บทท 2

ทฤษฎ และงานวจยทเกยวของ

ทฤษฎทเกยวของประกอบดวยทฤษฎดานมาตรฐานดานความปลอดภย และทฤษฎมาตรฐานของสถานประจไฟฟา โดยทฤษฎทเกยวของจากการศกษามตอไปดงน

1. ทฤษฎมาตรฐานดานความปลอดภย 2. ทฤษฎมาตรฐานรถยนตไฟฟาและสถานประจไฟฟา 3. การศกษางานวจยทเกยวของ

2.1 ทฤษฎมาตรฐานดานความปลอดภย

ทฤษฎมาตรฐานดานความปลอดภย ประกอบดวย

1. มาตรฐานดานความปลอดภยของตางประเทศ 2. มาตรฐานดานความปลอดภยของในประเทศ 3. กฎหมายดานความปลอดภยตามพรบ.ควบคมน ามนเชอเพลง พ.ศ. 2542

2.1.1 มาตรฐานดานความปลอดภยของตางประเทศ

IEC ยอมาจาก Internationnal Electrotechique Commission คอ คณะกรรมมาธการระหวางประเทศวาดวยมาตรฐานสาขาอเลคทรอเทคนค เปนองคกรอสระทรวมมอกนจดตงเพอก าหนดมาตรฐานดานไฟฟาและอเลคทรอนค และ ท าการจดท าแบบการประเมนเพอการรบรองคณภาพในแตละประเทศจะมกรรมการแหงชาต 1 ชด โดยในประเทศไทย กรรมธการทเขารวมกบ IEC คอ สมอ. (TISI) หรอ ส านกงานมาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรม ขอดของการมมาตรฐานรวมกน คอ จะท าใหการออกแบบ การผลต การใชงานอปกรณไฟฟา และ อเลคทรอนคสไปในทศทางเดยวกน ซงจะชวยอ านวยความสะดวกในทางการคา และขจดการกดกนทางการคาทมาในรปแบบของขอก าหนดมาตรฐานตางๆ โดยมาตรฐานทใชในการศกษาครงน เชน IEC 60079 และ IEC 61241 เปนตน ซงเปนมาตรฐานเกยวกบขอก าหนดการออกแบบ และ ตดตงระบบไฟฟา ส าหรบบรเวณอนตราย

NFPA ยอมาจาก National Fire Protection Association เปนองคสากลไมแสวงหาก าไร กอตงมาเปนเวลา 116 ป มพนธกจ คอ การลดภาระของโลกจากอคคภยและภยอนๆ ตอคณภาพชวตมนษยโดยการจดท ามาตรฐานแบบฉนทามต (ฉนทามต คอ การก าหนดสดสวนของคณะกรรมการท ามาตรฐานใหมาจากผ ประกอบอาชพตางๆ ทเกยวของอยางครบถวน โดยมสดสวนทยตธรรมไมมกลมใดทสามารถชน าทศ

7

ทางการท ามาตรฐานใหไดประโยชนสวนตน) โดยมาตรฐานทใชในการศกษาครงน เชน NFPA 70 เปนตน ซงเปนมาตรฐานเกยวกบขอก าหนดการออกแบบ และ ตดตงระบบไฟฟา ส าหรบบรเวณอนตราย

2.1.2 มาตรฐานดานความปลอดภยของในประเทศ

วสท. ยอมาจาก วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชปถมภ เปนสมาคมวชาชพวศวกรรมโดยกอนทจะกอตงเปนวศวกรรมสถานแหงประเทศไทยฯ นน ประเทศไทยมสมาคมทเกยวกบชางอย 2 สมาคม คอ “สมาคมนายชางแหงกรงสยาม”เปนการรวมตวกนของผส าเรจการศกษาวชาการกอสรางจากประเทศองกฤษ กบ “สมาคมวศวกรรมแหงจฬาลงกรณมหาวทยาลย” รฐบาลในสมยนนตองการสงเสรมอาชพวศวกรรม และไดออกพระราชบญญตวศวกรรมเพอควบคม และใหมการจดการวศวกรดวยกนเองในหมวศวกร โดยไดยกเลก 2 สมาคมดงกลาว และต งเปนสมาคมใหม คอ “สมาคมวศวกรรมสถานแหงประเทศไทย” และพระบาทสมเดจพระเจาอยหวภมพลอดลยเดชทรงพระกรณาโปรดเกลารบวศวกรรมสถานแหงประเทศไทยไวในพระบรมราชปถมภนบแตบดนนเปนตนมา

วสท. เปนสมาคมวชาชพทด าเนนงานโดยไมแสวงหาผลก าไร ภายใตการบรหารงานของคณะกรรมการอ านวยการวตถประสงคหลกของวสท.ไดแกการสงเสรม และเผยแพรความร ประสบการณทางดานมาตรฐานการประกอบวชาชพวศวกรรม และการรกษาจรรยาบรรณแหงการปฏบตวชาชพ เพอใหวศวกรไทยมคณภาพมาตรฐานทดเทยมนานาประเทศในการแขงขนในเวทโลก โดยมาตรฐานทใชในการศกษาครงน คอ มาตรฐานการตดตงทางไฟฟาส าหรบประเทศไทย พ.ศ. 2556

มาตรฐานการตดตงทางไฟฟาส าหรบประเทศไทย มวธการจ าแนกบรเวณอนตราย 2 วธ คอ

1. การจ าแนกเปนประเภท (Class) และแบบ (Division) 2. การจ าแนกเปนประเภท (Class) และโซน (Zone)

การจ าแนกเปนประเภท (Class) และแบบ (Division) เปนการแบงบรเวณอนตรายตามมาตรฐาน NEC โดยแบงออกเปนบรเวณอนตรายประเภทท 1 ,ประเภทท 2,ประเภทท 3 มรายละเอยดดงน

บรเวณอนตรายประเภทท 1 คอ บรเวณทซงมกาซ หรอ ไอระเหยของสารไวไฟผสมอยในอากาศปรมาณมากเพยงพอทจะท าใหเกดการจดระเบดได

- บรเวณอนตรายประเภทท 1 แบบท 1 คอ บรเวณทมการใชกาซหรอไอระเหยของสารไวไฟ ซงสามารถรวไหลจากกระบวนการท างานตามปกต การซอมบ ารง รวมทงการรวไหลจากเหต หรอ อปกรณ หรอเครองจกรท างานผดปกต และ ยงอาจท าใหเกดประกายไฟ หรอ ความรอนทท าใหสารไวไฟรวไหลจดตดไฟได

- บรเวณอนตรายประเภทท 1 แบบท 2 คอ บรเวณทมการใชกาซหรทอของเหลวไวไฟในระบบปดซงไมมการรวไหลนอกจากเกดความเสยหายของภาชนะบรรจ และ บรเวณทอยใกลกบพนทอนตราย

8

ประเภทท 1 แบบท 1 ซงกาซ หรอ ไอระเหยของสารไวไฟอาจถายเทถงกนได นอกจากนพนทอนตรายประเภทท 1 แบบท 1 ซงเมอไดตดตงระบบระบายอากาศเพอชวยลดปรมาณสารไวไฟทผสมในอากาศอยางเหมาะสม แตอาจเกดสภาพอนตรายไดเมอระบบระบายอากาศขดของ กจดเปนพนทอนตราย แบบท 2 ดวย

บรเวณอนตรายประเภทท 2 คอ บรเวณทซงมฝ นทเผาไหมไดในปรมาณมากเพยงพอทจะท าใหเกดการจดระเบดได

- บรเวณอนตรายประเภทท 2 แบบท 1 คอ บรเวณทมฝ นเผาไหมไดอยในอากาศในปรมาณมากพอใหเกดสวนผสมทจดระเบดไดในกระบวนการท างานปกต และ บรเวณทมฝ นทมคณสมบตเปนตวน าไฟฟาทดในปรมาณทอาจท าใหเกดอนตรายจากการระเบด รวมทงกรณทฝ นทเผาไหมไดเกดการรวไหล จากเหตทอปกรณ หรอ เครองจกรท างานผดปกต และ อาจท าใหเกดประกายไฟหรอความรอน ซงท าใหฝ นทรวไหลออกมาเกดการจดระเบดได

