เหตุใดมอเตอร์จึงสามารถกลายมาเป็นแหล่งพลังงานหลักของยานยนต์พลังงานใหม่ได้ อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างมอเตอร์และเครื่องยนต์เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมในแง่ของหลักการทำงานและคุณลักษณะทางเทคนิค?

เหตุผลที่มอเตอร์สามารถทดแทนเครื่องยนต์เชื้อเพลิงและกลายเป็นแหล่งพลังงานหลักของยานยนต์พลังงานใหม่ได้นั้น เป็นเพราะข้อได้เปรียบที่ครอบคลุมในด้านประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน ลักษณะกำลังขับ คุณสมบัติในการปกป้องสิ่งแวดล้อม และความสามารถในการปรับตัวสูงเข้ากับระบบจ่ายพลังงานของยานยนต์ไฟฟ้า ข้อได้เปรียบเหล่านี้เกิดจากหลักการทำงานที่แตกต่างกันอย่างชัดเจนระหว่างมอเตอร์และเครื่องยนต์เชื้อเพลิง และยังสะท้อนให้เห็นในคุณลักษณะทางเทคนิคที่ตอบสนองความต้องการการเดินทางสมัยใหม่

I. ความแตกต่างที่สำคัญ: หลักการทำงานกำหนดความแตกต่างหลัก

ในแง่ของหลักการทำงาน มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างมอเตอร์และเครื่องยนต์เชื้อเพลิง เครื่องยนต์เชื้อเพลิงอาศัยวัฏจักรเชิงกลแบบ “งานเผาไหม้” โดยการดูดส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศเข้าไป จุดระเบิดและเผาไหม้ในกระบอกสูบเพื่อสร้างก๊าซแรงดันสูงที่ดันลูกสูบ จากนั้นจึงส่งกำลังไปยังล้อผ่านโครงสร้างเชิงกลที่ซับซ้อน เช่น เพลาข้อเหวี่ยงและกระปุกเกียร์ ในกระบวนการนี้ พลังงานเคมีจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนก่อน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นพลังงานกล ส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงานจำนวนมาก ยิ่งไปกว่านั้น ความซับซ้อนของโครงสร้างเชิงกลยังนำไปสู่ประสิทธิภาพการส่งกำลังที่ต่ำ อย่างไรก็ตาม หลักการทำงานของมอเตอร์ตั้งอยู่บนพื้นฐานของกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ด้วยพลังงานไฟฟ้าที่มาจากแบตเตอรี่ไฟฟ้าในตัว กระแสไฟฟ้าจะสร้างสนามแม่เหล็กหมุนในขดลวดสเตเตอร์ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กนี้กับแม่เหล็กถาวรหรือกระแสเหนี่ยวนำของโรเตอร์จะสร้างแรงบิด ซึ่งขับเคลื่อนล้อให้หมุนโดยตรง เส้นทางการแปลงพลังงานของมอเตอร์เป็นการแปลง “พลังงานไฟฟ้า-พลังงานกล” โดยตรง ซึ่งช่วยลดการเชื่อมโยงทางกลที่ซับซ้อน และช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานอย่างมีนัยสำคัญ

II. ข้อได้เปรียบหลัก 1: การพัฒนาเชิงคุณภาพในประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน

ความแตกต่างอย่างมากในประสิทธิภาพการแปลงพลังงานเป็นเหตุผลหลักที่ทำให้มอเตอร์กลายเป็นแหล่งพลังงานหลัก ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเครื่องยนต์เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 20% ถึง 40% หมายความว่าพลังงานเชื้อเพลิงส่วนใหญ่ถูกสูญเสียไปในรูปของความร้อนในระบบไอเสียและระบบระบายความร้อน ในทางตรงกันข้าม ประสิทธิภาพของมอเตอร์ขับเคลื่อนรถยนต์มักจะสูงถึง 85% ถึง 95% และมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรระดับไฮเอนด์บางรุ่นสามารถรักษาประสิทธิภาพได้อย่างเสถียรมากกว่า 90% ซึ่งหมายความว่าด้วยพลังงานที่เท่ากัน มอเตอร์สามารถส่งกำลังได้มากกว่า ซึ่งสะท้อนให้เห็นโดยตรงจากข้อได้เปรียบด้านระยะทางของรถยนต์พลังงานใหม่ เมื่อความจุของแบตเตอรี่พลังงานเท่ากัน มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงสามารถขยายระยะทางของรถยนต์ได้อย่างมากและแก้ปัญหา "ความกังวลเรื่องระยะทาง" ของผู้ใช้

