 |
| |
| เรื่อง : BMW Thailand |
Friday, 20 May, 2011 0:20 AM |
|
 |
| |
|
| |
 BMW Group เผยกลยุทธ์ Powertrain Electrification การพัฒนาระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าที่แบ่งออกเป็น 3 ส่วนหลัก คือ ระบบแบตเตอรี่, ระบบ Power electronics หรือ ระบบอิเล็กทรอนิคส์ควบคุมการส่งกำลัง และ ระบบมอเตอร์ไฟฟ้า โดย บีเอ็มดับเบิลยู กรุ๊ป ตัดสินใจที่จะพัฒนา และผลิตทั้ง 3 ส่วนนี้ด้วยทีมวิศวกรของบริษัทเอง แทนที่จะเลือกใช้บริการของบริษัทที่ผลิตระบบสำเร็จรูป
กลยุทธ์ Powertrain Electrification นับเป็นการต่อยอดปรัชญา EfficientDynamics ด้วยจุดประสงค์ในการพัฒนาระบบขับเคลื่อน ที่ให้ประสิทธิภาพการประหยัดพลังงานสูงขึ้น คายไอเสียน้อยลง และเพิ่มสมรรถนะการขับขี่ในเวลาเดียวกัน เพียงแต่ใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นพื้นฐาน
ในแง่ของผลิตภัณฑ์ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี Powertrain Electrification จะแตกแขนงออกเป็น 2 ส่วน คือ เทคโนโลยี BMW ActiveHybrid ที่นำระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าผสมผสานกับระบบเครื่องยนต์ และ เทคโนโลยี Electro-Mobility หรือเทคโนโลยียานยนต์พลังงานไฟฟ้า |
| |
 |
| |
ระบบแบตเตอรี่ high voltage
โครงสร้างแบบ module เพื่อความยืดหยุ่น ในการใช้งานในผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน
ระบบแบตเตอรี่ high voltage เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับรถยนต์ไฮบริด และรถยนต์พลังงานไฟฟ้า ซึ่งจะทำหน้าที่จ่ายพลังงานให้กับระบบมอเตอร์ขับเคลื่อน เช่น BMW ActiveHybrid 7 วิศวกรของ บีเอ็มดับเบิลยู ได้ออกแบบให้ระบบแบตเตอรี่ high voltage เป็นแบตเตอรี่แบบลิเธียม-ไอออน ขนาด 35 เซลล์ ซึ่งมีขนาดกะทัดรัด จัดวางตำแหน่งอยู่ในห้องเก็บสัมภาระท้ายรถ ให้พลังงาน 0.8 กิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh หรือ kilowatt hours = หน่วยของพลังงาน) และให้กำลังสูงสุด 19 กิโลวัตต์ (kW หรือ kilowatt = หน่วยของกำลัง)
บีเอ็มดับเบิลยู กรุ๊ป วางคอนเซ็ปต์การพัฒนาระบบแบตเตอรี่ high voltage ให้มีโครงสร้างแบบ module เพื่อให้สามารถตอบสนองความต้องการกำลัง และพลังงานที่แตกต่างกันของรถแต่ละรุ่นได้อย่างยืดหยุ่น และมีประสิทธิภาพในอนาคต ด้วยคอนเซ็ปต์โครงสร้างแบบ module นอกจากวิศวกรจะสามารถออกแบบระบบแบตเตอรี่ high voltage ให้มีศักยภาพความจุพลังงานแปรผันตามความต้องการของรถแต่ละรุ่นแล้ว ยังสามารถให้ความยืดหยุ่นกับวิศวกร ในการออกแบบตำแหน่งการจัดวางตัวแบตเตอรี่ด้วย