- บรเวณอนตรายประเภทท 2 แบบท 2 คอ บรเวณทมฝ นทเผาไมไดอยในอากาศในปรมาณไมมากพอใหเกดสวนผสมทจดระเบดไดในกระบวนการท างานปกต และ บรเวณทมฝ นซงอาจเกดการสะสมอยบนอปกรณไฟฟา และ อาจขดขวางการระบายความรอนของอปกรณนน แตประกายไฟจากการท างานของอปกรณไฟฟา หรอ จากการลดวงจรไฟฟา อาจท าใหฝ นเหลานเกดการจดระเบดได

บรเวณอนตรายประเภทท 3 คอ บรเวณทมเสนใยทจดตดไฟไดงาย มากเพยงพอทจะท าใหเกดอนตรายจากการจดระเบดได

- บรเวณอนตรายประเภทท 3 แบบท 1 คอ บรเวณทมการผลต การใช หรอ การขนถายเสนใยทจดตดไฟไดงาย ในปรมาณทเพยงพอใหเกดการจดระเบดได

- บรเวณอนตรายประเภทท 3 แบบท 2 คอ บรเวณทมการจดเกบหรอขนถายเสนใยทท าใหเกดการลกไหมไดงายในปรมาณมาก

การจ าแนกเปนประเภทและโซน เปนการแบงบรเวณอนตรายตามมาตรฐาน IEC ซงครอบคลมสารไวไฟทเปนกาซ โดยแบงออกเปนโซน 0 โซน 1 และ โซน 2 มรายละเอยดดงน

- โซน 0 คอ พนทอนตรายเนองจากมกาซหรอไอระเหยของสารไวไฟผสมอยมนบรรยากาศจนเกดบรรยากาศทจดตดไฟไดอยางตอเนองเปนเวลานาน

- โซน 1 คอ พนทอนตรายเนองจากมการรวไหลของแกสหรอไอระเหยของสารไวไฟออกมาผสมอยในบรรยากาศทจดตดไฟไดอยบอยครงในกระบวนการท างานตามปกต

9

- โซน 2 คอ พนทอนตรายเนองจากมการรวไหลของแกส หรอไประเหยของสารไวไฟออกมาผสมอยในบรรยากาศจนเกดบรรยากาศทจดตดไฟไดนานๆครง เชน เมอเกดอบตเหตในกระบวนการท างาน แตไมปลอยใหเกดการรวไหลเปนเวลานาน

พนทอนตราย (hazardous area) หมายถง สถานทหรอบรเวณทอาจจะกอใหเกดการลกไหม หรอ จดระเบด อนเนองมาจากการใชอปกรณไฟฟา ไดแกบรเวณทมไอระเหย แกส ฝ นละอองจ านวนมาก ๆ หรอเสนใยท ตดไฟไดอาท เชน คลงน ามน โรงกลนน ามน อตสาหกรรมปโตรเคม ปมน ามน เปนตน องคประกอบ ทท าใหเกด การระเบดหรอประกายไฟ คออณหภม ความรอนรวมถงสภาวะอากาศทเปลยนแปลง ดงนนสถาน ทอนตรายตาง ๆ ทงายตอการ ลกไหมดงกลาว จะตองใชอปกรณและระบบการตดตงทเหมาะสมจงจะสามารถปอง กนอบตภยตาง ๆ ได ตามมาตรฐานของ National Electric Code ไดนยามไวดงน

Explosion – proof หมายถง การปองกนการจดระเบดในสภาวะทเกดการแตกตวของแกสหรอการระเหยเปนไอหรอผลกระทบของอณหภมทเกดจากภายนอกและสภาวะอากาศทเปลยนแปลง

Dust – ignition – proof หมายถง การปองกนในสภาวะทฝ นละอองมจ านวนมากการตดต งอปกรณปองกนจะชวยไม ใหเกดการอารกหรอประกายไฟ อนเปนสาเหตของการระเบด

ตามมาตรฐาน NEC (National Electrical code) ไดแบงสถานทอนตรายออกเปน 3 ประเภท คอ สถานทอนตรายประเภทท 1 หมายถง บรเวณทมแกสหรอไอระเหยของสารไวไฟอยตลอดเวลา

และควรหลกเลยงการตด ตงอปกรณไฟฟาทกชนด สถานทอนตรายประเภทท 2 หมายถง บรเวณทมฝ นละอองชนเลกๆ ซงสามารถลกตดไฟไดงาย สถานทอนตรายประเภทท 3 หมายถง บรเวณทมเสนใยหรอปยนนปะปนอยท วไป

2.1.3 กฎหมายดานความปลอดภยตามพรบ.ควบคมน ามนเชอเพลง พ.ศ. 2542

กฎหมายดานความปลอดภยตามพรบ.ควบคมน ามนเชอเพลง พ.ศ. 2542 และ แกไขเพมเตม พ.ศ. 2550 เปนกฎหมายทใชควบคมการประกอบกจการน ามน กาซธรรมชาต และกาซปโตรเลยมเหลว โดยประกอบดวย

1. กฎหมายทเกยวของกบสถานบรการน ามน 2. กฎหมายทเกยวของกบสถานบรการกาซธรรมชาต 3. กฎหมายทเกยวของกบสถานบรการกาซปโตรเลยมเหลว 4. พรบ. ก ากบกจการพลงงาน

- กฎกระทรวง สถานบรการน ามนเชอเพลง พ.ศ. 2552 เปนขอก าหนดส าหรบการออกแบบและกอสรางสถานบรการน ามนเชอเพลงประเภทตางๆ รวมไวในกฎหมายฉบบเดยว ประกอบดวยหลกเกณฑเกยวกบทตง แผนผง รปแบบ และลกษณะของสถานบรการน ามนเชอเพลง การเกบรกษาน ามนเชอเพลง

10

และลกษณะของถง หรอ ภาชนะทใชในการบรรจน ามนเชอเพลง วธปฏบตงาน การจดใหมและบ ารงรกษาอปกรณ หรอ เครองมออนใดภายในสถานทดงกลาว รวมทงการควบคมอนใดอนจ าเปนเพอประโยชนแกการปองกน หรอ ระงบเหตเดอดรอนร าคาญ ความเสยหาย หรออนตรายทจะมผลกระทบตอบคคล สตว พช ทรพย หรอสงแวดลอม จากการประกอบกจการสถานบรการน ามนเชอเพลง

- ประกาศกระทรวงสถานบรการกาซธรรมชาต เปนขอก าหนดส าหรบการออกแบบและกอสรางสถานบรการกาซธรรมชาต ประกอบดวยหลกเกณฑเกยวกบทตง แผนผง รปแบบ ลกษณะของถงหรอภาชนะทใชในการบรรจกาซธรรมชาต ลกษณะของสถานบรการกาซธรรมชาต วธปฏบตงาน การจดใหมและบ ารงรกษาอปกรณหรอเครองมออนใดภายในสถานบรการกาซธรรมชาต รวมทงการควบคมอนใดอนจ าเปน เพอประโยชนแกการปองกนหรอระงบเหตเดอดรอนร าคาญ ความเสยหาย หรออนตรายทจะมผลกระทบตอบคคล สตว พช ทรพย หรอสงแวดลอม จากการประกอบกจการสถานบรการกาซธรรมชาต

- ประกาศกระทรวงพลงงาน และประกาศกรมธรกจพลงงาน สถานบรการกาซปโตรเลยมเหลว เปนขอก าหนดส าหรบการออกแบบและกอสรางสถานบรการกาซปโตรเลยมเหลว ประกอบดวยหลกเกณฑเกยวกบทตง แผนผง รปแบบ ลกษณะของถงหรอภาชนะทใชในการบรรจกาซปโตรเลยมเหลว ลกษณะของสถานบรการกาซปโตรเลยมเหลว วธปฏบตงาน การจดใหมและบ ารงรกษาอปกรณหรอเครองมออนใดภายในสถานบรการกาซปโตรเลยมเหลว รวมทงการควบคมอนใดอนจ าเปน เพอประโยชนแกการปองกนหรอระงบเหตเดอดรอนร าคาญ ความเสยหาย หรออนตรายทจะมผลกระทบตอบคคล สตว พช ทรพย หรอสงแวดลอม จากการประกอบกจการสถานบรการกาซปโตรเลยมเหลว

