บทความ

เทคโนโลยีไฮบริด สุดยอดรถแข่ง โพร์เช LMP1


รถยนต์ต้นแบบ Le Mans Prototype โพร์เช 919 ไฮบริด (919 Hybrid) ได้ปรากฎตัวขึ้นที่ประเทศเยอรมนีเป็นครั้งแรกของปี 2016 เพื่อร่วมลงทำการแข่งขันระยะยาวกว่า 6 ชั่วโมงที่ Nürburgring ซึ่งนับเป็นสนามที่ 4 ในรายการแข่งขัน FIA World Endurance Championship ฤดูกาลนี้ โดยเป็นการลงสนามเพื่อป้องกันตำแหน่งในฐานะผู้นำบนตารางคะแนนสะสมและแชมพ์เก่า ในขณะเดียวกันการแข่งขันรายการนี้ยังถือได้ว่าเป็นโอกาสที่ดีในการพัฒนานวัตกรรมเทคโนโลยียานยนต์สำหรับรถสปอร์ทในอนาคต

ผลที่ได้จากการพัฒนา 919 ไฮบริด โพร์เช ใช้โอกาสนี้ในการสร้างสรรค์เทคโนโลยียานยนต์ใหม่ๆ เพื่อรองรับการแข่งขันกีฬาความเร็วด้วยการให้กำเนิด “Mission E” ต้นแบบรถสปอร์ทไฟฟ้าเต็มรูปแบบแห่งอนาคต เปิดตัวสู่สายตาสาธารณชนเป็นครั้งแรกเมื่อปี 2015 ที่ผ่านมา วิศวกรและนักออกแบบได้ติดตั้งเทคโนโลยีขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าแรงดันสูงถึง 800 โวลท์ ซึ่งได้รับการถ่ายทอดความล้ำเลิศดังกล่าวจากรถแข่ง Prototype ผลลัพธ์ที่เกิดจากความมุ่งมั่นทุ่มเท และรังสรรค์ขึ้นจากขีดสุดของนวัตกรรมเทคโนโลยีทุกอย่างที่ โพร์เช ออกแบบขึ้น ได้รับการติดตั้งลงในสุดยอดรถแข่งเจ้าของตำแหน่งชนะเลิศ รายการ Le Mans 2 สมัย-โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเชิงของหลักปรัชญาที่ใช้ในการขับ เคลื่อน อันประกอบด้วย เครื่องยนต์ เบนซิน V4 ขนาดความจุ 2.0 ลิตร พร้อมระบบอัดอากาศ เทอร์โบชาร์จ เสริมการทำงานเพื่อประสิทธิภาพสูงสุดจากมอเตอร์ไฟฟ้าสมรรถนะสูง ด้วยการพัฒนาขึ้นจาก โพร์เช โดยตรง รวมทั้งระบบชาร์จพลังงานไฟฟ้าย้อนกลับแบบ 2 ช่องทาง หรือ Two different Energy Recovery Systems

ในขณะที่ระบบเบรคทำงานนั้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งติดตั้งอยู่บริเวณเพลาขับล้อคู่หน้าจะรับหน้าที่ในการเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์ของตัวรถกลับมาเก็บสะสมในรูปแบบของพลังงานไฟฟ้า ในส่วนการทำงานของระบบระบายไอเสีย ชุดเทอร์ไบน์จะทำหน้าที่ขับเคลื่อนเทอร์โบชาร์เจอร์ไปพร้อมกับการสร้างพลังงานไฟฟ้า โดยแบ่งเป็นพลังงานไฟฟ้าที่ได้จากระบบเบรค 60 % และที่เหลือ 40 % ได้จากระบบระบายไอเสีย สำหรับพลังงานไฟฟ้าที่สร้างขึ้นนั้นจะถูกเก็บสะสมไว้เป็นการชั่วคราว ด้วยแบทเตอรีแบบ Lithium-ion และจ่ายพลังงานให้แก่ระบบมอเตอร์ขับเคลื่อนตามความต้องการในลักษณะของ “on demand” ซึ่งหมายความว่า เมื่อผู้ขับขี่ต้องการอัตราเร่งจากรถยนต์ และกดปุ่มสั่งการทำงานเพื่อเพิ่มสมรรถนะขับเคลื่อน ด้วยสภาวะการทำงานดังกล่าวนี้ ผลที่ได้คือ พละกำลังจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน ด้วยแรงม้า 500 แรงม้า (368 กิโลวัตต์) ผสานกับกำลังเพิ่มเติมอีกกว่า 400 แรงม้า (294 กิโลวัตต์) ที่ได้รับจากมอเตอร์ไฟฟ้า ก่อกำเนิดประสิทธิภาพที่เหนือชั้นยิ่งกว่า

