จากความแตกต่างในเรื่องของรูปร่างของรถยนต์ไฟฟ้า (EV) กับรถยนต์ที่ใช้น้ำมันทั้งที่ใช้แพลตฟอร์มแบบเดียวกันจากตัวรถ ZS กับ ZS EV และ Volvo XC40 Plug- in hybrid กับ XC40 Pure Electric
จะมีจุดแตกต่างกันที่เห็นได้อย่างชัดเจน คือ กระจังหน้ารถ โดยรถยนต์ไฟฟ้าช่องลมจะมีขนาดเล็ก ส่วนล้อ
รถยนต์ไฟฟ้าจะมีลักษณะเป็นล้อทึบ
เหตุผลที่รูปร่างของรถยนต์ไฟฟ้าแตกต่างจากรถยนต์ที่ใช้น้ำมัน
ต้องทำความรู้จักในเรื่องของ Aero Dynamic หรือ อากาศพลศาสตร์ ที่มีผลต่อระยะทางการวิ่งของ
รถยนต์ไฟฟ้าที่ยังคงเป็นข้อจำกัดอยู่
ดังนั้นเรื่องของรถยนต์ไฟฟ้าจึงให้ความสำคัญกับเรื่องของการต้านลม ตามว่าด้วย ศาสตร์ของการแหวกอากาศ ถ้ารถสามารถแหวกอากาศได้ดี มีความต้านทานน้อย จะมีผลต่อการใช้พลังงานที่น้อยลง เพราะฉะนั้นเรื่อง
Aero Dynamic จึงมีผลต่อสมรรถนะ ประสิทธิภาพ และการควบคุมรถ
เพื่อให้เห็นภาพมากขึ้นจึงขอยกตัวอย่าง รถชินคันเซ็น ที่สามารถวิ่งได้ระยะทาง 300-400/ชั่วโมง เมื่อวิ่งจากโตเกียวไปโอซาก้าจะใช้เวลาเพียง 3 ชั่วโมงเท่านั้น
สังเกตการออกแบบดีไซน์เมื่อเทียบกับรถไฟแบบท้องถิ่นกับรถไฟที่ใช้ความเร็วสูงที่มีลักษณะเป็นหัวกระสุน แบบอย่างหลังจะสามารถแหวกอากาศได้ดี ที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานและการควบคุมรถได้อย่างมีประสิทธิภาพ
Aero Dynamic มีผลกระทบ 3 อย่าง ดังนี้
1. ประสิทธิการใช้พลังงานหรือเชื้อเพลิง ถ้ายิ่งมีลักษณะการออกแบบทที่ลู่ลม จะใช้พลังงานน้อย
โดยที่เครื่องยนต์ไม่จำเป็นต้องทำงานหนัก ทำให้รถสามารถวิ่งได้ดียิ่งขึ้น
2. ความเร็ว รถที่มีความเร็วสูงจะมีการออกแบบให้แหวกอากาศได้ดีที่สุด
3. การควบคุมรถ ในรถบางรุ่นที่ล้อขับเคลื่อนด้านหลังจะมีสปอยเลอร์ ทำให้สามารถกดรถให้แนบกับถนนได้
มากขึ้น ซึ่งถ้าขับขี่รถโดยใช้ความเร็วสูง จนพื้นที่ด้านล่างเพิ่มมากขึ้น รถจะเกิดการลอยตัว ดังนั้นตัวรถจะต้อง
แหวกอากาศได้ดี ถึงจะควบคุมรถได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ยกตัวอย่าง รถสปอร์ตในอดีต Mercedes-Benz W125
ย้อนกลับในปี 1938 มีการออกแบบรถที่มีความเร็ววิ่งได้สูงสุด 432.7 กม./ชม ซึ่งต้องยอมรับว่าทั้งในเรื่องของการออกแบบและขุมพลังมีความลงตัว โดยขุมพลังเป็นเครื่องยนต์ซุปเปอร์ชาร์จ 8 สูบ ให้แรงม้าสูงสุด 637 แรงม้า
ที่ 5,800 รอบ
สิ่งที่ต้องการให้เห็น คือ การดีไซน์ที่ลักษณะเหมือนลูกกระสุนมีค่าการแหวกลม ส่งผลให้รถในสมัยเดียวกันที่มีเครื่องยนต์แบบเดียวกัน มีความเร็วที่ไม่สามารถเทียบกับรถรุ่นนี้ได้
ขอเจาะลึกจาก Aero Dynamic ที่เป็นค่าความแหวกอากาศ ในการประเมินอากาศพลศาสตร์ของรถยนต์ทั่วไปที่ออกจำหน่ายในท้องตลาดถูกวัดด้วยค่า Cd หรือ Drag Coefficient คือ ค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศ ที่เราจะกล่าวถึง
เวลาที่รถวิ่งจะมีแรงกระทำทั้งหมด 4 แรงกระทำ ประกอบด้วย
