แบตเตอรี่ ทำหน้าที่ ป้อนกระแสไฟฟ้าให้อุปกรณ์ต่างๆของเครื่องยนต์เพื่อให้ทำงานได้ เช่น มอเตอร์สตาร์ท ระบบจุดระเบิด ในขณะที่สตาร์ทรถยนต์ นอกจากนี้ยังทำหน้าที่ป้อนพลังงานให้กับอุปกรณ์อำนวยความสะดวกหลายๆอย่าง ด้วย เช่น ระบบไฟส่องสว่าง วิทยุ เป็นต้น
- แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด (lead-acid battery) แบตเตอรี่ชนิดนี้จะบรรจุในภาชนะที่ไม่ได้ปิดผนึก (unsealed container) ซึ่งแบตเตอรี่จะต้องอยู่ในตำแหน่งตั้งตลอดเวลาและต้องเป็นพื้นที่ที่ระบายอากาศได้เป็นอย่างดี เพื่อระบายก๊าซ ไฮโดรเจน ที่เกิดจากปฏิกิริยาและแบตเตอรี่ชนิดจะมีน้ำหนักมาก รูปแบบสามัญของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด คือแบตเตอรี่ รถยนต์ ซึ่งสามารถจะให้พลังงานไฟฟ้าได้ถึงประมาณ 10,000 วัตต์ในช่วงเวลาสั้นๆ และมีกระแสตั้งแต่ 450 ถึง 1100 แอมแปร์ สารละลายอิเล็กโตรไลต์ของแบตเตอรี่คือ กรดซัลฟิวริกซึ่งสามารถเป็นอันตรายต่อผิวหนังและตาได้ แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดที่มีราคาแพงมากเรียกว่า แบตเตอรี่เจล (หรือ "เจลเซลล์") ภายในจะบรรจุอิเล็กโตรไลต์ประเภทเซมิ-โซลิด (semi-solid electrolyte) ที่ป้องกันการหกได้ดี
- แบตเตอรี่ลิเทียมไอออน จุดเด่นของ แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนคือความจุพลังงานและกำลังไฟฟ้าที่สูงกว่าแบตเตอรี่ตระกูลนิกเกิลและกรดตะกั่ว นอกจากนี้ ยังมีค่าศักย์ไฟฟ้าสูง มีอัตราการสูญเสียประจุระหว่างไม่ใช้งาน (self-discharge rate) ที่ต่ำ ไม่มีปรากฏการณ์ ความจำและมีความปลอดภัยสูงกว่าแบตเตอรี่ที่ใช้โลหะลิเทียมเป็นขั้ว แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนที่ที่ใช้ในปัจจุบันมี 6 ประเภทหลัก โดยทั่วไปจะแบ่งตามวัสดุที่ใช้ทำขั้วบวก ส่วน ขั้วลบทำจากแกรไฟต์เป็นหลัก แต่จะมีประเภท LTO (Lithium Titanate) ที่แตกต่างออกไปคือ มีขั้วลบเป็น ลิเทียมไททาเนต ทั้งนี้ เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนแต่ละประเภทมีสมบัติแตกต่างกัน จึงเหมาะสมต่อ การใช้งานที่แตกต่างกันไปด้วย
ตารางแสดงแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนประเภทต่างๆ วัสดุขั้วลบและขั้วบวก และการใช้งาน
ประเภทที่ |
วัสดุขั้วบวก |
วัสดุขั้วลบ |
การใช้งาน |
1 |
Lithium Cobalt Oxide (LiCoO2 , LCO) |
แกรไฟต์ |
โทรศัพท์มือถือ แท็บเล็ต แล็ปท็อป กล้องดิจิทัล |
2 |
Lithium Manganese Oxide (LiMn2O4 , LMO) |
แกรไฟต์ |
เครื่องมือไฟฟ้า (Power tools) อุปกรณ์การแพทย์ ระบบส่งกำลังในยาน พาหนะไฟฟ้า |
3 |
Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (Li(Ni,Mn,Co)O2 , NMC,NCM) |
แกรไฟต์ |
จักรยานไฟฟ้า อุปกรณ์การแพทย์ ระบบส่งกำลังในยานพาหนะไฟฟ้า (มักใช้ ในรถไฮบริด) ระบบสำรองไฟฟ้า |
4 |
Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide (Li(Ni,Co,Al)O2 , NCA) |
แกรไฟต์ |
อุปกรณ์การแพทย์ ระบบส่งกำลังใน ยานพาหนะไฟฟ้า (เช่นที่พบใน Tesla Model S) ระบบสำรองไฟฟ้า |
5 |
Lithium Iron Phosphate (LiFePO4 ,LFP) |
แกรไฟต์ |
ระบบส่งกำลังในยานพาหนะไฟฟ้า หรือแทนแบตเตอรี่กรดตะกั่วใน รถยนต์ (Start-Lighting-Ignition battery) ระบบที่ต้องการกระแส และความทนทานสูง |
6 |
แกรไฟต์ หรือ LMO |
แกรไฟต์ |
ระบบสำรองไฟฟ้า ระบบส่งกำลังใน ยานพาหนะไฟฟ้า (Mitsubishi i-MiEV, Honda Fit EV) |