ด้วยการปฏิบัติหน้าที่อันสอดประสานเป็นหนึ่งเดียวกันของระบบชาร์จพลังงานไฟฟ้าย้อนกลับแบบ 2 ช่องทาง ให้สมรรถนะการขับขี่ที่ยอดเยี่ยม ทั้งนี้ในทุกครั้งที่มีการทำงานของระบบเบรค พลังงานไฟฟ้าจะได้รับการเก็บสะสมเพื่อนำกลับมาใช้ต่อไปในการแข่งขันที่ Nürburgring ซึ่งมีระยะทางกว่า 5.148 กิโลเมตรรอบสนาม สถานการณ์ดังกล่าวจะเกิดขึ้นถึง 17 ครั้งต่อการขับขี่รอบสนาม 1 รอบ ด้วยการเบรคก่อนการเข้าโค้งทุกโค้ง ปริมาณของพลังงานที่ได้รับการชาร์จกลับขึ้นอยู่กับสภาวะของการเบรคที่เกิดขึ้นจริงในขณะนั้น หรือกล่าวได้อีกความหมายหนึ่งว่าพลังงานที่ได้รับการชาร์จกลับมา นั้นจะขึ้นอยู่กับความเร็วของรถยนต์ที่ผู้ขับขี่ควบคุมมาจนถึงทางโค้ง วิธีการเบรค และลักษณะการเข้าโค้งต่างๆ ซึ่งพลังงานไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้น จนกระทั่งผู้ขับขี่ยุติการเบรคและเร่งเครื่องออกจากโค้งไป จุดมุ่งหมายของกระบวนการดังกล่าวเพื่อนำพลังงานกลับมาใช้ให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ สิ่งที่เกิดขึ้นหลังจากนั้น คือ การที่ผู้ขับขี่เหยียบคันเร่งเพื่อเรียกพละกำลังที่ถูกเก็บสะสมอยู่มาใช้ และแน่นอนว่า สมรรถนะส่วนหนึ่งของตัวรถจะได้มาจากแบทเตอรีในรูปแบบของพลังงานไฟฟ้านั่นเอง

ในขณะที่ระบบเครื่องยนต์สันดาปภายในรับหน้าที่ขับเคลื่อนล้อคู่หลัง ระบบมอเตอร์ไฟฟ้าประสิทธิภาพสูง คือ ส่วนที่ทำหน้าที่ในการขับเคลื่อนล้อคู่หน้า รถแข่ง โพร์เช 919 สามารถเร่งออกตัวจากทางโค้งของสนามได้โดยปราศจากการสูญเสียแรงขับเคลื่อน ด้วยการทำงานของระบบ all-wheel drive และขั้นตอน อีกส่วนหนึ่งของการชาร์จพลังงานย้อนกลับจะเกิดขึ้น เนื่องจากการทำงานของชุดเทอร์ไบน์ในระบบระบายไอเสียนั่นเอง ด้วยสภาวะการทำงานในรอบเครื่องยนต์สูงอย่างต่อเนื่องนั้น สร้างแรงดันให้เพิ่มขึ้น ในระบบระบายไอเสียเพื่อขับเคลื่อนชุดเทอร์โบชาร์เจอร์จะทำหน้าที่ขับเคลื่อนอุปกรณ์กำเนิดพลังงานไฟฟ้าไปพร้อมกัน ทั้งนี้กระบวนการสะสมพลังงานดังกล่าวจะถูกจำกัดประสิทธิภาพจากกฎข้อบังคับของการแข่งขันที่ได้รับการกำหนดขึ้น ผู้ขับขี่จะสามารถใช้น้ำมันเชื้อเพลิงได้ไม่เกิน 1.8 ลิตร ต่อการวิ่ง 1 รอบสนาม และใช้พลังงานไฟฟ้าได้ไม่เกิน 1.3 กิโลวัตต์ชั่วโมง (4.68 เมกะจูล) ซึ่งต้องผ่านการคิดคำนวณอัตราการใช้เชื้อเพลิงมาเป็นอย่างดี เพื่อให้เกิดการใช้พลังงานทั้ง 2 ลักษณะด้วยความคุ้มค่าสูงสุด โดยไม่มากและไม่น้อยไปกว่าข้อกำหนดในการวิ่งครบ 1 รอบสนามนั่นเอง ในกรณีที่ใช้พลังงานมากเกิน กฎข้อบังคับดังกล่าว ทีมแข่งจะถูกลงโทษ และหากใช้พลังงานน้อยเกินไป นั่นหมายความว่า สมรรถนะการขับขี่ของรถแข่งจะลดน้อยลงตามไปด้วย ดังนั้นนักแข่งมีหน้าที่สำคัญที่จะต้องบังคับควบคุมรถแข่งทั้งในเชิงของการเบรค และการเร่งเครื่องยนต์ เพื่อรักษาอัตราสิ้นเปลืองอันเหมาะสม ที่สุดไว้ตลอดระยะเวลาที่ลงสนาม