1. แรงกด Weight สำหรับรถที่มีน้ำหนักมากอย่างรถยนต์ไฟฟ้าจากน้ำหนักของแบตเตอรี่ จะมีแรงกดให้
รถแนบกับพื้น
2. แรงยก Lift เวลารถวิ่งจะมีลมวิ่งผ่านใต้ท้องรถ ยิ่งถ้าวิ่งในความเร็วที่สูงมากขึ้น รถจะลอยขึ้น
3. แรงขับ Thrust หรือ แรงขับไปข้างหน้าที่มาจากเครื่องยนต์ต่าง ๆ หรือมอเตอร์ไฟฟ้า
4. แรงต้าน Drag คือ ค่า Cd หรือ Drag Coefficient ค่าแรงต้านทานอากาศ ที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพ
การใช้เชื้อเพลิงของตัวรถ
ค่า Cd หรือ Drag Coefficientเป็นที่กล่าวถึงในยุคของรถยนต์ไฟฟ้าอย่างมาก จากข้อจำกัดเรื่องระยะทางต่อ 1 การชาร์จ ที่จะต้องคำนึงถึงความประหยัดการใช้ไฟฟ้าต่อระยะทาง 1 กิโลเมตร
ดังนั้นถ้าลดค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศ หรือค่า Cd ลงได้ จะทำให้สามารถลดขนาดแบตเตอรี่ให้มีขนาด
เล็กลง ส่งผลให้ราคารถยนต์ไฟฟ้าถูกลง โดยถ้าขนาดแบตเตอรี่ลดลงประมาณ 10 % จะสามารถลดต้นทุนต่อคันประมาณหลักแสน ประกอบกับเรื่องของน้ำหนักเมื่อแบตเตอรี่มีขนาดเล็กลง มีน้ำหนักเบามากขึ้น รถก็จะสามารถ
วิ่งได้ในระยะทางที่ไกลมากขึ้น
นอกจากนี้เมื่อตัวรถมีน้ำหนักที่น้อยลง ทำให้แรงต้านการหมุนของล้อจะลดลงตามไปด้วย จะช่วยเสริมทำให้
รถสามารถวิ่งได้ไกลมากขึ้น
ความสำคัญในเรื่องของค่า Cd จึงมีผลต่อรถยนต์ไฟฟ้ามากกว่ารถยนต์ที่ใช้น้ำมันที่มีรูปร่างและขนาดเดียวกัน โดยรถยนต์ไฟฟ้าต้องทำให้ค่า Cd น้อย เพื่อให้รถสามารถวิ่งได้ในระยะทางที่ไกลมากขึ้น
จากการศึกษาการเก็บข้อมูลจากกระทรวงพลังงานแห่งสหรัฐอเมริกา
มีการศึกษาเรื่องค่า Cd ว่ามีผลกระทบต่อระยะทางมากเท่าไร ถ้าสามารถลดค่า Cd หรือ Drag Coefficient
ลงได้ประมาณ 10% จะสามารถเพิ่มระยะทางวิ่งได้มากถึง 6%
ผลของการคำนึงถึงค่า Cd ส่งผลต่อความแตกต่างของรูปลักษณ์ของรถ ดังต่อไปนี้
1. กระจังช่องลมหน้ารถ อย่างรถยนต์ที่ใช้น้ำมันจะมีกระจังหน้ารถช่องลมที่มีขนาดใหญ่มากกว่ารถยนต์ไฟฟ้า
เพราะว่ารถยนต์ที่ใช้น้ำมันจะต้องใช้ลมในการระบายความร้อน โดยอากาศจะเข้าไประบายความร้อนที่
เครื่องยนต์ เนื่องจากเครื่องยนต์มีการจุดระเบิด
อย่างที่ 2 เรื่องระบบปรับอากาศในรถต้องผ่านคอมเพรสเซอร์ลงไป
ส่วนสุดท้าย อากาศที่ได้เข้าไปในห้องเครื่องจะถูกนำไปใช้ในการสร้าง ID นำไปผสมกับน้ำมัน เพื่อไปฉีดเป็น
เชื้อเพลิงในห้องเครื่อง จากการทำงานที่กล่าวมาที่ต้องใช้อากาศจำนวนมาก ดังนั้นลักษณะช่องอากาศจึงต้องมีขนาดใหญ่
แต่พอมาเป็นรถยนต์ไฟฟ้า ที่ไม่ต้องใช้อากาศมาผสมเป็นเชื้อเพลิงหรือระบายความร้อนเครื่องยนต์ มีเพียงแค่เรื่องระบบแอร์อย่างเดียว ทำให้ช่องลมมีขนาดเล็กมากกว่า จึงมีการปิดช่องให้ทึบ เพื่อลดแรงต้านทานอากาศ
ซึ่งค่าแรงต้านทานที่ช่องลมมีค่าที่สูงมาก
2. ตัวล้อรถ ถ้าสังเกตล้อรถยนต์ไฟฟ้าจะมีลักษณะที่เป็นจานทึบมีช่องลมขนาดเล็ก เพราะว่าเวลานำรถไป
