รูปแบบ การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้า EV Charging ในไทย

การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้า

  ด้วยปัจจุบันรถยนต์ไฟฟ้า EV ได้รับความสนใจเพิ่มมากขึ้น เรา evchargerx จึงเอาบทความรูปแบบ การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้า EV Charging มาเป็นเกร็ดความรู้เล็กๆน้อยๆ สำหรับท่านที่สนใจตามนี้เลยครับ

 

ประเภทของการชาร์จประจุไฟฟ้าสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า (Electric vehicle charging type)

    ปัจจุบันเทคโนโลยี การชาร์จประจุยนต์ไฟฟ้า สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า EV Charging สามารถแบ่งได้เป็น 2ประเภทหลัก ได้แก่ 1. การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้า ผ่านตัวนำ (Conductive Charging) และ 2. การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้า แบบเหนี่ยวนำ (Inductive Charging) หรือการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า แบบไร้สาย (Wireless Charging)

1. การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าผ่านตัวนำ (Conductive Charging)

    เป็นการชาร์จไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไปยังรถยนต์ไฟฟ้าโดยใช้สายชาร์จเคเบิล เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงและมีความซับซ้อนน้อย ทำให้การชาร์จประจุไฟฟ้าผ่านตัวนำเป็นวิธีการที่ได้รับความนิยมในปัจจุบัน สำหรับการชาร์จไฟฟ้าผ่านตัวนำนั้น สามารถแบ่งย่อยได้เป็น 2 .ประเภท แสดงดังรูปที่1 ดังนี้

การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าผ่านตัวนำ

รูที่ 1.การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าผ่านตัวนำ (Conductive Charging)

 

1.1 การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าแบบปกติ (Normal Charge)

    เป็นการชาร์จประจุไฟฟ้าด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ (AC Charger) ผ่านอุปกรณ์อัดประจุไฟฟ้าที่ติดตั้งภายในรถยนต์ไฟฟ้า (On-Board Charger) จะมีขนาด 4.3 kW และ 6.6 kW สำหรับการชาร์จประจุไฟฟ้าแบบ 1 เฟส ไปจนถึง 11 kW และ 22 kW สำหรับระบบการชาร์จไฟฟ้าแบบ 3 เฟสซึ่งการชาร์จประจุไฟฟ้ากระแสสลับที่ 22 kW จะเรียกว่าการชาร์จประจุไฟฟ้ากระแสสลับแบบกึ่งเร็ว (AC Semi-Quick Charge) และผ่านอุปกรณ์ Inverter

    เพื่อเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสสลับให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อชาร์จประจุในแบตเตอรี่ต่อไป ซึ่งโดยทั่วไปจะรองรับกระแสไฟฟ้าได้เพียง 16-32A ดังนั้น การชาร์จไฟฟ้าในรูปแบบนี้เหมาะสำหรับการชาร์จประจุไฟฟ้าที่ สำนักงาน หรือที่จอดรถสาธารณะที่เปิดให้จอดรถยนต์ได้เป็นระยะเวลานาน (มากกว่า 1-2ชั่วโมง)

 

การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าแบบปกติ

รูปที่ 2. การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าแบบปกติ (Normal Charge)

 

1.2 การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าแบบเร็ว (Quick Charge)

    ซึ่งเป็นการชาร์จประจุไฟฟ้ากระแสตรง (DC Charger) เข้าสู่แบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้าโดยตรง โดยมีระบบบริหารจัดการแบตเตอรี่ (Battery Management System: BMS) ทำหน้าที่ควบคุมการชาร์จประจุ การชาร์จประจุไฟฟ้าแบบเร็วสามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าในการชาร์จไฟฟ้าได้สูงเนื่องจากไม่มีข้อจำกัดเรื่อง On-Board Charger

    โดยทั่วไปสามารถชาร์จประจุไฟฟ้าครึ่งหนึ่งของความจุแบตเตอรี่ได้ภายในระยะเวลาเพียง 10-15 นาทีและเนื่องจากเป็นการชาร์จประจุไฟฟ้าที่ใช้กำลังไฟฟ้าสูง จึงต้องการแหล่งจ่ายไฟฟ้า 3 เฟส ที่มีพิกัดกระแสสูง การชาร์จไฟฟ้ากระแสตรงมักเป็นการใช้งานในแหล่งสาธารณะซึ่งต้องการความรวดเร็วในการชาร์จประจุไฟฟ้า