หากเรานำกฎข้อบังคับดังกล่าวมาคำนวณโดยใช้ระยะทาง 13.629 กิโลเมตรรอบสนามแข่ง Le Mans เป็นเกณฑ์ ปริมาณของพลังงานไฟฟ้าที่ได้รับอนุญาตให้ใช้จะอยู่ที่ 2.22 กิโลวัตต์ชั่วโมง หรือประมาณ 8 เมกะจูล ซึ่งถือเป็นค่าของพลังงานที่สูงที่สุดเท่าที่ข้อกำหนดของการแข่งขันจะยอมรับได้ โพร์เช 919 คือ รถแข่งคันแรกและเป็นโรงงานผู้ผลิตเพียงรายเดียวของรายการแข่งขันที่สามารถสร้างสรรค์รถแข่งของตนเอง รวมทั้งผลักดันประสิทธิภาพให้เกิดขึ้นได้จนถึงระดับสูงสุดตามข้อกำหนดดังกล่าว ตั้งแต่ฤดูกาล 2015 ที่ผ่านมา สำหรับฤดูกาลแข่งขันปี 2016 นี้ โตโยตา เป็นทีมโรงงานอีกทีมหนึ่งที่สามารถออกแบบรถแข่งให้ใช้พลังงานไฟฟ้าที่ระดับ 8 เมกะจูล ได้เช่นเดียวกัน ในส่วนของทีม เอาดี ยังคงใช้รถแข่งที่มีพลังงานระดับ 6 เมกะจูลเท่านั้น