- พรบ. ก ากบกจการพลงงาน เปนขอก าหนดส าหรบการก ากบดแลการประกอบกจการพลงงาน การอนญาตการประกอบกจการพลงงาน อตราคาบรการในการประกอบกจการพลงงาน การก าหนดมาตรฐาน และความปลอดภยในการประกอบกจการพลงงาน มาตรฐานทางวศวกรรม และมความปลอดภย มาตรฐานของอปกรณทใชเชอมตอกบระบบโครงขายพลงงาน รวมถงวธการตรวจสอบ และการรบรองผลการตรวจสอบ

2.2 ทฤษฎมาตรฐานรถยนตไฟฟา และ สถานประจไฟฟา

ปจจบนหลายประเทศก าลงตนตวตอเทคโนโลยรถยนตไฟฟาเปนอยางมาก โดยไดมการวางแนวทาง นโยบายในการพฒนา เพอเตรยมความพรอมรองรบเทคโนโลยรถยนตไฟฟา เชน การลงทนกอสราง และตดตงสถานเตมประจไฟฟา การสนบสนนการใชรถยนตไฟฟา การสงเสรมการลงทน การวจยและพฒนา ท าใหเทคโนโลยรถยนตไฟฟาไดรบความนยม ซงจะกอใหเกดการเปลยนแปลงในเชงโครงสรางความตองการ และโครงสรางการผลตจากรถยนตทใชน ามนไปเปนรถยนตไฟฟามากขน และสงผลกระทบตออตสาหกรรมการผลตรถยนตของประเทศไทย รวมทงการพฒนาหวงโซอปทานเพอรองรบเทคโนโลย

11

การผลตรถยนตไฟฟา การก าหนดแนวทางและนโยบายในการสงเสรมดานการตลาดของรถยนตไฟฟาภายในประเทศ และสงเสรมใหมผใชกนอยางแพรหลาย

ปจจยทมผลตอการขยายตวของจ านวนรถยนตไฟฟา คอ ระยะทางในการขบข ความสะดวกในการประจแบตเตอร ปจจยดานราคาของรถยนตไฟฟา ระยะทางในการขบขนนขนอยกบความจพลงงานของแบตเตอร สวนความสะดวกในการประจแบตเตอรขนอยกบการสถานทตดตงระบบประจไฟฟาภายในบานเรอน รวมถงการสรางสถานประจไฟฟาใหครอบคลมทวถง

2.2.1 มาตรฐานทเกยวของกบรถยนตไฟฟา มดงตอไปน

ISO 6469-1 มาตรฐานการอดประจเขาทเกบพลงงานในรถยนตไฟฟา (on-board rechargeable energy storage systems)

ISO 6469-2 Vehicle operational safety means and protection against failures ISO 6469-3 มาตรฐานการปองกนบคคลจากไฟฟาดด (Electrically propelled road vehicles - Safety

specifications - Part 3: Protection of persons against electric shock) ISO 6469-4 Post crash electrical safety ISO 11955 Guidelines for charge balance measurement

รถยนตไฟฟา คอ รถยนตทขบเคลอนดวยมอเตอรไฟฟาโดยใชพลงงานไฟฟา ซงเกบอยในแบตเตอร หรอ อปกรณเกบพลงงานไฟฟาแบบอนๆ และดวยขอดของมอเตอรไฟฟาทใหแรงบดไดทนทท าใหรถพลงงานไฟฟามอตราเรงทเรยบและรวดเรว รถยนตไฟฟาสามารถแบงได 4 ประเภท ดงน

1. รถยนตไฟฟาแบบไฮบรด (Hybrid electric vehicle, HEV) ประกอบดวยเครองยนตลกสบ เปนตนก าลงในการขบเคลอนหลก ซงใชเชอเพลงทบรรจในรถยนต และท างานรวมกบมอเตอรไฟฟา เพอเพมก าลงของรถยนตใหเคลอนท ซงท าใหเครองยนตมประสทธภาพสงขน รวมทงยงสามารถพลงงานกลทเหลอ หรอไมใชประโยชนเปลยนเปนพลงงานไฟฟาเกบในแบตเตอรเพอจายใหกบมอเตอรไฟฟาตอไป จงมความสนเปลองเชอเพลงต ากวารถยนตปกตก าลงทผลตจากเครองยนตและมอเตอรไฟฟา ท าใหอตราเรงของรถยนตสงกวารถยนตทมเครองยนตลกสบขนาดเดยวกน ในการท างานไมสามารถประจไฟฟาเขาแบตเตอรไดโดยการเตาเสยบ – เตารบได พลงงานขณะรถเบรกจะถกน ามาผลตพลงงานไฟฟาเกบไวชวยในการขบเคลอนรถยนต ประหยดพลงงานได 10-50%

2. รถยนตไฟฟาไฮบรดปลกอน (Plug-in hybrid electric vehicle, PHEV) เปนรถยนต ไฟฟาทพฒนาตอมาจากรถยนตไฟฟาไฮบรด โดยสามารถประจพลงงานไฟฟาไดจากแหลงภายนอก ท าใหรถยนตสามารถใชพลงงานพรอมกนจาก 2 แหลง จงสามารถวงในระยะทาง และความเรวท

12

เพมขนดวยพลงงานจากไฟฟาโดยตรง รถยนตไฟฟาแบบ PHEV มการออกแบบอย 2 ประเภท ไดแก แบบ Extended range EV (EREV) และแบบ Blended PHEV โดยแบบ EREV จะเนนการท างานโดยใชพลงงานไฟฟาเปนหลกกอน แตแบบ Blended PHEV มการท างานผสมผสานระหวางเครองยนตและไฟฟา ดงนนรถยนตไฟฟาแบบ EREV สามารถวงดวยพลงงานไฟฟาอยางเดยวมากกวาแบบ Blended PHEV และสามารถประจไฟฟาเขาแบตเตอรได โดยการเตาเสยบ-เตารบเขากบตเตมประจไฟฟา และขบเคลอนดวยพลงงานไฟฟาอยางเดยว เปนระยะทางมากขน 20-80 กม. ท าใหลดคาใชจายในการซอมบ ารง และลดการใชน ามนลงถง 70%

3. รถยนตไฟฟาแบตเตอร (Battery electric vehicle, BEV) เปนรถยนตไฟฟาทมเฉพาะมอเตอรไฟฟาเปนตนก าลงใหรถยนตเคลอนท และใชพลงงานไฟฟาทอยในแบตเตอรเทาน น ไมมเครองยนตอนในรถยนต ดงนนระยะทางการวงของรถยนต จงขนอยกบการออกแบบ ขนาดและชนดของแบตเตอร รวมทงน าหนกบรรทกสามารถประจไฟฟาเขาแบตเตอรได โดยเตาเสยบ-เตารบเขากบตประจไฟฟา ซงรถยนตไฟฟารนแรก จะมระยะขบเคลอนอยท 100-150 กม. เพอรกษาระดบราคารถไมใหสงในระยะยาวแบตเตอร และจะถกปรบปรงใหสามารถเกบพลงงานไฟฟาเพมขนท าใหมความเปนไปไดทจะมรถยนตไฟฟาทมระยะขบเคลอนถง 300 กม. ตอการเตมประจไฟฟาหนงครง

4. รถยนตไฟฟาเซลลเชอเพลง (Fuel cell electric vehicle, FCEV) เปนรถยนตไฟฟาทมเซลลเชอเพลง (Fuel cell) ทสามารถผลตพลงงานไฟฟาไดโดยตรงจากไฮโดรเจน ซงเซลลเชอเพลงมคาความจพลงงานจ าเพาะทสงกวาแบตเตอรทมอยในปจจบน รถยนตไฟฟาเซลลเชอเพลงจงเปนเทคโนโลยทบรษทรถยนตเชอวาเปนค าตอบทแทจรงของพลงงานสะอาดในอนาคต อยางไรกดยงมขอจ ากดในเรองการผลตไฮโดรเจนและโครงสรางพนฐาน

รปท 2.1 ประเภทของรถยนตไฟฟา ทง 4 ประเภท

จากรถยนตพลงงานไฟฟา 4 ประเภทดงกลาว จะมรถยนตพลงงานไฟฟามอย 2 แบบ ทมสามารถประจไฟฟาเขาแบตเตอรไดโดยเตาเสยบ-เตารบเขากบตประจไฟฟา ซงท ง 2 แบบ คอ รถยนตไฟฟา

13

แบตเตอร (Battery electric vehicle, BEV) กบ รถยนตไฟฟาไฮบรดปลกอน (Plug-in hybrid electric vehicle, PEV) เพอเปรยบเทยบความแตกตางของรถยนตทงสองแบบ ดงน