ยกตัวอย่างเช่น BMW ActiveE มีแบตเตอรี่ high voltage อยู่ 3 ส่วน แต่ละส่วนมีขนาด รูปร่าง และจำนวนเซลล์แตกต่างกัน ส่วนหนึ่งจัดเก็บอยู่ในตำแหน่งอุโมงค์เกียร์ อีกส่วนอยู่ด้านหน้า ในขณะที่อีกส่วนอยู่ด้านท้ายรถ ทั้ง 3 ส่วนเชื่อมต่อกัน เพื่อให้ได้ศักยภาพความจุพลังงานที่ต้องการ สำหรับป้อนพลังงานระดับ 30 กิโลวัตต์-ชั่วโมง ให้กับระบบมอเตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อนขนาด 125 กิโลวัตต์
ด้วยปรัชญา EfficientDynamics ที่นอกจากจะมุ่งเน้นการเพิ่มสมรรถนะด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพแล้ว วิศวกรของ บีเอ็มดับเบิลยู กรุ๊ป ยังให้ความเอาใจใส่ในการออกแบบ ‘ระบบ’ ของระบบแบตเตอรี่ high voltage เป็นพิเศษ คำว่า ‘ระบบ’ ในที่นี้หมายรวมถึง เทคนิคการเชื่อมต่อเซลล์ของแบตเตอรี่, ระบบเซ็นเซอร์ และคอมพิวเตอร์บริหารแบตเตอรี่ รวมถึง housing ของตัวแบตเตอรี่ และระบบทำความเย็น ซึ่งแต่ละส่วนดังกล่าวจะเป็นตัวแปรสำคัญในการเพิ่มสมรรถนะ และประสิทธิภาพให้อยู่ในระดับสูงสุด |
| |
 |
| |
ระบบ Power electronics
เทคโนโลยีล้ำยุค เพื่อประสิทธิภาพในการส่งกำลังสูงสุด
ระบบ Power electronics หรือ ระบบอิเล็กทรอนิคส์ควบคุมการส่งกำลัง ทำหน้าที่เป็นตัวกลางระหว่างระบบแบตเตอรี่ และระบบมอเตอร์ไฟฟ้า โดยมีหน้าที่ทั้งเป็น Inverter แปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC: Direct Current) ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC: Alternate Current) เพื่อป้อนพลังงานให้กับระบบมอเตอร์ไฟฟ้า และเป็น Voltage transducer ปรับกำลังไฟฟ้าจากระบบแบตเตอรี่ high voltage เพื่อป้อนพลังงานให้กับระบบ on-board แบตเตอรี่แบบ 12-โวลต์ หนึ่งในหัวใจหลักของระบบ Power electronics คือ ซอฟท์แวร์บริหาร และควบคุมระบบ ซึ่งสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถสร้างสมรรถนะในการขับเคลื่อนได้สูงสุด
หนึ่งในตัวอย่างของความซับซ้อนของการทำงานของระบบ Power electronics คือ การบริหารจัดการวัฏจักรพลังงานของระบบมอเตอร์ไฟฟ้า ที่ทำหน้าที่เป็นทั้งระบบขับเคลื่อน และระบบกำเนิดกระแสไฟฟ้าในตัว นอกจากนั้นสำหรับระบบ Plug-in hybrid หรือระบบชาร์จไฟของรถพลังงานไฟฟ้า ระบบ Power electronics จะรับหน้าที่บริหารการชาร์จแบตเตอรี่ด้วย
วิศวกรของ บีเอ็มดับเบิลยู กรุ๊ป ออกแบบระบบ Power electronics โดยเน้นประสิทธิภาพในการแปลงกระแสไฟฟ้า และการจ่ายพลังงานเป็นพิเศษ ทั้งนี้เพื่อให้สมรรถนะการขับขี่มีความปราดเปรียว คล่องตัว และตอบสนองสภาพการขับขี่ได้สูงสุด พร้อมทั้งยังมีประสิทธิภาพการประหยัดพลังงานดีที่สุดด้วย
ดังนั้นระบบ Power electronics จะต้องสามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับระบบขับเคลื่อน และระบบ on-board ไปพร้อมๆ กัน ที่ระดับความต้องการพลังงานแตกต่างกัน ภายใต้สภาวะการขับขี่ต่างๆ ระบบ on-board มีความต้องการพลังงานอยู่ในระดับไม่กี่ร้อยวัตต์ ไปจนถึง 3 กิโลวัตต์ ภายใต้สภาวะการขับขี่ที่แตกต่างกัน
