งานเทคโนโลยีปและนวัตกรรมใหม่

 

ทคโนโลยีที่สำคัญในยุคดิจิทัล: เทคโนโลยีรถยนต์ไฟฟ้าและไร้คนขับ Tech Series: Electric and Autonomous Cars

ปัจจุบันเทคโนโลยียานยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฟฟ้า และยานยนต์ไร้คนขับ เป็นอีกหนึ่งนวัตกรรมที่กำลังได้รับความสนใจจากทั่วโลก ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากปัญหาด้านพลังงานน้ำมัน และความต้องการใช้พลังงานสะอาดเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของผู้บริโภค รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฟฟ้า หรือรถยนต์ไฟฟ้า (Electric Car) หมายถึง รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยแรงบิดของมอเตอร์ไฟฟ้าโดยใช้พลังงานไฟฟ้าที่สร้างมาจากแบตเตอรี่หรืออุปกรณ์กักเก็บพลังงานไฟฟ้ารูปแบบอื่นๆ โดยเทคโนโลยีที่ทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างรถยนต์ไฟฟ้า และรถยนต์ที่ใช้น้ำมันทั่วไปมีอยู่ 2 ส่วน คือ (1) แบตเตอรี่ ซึ่งเป็นตัวเก็บพลังงานของรถยนต์ไฟฟ้า ที่ปัจจุบันใช้แบบ Lithium-Ion ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ชนิดเดียวกับที่ใช้ในโทรศัพท์เคลื่อนที่ ซึ่งยังคงมีราคาสูงอยู่ และต้องได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อรองรับการพัฒนารถยนต์ไฟฟ้า และ (2) ชิ้นส่วนในระบบส่งกำลัง เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า ตัวแปลงกระแสไฟฟ้า ทั้งนี้ รถยนต์ไฟฟ้าสามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่

• รถยนต์ไฮบริดพลังงานไฟฟ้าแบบชาร์จไม่ได้ (Hybrid-electric Vehicles หรือ HEV) เป็นรถยนต์ประเภทที่มีเครื่องยนต์เหมือนกับที่ใช้ในรถยนต์น้ำมันทั่วไป แต่มีขนาดที่เล็กกว่า และใช้การผสมผสานการสร้างพลังงานจากเครื่องยนต์สันดาป หรือเครื่องยนต์ใช้น้ำมันและจากการชาร์จกระแสไฟฟ้าในแบตเตอรี่ไฟฟ้า

• รถยนต์ไฮบริดพลังงานไฟฟ้าแบบชาร์จได้ (Plug-in Hybrid Electric Vehicles หรือ PHEV) เป็นประเภทของรถยนต์ที่ต่างกับ HEV ทั่วไป เพราะมีการใส่มอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับชาร์จกระแสไฟฟ้าเพิ่มเข้ามาทำงานควบคู่ไปกับเครื่องยนต์สันดาป

• รถยนต์พลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่โดยสมบูรณ์ (Battery Electric Vehicles หรือ BEV) เป็นรถยนต์ประเภทที่มีแต่มอเตอร์ไฟฟ้า ไม่มีเครื่องยนต์สันดาปภายใน ตัวมอเตอร์จะชาร์จพลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ไฟฟ้าและสร้างแรงบิดให้รถยนต์ขับเคลื่อน

ปัจจุบันรถยนต์ไฟฟ้ายังไม่เป็นที่นิยมมากนักเนื่องด้วยยังมีราคาแพงกว่ารถยนต์ที่ใช้น้ำมัน ประกอบกับประสิทธิภาพของรถยนต์ไฟฟ้าเองก็ยังต่ำกว่ารถยนต์ที่ใช้น้ำมันทั่วไป แต่ด้วยการลงทุนวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ ที่ทำให้เก็บพลังงานได้มากขึ้น ต้นทุนการผลิตลดลง และความตระหนักในเรื่องการลดมลภาวะโดยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ผู้บริโภคจึงมีแนวโน้มที่จะหันมาใช้รถยนต์ไฟฟ้ามากขึ้น

รถยนต์ไร้คนขับ (Autonomous Car หรือ Self-driving Car) หรือรถยนต์ที่สามารถขับเคลื่อนด้วยตัวเองโดยไม่ต้องอาศัยคนควบคุม เป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีด้านยานยนต์ที่มีแนวโน้มจะเข้าสู่ตลาดโลกเร็วกว่าที่คาดการณ์ไว้ รถยนต์ขับเคลื่อนด้วยตัวเองอัตโนมัติเป็นการทำงานร่วมกันของเทคโนโลยีต่างๆ ดังนี้

