การทำงานของเครื่องชาร์จระบบ AC (เครื่องEVSE)

ท่านที่มีรถยนต์ไฟฟ้า ( EV – Electric Vehicle ) หรือ รถยนต์แบบ ปลั๊กอินไฮบริด (Plug-in Hybrid) อันดับแรก ควรจจะต้องทำความรู้จักกับกระแสไฟฟ้ากันก่อนว่ามีแบบไหนกันบ้างที่ใช้ชาร์จเข้าไปในแบตของรถ เนื่องจากเป็นข้อมูลพื้นฐานก่อนการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้า และยังทำให้สามารถวางแผนบริหารเวลาได้อย่างเหมาะสมอีกด้วย

กระแสไฟฟ้าที่ใช้ชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าแบ่งออกเป็นหลักๆ 2 ประเภทคือ

1. กระแสตรง (DC) -(Direct current) ตู้ DC Fast Charge ตามสถานีชาร์จทั่วไป
2. กระแสสลับ (AC) – (Alternating current) เครื่อง Wallbox EV Charger ที่ติดตั้งตามบ้านทั่วไป

การชาร์จแบบกระแสสลับ (AC)

• การชาร์จจากไฟบ้าน จะเป็นการชาร์จแบบ AC เท่านั้น เพราะไฟบ้านเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ 220V โดยการชาร์จแบบนี้ ไฟจะวิ่งผ่าน On Board Charger ภายในตัวรถยนต์ไฟฟ้า เพื่อแปลงกระแสไฟจากกระแสสลับไปเป็นกระแสตรงแล้วชาร์จเข้าแบตเตอรี่รถยนต์
• การชาร์จแบบ AC นั้นเหมาะกับการชาร์จเอาไว้ข้ามคืนหลังจากผู้ขับขี่กลับบ้าน
• ข้อดีคือสามารถชาร์จจากไฟบ้านปกติได้โดยตรงเลย
• ข้อจำกัดอยู่ที่ขนาด On Board Charger ที่อยู่ในรถยนต์แต่ละรุ่นว่า จะให้มาขนาดไหน ที่เจอตอนนี้คือรถปลั๊กอินไฮบริด ส่วนมากจะ 16A 3.6kw และในรถบางรุ่นจะให้มา 32A 7.4kw

การชาร์จแบบกระแสตรง (DC)

• การชาร์จแบบนี้จะมีในรถยนต์ไฟฟ้าเท่านั้น (เป็นการชาร์จแบบด่วน)
• การชาร์จแบบกระแสตรง DC เป็นการชาร์จผ่านสถานีชาร์จเท่านั้น เช่นที่อยู่ในห้างสรรพสินค้าหรือปั๊มน้ำมัน หรือศูนย์ชาร์จรถไฟฟ้า เป็นการชาร์จตรงเข้าแบตเตอรี่ภายในรถโดยตรงเลย ไม่ต้องผ่าน On Board Charger เหมาะกับการชาร์จด่วน ชาร์จเร็ว ใช้เวลาในการชาร์จน้อย
• ข้อดีคือสามารถชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้เร็วมาก ถึงมากที่สุด

ก่อนอื่นขอพูดถึง โหมดการชาร์จกันก่อนนะครับหลายท่านที่เคยอ่านบทความของเราก็คงจะทราบกันดีอยู่แล้ว ว่ามีอยู่ด้วยกัน 4 แบบ ซึ่งศัพท์ทางเทคนิคก็จะเรียกว่า 4 MODE 1-2-3 เป็นการชาร์จแบบ AC ประกอบด้วย

โหมด 1.เป็นการชาร์จแบบไม่มีระบบป้องกันไดๆเลย คือจากรถเสียบหัวชาร์จแล้วก็เสียบเข้ากับปลั๊กไฟตรงๆเลยซึ่งการชาร์จแบบนี้ ถือว่าอันตรายมากๆไม่อนุญาตให้ใช้ในหลายๆประเทศ รวมถึงประเทศไทยด้วย หากมีใครคิดที่จะใช้วิธีการชาร์จแบบนี้ให้หยุดเลยนะครับ มันอันตรายมากๆ

โหมดที่ 2.เป็นการชาร์จแบบมีอุปกรณ์ควบคุมและป้องกันในสาย เราเรียกกันว่า IC-CPD (In-cable control and protection device) เราจะคุ้นเคยกันดีกับชื่อเรียกที่ว่าสาย Emergency Charger ที่ชาร์จแบบพกพานั่นเอง ระบบการชาร์จแบบนี้ให้ใช้เฉพาะตอนฉุกเฉินเท่านั้น เช่นขับรถไปนอกพื้นที่ไม่มีหรือหาที่ชาร์จไม่ได้ อนุโลมให้ใช้ในคราวที่จำเป็นเท่านั้น ไม่ควรใช้ระบบการชาร์จแบบนี้ทุกครั้ง ควรที่จะติดตั้งระบบการชาร์จแบบโหมด 3.จะดีกว่า