ตารางเปรียบเทียบสมบัติของแบตเตอรี่แต่ละประเภท
วัสดุขั้วบวก |
หน่วย |
LCO หรือ NCA |
NMC |
LMO |
LFP |
|
วัสดุขั้วลบ |
แกรไฟต์ |
แกรไฟต์ |
แกรไฟต์ |
LTO |
แกรไฟต์ |
|
ออกแบบโดยเน้น |
ความจุพลังงาน |
ความจุพลังงานหรือกำลังไฟฟ้า |
กำลังไฟฟ้า |
จำนวนรอบในการใช้งาน |
กำลังไฟฟ้า |
|
ช่วงแรงดันในการใช้งาน (Operating voltage range) |
V |
2.5-4.2 |
2.5-4.2 |
2.5-4.2 |
1.5-2.8 |
2.0-3.6 |
แรงดันเฉลี่ย (Nominal cell voltage) |
V |
3.6-3.7 |
3.6-3.7 |
3.7-3.8 |
2.3 |
3.3 |
ความจุพลังงานต่อน้ำหนัก |
Wh/kg |
175-240 (cylindrical) 130-450 (pouch) |
100-240 |
100-150 |
70 |
60-110 |
ความจุพลังงานต่อปริมาตร |
Wh/L |
400-640 (cylindrical) 250-450 (pouch) |
250-640 |
250-350 |
120 |
125-250 |
อัตราการคายประจุอย่างต่อ เนื่อง (Continuous discharge rate) |
C2 |
2-3 |
2-3 สำหรับ แบตเตอรี่ความจุ พลังงานสูง >30 สำหรับ แบตเตอรี่กำลัง ไฟฟ้าสูง |
>30 |
10 |
10-125 |
อายุการใช้งาน |
รอบ |
500+ |
500+ |
500+ |
4000+ |
1000+ |
ช่วงอุณหภูมิที่สามารถอัด ประจุได้ |
ºC |
0-45 |
0-45 |
0-45 |
-20-45
|
0-45 |
ช่วงอุณหภูมิที่สามารถคาย ประจุได้ |
ºC |
-20-60 |
-20-60 |
-30-60 |
-30-60 |
-30-60 |
ความปลอดภัย |
1-4 (4 = ปลอดภัยที่สุด) |
2 |
3 |
3 |
4 |
4 |
ราคา |
1-4 (4 = ราคา ต่ำที่สุด) |
3 (LCO) 2 (NCA) |
3 |
3 |
1 |
3 |
ระบบต่างๆภายในรถยนต์ไฟฟ้า
- ระบบกำลัง
รถไฟฟ้าจะเก็บไฟฟ้าในแบตเตอรี่และนำมาใช้ในการขับเคลื่อนมอเตอร์เมื่อต้องการ โดยมีเครื่องควบคุมการทำงานของชุด แบตเตอรี่ นอกจากนยังมีเทคโนโลยีอื่นๆ เช่น เซลล์เชื้อเพลิง “Fuel cell” ซึ่งได้รับการพัฒนาสำหรับรถไฟฟ้าซึ่งมีหน้าที่สร้างไฟฟ้าผ่านกระบวนการทางเคมี ขณะขับขี่ตามความต้องการของรถไฟฟ้าชนิดนั้นๆ
- ระบบพลังงาน
การไหลผ่านของกระแสไฟฟ้าจากที่เก็บอยู่ในแบตเตอรี่ไปยังมอเตอร์จะถูกกำหนดโดยตัวควบคุมเครื่อง (motor controller) ซึ่งเป็นเสมือน “สมอง” ของรถและเป็นองค์ประกอบหลักของระบบพลังงาน ถ้ารถไฟฟ้ามีระบบมอเตอร์แบบกระแสสลับ ระบบพลังงานจะมีส่วนที่เป็นตัวแปลงกลับ (inverter) เพื่อเปลี่ยนกระแสไฟแบบ DC จากแบตเตอรี่เป็นกระแส AC สำหรับมอเตอร์
- ระบบขับเคลื่อน
ส่วนนี้เป็นกล้ามเนื้อของรถไฟฟ้ามอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานกล ซึ่งถูกส่งไปยังล้อผ่านเพลาเพื่อขับเคลื่อนยานพาหนะ
- ระบบการชาร์จ
เครื่องชาร์จเปลี่ยนกระแสไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง เพื่อป้อนให้กับแบตเตอรี่ในการเก็บพลังงาน หลังจากได้ใช้ไปจนหมด รถไฟฟ้าบางประเภทมีเครื่องประจุแบตเตอรี่อยู่บนตัวรถ ขณะที่รถไฟฟ้าบางประเภทใช้เครื่องชาร์จติดตั้งภายนอกและทำการชาร์จในบริเวณที่จัดไว้ กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านไปยังรถโดยผ่านเครื่องชาร์จ
**โดยในส่วนของตัว Charger ทาง ปตท.ได้นำเข้าเทคโนโลยีสถานีชาร์จไฟฟ้า เพื่อมาศึกษาระบบ Charger โดยตรง ซึ่งเทคโนโลยี Charger สำหรับรถยนต์พลังงานไฟฟ้าแบ่งเป็น
1. Home Charge ใช้ไฟบ้าน 220V. ในการชาร์จ ซึ่งใช้เวลาประมาณ 6 – 8 ชม. ในการชาร์จ 1ครั้ง
2. Normal Charge ใช้พลังงานไฟฟ้าที่มีกำลังวัตต์มากขึ้นในการชาร์จ 4 – 6 ชม.
3. Quick Charge หรือการชาร์จเร็ว ซึ่งใช้เวลาเพียง ½ ชม.ในการชาร์จ