Regenerative Braking คืออะไร ? การเบรคเพื่อชาร์จไฟในรถยนต์ไฟฟ้า ทำงานอย่างไร ?

Regenerative Braking คืออะไร ?
การเบรคเพื่อชาร์จไฟในรถยนต์ไฟฟ้า ทำงานอย่างไร ?

หากสนใจเรื่องของ รถยนต์ไฟฟ้า คุณอาจเคยได้ยินคำว่า Regenerative Braking หรือ "การเบรกเพื่อชาร์จไฟ" กลับมาเป็นพลังงานให้รถ นวัตกรรมนี้เกิดขึ้นครั้งแรกตอนปี ค.ศ. 1967 (พ.ศ. 2510) โดยบริษัทผลิตรถยนต์สัญชาติอเมริกันในนาม American Motors Corporation และดูเหมือนจะเป็นแนวคิดที่สามารถปฏิวัติวงการได้เลย แต่มันก็ไม่ได้นำมาใช้ในยุคนั้น

จนกระทั่งเมื่อถึงการมาของ รถยนต์ไฟฟ้า (Electric Vehicle) ระบบ Regenerative Braking ก็เริ่มมีบทบาทสำคัญ และคุณอาจสงสัยว่ามันทำงานอย่างไร ? เราจะมาเรียนรู้กันใน บทความนี้

Regenerative Braking คืออะไร ?
(What is Regenerative Braking ?)

"การเบรกเพื่อชาร์จไฟ" (Regenerative braking) หรือคนส่วนใหญ่เรียก "การเบรคแบบสร้างใหม่" คือระบบที่ออกแบบมาเพื่อให้การเบรกของรถยนต์ไฟฟ้า มีการกักเก็บ 'พลังงานจลน์' บางส่วนไว้ให้แบตเตอรี่ และนำกลับมาใช้งานต่อทุกครั้งที่คุณเร่งความเร็วใหม่ ทำให้ขณะวิ่ง รถยนต์จะมีพลังงานบางส่วนไว้ใช้หมุนเวียนทดแทนแบตเตอรี่ตลอดการเดินทาง

สำหรับ 'พลังงานจลน์' นั้นหมายถึง พลังงานที่เกิดจากวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ เช่น รถยนต์กำลังวิ่ง เครื่องบินกำลังบินในอากาศ พัดลมที่กำลังหมุน น้ำที่กำลังไหล จักรยานที่มีคนขี่ พลังงานเหล่านี้จะเกิดขึ้นและมีปริมาณมากตามอัตราความเร็วของวัตถุ รวมถึงยังเป็นพลังงานที่ สามารถเปลี่ยนรูปกลับไปกลับมาได้ โดยปกติถ้าเป็นรถยนต์รุ่นเก่า ๆ พลังงานเหล่านี้จะสูญเปล่าและระเหยสู่อากาศทุกครั้งเมื่อมีความร้อนสูง แต่ระบบ Regenerative braking เป็นการดึงพลังงานนั้นกลับมาใช้ให้กับรถยนต์ไฟฟ้า เพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดนั่นเอง 

อย่างไรก็ตาม นอกจากที่เราจะเห็นรถยนต์ไฟฟ้า 100 % หรือ "รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด" มีการใช้ระบบ Regenerative braking แล้ว พวกรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์เบนซินหรือดีเซลบางรุ่น ก็พบเห็นการใช้ระบบเดียวกัน เพื่อชาร์จไฟให้แบตเตอรี่เหมือนกัน กระทั่งจักรยานยนต์ไฟฟ้าบางแบรนด์ก็เคยมีการโฆษณาถึงระบบ Regenerative braking

การทำงานของ Regenerative Braking แตกต่างจาก ระบบเบรคแบบดั้งเดิม อย่างไร ? (How is Regenerative Braking different from Traditional Braking System ?)

สิ่งที่ควรรู้ก่อน คือว่า แม้รถยนต์ไฟฟ้า จะมีระบบ Regenerative Braking แล้ว แต่ระบบเบรคแบบดั้งเดิมที่ใช้แผ่นเบรค หรือ ผ้าเบรค ในการหยุดล้อ ก็ยังจำเป็นสำหรับการใช้งานอยู่ ซึ่งทุกครั้งที่มีการเหยียบเบรค รถเหล่านั้นจะมีการคำนวณว่า ควรใช้เบรกทั่วไปหรือ ใช้ Regenerative Braking ตามสถานการณ์ เพราะมันจำเป็นสำหรับความปลอดภัย

