ระบบระบายความร้อนในยานยนต์ไฟฟ้า มีหน้าที่สำคัญในการควบคุมอุณหภูมิของอุปกรณ์ในระบบขับเคลื่อน คือ แบตเตอรี่แรงดันสูง (HV Battery), มอเตอร์ไฟฟ้า (Electric Motor), และชุดอินเวอร์เตอร์/ระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง (Power Electronics) ให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม ประมาณ 25°C – 35°C เพื่อคงประสิทธิภาพขณะขับใช้งาน การชาร์จเร็ว และยืดอายุการใช้งานทั้งแบตเตอรี่และมอเตอร์ขับเคลื่อน
การทำงานของระบบระบายความร้อน ในรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้สถาปัตยกรรม 400V และ 800V มีความซับซ้อนของระบบพอสมควรและต้องการความใส่ใจดูแลรักษา เพื่อให้ขับใช้งานกันนานๆ ระบายความร้อนในรถยนต์ EV ปัจจุบันใช้น้ำยาคูลแลนท์ระบายความร้อน ผ่านปั๊มน้ำไฟฟ้า วาล์วเปลี่ยนทิศทางน้ำ และคอมเพรสเซอร์แอร์ไฟฟ้า ร่วมกับแผงระบายความร้อน
ระบบระบายความร้อนของรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้สถาปัตยกรรม 400V
ลักษณะการทำงานของระบบ 400V เป็นชุดระบายความร้อนมาตรฐานในรถ EV ส่วนใหญ่ กระแสไฟฟ้าในการชาร์จเร็วหรือ DC Fast Charge จะอยู่ในช่วงประมาณ 150–200A ความร้อนที่เกิดขึ้นจากไฟฟ้าเคลื่อนผ่านระบบต่างๆ แปรผันไปตามกระแสไฟฟ้ายกกำลังสอง เมื่อสถาปัตยกรรม 400V ต้องการแรงดันชาร์จสูงแบบ DC ความร้อนในสายไฟ แบตเตอรี่ และวงจรชาร์จจะเพิ่มขึ้นสูงมากตามระดับการรับกระแสไฟฟ้า
กลไกระบายความร้อนของระบบ 400V ใช้แผ่นดักความร้อน ที่มีช่องทางไหลของน้ำยาคูลแลนท์วางแนบใต้รังแบตเตอรี่ ในการขับขี่ปกติ ระบบจะระบายความร้อนผ่านหม้อน้ำด้านหน้ารถ เมื่อชาร์จเร็วแบบ DC Fast Charge หรือขับด้วยความเร็วสูง ระบบระบายความร้อนจะดึงน้ำยาแอร์จากระบบปรับอากาศผ่าน Chiller เพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนและถ่ายเทความเย็นมายังคูลแลนท์ ก่อนส่งไปหล่อเย็นแบตเตอรี่
ระบบระบายความร้อนของรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้สถาปัตยกรรม 800V
ลักษณะการทำงานของระบบนี้ (มักอยู่ในรถยนต์ไฟฟ้าราคาเกิน 1.3 ล้านบาท) เมื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็นเท่าตัว (800V) รถจะสามารถรับกำลังไฟฟ้าชาร์จสูงสุด เช่น 250kW – 350kW+ ได้โดยใช้กระแสไฟฟ้าที่ต่ำลง หรือเท่าเดิม
ภาระความร้อนและการจัดการกับอุณหภูมิการทำงานที่สูงขึ้น แม้กระแสไฟฟ้าจะต่ำลง แต่การชาร์จเร็วจี๋ ในระดับ 10–80% ภายใน 15–18 นาที จะเกิดการสะสมและแพร่ความร้อนอย่างรวดเร็ว ในช่วงเวลาสั้นๆ ระบบระบายความร้อน 800V จึงต้องทำงานไวกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าระบบ 400V รถยนต์ไฟฟ้าที่มาพร้อมระบบไฟ 800V ยุคใหม่ ใช้การระบายความร้อนโดยตรงที่เซลล์แบตเตอรี่ หรือใช้แผ่นคูลแลนท์แทรกระหว่างเซลล์ (Inter-cell Cooling Plates) เพื่อลดระยะทางในการถ่ายเทความร้อน