 

การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าแบบเร็ว

รูปที่ 3.การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าแบบเร็ว (Quick Charge)

 

    นอกเหนือจากเทคโนโลยีการชาร์จประจุไฟฟ้าดังกล่าวข้างต้นแล้ว ตามมาตรฐาน IEC 61851-1 (Electric vehicle conductive charging system) ให้นิยามรูปแบบการชาร์จประจุรถไฟฟ้าไว้เป็น 4 โหมด ดังนี้

รูปแบบโหมดการชาร์ตประจุรถไฟฟ้า (Electric vehicle charging modes)

 

รูปแบบโหมดการชาร์ตประจุรถไฟฟ้า

รูปที่ 4.รูปแบบโหมดการชาร์ตประจุรถไฟฟ้า ev charging mode

 

การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าโหมด 1 (Mode 1)

    การเชื่อมต่อไฟฟ้าของยานยนต์ไฟฟ้าเข้ากับระบบไฟฟ้า (AC) ผ่านเต้ารับมาตรฐาน โดยไม่มีการใช้อุปกรณ์ควบคุมการอัดประจุไฟฟ้าใด ๆ และมีพิกัดกระแสไฟฟ้าไม่เกิน 16 A

 

การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าโหมด 1

ภาพโหมดการชาร์จ EV Mode 1

หมายเหตุ ปัจจุบันห้ามการชาร์ตไฟฟ้าโหมด 1 ตาม มอก. 61851 เล่ม 1-2560

 

การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าโหมด 2 (Mode 2)

    การติดตั้งไฟฟ้าของรถยนต์ไฟฟ้าเข้ากับระบบไฟฟ้า (AC) ผ่านเต้ารับมาตรฐาน โดยมีการใช้อุปกรณ์ควบคุมและป้องกันในสาย (In-cable control and protection device: IC-CPD) และมีพิกัดกระแสไฟฟ้าไม่เกิน 32 A (ซึ่งส่วนใหญ่สายชาร์ตที่ติดมากับรถไฟฟ้าจะเป็นการชาร์ตในโหมด 2 นี้ทั้งสิ้น) โหมดนี้แนะนำเฉพาะการติดตั้งระบบไฟฟ้าภายในบ้านเท่านั้น

    โดยปกติแล้วสายเชื่อมต่อจะมาพร้อมกับรถยนต์ไฟฟ้า เช่นเดียวกับโหมด 1 ที่ใช้เต้ารับไฟฟ้าแบบมาตรฐาน แต่ในโหมด 2 นี้ อุปกรณ์ป้องกันและเต้ารับควรจะสามารถจ่ายกระแสไฟชาร์จได้ 32A ซึ่งโดยปกติจะไม่ใช่กรณีของวงจรปลั๊กไฟมาตรฐานตามบ้านเรือนทั่วไป แนะนำว่าใช้การชาร์จโหมด 2 เมื่อกรณีจำเป็นเท่านั้น

 

การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าโหมด 2

ภาพโหมดการชาร์จ EV Mode 2

 

การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าโหมด 3 (Mode 3)

    การเชื่อมต่อไฟฟ้าของยานยนต์ไฟฟ้าเข้ากับระบบไฟฟ้าผ่านเครื่องอัดประจุไฟฟ้าชนิดกระแสสลับ (AC) ที่ใช้จ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับยานยนต์ไฟฟ้าโดยเฉพาะ เนื่องจากโหมด 3 นั้นใช้ที่ชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า EV โดยเฉพาะ ที่ไม่ใช่เต้ารับมาตรฐาน ซึ่งช่วงกำลังไฟจึงสูงกว่า ชาร์จไฟได้ตั้งแต่ 3.7kW ถึง 22kW AC ช่วงกำลังไฟที่สูงกว่านี้

    ทำให้สามารถชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้รวดเร็ว เมื่อเทียบกับโหมด 1 และโหมด 2 และการเพิ่มสายนำร่องภายในสายชาร์จช่วยให้สามารถสื่อสารระหว่างรถยนต์และอุปกรณ์ชาร์จผ่านโปรโตคอลมาตรฐาน นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถใช้งานฟังก์ชันการควบคุม เช่น