ดังในคลิปข้างต้น การทำงานของ Regenerative Braking ในรถยนต์ไฟฟ้า จะมีการออกแบบให้เครื่องยนต์มอเตอร์ สามารถหมุนได้สองทาง ทิศทางหนึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อคุณเหยียบคันเร่ง และขับเคลื่อนให้รถยนต์วิ่งไปข้างหน้า ส่วนอีกทิศทางจะใช้การหมุนกลับระหว่างคุณเหยียบเบรค เพื่อสร้างแรงเสียดทานให้ล้อชะลอการหมุน พร้อมกับดึง "พลังงานจลน์" นั้นไปให้แบตเตอรี่ 

ภาพจาก : https://circuitdigest.com/article/how-regenerative-braking-works-in-electric-vehicles

ดังนั้น ในเชิงทฤษฎีแล้ว ถ้าขับรถยนต์ไฟฟ้าที่มีระบบ Regenerative Braking คุณอาจรู้สึกว่าการบังคับเบรกนั้นตอบสนองหรือควบคุมได้ไม่ทันท่วงที เพราะนั่นเป็นผลจากการที่รถกำลังคำนวณว่าควรใช้เบรกแบบเดิม หรือ เบรกแบบ Regenerative Braking อีกทั้งยังต้องรอการชะลอหมุนของล้อที่จะไม่ได้เบรคทันที ทำให้คุณอาจต้องเหยียบเบรกให้มากขึ้น หากต้องการหยุดรถอย่างรวดเร็ว 

อย่างไรก็ตามในรถยนต์ไฟฟ้าทั่วไป อาจมีระบบให้คุณปรับเลือกระดับของการใช้ Regenerative Braking ได้ หากเลือกแบบให้มีการชาร์จแบตเตอรี่ได้มากที่สุดก็เลือกระดับสูงสุด แต่ถ้าอยากเลือกแบบบังคับเบรคง่าย ๆ ก็ปิดระบบ Regenerative Braking ไปเลยเพื่อใช้แบบดั้งเดิม

ส่วนกรณีหากรถยนต์เป็นแบบ "One-pedal Driving" หรือระบบขับขี่แบบแป้นเหยียบเดียว หมายถึงไม่มีเบรก มีแต่คันเร่ง ซึ่งมีให้เห็นในรถยนต์ไฟฟ้าหลายรุ่น เช่น Nissan Leaf, Jaguar I-Pace และ Tesla Model S Performance การปรับระบบเบรก Regenerative Braking ก็จะส่งผลต่อเวลาคุณเหยียบคันเร่ง หรือ ยกเท้าออก เช่น หากยกเท้าจนสุด การเบรกก็จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วหากคุณปิดระบบเอาไว้

ประสิทธิภาพของ Regenerative Braking เป็นอย่างไร ?
(Regenerative Braking Performance)

หากพูดถึงประสิทธิภาพ คงคำนวณเป็นตัวเลขที่แน่นอนไม่ได้ เพราะปริมาณพลังงานทดแทนที่ได้จากการเบรคแบบ Regenerative Braking นั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น สภาพแวดล้อมจราจร พฤติกรรมการขับขี่ และน้ำหนักของตัวรถที่ถ่วงแรงเสียดทาน หรือพูดได้ว่า ระบบจะช่วยประหยัดพลังงานรถได้มากขึ้นตามการขับขี่ด้วยความเร็วสูงนั่นเอง

ในขณะที่หากวิ่งรถด้วยความเร็วต่ำ โดยเฉพาะในการจราจรที่คับคั่งระบบ Regenerative Braking ก็อาจไม่ช่วยอะไรคุณ หรือช่วยได้เพียงเล็กน้อย

โดยทั่วไปแล้วระบบ Regenerative braking อาจเพิ่มช่วงระยะทางที่วิ่งใช้งานได้ประมาณ 8-25% กระทั่งรถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด และ คลาสสิกที่มีระบบเดียวกัน ก็สร้างความแตกต่างได้แม้จะน้อยนิด โดยเฉพาะการมีส่วนร่วมของเบรกแบบใหม่นี้ สามารถชะลอการสึกหรอของอุปกรณ์เบรคแบบดั้งเดิม เช่น ผ้าดิสค์เบรค (Brake Pad) และตัวจานเบรค (Rotor) ทำให้ผู้ใช้งานไม่ต้องหมั่นดูแลเข้าศูนย์บ่อย ๆ เพื่อเปลี่ยนอะไหล่นั่นเอง

แน่นอนว่า ระบบ Regenerative Braking คงอยู่คู่กับ รถยนต์ไฟฟ้าได้ต่อไปอย่างแน่นอนในอนาคต หรืออาจมีการเพิ่มประสิทธิภาพเรื่องการเบรค และการดึงพลังงานมาใช้ใหม่ได้มากขึ้น ทำให้รถยนต์ไฟฟ้าสามารถวิ่งไกลได้กว่าเดิมจากขีดจำกัดในตอนนี้