แนวคิดของระบบชาร์จพลังงานย้อนกลับซึ่งติดตั้งในรถแข่ง โพร์เช 919 ไฮบริด นั้นมีความใกล้เคียงกับการทำงานของระบบอิสระ 2 ระบบที่แยกหน้าที่กันอย่างเสรี ดังนั้นแล้วจึงมีความชัดเจนอย่างยิ่งในเหตุผลที่ โพร์เช เลือกใช้การเก็บสะสมพลังงานผ่านระบบเบรคจากล้อคู่หน้า ซึ่งสามารถสร้างพลังงานจำนวนมหาศาลไปพร้อมๆ กับฟังค์ชันการทำงานหลักที่ไม่มีการขาดตกบกพร่องแม้แต่น้อย สำหรับระบบชาร์จพลังงานย้อนกลับแบบที่ 2 นั้น โพร์เช ได้พิจารณาทางเลือกจาก 2 รูปแบบ อันได้แก่ การสะสมพลังงานจากระบบเบรคในล้อคู่หลัง หรือการใช้ประโยชน์จากระบบระบายไอเสีย และตัวเลือกที่ดีที่สุดนั้น คือ พลังงานที่ได้กลับมาด้วยระบบระบายไอเสียนั่นเอง จากข้อได้เปรียบหลายประการ อาทิเช่น น้ำหนักเบาและประสิทธิภาพที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการชาร์จพลังงานย้อนกลับผ่านระบบเบรค ซึ่งมีระยะเวลาในการทำงานขณะวิ่งอยู่บนสนามน้อยกว่า เนื่องจากในสภาพการแข่งขันจริงนั้น รถแข่งจะ ต้องถูกเร่งเครื่องบ่อยครั้งกว่าถูกเบรค ด้วยเหตุนี้การชาร์จพลังงานย้อนกลับผ่านระบบระบายไอเสีย จึงเป็นทางเลือกที่เหมาะสมกว่าอย่างเห็นได้ชัด ทั้งในแง่ของการลดน้ำหนักที่ไม่จำเป็น และระยะเวลาที่เปิดโอกาสให้ระบบได้ทำงานอย่างเต็มที่ ด้วยการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในรถแข่ง โพร์เช 919 จึงมีกำลังขับเคลื่อนมหาศาลที่ถูกถ่ายทอดไปยังล้อคู่หลัง ถึงแม้ว่าวิธีการนี้จะก่อให้เกิดอาการลื่นไถลของล้อ และตามมาด้วยการสึกหรอของยางในระดับสูงก็ตาม ด้วยหลักการออกแบบและพัฒนาที่ โพร์เช ยึดถือปฏิบัติ ส่งผลต่อการตัดสินใจที่กล้าหาญอย่างยิ่งในการติดตั้งระบบขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าระดับสูงถึง 800 โวลท์ ให้แก่รถแข่ง 919 และเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าสูงเป็นพิเศษดังกล่าวนั้น ทำให้ส่วนประกอบอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องจำเป็นต้องได้รับการพัฒนาขึ้นใหม่ทั้งหมด เพื่อให้สามารถรองรับประสิทธิภาพการทำงานที่เพิ่มขึ้นเช่นเดียวกัน ไม่ว่าจะเป็น แบทเตอรี, อุปกรณ์อีเลคทรอนิคส์, มอเตอร์ และเทคโนโลยีระบบชาร์จไฟฟ้าทั้งหมด ล้วนแล้วแต่ได้รับการสร้างสรรค์ขึ้นจากความทุ่มเทของทีมงาน โพร์เช

นับเป็นการยากอย่างยิ่งในการจัดเตรียมชิ้นส่วนอุปกรณ์เพื่อรองรับการทำงานภายใต้แรงดันไฟฟ้าที่มีความต่างสูงเป็นพิเศษเช่นนี้ ไม่ว่าจะเป็นพื้นที่สำหรับติดตั้งอุปกรณ์ทั้งหมด เครื่องกำเนิดพลังงานไฟฟ้าบนล้อช่วยแรง (Flywheel generator) ตัวเก็บประจุชนิดพิเศษ (supercapacitors) หรือแม้แต่แบทเตอรี โดย โพร์เช เลือกใช้แบทเตอรีแบบ Liquid-cooled Lithium-ion ซึ่งประกอบขึ้นจากเซลล์อิสระ ติดตั้งภายในแคพซูลโลหะทรงกระบอกขนาดความสูง 7 เซนติเมตร และมีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาด 1.8 เซนติเมตร นับร้อยๆ เซลล์

ในสภาวะการขับขี่ทั้งบนถนนสาธารณะ และเส้นทางในสนามแข่งขัน ระดับของกำลังและพลังงานจะได้รับการปรับให้อยู่ในภาวะสมดุลเสมอ เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดทั้งในส่วนของการชาร์จพลังงานย้อนกลับ และการปลดปล่อยพลังงานอย่างรวดเร็ว รวมไปถึงปริมาณของระดับพลังงานที่เหมาะสมในการเก็บรักษา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการแข่งขัน ซึ่งนักขับจะต้องทำการเบรคและเร่งเครื่องอย่างหนักหน่วงอยู่ตลอดเวลา จึงจำเป็นที่ระบบจะต้องสามารถกักเก็บพลังงานที่สร้างขึ้นผ่านระบบเบรคและถ่ายทอดพลังงานอย่างรวดเร็วแม่นยำทันทีเมื่อเหยียบคันเร่งตอบสนองทุกความต้องการของนักขับได้ในทุกสถานการณ์ที่ต้องเผชิญ หากเปรียบเทียบกับการใช้งานอุปกรณ์ทั่วไปในชีวิตประจำวัน พลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากรถแข่ง โพร์เช 919 นั้น สามารถชาร์จแบทเตอรี Lithium-ion ของโทรศัพท์มือถือที่ไม่มีกำลังไฟเหลืออยู่เลยจนเต็มความจุได้ ภายในระยะเวลาน้อยกว่า 1 วินาที ดังนั้นจะเห็นได้ว่าระดับของพลังงานนั้นมีความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง และส่งผลโดยตรงกับปริมาณของพลังงาน หรือความจุที่สามารถเก็บสะสมได้