  • การตรวจสอบว่ารถยนต์ไฟฟ้าเชื่อมต่อกับอุปกรณ์จ่าย EV อย่างถูกต้อง
  • การตรวจสอบความสมบูรณ์ของตัวนำป้องกันอย่างต่อเนื่อง
  • การรเพิ่มพลังงานและการลดพลังงานของแหล่งจ่ายไฟ
  • การส่งข้อมูลเกี่ยวกับกระแสสูงสุดที่อนุญาต

 

การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าโหมด 3

ภาพโหมดการชาร์จ EV Mode 3

 

การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าโหมด 4 (Mode 4)

    รถยนต์ไฟฟ้าถูกเชื่อมต่อเข้ากับระบบไฟฟ้าผ่านเครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า DC ซึ่งจะชาร์จไฟฟ้าด้วยกระแสตรง (DC) เข้าสู่แบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้าโดยตรง โดยเครื่องชาร์จประจุไฟฟ้าจะมีระบบควบคุมการจ่ายกระแสไฟฟ้า ระบบควบคุมความปลอดภัยและสายชาร์จเคเบิลติดตั้งมากับเครื่องชาร์จประจุไฟฟ้า   จึงทำให้การชาร์จไฟฟ้าในโหมด 4 มี   ความรวดเร็วและปลอดภัย  แต่มีค่าใช้จ่ายสำหรับเครื่องชาร์จประจุไฟฟ้า    และการเตรียมระบบไฟฟ้าที่ค่อนข้างสูง

 

การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าโหมด 4

โหมดการชาร์จ EV Mode 4

 

ชนิดของหัวชาร์ตรถไฟฟ้า (Electric vehicle socket type)

ชนิดของหัวชาร์ตรถไฟฟ้าเต้ารับและเต้าเสียบของรถไฟฟ้ามีหลายชนิดซึ่งแต่ละชนิดจะรองรับรูปแบบและปริมาณไฟฟ้าที่ใช้ในการชาร์ตที่แตกต่างกัน โดยในภาพรวม เต้ารับและเต้าเสียบของการชาร์ตไฟแบบกระแสสลับ (AC) จะเป็นไปตามมาตรฐาน IEC 62196-2 และการชาร์ตไฟแบบกระแสตรง (DC) จะเป็นไปตามมาตรฐาน IEC 62196-3

หัวชาร์ต AC (Normal Charge)
  • type 1 connector (SAE J1772) เป็นชนิดของหัวชาร์ต AC ที่นิยมใช้เป็นส่วนมากในอเมริกาและญี่ปุ่น สามารถรองรับกระแสสูงสุดขณะชาร์ตได้ 32 A (1 phase 250 V)
  • Type 2 connector (IEC 62196-2) เป็นชนิดของหัวชาร์ต AC ที่นิยมใช้เป็นส่วนมากในสหภาพยุโรป สามารถรองรับกระแสสูงสุดขณะชาร์ตได้ 63 A (3 phase 480 V)
หัวชาร์ต DC (Quick Charge)
  • 1. CHAdeMo ซึ่งระบบ Charge Move พัฒนาขึ้นบนความร่วมมือของบริษัทรถยนต์ โตโยต้า มิตซูบิชิ และ นิสสัน มีการใช้อย่างมากในประเทศญี่ปุ่น ในเวอร์ชั่นแรกสามารถจ่ายไฟได้ 62.5 KW ในเวอร์ชั่น2 (CHAdeMO 2.0) ได้รับการปรับปรุงจนใช้ไฟได้ถึง 400KW
  • 2. Combined Charging System (CCS) Combo 1 เป็นระบบที่ใช้ฐานหัวชาร์ตแบบ J1772 Type 1 แต่มีการเสียบเต้าเพิ่ม2 รู ระบบ Combined Charging รองรับ DC Fast Charging ได้สูงสุด 350KW
  • 2. Combined Charging System (CCS) Combo 1 เป็นระบบที่ใช้ฐานหัวชาร์ตแบบ J1772 Type 1 แต่มีการเสียบเต้าเพิ่ม2 รู ระบบ Combined Charging รองรับ DC Fast Charging ได้สูงสุด 350KW

