12 โวลท์ไม่พอ ต้องขอ 42 โวลท์

พูดถึงระบบไฟฟ้าในรถยนต์ หลายคนคงนึกถึงแบตเตอรี่เป็นอันดับแรก ก้อนสี่เหลี่ยมที่ต้องคอยประคบประหงม ดูแลน้ำกลั่นไม่ให้พร่องนี่ล่ะครับ ที่พาเราไปไหนต่อไหนได้ ไม่ต้องกินข้าวลิงกลางทาง

แต่อันที่จริงแล้ว ระบบไฟฟ้าในรถยนต์ เป็นการทำงานร่วมกัน ของอุปกรณ์หลักๆ 2 ส่วนคือ แบตเตอรี่ และ อัลเตอเนเตอร์ หรือที่ชอบเรียกกันว่า ไดชาร์จ นั่นล่ะครับ โดยมีหลักการทำงานที่สำคัญคือ

• ในขณะรถยนต์หยุดนิ่ง พลังงานไฟฟ้าทั้งหมด จะจ่ายมาจากแบตเตอรี่ ซึ่งจะเป็นแรงเคลื่อนขนาด 12 โวลท์
• ในขณะรถยนต์กำลังวิ่ง พลังงานไฟฟ้าจะจ่ายมาจากอัลเตอเนเตอร์ ซึ่งจะเป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้า ขนาดราว 13 - 14 โวลท์ และพลังงานส่วนหนึ่ง ก็จะชาร์จกลับไปที่แบตเตอรี่

มาดูที่การบริโภคพลังงานไฟฟ้ากันบ้าง ในรถยนต์ปัจจุบันนี้ มีความต้องการพลังงานไฟฟ้า ราว 2 กิโลวัตต์ แต่แนวโน้มในอนาคต รถยนต์จะใช้พลังงานไฟฟ้ามากขึ้น เพราะจะมีอุปกรณ์หลายอย่าง ที่จะเปลี่ยนแปลงไปจากปัจจุบัน เช่น

• พวงมาลัยเพาเวอร์ ในอนาคตจะใช้พลังงานไฟฟ้า เนื่องจากการใช้ไฮโดรลิคแบบปัจจุบัน ทำให้มีการสูญเสียพลังงานจากเครื่องยนต์ มาฉุดปั๊มเพาเวอร์
• ปั๊มน้ำ  เช่นเดียวกับ พวงมาลัยเพาเวอร์ ที่ปัจจุบันอาศัยแรงฉุดจากเครื่องยนต์ ผ่านทางสายพาน แต่ในอนาคต จะใช้พลังงานไฟฟ้ามาขับเคลื่อนมอเตอร์ปั๊มน้ำแทน
• ระบบเปิดปิดวาล์วใหม่ โดยใช้ไฟฟ้าควบคุม (electronically controlled valve) ไม่ใช้โซ่หรือสายพาน ส่งผ่านการหมุนจากแครงค์ชาฟท์ มาขับเคลื่อนแคมให้เปิดปิดวาล์วอีกต่อไป วิธีนี้จะประหยัดพลังงานของเครื่องยนต์ได้อีก 10 - 15 เปอร์เซ็นต์ เครื่องยนต์มีแรงบิดสูงขึ้น และมีไอเสียลดลงด้วย

• มีการนำอัลเตอร์เนเตอร์แบบใหม่มาใช้ เรียกว่า crankshaft starter alternator (CSA) อัลเตอร์เนเตอร์แบบใหม่นี้ จะติดตั้งอยู่ระหว่างเครื่องยนต์ และเกียร์ ใช้การขับเคลื่อนโดยตรงด้วย แคงค์ชาฟท์ ไม่ต้องสูญเสียพลังงานไปทางสายพานอีกต่อไป ระบบใหม่นี้ จะทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของอัลเตอร์เนเตอร์ เพิ่มขึ้นมากกว่า 80 เปอร์เซ็นต์
• นำระบบไฟฟ้าแบบ 42 โวลท์มาใช้ ซึ่งถ้าพูดให้ถูกคือ นำระบบนี้มาใช้ กับอุปกรณ์ส่วนหนึ่งของรถยนต์ เพราะโดยความเป็นจริงแล้ว มีอุปกรณ์เพียงบางชิ้น ที่ต้องใช้แรงเคลื่อนไฟฟ้ามากขนาดนี้ อุปกรณ์อีกส่วนหนึ่ง ยังคงใช้แรงเคลื่อนขนาด 12 โวลท์ และอุปกรณ์อิเลคโทรนิคเล็กๆ ก็ต้องการเพียง 3.3 โวลท์ เท่านั้น

อัลเตอเนเตอร์แบบใหม่ คือ CSA จะจ่ายไฟมาที่ตัวกลาง ซึ่งจะมีระบบควบคุม ในการกระจายไฟฟ้า ทั้งแบบ 12 โวลท์ และ 42 โวลท์ ไปที่แบตเตอรี่ทั้ง 2 แบบ  อุปกรณ์ที่ใช้แรงเคลื่อนไฟฟ้าสูง ก็จะได้รับการจ่ายไฟ 42 โวลท์ให้ อุปกรณ์ที่ใช้แรงเคลื่อนไฟฟ้าไม่มาก ระบบก็จะจ่ายไฟ 12 โวลท์ให้ ตัวอย่างในภาพ ของ 42 volt devices ก็คือ ระบบควบคุมการเปิดปิดวาล์ว ที่ควบคุมด้วยอิเลคโทรนิค นั่นเอง

อันที่จริง ในปัจจุบันมี ออดี้ เอ 8 ซึ่งใช้ระบบไฟฟ้า 42 โวลท์ สำหรับการทำงานของอุปกรณ์ทำความร้อนสำหรับกระจก สำหรับบีเอ็มดับบลิว มีแผนจะเปิดตัวรถยนต์ที่ใช้ระบบไฟฟ้าแบบใหม่นี้ ในราวปี 2003 และคงใกล้เคียงกัน สำหรับผู้ผลิตรายอื่นๆ

เมื่อระบบไฟฟ้าแบบนี้เข้ามาสู่รถยนต์ในอนาคตเต็มรูปแบบ  การใช้พลังงานในรถยนต์จะมีประสิทธิภาพมากขึ้น คงจะเห็นสายพานต่างๆน้อยลง หรือหายไปเลยจากห้องเครื่องยนต์ กำลังที่ได้จากเครื่องยนต์เกือบทั้งหมด จะถ่ายทอดไปที่ล้อทั้ง 4 แทนที่จะต้องแบ่งปันไปที่อุปกรณ์ต่างๆ ผลที่ได้ตามมาคือ การเผาไหม้เชื้อเพลิงน้อยลง และมลพิษจากรถยนต์ก็จะลดลงไปด้วย

related story :
    บอกลาแบตเตอรี่ 12 โวลท์