หลกการท างานของรถยนตไฟฟาแบตเตอร (Battery electric vehicle, BEV) ทรองรบเฉพาะตชารจไฟฟากระแสสลบและกระแสตรง จะมอปกรณหลกภายในและการท างานของแตละอปกรณ

- Vehicle connector หรอ Socket เปนตวเชอมตอเพอรบไฟฟาจากแหลงจายไฟฟาทมาจากตเตมประจไฟฟา รวมถงระบบควบคม ระบบสอสาร และระบบกราวดกบตเตมประจไฟฟา ขณะท าการเตมประจไฟฟาแยกเปนส าหรบตประจไฟฟากระแสสลบ ส าหรบตประจไฟฟากระแสตรง หรอ ส าหรบชนดพเศษ โดย ใชไดท งกระแสสลบและกระแสตรงในตวเดยวกน (แลวแตผผลตรถยนตไฟฟาออกแบบใหรองรบกบรปแบบดงกลาว)

- AC on-board charger เพอแปลงไฟฟากระแสสลบกอนเขาแบตเตอร (ในกรณแหลงจายไฟฟาเปนประเภทกระแสสลบ)

- แบตเตอร เปนแหลงเกบพลงงาน เพอสงพลงงานใหอปกรณตางๆ ในรถยนตไฟฟา โดยจายไฟออกมาเปนไฟฟากระแสตรง

- Inverter แปลงแรงดนไฟฟากระแสตรงเปนกระแสสลบใหเหมาะสมกบอปกรณตางๆ ในรถยนตไฟฟา แยกเปนชดส าหรบชดตนก าลง (มอเตอร) ส าหรบระบบปรบอากาศ และอปกรณอนๆ ทมแรงดนไฟฟาเทากบระบบปรบอากาศ และส าหรบระบบควบคมในรถยนต

- มอเตอรไฟฟาเปนตนก าลงใหรถยนตไฟฟาเคลอนท เปนมอเตอรแบบ 3 เฟส กระแสสลบ DC Contactor ในรถยนตไฟฟาท าหนาทตดตอก าลงไฟฟา

รถยนตไฟฟาประเภทนรองรบการประจไฟฟาไดทงกระแสสลบและกระแสตรง กรณพจารณาการประจแบบไฟฟากระแสสลบ รถยนตไฟฟาจะรบไฟฟาจากแหลงจายดานนอกเปนไฟฟากระแสสลบผาน Vehicle connector และ AC on-board charger ซงอยในตวรถยนตไฟฟาท าหนาทแปลงไฟฟากระแสสลบเปนกระแสตรงเขาแบตเตอร สวนกรณพจารณาการประจแบบไฟฟากระแสตรง รถยนตไฟฟารบไฟจากแหลงจายดานนอกเปนไฟฟากระแสตรงผาน Vehicle connector (DC) ผาน DC Contactor ซงรบค าสงจากตประจไฟฟากระแสตรงทอยภายนอกเขาแบตเตอรผาน CP (Control Pilot Function) ซงสงให DC Contactor ท างาน และไฟฟากระแสตรงจะไหลเขาแบตเตอร เมอ DC Contactor ท างานจบขนตอนการประจไฟฟา

แบตเตอร เปนแหลงเกบพลงงานของรถยนตไฟฟา เมอรถเรมขบเคลอนจะจายไฟฟาออกมาเปนไฟฟากระแสตรงผาน Inverter และแปลงใหเปนไฟฟากระแสสลบ เพอจายใหมอเตอรไฟฟาเปนตนก าลงขบเคลอนของรถยนตไฟฟา ในขณะเดยวกนแบตเตอรจะจายพลงงานให Inverter อกชดทเปนส าหรบระบบปรบอากาศ และอปกรณอนๆ และในขณะเดยวกน Inverter จะแปลงไฟเขาระบบควบคมในรถยนตเปนชดควบการท างานใหรถท างานไปตามขนตอนของรถยนตไฟฟาคนนนๆ ตอไป

14

รปท 2.2 รถยนตไฟฟา (Battery electric vehicle, BEV) กบ รถยนตไฟฟาไฮบรดปลกอน (Plug-in hybrid electric vehicle, PEV)

หลกการท างานรถยนตไฟฟาไฮบรดปลกอน (Plug-in hybrid electric vehicle, PHEV) รถยนตไฟฟาไฮบรดทประจไฟฟาจากการเสยบปลก (PHEV) มระบบการเกบรกษาพลงงานทมขนาดใหญกวารถยนตไฟฟาไฮบรด (HEV) และระบบการเกบรกษาพลงงานนสามารถถกประจไฟฟาจากแหลงพลงงานภายนอก ท าใหรถยนตไฟฟาไฮบรดทประจไฟฟาจากการเสยบปลกสามารถท างานโดยใชพลงงานจากพลงงานไฟฟาอยางเดยวไดนานกวาและบรโภคน ามนเชอเพลงนอยกวารถยนตไฟฟาไฮบรด แหลงพลงงานภายนอกนหมายถงพลงงานจากการไฟฟา โดยทวไปแลวแบตเตอรของ PHEV จะถกชารจในเวลากลางคนท าใหชวยลดภาระการใชพลงงานไฟฟาจากการไฟฟาในชวงเวลาทการไฟฟาจ าเปนตองจายไฟใหกบโหลดสงสด ระบบ Powertrain ของ PHEV มทงระบบอนกรม, ระบบขนาน และระบบอนกรมผสมกบขนานเชนเดยวกนกบระบบ Powertrain ของ HEV ทไดบรรยายในหวขอทแลว จากรปแสดงรายละเอยดของโครงสรางของระบบ Powertrain แบบอนกรมและแบบอนกรมผสมขนานทใชใน PHEV ตามล าดบ โครงสรางของระบบ Powertrain ส าหรบ PHEV แตกตางจาก HEV ตรงทระบบของ PHEV มอปกรณจายประจ (Charger) ทตอระหวางแบตเตอรและปลกเสยบ อปกรณจายประจนจะประกอบไปดวย อปกรณแปลงไฟฟากระแสสลบเปนไฟฟากระแสตรงแบบสองทศทาง (สามารถแปลงจากไฟฟากระแสสลบใหเปนไฟฟากระแสตรง และแปลงจากไฟฟากระแสตรงใหเปนไฟฟากระแสสลบได) และอปกรณควบคมคาแรงดนไฟฟาใหคงท (Regulator) ในระหวางการจายประจแบตเตอร อปกรณแปลงไฟฟากระแสสลบเปนไฟฟากระแสตรงทใชจะตองมคาตวประกอบก าลงสง ๆ และคาความเพยนทางความถฮาโมนคทต า ประโยชนของการใชอปกรณแปลงไฟฟาแบบสองทศทางคอการทท าใหรถยนตสามารถจายไฟฟากลบไปสระบบของการไฟฟา (Vehicle-to-Grid: V2G), ระบบไฟ ฟ าของตก (Vehicle-to-Building: V2B), ระบบไฟ ฟ าภายในบาน (Vehicle-to-Home: V2H)

15

รปท 2.3 รถยนตไฟฟาไฮบรดทจายประจไฟฟาจากการเสยบปลก ทใชระบบ Powertrain แบบอนกรม

วธการท างานพนฐานของ PHEV ประกอบไปดวย โหมดการหมดสนลงของประจไฟฟา (Charge-Depleting Mode: CD) และโหมดการรกษาประจไฟฟา (Charge-Sustaining Mode: CS) โดยปกตเมอ PHEV ท างานอยในโหมดการหมดสนลงของประจไฟฟานน เครองยนตประเภทสนดาปภายในจะไมท างาน แตแบตเตอรเทาน นทเปนตวจายพลงงานใหกบระบบขบเคลอน ดงน นสถานะของประจไฟฟา (State of Charge: SOC) ของแบตเตอรจะลดลงเมอรถยนตท างานในโหมดน การท างานโดยอาศยพลงงานไฟฟาจากแบตเตอรเพยงอยางเดยวจะยงคงด าเนนตอเนองไปจนกระทงสถานะของประจไฟฟาของแบตเตอรลดลงจนถงระดบทไดตงไว