 

ชนิดของหัวชาร์ตรถไฟฟ้า

รูปที่ 4 ชนิดของหัวชาร์ตรถไฟฟ้า (connector type)

    สำหรับประเทศไทย สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (สมอ.) ได้กำหนดมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมสำหรับเต้าเสียบเต้ารับสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าแล้ว จำนวน 3เล่ม ได้แก่ มาตรฐาน มอก. 2749 เล่ม 1-2559 มอก. 2749 เล่ม 2-2559 และ มอก. 2749 เล่ม 3-2559 โดยกำหนดรูปแบบเต้าเสียบและเต้ารับกระแสสลับเป็นแบบ Type2

    โดยยินยอมให้รถยนต์ไฟฟ้าที่มีเต้ารับเป็นแบบอื่นๆ สามารถใช้อุปกรณ์เสริมเพื่อปรับมาใช้กับ Type 2 ได้ และกำหนดเต้าเสียบและเต้ารับกระแสตรงสำหรับรถโดยสารไฟฟ้าเป็นแบบ Configuration FF Z (Combo Type 2) ส่วนรถยนต์ไฟฟ้าส่วนบุคคลนั้นยังไม่มีการกำหนดรูปแบบของเต้าเสียบและเต้ารับกระแสตรง

2. การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (Inductive Charging) หรือ การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าแบบไร้สาย (Wireless Charging)

    เป็นการชาร์จประจุไฟฟ้าโดยการใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ดังแสดงในรูป 4 จึงทำให้การชาร์จประจุไฟฟ้าในรูปแบบนี้ไม่จำเป็นต้องมีสายเคเบิลในการชาร์จประจุไฟฟ้า เพิ่มความปลอดภัยและความสะดวกสบายในการใช้งาน และสามารถลดความเสี่ยงในการเกิดอันตรายจากการชาร์จประจุไฟฟ้า

    อย่างไรก็ตามการชาร์จประจุไฟฟ้าแบบไร้สายยังคงอยู่ในระหว่างการพัฒนาเพื่อลดการสูญเสียกำลังไฟฟ้าระหว่างการชาร์จประจุให้มีประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้น นอกจากนี้การชาร์จไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำจะเป็นการชาร์จไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้น จึงจำเป็นต้องใช้ On-Board Charger หรือ AC/DC Rectifier ในรถยนต์ไฟฟ้าเพื่อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับให้เป็นกระแสตรงก่อนจ่ายเข้าสู่แบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้า

 

การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำ

รูปที่ 5 การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำ หรือ การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าแบบไร้สาย

 

สรุป

จากบทความที่เสนอมา evchargerx สรุปได้ว่ารูปแบบของ การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้า แบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ 1.การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าผ่านตัวนำ (Conductive Charging)หมายถึง การชาร์จไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไปยังรถยนต์ไฟฟ้าโดยใช้สายชาร์จเคเบิล 2.การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำ หรือ การชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าแบบไร้สาย หมายถึง การชาร์จประจุไฟฟ้าโดยการใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า การชาร์จประจุไฟฟ้าในรูปแบบนี้ไม่จำเป็นต้องมีสายเคเบิลในการชาร์จประจุไฟฟ้า

อีกทั้งยังแบ่งการชาร์จประจุรถยนต์ไฟฟ้าผ่านตัวนำ (Conductive Charging) ได้อีก 4 โหมด ตามมาตรฐาน IEC 61851-1 ซึ่งจากโหมด 1-3 จะเป็นไฟ AC (Normal Charge) โหมด 4 จะเป็นไฟ DC (Quick Charge) และยังแบ่งหัว connector ตามมาตรฐาน IEC 62196-2และ IEC 62196-3 ได้แก่ หัวชาร์ต AC ประกอบด้วย Type 1 connector (SAE J1772) ,Type 2 connector (IEC 62196-2) หัวชาร์ต DC ประกอบด้วย CHAdeMo, (CCS) Combo 1, (CCS) Combo 2

 

บทสรุป

รูปที่ 6 บทสรุป by evchargerx

ขอขอบคุณ: electrical-installation.org