รถยนต์ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันนี้ ความจุพลังงานที่สามารถเก็บสะสมได้จะถูกแปลงออกมาในรูปแบบของระยะทางที่รถสามารถเคลื่อนที่ได้นั่นเอง และด้วยเหตุผลข้างต้น ความจำเป็นพื้นฐานของรถแข่งที่วิ่งอยู่ในสนามจึงแตกต่างกันกับรถสาธารณะที่วิ่งอยู่บนท้องถนนทั่วไป

สำหรับ โพร์เช 919 ได้รับการสร้างขึ้นด้วยนวัตกรรมเทคโนโลยีไฮบริด ที่มีระบบการบริหารจัดการพลังงานที่ยอดเยี่ยมเหนือจินตนาการ รถแข่งคันดังกล่าวผ่านกระบวนการทดสอบในศูนย์ทดลอง เพื่อให้ได้มาซึ่งระบบไฮบริดล้ำอนาคต บรรจุองค์ความรู้ทุกชนิดที่ได้รับจากการเข้าร่วมแข่งขันในคลาส LMP1 อาทิเช่น เทคโนโลยีการระบายความร้อนให้แก่อุปกรณ์สะสมพลังงาน (แบทเตอรี) และมอเตอร์ขับเคลื่อน เทคโนโลยีการเชื่อมต่อวงจรไฟฟ้าภายใต้ความต่างศักดิ์สูงเป็นพิเศษ รวมทั้งพโรแกรมการควบคุมการ ทำงานของแบทเตอรี ประสบการณ์และความก้าวหน้าทางวิศวกรรมยานยนต์เหนือระดับทั้งมวลที่ได้รับมานั้น ล้วนแล้วแต่ถูกถ่ายทอดต่อไปยังรถสปอร์ท 4 ประตูต้นแบบ เปี่ยมสมรรถนะ ในสมญานาม โพร์เช มิสชัน อี (Mission E) ด้วยเทคโนโลยีจากระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าแรงดันสูงถึง 800 โวลท์ และแน่นอนว่าความล้ำหน้าของรถต้นแบบคันดังกล่าวจะต้องได้รับการส่งต่อไปยังรถสปอร์ทรุ่นต่างๆ ในสายการผลิตปกติ ซึ่งกำลังจะเผยโฉมออกมาในอนาคตอันใกล้นี้ ในฐานะของรถสปอร์ทที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์แบบคันแรกจาก โพร์เช



------------------------------
เรื่องโดย : นุสรา เงินเจริญ
คอลัมน์ Online : ธุรกิจ
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/yGm1l
วันที่เผยแพร่ : วันอังคาร ที่ 2 สิงหาคม 2559 เวลา 15:29 นาฬิกา

บทความที่น่าสนใจ

อัพเดทล่าสุด
26 Sep 2017

Buyer's Guide | คู่มือซื้อรถ

Model Start Price (THB)
1.
2,549,000
3.
1,749,000
4.
2,249,000
5.
4,590,000
6.
1,999,000
7.
3,990,000
8.
3,065,000
9.
2,790,000
10.
5,490,000
11.
1,354,000
12.
3,399,000
13.
750,000
14.
1,129,000
  • MAIN SEARCH
  • EASY SEARCH
Make
Model
Price
Engine
More Option >
วัตถุประสงค์ในการใช้รถ (ประเภทรถ)
งบประมาณ
พฤติกรรมการขับรถ

Follow autoinfo.co.th