เมอถงจดนเครองยนตประเภทสนดาปภายในจะถกท าใหเรมตนท างานและรถยนตจะท างานอยในโหมดผสมซงหมายถงวารถยนตจะใชพลงงานจากทงแบตเตอรและเครองยนตประเภทสนดาปภายใน โหมดผสมนถกเรยกวาโหมดการรกษาประจไฟฟา ดงนน PHEV จงถกจดใหเปนรถยนตทบรโภคพลงงานเชงค (Dual-Fuel Vehicle) เชนเดยวกบทไดอธบายในหวขอของ HEV ระบบของ PHEV สามารถถกประยกตใชกบเครองยนตความรอนประเภทอน ๆ ซงรวมถง เครองยนตดเซล, เครองยนตแกสธรรมชาต, เครองยนตเชอเพลงชวภาพ และเครองยนตไฮโดรเจน

รปท 2.4 รถยนตไฟฟาไฮบรดทชารจไฟจากการเสยบปลกทใชระบบ Powertrain แบบอนกรมผสมขนาน

16

วธการท างานโดยทวไปของรถยนตไฟฟาไฮบรดทกประเภททใชระบบ Powertrain แบบขนานและแบบอนกรมผสมขนาน โหมดการท างานมทงหมดสโหมด คอ (a) โหมดทใชพลงงานไฟฟาเพยงอยางเดยว, (b) โหมดผสมทใชทงพลงงานไฟฟาและพลงงานจากเครองยนต, (c) โหมดการชารจแบตเตอร และ (d) โหมดการสรางพลงงานไฟฟาระหวางการเบรก เมอการท างานอยในโหมดทใชพลงงานไฟฟาอยางเดยวคลตช (Clutch) ทอยระหวางเครองยนตและมอเตอรไฟฟาจะถกเปดออกท าใหเครองยนตถกแยกตวออกระบบ Powertrain และพลงงานไฟฟากระแสตรงจากแบตเตอรจะถกสงผานไปยงอปกรณเพาเวอรอเลกทรอนกสทจะแปลงไฟฟากระแสตรงใหเปนไฟฟากระแสสลบเพอทจะจายไฟฟากระแสสลบนใหแกมอเตอรไฟฟา จากน นมอเตอรไฟฟาจะสงพลงงานใหกบระบบสงผานก าลงของรถยนตและท าการขบเคลอนลอรถในทสด เมอการท างานอยในโหมดผสมทใชทงพลงงานไฟฟาและพลงงานจากเครองยนต คลตชทอยระหวางเครองยนตและมอเตอรไฟฟาจะถกปด ท าใหพลงงานทงสองชนดถกสงใหกบระบบสงผานก าลงของรถยนตและท าการขบเคลอนลอรถในทสด เมอการท างานอยในโหมดการชารจแบตเตอร คลตชทอยระหวางเครองยนตและมอเตอรไฟฟาจะถกปดแตแบตเตอรจะไมจายไฟใหกบระบบ พลงงานจากเครองยนตจะถกแบงออกเปนสองสวน พลงงานสวนแรกจะถกสงใหกบระบบสงผานก าลงของรถยนตเพอท าการขบเคลอนลอรถ ในขณะทพลงงานสวนทสองจะถกสงไปชารจแบตเตอร เมอการท างานอยในโหมดการสรางพลงงานไฟฟาระหวางการเบรก คลตชทอยระหวางเครองยนต และ มอเตอรไฟฟาจะถกเปดออกท าใหเครองยนตถกแยกตวออกระบบ จากนนพลงงานจลนทลอรถในระหวางการเบรกจะถกแปลงใหเปนพลงงานไฟฟาและพลงงานไฟฟานจะถกสงไปชารจแบตเตอร

รปท 2.5 โหมดการท างานของรถยนตไฟฟาไฮบรดทกประเภททใชระบบ Powertrain แบบขนาน และ แบบอนกรมผสมขนาน

17

2.2.2 มาตรฐานเกยวของกบตประจไฟฟา มาตรฐานทเกยวของกบตประจไฟฟาแบบใชเตาเสยบ มรายละเอยดดงน

IEC 61140 คอ มาตรฐานเพอปองกนจากไฟฟาดดจากการสมผสโดยตรง และโดยทางออม (Protection against electric shock - Common aspects for installation and equipment)

IEC 62040 คอ มาตรฐานเพอปองกนการไมตอเนองของระบบไฟฟา

IEC 60529 คอ มาตรฐานการชวดทแสดงถงความสามารถการปองกน สงแปลกปลอม ทจะเขาไปในอปกรณ IP (Index of Protection) โดยรหสเลขตวแรกจะบอกความ สามารถในการปองกนอนตรายจากของแขง รหสเลขตวทสองจะบอกความสามารถในการปองกนอนตรายจากของเหลว ความหมายของตวเลข

IEC 60364-7-722 คอ มาตรฐานการตดตงไฟฟาแรงต า ขอก าหนดการตดตง สถานทตดตง ตวแทนจ าหนาย รถยนตไฟฟา (Low-voltage electrical installations - Part 7-722: Requirements for special installations or locations - Supplies for electric vehicles)

ISO 6469-3 คอ มาตรฐานการปองกนบคคลจากไฟฟาดด (Electrically propelled road vehicles - Safety specifications - Part 3: Protection of persons against electric shock)

ISO 17409 คอ มาตรฐานสายตวน าทเชอมตอไปยงตชารจไฟ (Electrically propelled road vehicles -- Connection to an external electric power supply -- Safety requirements)

IEC 62262 คอ มาตรฐานการชวดทแสดงถงความสามารถการปองกนส าหรบอปกรณไฟฟา จากอนตรายภายนอกทางกลทกระท าตออปกรณ (Degrees of protection provided by enclosures for electrical equipment against external mechanical impacts (IK Code))

IEC 61851-1 คอ มาตรฐานขอก าหนดทวไป ของตเตมประจไฟฟา ซงสามารถแบงตามการท างานออกเปน 4 แบบ ดงน

แบบ 1 คอ การประจไฟฟากระแสสลบแบบเตมชา เปนการตอโดยตรงใชตามบานเรอนทวไปทม

ระบบไฟฟาเปนแบบ 1 เฟส , ระดบแรงดนไฟฟา 250 V ac หรอ ระบบไฟฟาเปนแบบ 3 เฟส , ระดบแรงดนไฟฟา 480 V ac รวมระบบกราวด และทระดบกระแสไฟฟาสงสด 16 A การเตมประจไฟฟาแบบนสามารถเตมไดเตมความจของแบตเตอร 100% ทก าลงไฟฟา 3 kW ใชเวลาในการเตมประจไฟฟาประมาณ 7 - 8

18

ชวโมง ขนอยกบขนาดความจของแบตเตอร (Ah), พกดความสามารถของ On-Board Charger (KW) และ C RATE (CC mode charging current) ทมอยในรถไฟฟา

แบบ 2 คอ การประจไฟฟากระแสสลบแบบเตมชา เปนการตอโดยตรงใชตามบานเรอนทวไปทมระบบไฟฟาเปนแบบ 1 เฟส, ระดบแรงดนไฟฟา 250 V ac หรอ ระบบไฟฟาเปนแบบ 3 เฟส, ระดบแรงดนไฟฟา 480 V ac รวมระบบกราวด และทระดบกระแสไฟฟาสงสด 32 A การเตมประจไฟฟาแบบน สามารถเตมไดเตมความจของแบตเตอร 100% ทก าลงไฟฟา 3 kW ใชเวลาในการเตมประจไฟฟาประมาณ 7 - 8 ชวโมง ขนอยกบขนาดความจของแบตเตอร (Ah), พกดความสามารถของ On-Board Charger (KW) และ C RATE (CC mode charging current) ทมอยในรถยนตไฟฟา สายตอจะม Monitor เพอดคาไฟฟาและมฟงกชนการปองกนเพมขนมา เชน In-cable RCD, Over Current Protection, Over-temperature Protection ,Protective protection Earth detection (From wall socket)

แบบ 3 คอ การประจไฟฟากระแสสลบแบบเตมเรวปานกลาง เปนการตอใชตเตมประจไฟฟาทมระบบไฟฟาเปนแบบ 1 เฟส, ระดบแรงดนไฟฟา 250 V ac หรอ ระบบไฟฟาเปนแบบ 3 เฟส, ระดบแรงดนไฟฟา 480 V ac รวมระบบกราวด และทระดบกระแสไฟฟาสงสด 250 A การเตมประจไฟฟาแบบน สามารถเตมไดเตมความจของแบตเตอร 100% ทก าลงไฟฟา 22 kW ใชเวลาในการเตมประจไฟฟาประมาณ 3 ชวโมง และขนอยกบขนาดความจของแบตเตอร (Ah), พกดความสามารถของ On-Board Charger (KW) และ C RATE (CC mode charging current) ทมอยในรถยนตไฟฟา