ขณะเดียวกัน ระบบมอเตอร์ไฟฟ้าของรถพลังงานไฟฟ้า ต้องการพลังงานในระดับ 20 - 60 กิโลวัตต์อย่างต่อเนื่อง และอาจจะต้องการพลังงาน ‘บูสท์’ ในจังหวะเร่งแซง ในทางกลับกัน เมื่ออยู่ในโหมดการชาร์จไฟ ระบบ Power electronics จะรับหน้าที่แปลงพลังงานในระดับที่แตกต่างกัน จาก 3 - 20 กิโลวัตต์ ขึ้นอยู่กับจังหวะการชาร์จ
ทั้งนี้ประสิทธิภาพของระบบ Power electronics ไม่ว่าจะอยู่ในโหมด Inverter, Voltage transducer หรือ โหมดชาร์จไฟ จะขึ้นกับตัวแปรสำคัญ คือ อุณหภูมิ นั่นหมายความว่า ระบบ cooling หรือ ระบบทำความเย็น ก็จะต้องมีประสิทธิภาพในการควบคุมอุณหภูมิ เพื่อให้อยู่ในสภาพที่เหมาะสมในการทำงานแต่ละโหมด |
| |
 |
| |
ระบบมอเตอร์ไฟฟ้า
สมรรถนะการขับเคลื่อนและประสิทธิภาพสูงสุด อีกทั้งยังสามารถใช้ระบบวิศวกรรมได้ในหลากหลายรุ่น
บีเอ็มดับเบิลยู กรุ๊ป เลือกใช้กลยุทธ์เทคโนโลยีระบบวิศวกรรมมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีความยืดหยุ่นสูง สามารถปรับเปลี่ยนคาร์แรกเตอร์ของการส่งกำลัง ให้เหมาะสมกับรถรุ่นต่างๆ ได้ โดยที่ยังคงประสิทธิภาพการประหยัดพลังงานสูงสุด ด้วยศักยภาพความสามารถ ความเชี่ยวชาญด้านวิศวกรรม และการผลิตระบบขับเคลื่อนที่อยู่ในระดับแนวหน้า บีเอ็มดับเบิลยู กรุ๊ป ตัดสินใจที่จะทำการวิจัยและพัฒนาในส่วนนี้เอง
หลักการสำคัญในการพัฒนาระบบมอเตอร์ไฟฟ้าของทีมวิศวกรของ บีเอ็มดับเบิลยู กรุ๊ป คือ ระบบมอเตอร์ไฟฟ้า จะต้องมีประสิทธิภาพการประหยัดพลังงานสูงสุด อีกทั้งยังมี Scalability สูง สามารถปรับเปลี่ยนคาร์แรกเตอร์ของการส่งกำลัง เพื่อให้เหมาะสมกับความต้องการของขนาด และรุ่นต่างๆ ทั้งในไลน์ผลิตภัณฑ์ไฮบริด และผลิตภัณฑ์รถยนต์พลังงานไฟฟ้า
ทีมวิศวกรของ บีเอ็มดับเบิลยู กรุ๊ป เลือกใช้หลักการมอเตอร์แบบ HSM หรือ Hybrid Synchronous Motor ซึ่งนอกจากจะมีอัตราส่วน power-to-weight หรือ กำลังต่อน้ำหนักที่สูงกว่าระบบมอเตอร์แบบ Asynchronous และระบบมอเตอร์ Permanent-magnet Synchronous Motor แล้ว ยังมีประสิทธิภาพการประหยัดพลังงานที่ดีกว่าถึง 5% ด้วย โดยทีมวิศวกรของ บีเอ็มดับเบิลยู กรุ๊ป ได้ออกแบบให้มอเตอร์ HSM มีประสิทธิภาพสูงถึง 95% ตลอดช่วงการทำงานที่กว้าง ซึ่งจะเป็นปัจจัยสำคัญ ทำให้รถยนต์มีสมรรถนะการขับเคลื่อนที่ปราดเปรียว คล่องตัว ในสภาวะการขับขี่ต่างๆ นอกจากนั้นประสิทธิภาพการประหยัดพลังงานที่สูงกว่า สำหรับมอเตอร์แบบ HSM ยังช่วยให้มีระยะทำการไกลขึ้นด้วย
ด้วยสมรรถนะ ประสิทธิภาพ และศักยภาพความสามารถในการปรับเปลี่ยนคาร์แรกเตอร์ของการส่งกำลัง จากระบบมอเตอร์ไฟฟ้าที่พัฒนาขึ้นโดยทีมวิศวกรของ บีเอ็มดับเบิลยู กรุ๊ป จึงทำให้สามารถตอบสนองความต้องการของทั้งรถแบรนด์ BMW และ MINI ซึ่งมีคาร์แรกเตอร์ในการขับขี่ที่แตกต่างกันได้อย่างยอดเยี่ยม •
SOURCE : BMW THAILAND |
| |