III. ข้อได้เปรียบหลัก 2: คุณลักษณะกำลังขับที่ตอบสนองความต้องการในการขับขี่

คุณสมบัติกำลังขับอันยอดเยี่ยมของมอเตอร์ช่วยให้สามารถ “ลดขนาด” ได้อย่างเหนือชั้นกว่าเครื่องยนต์เชื้อเพลิงในแง่ของประสบการณ์การขับขี่ เครื่องยนต์เชื้อเพลิงมักมีปัญหา “ความหน่วงของกำลัง” ซึ่งจำเป็นต้องเร่งความเร็วให้ถึงความเร็วที่กำหนดเพื่อให้ได้แรงบิดสูงสุด เมื่อสตาร์ทหรือเร่งความเร็ว มักต้องเพิ่มความเร็ว ทำให้กำลังไม่ตอบสนอง อย่างไรก็ตาม มอเตอร์สามารถส่งแรงบิดสูงสุดได้ตั้งแต่สตาร์ท คุณสมบัติ “ความหน่วงศูนย์” นี้ช่วยให้รถยนต์พลังงานใหม่สตาร์ทได้อย่างรวดเร็วและเร่งความเร็วได้อย่างราบรื่น ให้การตอบสนองกำลังที่ยืดหยุ่นมากขึ้น ไม่ว่าจะขับตามหลังรถยนต์บนถนนในเมืองที่คับคั่งหรือแซงบนทางหลวง นอกจากนี้ มอเตอร์ยังมีช่วงการควบคุมความเร็วที่กว้างมาก ครอบคลุมทุกสภาพการทำงาน ตั้งแต่ความเร็วต่ำไปจนถึงความเร็วสูง ไม่จำเป็นต้องใช้กระปุกเกียร์หลายสปีดที่ซับซ้อนเหมือนรถยนต์เชื้อเพลิง และสามารถส่งกำลังผ่านตัวลดความเร็วเพียงตัวเดียว ทำให้โครงสร้างระบบไฟฟ้าเรียบง่ายขึ้นและลดความเสี่ยงต่อความล้มเหลวทางกลไก

IV. ข้อได้เปรียบหลัก 3: การปกป้องสิ่งแวดล้อมและการปรับตัวด้านพลังงานนำพาอนาคต

การปกป้องสิ่งแวดล้อมและความสามารถในการปรับตัวด้านพลังงานเป็นข้อได้เปรียบสำคัญยิ่งที่ทำให้มอเตอร์สอดคล้องกับการพัฒนาระบบขนส่งในอนาคต เครื่องยนต์เชื้อเพลิงเผาไหม้น้ำมันเบนซินหรือดีเซลเพื่อก่อให้เกิดมลพิษ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์และไนโตรเจนออกไซด์ ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดหลักของไอเสียรถยนต์ ในทางตรงกันข้าม มอเตอร์ไม่ปล่อยมลพิษใดๆ ระหว่างการทำงาน ทำให้บรรลุ “การปล่อยมลพิษเป็นศูนย์” อย่างแท้จริง และช่วยให้บรรลุเป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอนจากจุดเชื่อมต่อปลายทาง ขณะเดียวกัน แหล่งพลังงานของมอเตอร์มีความยืดหยุ่นสูง สามารถชาร์จพลังงานผ่านการผลิตพลังงานสะอาด เช่น เซลล์แสงอาทิตย์ พลังงานลม และพลังงานน้ำ ก่อให้เกิดระบบวงจรสีเขียวที่เรียกว่า “พลังงานสะอาด-พลังงานไฟฟ้า-พลังงาน” อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์เชื้อเพลิงต้องพึ่งพาทรัพยากรปิโตรเลียมที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมาก

V. การวนซ้ำทางเทคโนโลยี: การสนับสนุนหลักสำหรับการรวมตำแหน่งหลัก

ที่น่าสังเกตคือ การพัฒนาเทคโนโลยีมอเตอร์ยานยนต์ได้ตอกย้ำจุดยืนหลักของตนให้แข็งแกร่งยิ่งขึ้น ปัจจุบันมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรใช้วัสดุแม่เหล็กถาวรหายาก ซึ่งช่วยลดขนาดและน้ำหนักลงอย่างมาก พร้อมทั้งให้ความหนาแน่นกำลังและแรงบิดที่สูงขึ้น เหมาะอย่างยิ่งกับพื้นที่ติดตั้งที่จำกัดของยานยนต์ ในทางกลับกัน มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในยานยนต์เพื่อการพาณิชย์บางประเภท เนื่องจากมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ นอกจากนี้ การอัพเกรดชุดควบคุมมอเตอร์ (MCU) อย่างชาญฉลาดยังสามารถปรับกำลังขับและความเร็วของมอเตอร์แบบเรียลไทม์ตามสภาพการขับขี่ ทำให้เกิดความสมดุลระหว่างกำลังและการใช้พลังงานได้อย่างแม่นยำ

สรุปได้ว่า ด้วยการแปลงพลังงานที่มีประสิทธิภาพ คุณสมบัติด้านกำลังไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม โหมดการทำงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และความสามารถในการปรับตัวสูงเข้ากับระบบพลังงานใหม่ มอเตอร์จึงกลายเป็นแหล่งพลังงานหลักที่ไม่อาจทดแทนได้ของรถยนต์พลังงานใหม่ ข้อได้เปรียบเหล่านี้เองที่ผลักดันให้อุตสาหกรรมยานยนต์เร่งการเปลี่ยนผ่านจาก “ยุคเชื้อเพลิง” ไปสู่ “ยุคไฟฟ้า”

เรื่องก่อนหน้า

เทคนิคการเปลี่ยนมอเตอร์ DC เป็นมอเตอร์ AC มีอะไรบ้าง?