แบบ 4 คอ การประจไฟฟากระแสตรงแบบเตมเรว เปนการตอใชงานตเตมประจไฟฟาทมระบบแรงดนไฟฟาเปน 600 V dc และทระดบกระแสไฟฟาสงสด 400 A dc การเตมประจไฟฟาแบบนสามารถเตมไดเตมความจของแบตเตอร 80% ทก าลงไฟฟา 50 kW ใชเวลาในการเตมประจไฟฟาประมาณ 30 นาท ขนอยกบขนาดความจของแบตเตอร (Ah), พกดความสามารถของ On-Board Charger (KW) และ C RATE (CC mode charging current) ทมอยในรถยนตไฟฟา

รปท 2.6 มาตรฐานตเตมประจไฟฟา ตาม IEC 61851-1 สามารถแบงการท างานได 4 แบบ

ทมา: http://germansolar.se/wp-content/uploads/2014/05/EVlink-Electric-vehicle-charging-solutions.pdf

19

รปท 2.7 แบบของโหมดการท างาน Mode 3, Mode 4 ลกษณะการเตมประจไฟฟาเขาแบตเตอร

ทมา: บรษท Schneider Electric

ตเตมประจไฟฟาส าหรบรถยนตไฟฟา สามารถแบงตามการออกแบบไดเปน 3 แบบ แบบ A : สายเตมประจไฟฟาจะยดตดกบตวรถยนตไฟฟา ปลายสายเปนเตาเสยบ สวนทตเตมประจ

ไฟฟา เปนเตารบ

แบบ B : สายเตมประจไฟฟาจะแยกจากตวรถยนตไฟฟา และตเตมประจไฟฟา ปลายสายทงสองดานเปนเตาเสยบ สวนทตเตมประจไฟฟา และตวรถเปนเตาเสยบ

แบบ C : สายเตมประจไฟฟาจะยดตดกบตเตมประจไฟฟา ปลายสายเปนเตาเสยบ ตวรถยนตเปนเตารบ

ทงนทงนนผผลตตเตมประจไฟฟา เพอตดตงในสถานในสถานทตางๆ ส าหรบรถยนตไฟฟาตองผลตใหสอดคลองและรองรองรบกบรถยนตไฟฟาดวย

รปท 2.8 ตเตมประจไฟฟาส าหรบรถยนตไฟฟากบเตาเสยบ และ เตารบ

ทมา : การน าเสนอของบรษท Ensol Creative Energy

20

หลกการท างานตเตมประจไฟฟาสามารถแบงไดเปน 2 แบบ คอ

1. ตเตมประจไฟฟาแบบกระแสสลบ และ 2. ตเตมประจไฟฟาแบบกระแสตรง

หลกการท างานตเตมประจไฟฟาแบบกระแสสลบ จะรบไฟฟาจากแหลงจายไฟฟาทเปนกระแสสลบ และจายไฟฟาออกเปนไฟฟากระแสสลบตอผานอปกรณตางๆ รแบบของต Mode 3 ตามมาตรฐาน IEC 61851-1 ซงสามารถออกแบบเปนระบบไฟฟากระแสสลบเปนระบบ 1 เฟส หรอ 3 เฟส กระแสไฟฟาไมเกน 250 A ซงในประเทศไทยจะใชแรงดนท 1 เฟส เปน 220V และ ทแรงดนท 3 เฟส ท 400 V โดยอปกรณหลกภายในตเตมประจไฟฟาและการท างานของ แตละอปกรณ มรายละเอยดดงน

(1) Circuit Breaker เปนอปกรณปองกนกระแสเกน เมอมความผดปกตทางไฟฟาจะตดวงจรทนท เพอไมใหอปกรณในตเสยหายและเกดอนตรายกบผใชตประจไฟฟาและรถยนตไฟฟา

(2) Magnetic Contactor ในตประจไฟฟาท าหนาทตดตอก าลงไฟฟาโดยรบค าสงจาก Controller เพอจายไฟออกไปยง Socket ทเชอมตอไปรถยนตไฟฟาตอไป

(3) RCD หรอเรยกวา RCCB เปนอปกรณกระแสรว เมอมความผดปกตทางไฟฟาจะตดวงจรทนท เพอไมเกดอนตรายกบผใชตประจไฟฟา และรถยนตไฟฟา

(4) Vehicle connector หรอ Socket เปนตวเชอมตอเพอจายไฟไปใหกบรถยนตไฟฟา รวมทงระบบควบคม/สอสาร และระบบกราวด กบรถยนตไฟฟา ซงออกแบบเปน Type 2

(5) Current Transformer เปนตวตรวจจบกระแสเพอสงคากระแสไปท Controller (6) Controller หนวยประมวลผล รบขอมลเพอประมวลผลและสงขอมลสงงานไปยงอปกรณตางๆ

ใหท างานไปตามฟงกชน (7) RFID Reader ตวอานขอมลเพอเรมท างาน และ LED Interface คอหนาจอแสดงสถานะ การ

ท างานตางๆ โดยใชรวมกบ Card RFID ซงใน Card RFID จะมขอมล ID ของผถอบตร โดยCARD ดงกลาวเปนตวเกบขอมลดบ (พลงงานทใชและระยะเวลา) โดยน าขอมลดบดงกลาวไปใชรวมกบ Software ของระบบ Billing เพอคดคาใชจายในการประจไฟฟา

21

รปท 2.9 ตเตมประจไฟฟา ทมา : บรษท Schneider Electric

การท างานรวมกนระหวางตเตมประจไฟฟาใหกบรถยนตไฟฟา เมอตเตมประจไฟฟารบไฟฟาจากแหลงจายไฟฟาผานกระบวนภายในตเตมประจไฟฟา จากน นหลกการท างานตเตมประจไฟฟาแบบกระแสสลบ จะจายไฟฟาเปนไฟฟากระแสสลบออกมา เปน 1 เฟส หรอ 3 เฟส ตามผตดตงเลอกมาตดตง ซง

22

เชอมตอกบรถไฟฟาทรองรบกบระบบไฟดงกลาวผานทาง AC Socket ซงก าลงไฟฟาของตเตมประจไฟฟาสามารถจายออกมาไดนนตงแต 2 kw ถง 20 kw โดยประมาณ โดยทตวรถไฟฟาจะมวงจรเรยงกระแสไฟฟาเพอแปลงไฟฟากระแสสลบเปนไฟฟากระแสตรง หรอ เรยกวา วงจร Rectifier และผานวงจรแปลงแรงดนไฟฟากระแสตรงคาหนงเปนแรงดนไฟฟากระแสตรงอกคาหนง (DC to DC Converter) ซงเปนแรงดนไฟฟากระแสตรงปรบคาได และผานวงจรปองกนออกมาเปนคาแรงดนไฟฟาคงท (CV) และกระแสไฟฟาคงท (CC) และประจเขาแบตเตอร (Battery Storage) ซงแบตเตอรมความจในเกบประจมขนาดไมเทากน และแบตเตอรแรงดนไมเทากนตามผผลตรถยนตคายตางๆ EV Charge นอยในตวรถยนตซงมระบบการจดการแบตเตอรซงจะสงขอมลไปยง Power Control Unit สงให DC to DC Converter แปลงแรงดนคงท (CV)ตามแรงดนของแบตเตอรรถยนต และกระแสคงท (CC) ชารจเขาแบตเตอร (Battery Storage)

รปท 2.10 ไดอะแกรมของระบบการประจแบตเตอรรถยนตไฟฟาแบบกระแสสลบ ทมา : http://www.mpoweruk.com/chargers.htm

ตวอยาง รถยหอรถ Mitsubishi รน iMiEV BEV Battery มความจ 16 kWh , มพกด AC ON-BORAD CHARGER 3.76 kW (Max Charging Power) การค านวณระยะเวลาการประจไฟฟาโดยประมาณไดดงน ระยะเวลา (Hr) = ความจแบตเตอร (kWH) Max Charging Power (kW) = 16 (kWH) 3.76 (kW) = 4.32 ชม.

