบำรุงรักษาง่าย: โครงสร้างไม่ซับซ้อน
ประสิทธิภาพดีเยี่ยมที่ความเร็วสูง: เหมาะสำหรับทำความเร็วปลาย
ทนทานต่ออุณหภูมิสูง: ไม่ต้องกังวลเรื่องแม่เหล็กเสื่อมสภาพจากความร้อน
ข้อเสีย:
ประสิทธิภาพต่ำกว่า PMSM: โดยเฉพาะที่ความเร็วรอบต่ำ ทำให้กินไฟมากกว่า
ขนาดใหญ่และหนักกว่า: เมื่อเทียบกับ PMSM ที่ให้กำลังเท่ากัน
มี “Slip”: ทำให้การควบคุมแรงบิดที่แม่นยำซับซ้อนกว่าเล็กน้อย
ยี่ห้อรถยนต์ที่ใช้ (ตัวอย่าง):
Tesla: รุ่น Standard Range/Performance ในอดีต, หรือมอเตอร์ล้อหน้าในรุ่น Long Range/Performance ปัจจุบัน
Audi e-tron: (ใช้ IM ทั้งสองเพลา)
Mercedes-Benz EQ Series: (บางรุ่นใช้ IM ที่เพลาหน้า)
4. ผลต่อประสิทธิภาพการขับขี่และการใช้งานจริง
PMSM:
การออกตัวและช่วงความเร็วต่ำ-ปานกลาง: ให้ความรู้สึกกระฉับกระเฉง ตอบสนองไว และมีประสิทธิภาพสูง
ประหยัดพลังงาน: เหมาะกับการขับขี่ในเมืองหรือการขับขี่ทั่วไปที่เน้นประสิทธิภาพ
IM:
การขับขี่ที่ความเร็วสูง/บนทางด่วน: มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมและคงทน
การขับขี่แบบ Hybrid (ใช้ทั้งสองประเภท): รถยนต์บางรุ่น เช่น Tesla Model 3/Y Long Range จะใช้มอเตอร์ทั้งสองประเภท:
PMSM ที่ล้อหลัง: สำหรับการขับขี่ทั่วไปในเมือง ให้ประสิทธิภาพสูงและประหยัดพลังงาน
IM ที่ล้อหน้า: สำหรับการเพิ่มกำลังเมื่อต้องการอัตราเร่งสูง หรือเมื่อขับขี่ด้วยความเร็วสูงบนทางด่วน (ช่วยลดการใช้ธาตุหายากและเพิ่มความทนทานในบางสถานการณ์)
5. แนวโน้มและอนาคต
อุตสาหกรรมกำลังมองหาทางเลือกมอเตอร์ที่ไม่ใช้ธาตุหายาก (Rare Earth Free Motors) เพื่อลดต้นทุนและความผันผวนของราคาวัสดุ รวมถึงลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ทำให้มีการพัฒนา Induction Motor ให้มีประสิทธิภาพดีขึ้น และการวิจัยมอเตอร์ประเภทอื่นๆ เช่น Synchronous Reluctance Motor (SynRM) ที่กำลังได้รับความสนใจ
| เทคโนโลยีมอเตอร์ | มอเตอร์ EV, Permanent Magnet Motor, Induction Motor, มอเตอร์แม่เหล็กถาวร, มอเตอร์เหนี่ยวนำ, PMSM, IM, ระบบขับเคลื่อน EV |
| รถยนต์ไฟฟ้า | รถยนต์ไฟฟ้า, EV Technology, สเปครถ EV, เปรียบเทียบมอเตอร์ |
| ประสิทธิภาพ | ประสิทธิภาพมอเตอร์, แรงบิด, ความเร็วสูง, การใช้พลังงาน, ต้นทุนมอเตอร์ |
| ผู้ผลิต | Tesla Motor, Audi e-tron, Hyundai Ioniq, BMW iX, ผู้ผลิต EV |
| ส่วนประกอบ | โรเตอร์, สเตเตอร์, แม่เหล็กถาวร, ธาตุหายาก (Rare Earth) |
นี่คือภาพประกอบแรกซึ่งให้ภาพรวมทั่วไปและการเปรียบเทียบระหว่างมอเตอร์ทั้งสองประเภท:
ต่อไปนี้เป็นภาพประกอบที่เน้นที่มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) โดยให้รายละเอียดเกี่ยวกับคุณลักษณะต่างๆ ดังต่อไปนี้:
นี่คือภาพประกอบที่สาม คราวนี้เน้นที่มอเตอร์เหนี่ยวนำ (IM) และคุณลักษณะเฉพาะของมัน:
1.jpg)