วิ่งในความเร็วสูง ตัวล้อรถจะเกิดแรงต้านลมด้านข้าง สำหรับรถที่เป็นล้อแม็กหรือรูปทรงที่ต้านลม เวลาวิ่งจะเกิด
การตีอากาศ สร้างความปันป่วน เกิดแรงต้านลมบริเวณล้อ
ดังนั้นจึงสร้างล้อรถที่ทึบมีช่องลมน้อยเพื่อลดแรงต้าน และจะส่งผลต่อการใช้พลังงานที่ประหยัด นอกจากนี้การดีไซด์ล้อรถยนต์ไฟฟ้าจะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่ใหญ่กว่ารถยนต์ที่ใช้น้ำมันทั่วไป ซึ่งมีส่วนช่วยให้มอเตอร์หมุน 1 รอบสามารถวิ่งได้ในระยะทางที่ไกลมากขึ้น
จากการศึกษาของคณะกรรมาธิการยุโรป บอกว่าตัวล้อรถส่งผลต่อสัดส่วนแรงต้านอากาศทั้งหมดของรถ
มากถึง 30% แต่ผู้ใช้งานบางคนนำรถยนต์ไฟฟ้าเปลี่ยนล้อรถเป็นล้อแม็กทั่วไป ทำให้ระยะทางที่สามารถวิ่งได้ลดลงประมาณ 10%
3. แบตเตอรี่ ถ้ารถมีค่า Cd สูงจะใช้พลังงานเป็นจำนวนมาก ซึ่งจะส่งผลต่ออายุของแบตเตอรี่ โดยถ้าขับรถ
ที่ใช้ความเร็วสูงมีการใชัไฟฟ้าจำนวนมาก ส่งผลให้จำนวนการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ามีจำนวนมากขึ้น ประกอบกับ
การนับอายุแบตเตอรี่จะเป็นแบบไซเคิล คือ ถ้ามีการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าจำนวนถี่ จำนวนค่าไซเคิลจะถึงเร็วขึ้น มากกว่ารถยนต์ไฟฟ้าที่มีค่า Cd จำนวนน้อย
4. ที่มือจับประตู มีผลต่อแรงต้านทานอากาศจำนวนน้อย โดยมีในเรื่องของเสียง
การทดสอบค่า Cd หรือ Drag Coefficient
มีการใช้โปรแกรมจำลองอุโมงค์ลมขึ้นมา หลังจากที่จำลองทำตัวรถเรียบร้อยแล้ว จะทำการสแกนตัวรถเข้าไปในคอมพิวเตอร์ โดยที่จะนำตัวรถไปตั้งในอุโมงค์ลมที่จำลองการเป่าลม เพื่อดูจำนวนค่า Cd
ตัวอย่างรถยนต์ไฟฟ้าที่มีค่า Cd จำนวนน้อย
Lightyear 0 มีค่า Cd เท่ากับ 0.175 ซึ่งเป็นรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้ร่วมกับโซล่าเซลล์ มีส่วนช่วยประหยัดพลังงาน
Lucid Air Dream มีค่า Cd เท่ากับ 0.197
จึงขอสรุปสาเหตุที่รถยนต์ไฟฟ้ามีรูปร่างที่แตกต่างจากรถยนต์ที่ใช้น้ำมัน เป็นเพราะรถยนต์ไฟฟ้าจะให้
ความสำคัญเรื่องข้อจำกัดของระยะทาง จึงต้องใช้หลักการของ Aero Dynamic หรือ อากาศพลศาสตร์
ที่รถยนต์ไฟฟ้าจะต้องสามารถแหวกอากาศได้อย่างดี และค่า Cd หรือ Drag Coefficient คือ ค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศควรมีค่าที่น้อยที่สุด
ซึ่งจะเป็นตัวช่วยเสริมด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงาน สมรรถนะที่ดีขึ้น รถยนต์ไฟฟ้ามีแบตเตอรี่ที่เป็นแรงกด และการควบคุมรถที่มีความปลอดภัย ดังนั้นทั้งเรื่อง Aero Dynamic และ ค่า Cd จึงเริ่มนำมาเป็นจุดโปรโมท
ในการขายรถยนต์ไฟฟ้า
หากคุณต้องการดูเรื่องราวเรื่องของ Aerodynamic หรือ ค่า Cd ให้มีความเข้าใจมากขึ้นสามารถดูได้จากคลิปด้านล่าง และถ้าหากคุณชอบคลิปนี้ขอฝากกดไลค์ กดติดตาม กดแชร์ กด Subscribe ที่ช่องของพวกเราด้วยนะครับ