โหมดที่ 3. เป็นการชาร์จผ่านเครื่องอัดประจุแบบ AC ที่ติดตั้งใว้ที่บ้านหรือสถานีที่เป็นการติดตั้งแบบฟิกซ์หรือติดตั้งอยู่กับที่ไม่สามารถเคลื่อนย้ายหรือพกพาได้ เราจะคุ้นเคยกับชื่อที่เรียกกันว่า Wallbox EV Charger หรือที่ชาร์จแบบติดผนังนั่นเอง เป็นระบบการชาร์จที่ปลอดภัยและถูกต้องแนะนำให้ใช้ระบบการชาร์จแบบนี้ไม่ว่าจะเป็นรถ BEV หรือรถ PHEV และก็คือเราจะมาอธิบายหลักการทำงานของเครื่องชาร์จระบบนี้ต่อไป โปรดติดตาม

โหมดที่ 4. เป็นการชาร์จแบบ DC หรือกระแสตรงเป็นการชาร์จไฟเข้ากับแบตโดยตรงไม่ผ่าน on bord charger เหมือนระบบ AC เหมือนรูปที่ 1. เป็นที่รู้จักกันดีว่าชาร์จแบบ DC Fast Charge ที่เป็นตู้ตามสถานีบริการทั่วไปส่วนใหญ่ก็จะเป็นตู้ชาร์จแบบนี้บางตู้ก็จะมีสายชาร์จทั้งแบบ AC และ DC ใว้ให้บริการและมีหัวชาร์จทั้งแบบ CCS 2 และ CHAdeMO เพื่อรองรับกับรถที่ใช้หัวชาร์จที่ต่างกัน แต่เราจะไม่ขออธิบายการทำงานของระบบนี้

เมือเรารู้จักกับโหมดการชาร์จแล้วต่อไปเราจะมาอธิบายถึงหัวชาร์จว่ามีกี่แบบและแต่ละขามีหน้าที่อะไรกันบ้างเราเริ่มจากหัวแบบ AC Type 1.จะเป็นหัวที่ใช้กับรถทางอเมริกา หรือ ญี่ปุ่น ส่วนหัวแบบ AC Type 2. จะเป็นหัวที่ใช้กับรถทางยุโรป และเอเซีย รวมถึงประเทศไทยเราก็จะใช้หัวแบบนี้ ส่วนประเทศจีนจะใช้หัวแบบ GB/T หรือ Type 2 ตัวผู้

หัวชาร์จแต่ละแบบมีขาการทำงานอะไรบ้าง? หัวชาร์จแบบ Type 2 จะมีทั้งหมด 7 ขา ซึ่งประกอบด้วยขา CP Control Pilot ขา PP Proximity Pilot ขา PE Protective Earth หรือสายดิน ขา N Neutral หรือขาการวด์ ขา L1,L2,L3 AC Line1,Line2,Line3 ขาไฟเฟส 1-2-3.เมื่อเรารู้จักกับขาต่างๆแล้วว่าแต่ละขานั้นชื่ออะไร ต่อไปเราจะมาดูกันว่าแต่ละขาทำงานอย่างไร?

เริ่มจากขา CP Control Pilot เป็นขาที่รับสัญญาณควบคุมการชาร์จทั้งหมดโดยที่ตัวเครื่องจะปล่อยสัญญาณ PWM +/-12V Square wave 1kHz ออกมาที่ขา CP-PE ไปที่รถโดยฝั่งที่รถจะเปลี่ยนค่าความต้านทาน (R2) ซึ่งสัญญาณที่เครื่องคุยกับรถนั้นจะเป็นสํญญาณอนาล็อคล้วนๆไม่มีภาษาดิจิตอลเข้ามายุ่งเกี่ยวแต่อย่างไดซึ่งเป็นไปตามมาตรฐาน J1772 ตั้งแต่ยุคเริ่มต้นและจะอธิบายในลำดับต่อไป