มอเตอร์และสเตเตอร์ ในระบบ 800V ใช้น้ำมันหล่อเย็น ฉีดพ่นเข้าจุดเกิดความร้อนโดยตรง แล้วนำความร้อนมาแลกเปลี่ยนกับคูลแลนท์อีกที มีปั๊มน้ำไฟฟ้าความเร็วสูงพิเศษและคอมเพรสเซอร์แอร์แรงดันสูงเพื่อลดอุณหภูมิลงให้ทันจังหวะชาร์จพีก
การบำรุงดูแลรักษาระบบระบายความร้อนของรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้งานในเขตร้อน เช่น ประเทศไทย สภาพอากาศร้อนจัดตลอดทั้งวัน 35°C – 40°C+ การจอดรถกลางแดด ส่งผลให้ระบบระบายความร้อนทำงานหนักเป็นพิเศษและต้องการการดูแลรักษาอย่างถูกวิธี
การดูแลรักษาระบบคูลแลนท์และอุปกรณ์ระบายความร้อนของรถยนต์ไฟฟ้า
ควรใช้น้ำยาคูลแลนท์เฉพาะของ EV เท่านั้น
ห้ามเติมน้ำเปล่า หรือใช้น้ำยาคูลแลนท์ของรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปทั่วไปเด็ดขาด เนื่องจาก EV ต้องใช้น้ำยาคูลแลนท์ชนิดต้านทานการนำไฟฟ้าต่ำ เพื่อป้องกันการลัดวงจรจากระบบไฟฟ้าแรงดันสูง หากเกิดการรั่วซึม
เปลี่ยนถ่ายคูลแลนท์ตามระยะทาง/เวลาที่กำหนด โดยทั่วไปมีระยะเปลี่ยนถ่ายตั้งแต่ 40,000 – 100,000 กม. หรือ 2–4 ปี ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแต่ละแบรนด์ เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของสารป้องกันการกัดกร่อนและการตกตะกอน
ทำความสะอาดแผงคอนเดนเซอร์/หม้อน้ำหน้ารถ เมื่อขับใช้งาน ฝุ่น ใบไม้ และแมลงที่ติดสะสมบริเวณแผงรับลมหน้ารถ จะลดประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อน ควรฉีดน้ำล้างทำความสะอาดแผงระบายความร้อนเบาๆ เป็นประจำ
ตรวจสอบระดับน้ำยาแอร์ เนื่องจากระบบระบายความร้อนแบตเตอรี่พึ่งพาน้ำยาแอร์ผ่าน Chiller หากน้ำยาแอร์ขาดหรือคอมเพรสเซอร์แอร์มีปัญหา ระบบจะจำกัดกำลังการชาร์จ DC (Throttling) หรือจำกัดพละกำลังมอเตอร์ทันทีเพื่อป้องกันแบตเตอรี่พัง
ข้อแนะนำในการใช้งานสภาพอากาศร้อน
หลีกเลี่ยงการชาร์จไฟแบบ DC Fast Charge หลังขับด้วยความเร็วสูง
หากเพิ่งขับรถไฟฟ้ามาด้วยความรีบเร่ง ใช้ความเร็วสูงต่อเนื่อง หรือขับขึ้นลงเขาท่ามกลางแดดจัด อุณหภูมิแบตเตอรี่จะสูงอยู่แล้ว การเสียบ DC Fast Charge ทันทีจะดันให้อุณหภูมิพุ่งสูงเกินเกณฑ์ปลอดภัย ควรขับชะลอความเร็วให้ระบบวนคูลแลนท์ระบายความร้อนสักพักก่อนชาร์จ
เปิดระบบ Pre-conditioning/Pre-cooling ก่อนชาร์จ ในรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นใหม่ จะมีระบบปรับอุณหภูมิแบตเตอรี่ล่วงหน้าก่อนเข้าสถานีชาร์จ หากเปิดระบบนำทางไปตู้ชาร์จ ระบบจะสั่งงานแอร์และปั๊มน้ำให้ดึงอุณหภูมิแบตเตอรี่ให้อยู่ในจุดพร้อมรับกระแสไฟสูงสุด
จอดรถในร่มระหว่างชาร์จหรือจอดทิ้งไว้นานๆ
การจอดตากแดดจัดจะทำให้ความร้อนสะสมจากพื้นถนนและหลังคาดันให้อุณหภูมิแบตเตอรี่สูงขึ้น ทำให้ระบบระบายความร้อนต้องทำงานตลอดเวลาแม้จะดับเครื่อง ซึ่งสูญเสียพลังงานแบตเตอรี่โดยเปล่าประโยชน์.
อาคม รวมสุวรรณ
E-Mail [email protected]
Facebook https://www.facebook.com/chang.arcom