หมายเหต : จากตวอยางเปนกาค านวณโดยไมคาพารามเตอรอนๆทเกยวของ เปนคาประมาณการเทานน (ระยะเวลาในการประจไฟฟาขนอยกบปรมาณระยะเวลาในการประจไฟฟา ความจแบตเตอรมหนวยเปน Ah (Battery capacity in Ah) และ C RATE ของ Charger เปนคาในการต งกระแสประจไฟฟาทเหมาะสมการประจไฟฟา ซงคา C RATE มผลตออายการใชงานของแบตเตอร และความเรวในการประจไฟฟา ซงการออกแบบ AC ON-BORAD CHARGER ในตวจะถกออกแบบใหเหมาะสมกบแบตเตอรของรถยนตยหอนนๆ อยแลว)

23

หลกการท างานของตประจไฟฟาแบบกระแสตรง คอ ตไฟจะรบไฟจากแหลงจายไฟฟาทเปนกระแสสลบแปลงแรงดนเปนกระแสตรงตามขนาดแรงดนของแบตเตอรของรถยนตไฟฟา รปแบบของต แบบ 4 ตามมาตรฐาน IEC 61851-1 , Case C สายเตมประจจะยดตดกบตประจไฟฟา ปลายสายเปนเตาเสยบ ซงแรงดนไฟฟาขาออกเปนระบบไฟฟากระแสตรง สามารถออกแบบไดโดยกระแสไมเกน 400 A และแรงดน 600 V โครงสรางภายในตประกอบดวยอปกรณหลกดงน

(1) PROTECTION/SAFETY ประกอบไปดวย Circuit Breaker Surge Protection , Relay ปองกนตางๆ ท าหนาทปองอปกรณภายในตไมใหเกดการเสยหายหากมความผดปกตของระบบเกดขน

(2) TRANSFORMER แปลงแรงดนเปนกระแสตรง (3) COVERTERS แรงดนกระแสตรงเปนกระแสตรงปรบคาได (4) ENERGY MEASUREMENT วดคาเพอสงใหหนวยประมวนผล (5) PLC หนวยประมวนผลโดยรบขอมลจากอปกรณตางๆและสงงานอปกรณตางใหเปนไป

ตามฟงชนทตงไว (6) RFID Reader ตวอานขอมลเพอเรมท างาน และ LED Interface คอหนาจอแสดงสถานะ

การท างานตางๆ โดยใชรวมกบ Card RFID ซงใน Card RFID จะมขอมล ID ของผถอบตร โดยCARD ดงกลาวเปนตวเกบขอมลดบ (พลงงานทใชและระยะเวลา) โดยน าขอมลดบดงกลาวไปใชรวมกบ Software ของระบบ Billing เพอคดขาใชจายในการประจไฟฟาตอไป

(7) CAN BUS CONTROL & AUTHENTICATION หนวยสอสารตเตมประจไฟฟากบรถยนตไฟฟา (8) Vehicle connector หรอ Socket เปนตวเชอมตอเพอจายไฟไปใหกบรถยนตไฟฟา รวมทง

ระบบควบคม/สอสาร และระบบกราวด กบรถยนตไฟฟาออกแบบเปน Chademo

รปท 2.11 วงจรการท างานของตประจไฟฟาแบบกระแสตรง

ทมา : บรษท Schneider Electric

24

รปท 2.12 รายละเอยดอปกรณภายในตประจไฟฟา

ทมา : บรษท Schneider Electric การท างานรวมกนระหวางตประจไฟฟากบรถยนตไฟฟา เรมจากเมอตประจไฟฟาไดรบไฟฟาจาก

แหลงจายไฟฟากระแสสลบแลว จะตองแปลงใหเปนแรงดนไฟฟาเปนกระแสตรงทปรบคาได เชอมตอกบรถยนตไฟฟาทรองรบกบระบบไฟดงกลาว ผานทาง Socket Chademo หรอ DC Coupler รปแบบตางๆ ซงก าลงไฟฟาของตประจไฟฟาสามารถจายออกมาไดตงแต 20 kw ถง 240 kw ตามมาตรฐานทออกแบบ โดยตเตมประจไฟฟาจะมหมอแปลงทท าหนาทแปลงแรงดนไฟฟากระแสสลบเปนกระแสตรง ผานวงจรแปลงแรงดนกระแสตรงคาหนงเปนกระแสตรงอกคาหนง (DC to DC Converter) ซงเปนแรงดนไฟฟากระแสตรงปรบคาได โดยตประจไฟฟาจะมระบบสอสารทตอไปทรถยนตไฟฟา ผาน Socket ดงกลาว โดยตรวจเชคแรงดนไฟฟาของแบตเตอรทตวรถยนตวามขนาดเทาไร เมอขอมลสงไปยงตประจไฟฟาไปยงหนวย

25

ประมวลผลสงให Converter จายไฟออกมาทขนาดแรงดนไฟฟาเทาแรงดนไฟฟาของแบตเตอร (Battery Storage) ในรถยนต ซงรถยนตม DC Contactor เมอ Control Pilot Function ทเชอมตอกนมความถกตอง จะสงให DC Contactor ท างาน ซงเปนคาแรงดนไฟฟาคงท (CV) และกระแสไฟฟาคงท (CC) เพอประจไฟฟาเขาแบตเตอร (Battery Storage)

ตวอยาง รถยหอรถ Mitsubishi รน iMiEV BEV Battery มความจ 16 kWh , มพกดตชารจ DC CHARGER 50 kW ยหอ Schneider การค านวณระยะเวลาการชารจโดยประมาณไดดงน

ระยะเวลา (Hr) = ความจแบตเตอร (kWh) Max Charging Power (kW)

= 16 (kWh) 50 (kW)

= 0.32 ชม. หรอ ประมาณ 19.2 นาท

หมายเหต : จากตวอยางเปนกาค านวณโดยไมคาพารามเตอรอนๆทเกยวของ เปนคาประมาณการเทานน (ระยะเวลาในการประจไฟฟาขนอยกบปรมาณระยะเวลาในการประจไฟฟาความจแบตเตอรมหนวยเปน Ah (Battery capacity in Ah) และ C RATE ของ Charger เปนคาในการต งกระแสประจไฟฟาทเหมาะสมกบการประจไฟฟา ซงคา C RATE มผลตออายการใชงานของแบตเตอรและความเรวในการประจไฟฟา ตประจไฟฟามพกดสงสดของคา C RATE ระบไว โดยใชระบบสอสารทมอยในตและรถในการเลอกคา C Rate ทสามารถประจไฟฟาไดในแตละครง)

2.2.3 มาตรฐานเตาเสยบ เตารบ อปกรณตอของรถยนต และสายไฟฟามดงน

IEC 62196-1 คอ มาตรฐานการประจไฟฟาของรถยนตไฟฟา ระดบแรงดนไฟฟาไมเกน 250 A ac และ ระดบกระแสไฟฟา 400 A dc

IEC 62196-2 คอ มาตรฐานของรปแบบเตาเสยบ และ เตารบ, อปกรณตอของรถยนต และสายเสยบของรถยนตไฟฟา การก าหนดขนาดใหมขนาดเดยวกน และลกษณะการถอด-เสยบ ลกษณะรปแบบของ AC Pin และ AC Contact-tube accessories

IEC 62196-3 คอ มาตรฐานของรปแบบเตาเสยบ และเตารบ, อปกรณตอของรถยนต และสายเสยบของรถยนตไฟฟา การก าหนดขนาดใหมขนาดเดยวกน และลกษณะการถอด-เสยบ ลกษณะรปแบบของ DC pin และ AC/DC Contact-tube vehicle couplers

มาตรฐาน SAE ยอมาจาก Society of Automotive Engineering หมายถง สมาคมวศวกรยานยนตเปนสมาคมทท าหนาทคนควาวจย และ วางกฎเกณฑมาตรฐานตางๆ เกยวกบรถยนตของสหรฐอเมรกา ซงไดแยกเปนมาตรฐานไฟฟากระแสสลบและไฟฟากระแสตรง โดยแบงตประจไฟส าหรบรถยนตไฟฟาออกเปน 2 ระดบ ดงน