การทำงานของขา PP- Proximity Pilot เป็นตัวบ่งชี้ให้รถรู้ว่ามีสายเสียบอยู่ในขณะนี้ และบอกให้รถรู้ว่าตัวเครื่องและสายสามารถจ่ายไฟได้สูงสุดกี่แอมป์ โดยจะเช็คค่าความต้านทาน ( R1) ที่ขา PP กับ PE หากมีความต้านทานเท่ากับ 1.5K เครื่องจะจ่ายกระแสไฟออกมาไม่เกิน 13 Amp ถ้าความต้านทานเท่ากับ 680 โอร์ม เครื่องก็จะปล่อยกระแสไฟออกมาไม่เกิน 20 Amp และถ้าค่าความต้านทาน R1 เท่ากับ 220 โอร์มเครื่องก็จะปล่อยไฟออกมาไม่เกิน 32 Amp ตามภาพด้านล่าง

เรามาดูสถานะการทำงานของเครื่อง EVSE.กันโดยเริ่มจาก Status A ตามรูปด้านล่างเลยเมื่อสายที่เครื่องมาเสียบที่ตัวรถ โดยที่ R2 อยู่ในจังหวะเปิดจะวัดค่าความต้านทานได้เท่ากับอินฟินิตี้นั่นเอง วัดไฟที่ขา CP กับ PE ได้เท่ากับ +12V. จะสังเกตุเห็นว่าไม่มีการปล่อยไฟถึงกันอยู่ในโหมด Standby

ต่อไปเป็น Status B.เมื่อเสียบสายเข้ากับรถและมีการสื่อสารคุยกันรู้เรื่องแล้วโดยการที่ขา CP ฝั่งเครื่องชาร์จจะปล่อยไฟ +12V ออกมาผ่านไดโอดและ R2. และในตอนนี้ R2 จะเปลี่ยนค่าความต้านทานเป็น 2.7K. จะวัดไฟระหว่างขา CP-PE ได้เท่ากับ +9V.กับ -12V หากว่าเครื่อง EVSE มีขนาด 32 Amp หรือ 7.4kw. R1 จะเปลี่ยนค่าเป็น 220 โอห์ม หากว่าตัว OBC (on board charger) มีขนาด 7.2 Amp ตามรูปด้านล่างให้ไปดูที่หัวข้อขา PP- Proximity Pilot อยู่ในโหมดตรวจเช็คเตรียมความพร้อมปล่อยไฟ

เมื่อผ่านการตรวจเช็คแล้วว่ามีการเสียบสายจริงๆแล้ว จะเข้ามาสู่ Status C Ready Charging เครื่องจะปล่อยไฟเข้าไปในรถทางขา L1-N. เพื่อทำการชาร์จไฟให้กับรถ ตัวโปรโตคอร์ที่คุยกันกับรถโดยสถานะนี้ R2 จะเปลี่ยนค่าเป็น 882 โอห์ม และวัดไฟที่ขา CP-PE จะได้เท่ากับ +6V กับ -12V ตามรูปด้านล่าง

ตามภาพจะแสดงสถานะการทำงานของเครื่องพร้อมปล่อยไฟเข้ารถจนกว่าจะเต็มซึ่ง Status หลักๆที่เราได้เห็นกันก็จะมีแค่ A – B – C เท่านั้นนะครับซึ่ง Status D นั้นจะเป็นการชาร์จรถแบบเก่าที่ใช้แบตประเภทตะกั่วกรดที่ต้องอาศัยการระบายความร้อน ระบายอากาศ ซึ่งปัจจุบันนั้นแทบจะไม่ได้เห็นกันแล้วกับ Status นี้จึงเหลือแค่ A – B – C เท่านั้น ส่วน Status E นั้นก็ตรงๆตามภาพคือ Nopower Shutoff คือไม่มีไฟ ไฟไม่มาทุกอย่างเป็น 0 ส่วน Status F นั้นคือ Error อาจจะมีหลายสาเหตุ เช่นมีอะไรเข้าไปอุดที่ขั้วไดขั้วหนึ่งของหัวชาร์จ หรือน้ำเข้าหัวชาร์จ สายขาดในเส้นไดเส้นหนึ่ง ก็ล้วนแต่ทำให้เครื่องนั้น Error ได้ทั้งนั้น แต่สำหรับผู้ใช้แล้วการแก้ปัญหาให้ดูที่หัวชาร์จก่อนพอหากไม่มีอะไรอุดตันแล้วควรเรียกช่างผู้รู้มาแก้ไขปัญหาให้ไม่ควรรื้ออออกมาแก้ปัญหาเองอาจเกิดความเสียหายหรือได้รับอันตรายจากไฟฟ้าดูดได้