• Navigation หรือระบบแผนที่ ซึ่งประกอบด้วยระบบการระบุตำแหน่งของรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติจากดาวเทียม และระบบแผนที่เสมือนจริงที่เก็บรวบรวมข้อมูลในคลังข้อมูลดิจิทัล ทั้งนี้ ข้อมูลที่เก็บคือข้อมูลทุกอย่างที่เกี่ยวข้องกับการวิ่งของรถบนถนน เช่น ตำแหน่งของไฟจราจร ตำแหน่งทางม้าลาย ป้ายสัญญาณห้ามเลี้ยวขวา ความกว้างของเลนถนน รวมถึง ความเร็วสูงสุดที่กฎหมายอนุญาตให้รถวิ่งได้ในถนนแต่ละเส้น รถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติจะใช้ระบบแผนที่ซึ่งประมวลผลร่วมกับระบบ Sensor เพื่อเพิ่มความถูกต้องและแม่นยำในการตัดสินใจ

• Computer Vision หรือระบบที่ทำหน้าที่เป็นตาและหูให้กับรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติ โดยตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมเมื่อรถวิ่ง

• Deep Learning หรือระบบประมวลผลปัญญาประดิษฐ์ ทำหน้าที่เหมือนสมองของรถยนต์ไร้คนขับ เป็นระบบที่ทำให้รถยนต์อัตโนมัติสามารถตัดสินใจได้ด้วยตัวเองจากการประมวลผลข้อมูลที่รับมาจากระบบ Computer Vision

• Robotics หรือระบบที่เชื่อมต่อระบบประมวลผลส่วนกลางเข้ากับระบบเครื่องจักรต่างๆ ในตัวรถโดยทำหน้าที่เสมือนเส้นประสาทที่เชื่อมต่อสมองของมนุษย์เข้ากับแขนขาและส่วนต่างๆ ของร่างกาย

ในด้านระดับความเป็นอัตโนมัติในรถยนต์ไร้คนขับ สมาคมวิศวกรยานยนต์ หรือ Society of Automotive Engineering (SAE) ซึ่งเป็นผู้กำหนดมาตรฐานต่างๆ เกี่ยวกับรถยนต์ ได้ทำการแบ่งระดับความเป็นอัตโนมัติในรถยนต์ไร้คนขับ จำแนกตามระดับของการเข้ามามีส่วนยุ่งเกี่ยวของมนุษย์ โดยมีระดับความอัตโนมัติตั้งแต่ระดับ 0 (No Automation) ซึ่งเป็นระดับที่มนุษย์ควบคุมรถยนต์เองทั้งหมด จนถึงระดับ 5 (Full Automation) ซึ่งเป็นรถยนต์ที่สามารถขับเคลื่อนบนท้องถนนได้เองในทุกสภาวะและมีประสิทธิภาพในการขับเคลื่อนเหมือนมนุษย์ทุกประการ ในปัจจุบัน เทคโนโลยีรถยนต์อัตโนมัติที่ทันสมัยที่สุดของบริษัทที่เป็นผู้นำในด้านเทคโนโลยีส่วนใหญ่อยู่ในระดับ 4 นั่นหมายถึง รถยนต์ที่สามารถขับเคลื่อนได้เองในสภาวะที่จำกัด

รถยนต์ไร้คนขับมีแนวโน้มเติบโตอย่างรวดเร็วในอนาคต เนื่องจากสามารถช่วยลดอุบัติเหตุ เป็นตัวเลือกในการเดินทางสำหรับคนที่ไม่สามารถขับรถได้ รวมถึงการลดระยะเวลาในการเดินทาง

โดยสรุป เทคโนโลยีรถยนต์ไฟฟ้าและรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติ เป็นเทคโนโลยีที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างพลิกผัน (Disruptive Technology) ต่อการคมนาคมและอุตสาหกรรมรถยนต์ทั่วโลกในอนาคตอย่างแน่นอน แต่การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะเกิดขึ้นเร็วหรือช้าขึ้นอยู่กับความเร็วในการพัฒนาเทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลัง อัตราการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของผู้บริโภค และนโยบายสนับสนุนจากภาครัฐของแต่ละประเทศ

ภาพแสดงแนวโน้มการเพิ่มขึ้นของจำนวนรถยนต์ไร้คนขับบนท้องถนน