26

SAE (AC) แบงเปน 2 ระดบ ดงน

ระดบ 1 : ก าหนดระดบแรงดนไฟฟา 120 V 1 เฟส กระแสไฟฟามากกวา หรอเทากบ 12 A , นอยกวาหรอเทากบ 16 A ก าลงไฟฟามากกวาหรอเทากบ 1.44 กโลวตต, นอยกวาหรอเทากบ 1.92 กโลวตต (SAE J1772 ก าหนดรปแบบเปน Type 1)

ระดบ 2 : ก าหนดระดบแรงดนไฟฟา 240 V 1 เฟส กระแสไฟฟานอยกวาหรอเทากบ 80 A ก าลงไฟฟานอยกวา หรอเทากบ 19.2 กโลวตต (SAE J1772 ก าหนดรปแบบเปน Type 1)

SAE (DC) แบงเปน 2 ระดบ ดงน

ระดบ 1 : ก าหนดระดบแรงดนไฟฟา 200-450 V พกดกระแสไฟฟานอยกวาหรอเทากบ 80 A พกดก าลงไฟฟานอยกวาหรอเทากบ 36 กโลวตต

ระดบ 2 : ก าหนดระดบแรงดนไฟฟา 200-450 V พกดกระแสนอยกวาหรอเทากบ 200 A พกดก าลงไฟฟานอยกวาหรอเทากบ 90 กโลวตต

ตารางท 2.1 AC Charging Power Levels: SAE J1772

ทมา : Electrical Vehicle Charging and NFPA Electrical Safety Codes and Standards

CHAdeMO มาตรฐานประจไฟฟารถยนตไฟฟาแบบเรวของญ ปน เปนระบบแรงดนไฟฟากระแสตรง จนถง 500 V กระแส 125 A

GB มาตรฐานส าหรบประเทศสาธารณรฐประชาชนจน GB/T 20234 มาตรฐานส าหรบการชดเชอมตอส าหรบรถยนตไฟฟาแบงเปน 3 part GB/T 20234-1 ขอก าหนดทวไป GB/T 20234-2 ปลกส าหรบชารจไฟกระแสสลบ GB/T 20234-3 ปลกส าหรบชารจไฟกระแสตรง

27

แรงดนไฟฟากระแสสลบใชงาน ไมเกน 690 V, 50 Hz, กระแสไฟฟา 250 A และแรงดนไฟฟากระแสตรงใชงาน DC ไมเกน 1000 V, กระแส 400 A ซงมาตรฐาน GB การใชงานและระบบสอสารไมสอดคลองกบ มาตรฐาน SAE และ IEC

รปท 2.13 มาตรฐานปลก และ เตาเสยบส าหรบรถไฟฟาในประเทศตางๆ

ทมา : http://www.eppo.go.th/images/Infromation_service/studyreport/ensol.pdf

2.3 การศกษางานวจยทเกยวของ

การศกษางานวจยทเกยวของมดงตอไปน

ธรดา สามศร และเอกชย ไพศาลกตตสกล ภาควชาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตรมหาวทยาลยเกษตรศาสตร [1] บทความวจย วารสารวชาการ วศวกรรมศาสตร ม.อบ. ปท 8 ฉบบท 1 มกราคม - มถนายน 2558 บทความน าเสนอการจดการชารจรถยนตไฟฟาตามเวลาจรง โดยการรกษาระดบความตองการใชก าลงไฟฟาสงสดในระบบไฟฟาก าลง เพอเพมประสทธภาพระบบจดการพลงงาน งานวจยฉบบบจะน าเสนอวธการจดการบรการเตมประจไฟฟาทสามารถตอบสนองตามความตองการของผใชไฟฟา โดยยงคงสามารถรกษาประสทธภาพของระบบการจายไฟได และชวยปรบปรงการใชพลงงานไฟฟาไดอยางมประสทธภาพ โดยมการพจารณาถงขนาดแบตเตอรของรถยนตไฟฟาทหลากหลาย และใชฐานขอมลส ารวจพฤตกรรมการใชรถยนตไฟฟา จากผลการทดสอบจะพบวาระดบคาพลงงานสะสมคงเหลอ กอนใชงานในวนถดไปตางกนเลกนอย พลงงานสงสดตอพลงงานเฉลยลดลง

โครงการวจยสถานบรการอดประจแบตเตอรตนแบบส าหรบรถยนตไฟฟารองรบมาตรฐาน CHAdeMO ส าหรบระบบไฟฟาอจฉรยะของ กฟภ. สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง [2] โครงการวจยนน าเสนอเรองสถานบรการอดประจแบตเตอรตนแบบส าหรบรถยนตไฟฟา

28

เพอรองรบมาตรฐาน CHAdeMO ส าหรบระบบไฟฟาอจฉรยะของ กฟภ. โดยจะศกษาการอดประจไฟฟาเขาแบตเตอร โดยใชมาตรฐาน CHAdeMO :ซงเปนมาตรฐานของประเทศญปน และมาตรฐานดงกลาวเปนการเตมประจไฟฟาแบบรวดเรว โดยใชไฟฟากระแสตรง

นายธนากร ปองค า และนายสจจา บษราค า ภาควชาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตรมหาวทยาลยเกษตรศาสตร [3] โครงงานการศกษาผลกระทบของรถยนตไฟฟาแบบปลกอน (PEV) ตอระบบสงไฟฟา (V2G) โครงงานนน าเสนอผลกระทบของรถยนตไฟฟาทจะเกดขนตอระบบสงไฟฟา เปนการวเคราะหเชงจ าลอง เพอศกษาผลกระทบทอาจจะเกดขนตอระบบสงไฟฟาเมอมรถยนตพลงงานไฟฟา (PEV) เปนจ านวนมากจงตองมการคดหาวธทจะประยกตใชพลงงานไฟฟาจากแบตเตอรของรถยนตไฟฟา เพอทจะลดปญหาเรองเสถยรภาพของระบบไฟฟา โดยการจ าลองระบบไฟฟา เพอทจะท าการตรวจสอบผลกระทบและน าผลทไดมาวเคราะห จากการจ าลองระบบไฟฟาและวเคราะหจากโปรแกรม ท าใหทราบถงผลกระทบทสงผลตอระบบไฟฟา โดยดผลไดจากการชารจรถยนตไฟฟาแบบปลกอนในปรมาณทมากๆ และท าใหทราบวาแรงดน ในระบบไฟฟาไดเกดการแกวง และเมอมการจายพลงงานจากแบตเตอร ในรถยนตไฟฟาแบบปลกอนกลบคนใหสระบบ กลบสงผลใหระบบมความสมดลมากขน โดยพลงงานทจายคนเขาไประบบจะไปชดเชยแรงดนท เกดในชวงทมการชารจของรถยนตไฟฟาแบบปลกอน

นายอรรถสทธ แจมฟา หนวยวเคราะหเศรษฐกจภาคการผลต สวนเศรษฐกจรายสาขา ฝายวจยเศรษฐกจ ธรกจ และ เศรษฐกจฐานราก บทความเรองรถยนตไฟฟากบการเปลยนแปลงของอตสาหกรรรมรถยนตไทย [4] บทความน าเสนอพนฐานเทคโนโลยของรถยนตไฟฟา สถานการณการใชรถยนตไฟฟาในตางประเทศ เชน จน, สหรฐอเมรกา, เนเธอรแลนด, นอรเวย, สหราชอาณาจกร, ญปน, เยอรมน, ฝรงเศส และ สถานการณการใชรถยนตไฟฟาในประเทศไทย และมผลกระทบทมผลตออตสาหกรรมไทย กบผผลตรถยนตเพอการสงออก ซงตองเรงปรบตวใหทนตอการเปลยนแปลงทจะเกดขน และแนวโนมการพฒนาการผลตรถยนต

ผศ.ดร.ยศพงษ ลออนวล มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร (มจธ.) และ ศนยเทคโนโลยโลหะและวสดแหงชาต (MTEC) [5] รายงานการวจย พฒนาและวศวกรรม ฉบบสมบรณ การศกษาการพฒนาของเทคโนโลยรถยนตไฟฟา และ ผลกระทบทเกดขนสาหรบประเทศไทย น าเสนอสถานการณการใชพลงงานในภาคขนสงของประเทศไทย นโยบายสนบสนนการใชรถยนตไฟฟาในตางประเทศ และเทคโนโลยรถยนตไฟฟาการดดแปลงรถยนตไฟฟา ระบบการประจไฟฟาแนวโนมของอตสาหกรรมยานยนตไทยการประเมนผลทางเศรษฐศาสตร และ การเงน