เมื่อไฟชาร์จเข้าไปในแบตเต็มแล้วจะกลับมาอยู่ที่ Status B เหมือนเดิมไฟก็จะหยุดจ่ายให้กับรถเมื่อมาถึงสถานะนี้เราก็สามารถกดปลดล็อคที่ตัวรถและถอดสายชาร์จออกได้ ถ้าเราสังเกตุดีๆแล้วจะเห็นว่าเครื่อง EVSE นั้นมันไม่ได้ทำหน้าที่ชาร์จไฟให้กับแบตแต่อย่างได หน้าที่หลักๆของมันคือตรวจเช็คว่าเครื่องอยู่ในสถานะได ไฟเต็มหรือยัง จะต้องตัดหรือต่อไฟ จะต้องจ่ายไฟให้กี่แอมป์ หัวชาร์จ หรือ สาย หรือเครื่องขัดข้องหรือไม่ ก็จะประมาณนี้ กับหน้าที่ของเครื่อง หรืออ่านข้อมูลในบทความนี้เพิ่มเติมได้

เมื่อเรารู้หน้าที่และหลักการทำงานของเครื่องแล้วสิ่งที่จะขาดไม่ได้เลยในการเลือกใช้เครื่อง EVSE หรือเลือกซื้อเครื่องนั่นคือระบบความปลอดภัยที่ให้มาพร้อมกับเครื่องเพราะไฟฟ้านั้นอันตรายมากหากไม่รู้จักวิธีการใช้ที่ถูกต้อง อุปกรณ์ที่ไม่ได้มาตรฐาน การติดตั้งที่ผิดวิธี ช่างติดตั้งขาดทักษะหรือไม่มีความรู้เกี่ยวกับตัวเครื่องที่ดีพอ บางทีท่านเจ้าของรถบางคนก็ไม่สนใจเรื่องพวกนี้เลย เครื่องอะไร หรือใครติดตั้งก็ใช้ได้เหมือนกัน ถ้าจะให้ตอบตรงๆมันก็ใช้ได้ครับ ผมจะให้คิดตามนะครับ สมมติว่าผมเป็นลูกค้าซื้อรถ EV ไปใช้ในจังหวัดนึง เอาแบบไกลตัวเมืองเลยก็แล้วกัน คุณคิดว่าช่างจะมาติดตั้งจะมาจากที่ไหน พอวันที่คุณรับรถ คุณจะติดต่อนัดวันให้ช่างมาติดตั้งใช่ไม๊ บริษัทรถจะส่งคำร้องของคุณไปที่ฝ่ายจัดหาบริษัทคู่สัญญารับติดตั้ง บริษัทได้รับงานปุ๊บ ก็จะเป็นตัวกลางส่งงานไปที่บริษัทย่อย บริษัทย่อยก็ไปหาช่างหรือบริษัทในพื้นที่มารับงานอีกที คำถามคือ บริษัทรถเข้ามาดูแลควบคุมคุณภาพการติดตั้งหรือเปล่า เขาขายรถและแถม wall charge เขาไม่มาดูงานการติดตั้ง wall charge หรอก แล้วใครจะเป็นผู้รับผิดชอบงานนี้ มันก็ต้องไล่กลับไปที่ช่างก่อน สมมุติ ว่าเกิดไฟไหม้ขึ้นเนื่องจากการติดตั้งที่ไม่ได้มาตรฐาน ไหม้ที่ตัว wall charge มาที่บ้าน ความเสี่ยงอย่างนี้รับกันได้ไหมครับ ถ้าคุณคิดว่าบ้านคุณติดเบรคเกอร์ ระบบตัดไฟแล้วมันไม่มีทางไหม้หรอก อันนี้คุณคิดผิดแล้วครับ ระบบตัดไฟมันไม่รู้เรื่องหรอกในทางกลับกัน คุณเลือกซื้อ wall charge เอง คุณเลือกสเปคเองได้ เช่น คุณต้องการตัวที่ปรับกระแสได้ ตั้งเวลาชาร์จได้ มีรับประกันอุปกรณ์ มีรับประกันมาตรฐานการติดตั้ง ที่สำคัญที่สุดคือทีมช่างที่มาติดตั้งเป็นบุคลากรของบริษัทที่ขาย wall charge เองซึ่งผ่านการฝึกอบรมมา รู้จักอุปกรณ์ และเป็นบริษัทในพื้นที่จังหวัดเดียวกันแล้วเวลามีปัญหามาก็เรียกให้มาดูแลสะดวกและอุ่นใจกว่าแน่นอน ผมขอแนะนำให้เลือกใช้บริการตัวแทนที่ใกล้บ้านในจังหวัดเดียวกันนะครับ เวลามีปัญหาอะไรก็เข้าไปพูดคุยปรึกษากันได้ และต่อไปเราจะมาแนะนำการเลือกซื้อเครื่องชาร์จที่เหมาะกับรถของท่านให้นะครับ คอยติดตาม