ส่องสเปก  TOYOTA Mirai ชิ้นนี้เป็นบทความแนะนำเทคโนโลยีในรถซึ่งเป็นรถ ‘FCEV’ (Fuel Cell Electric Vehicle) หรือ ‘รถเซลล์เชื้อเพลิง’ ผู้เขียนตั้งใจให้เป็นเชิงวิชาการในระดับเบา ๆ ไม่หนักเกินไปสำหรับการนำเสนอในนิตยสารรถยนต์ นั่นเพราะ Mirai มาพร้อมเทคโนโลยีที่จะเปลี่ยนอนาคตของของพาหนะ ที่เราเรียกว่า ‘รถ’ ไปตลอดกาล โดยเขียนไว้ตั้งแต่ Mirai Mk.I (JPD10) ช่วงปี 2016 (เปิดตัวปี 2014) และถูกอัปเกรดในทุกรายละเอียดมาเป็น Mirai Mk.II (JPD20) ในช่วงปลายปี 2020 ซึ่งเป็นโมเดลต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน สำหรับชื่อ Mirai เป็นภาษาญี่ปุ่น ความหมายในภาษาอังกฤษก็คือ ‘Future’ เพราะมันคือพาหนะในอนาคตจาก TOYOTA นั่นเอง

• Mirai Mk.II พัฒนาแบบก้าวกระโดดประหนึ่งเป็นรถคนละรุ่น เจเนอเรชันที่ 2 ใช้รหัสโมเดล ‘JPD20’ เน้นความสบายในการโดยสารมากขึ้น ด้วยการขยายฐานล้อเพิ่มขึ้นถึง 140 มิลลิเมตร

หลักการทำงานของ Fuel Cell ไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลง ทว่า จาก ‘เจนฯ 1’ มาสู่ ‘เจนฯ 2’ สิ่งที่ดูน่าสนใจขึ้นอย่างมหาศาล เป็นเรื่องของความสะดวกสบายในการใช้งาน ระยะการเดินทางของ Mirai ที่ไกลยิ่งขึ้น

และที่เป็นไฮไลต์สำหรับโมเดลใหม่เป็นเรื่องของแฮนด์ลิ่ง และฟีลลิ่งการขับขี่ ทีมวิศวกร TOYOTA Miral จัดเต็ม ลงทุนรื้อตำแหน่งการวางอุปกรณ์ใหม่

เพื่อให้ได้การขับขี่มาตรฐานเดียวกับรถซาลูนระดับหัวแถวจากฝั่งยุโรป ที่น่าสนใจไปกว่านั้น คือ Mirai กำลังเข้ามาวิ่งเก็บข้อมูลในบ้านเรา เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้งานพาหนะ FCEV ในไทย โดยพื้นที่ที่วางพื้นฐานโครงสร้าง (สถานีเติมไฮโดรเจน) ไว้รองรับการศึกษารถกลุ่มนี้ ได้แก่ เมืองพัทยา และจังหวัดชลบุรี

• การปรับเปลี่ยนตำแหน่งของอุปกรณ์ทั้งหมดของ Mirai (JPD20) ผลลัพธ์คือ การกระจายน้ำหนัก หน้า:หลัง ที่สมดุลในระดับ 50:50 เป้าหมายเพื่อยกระดับฟีลลิ่งและแฮนด์ลิ่งในการขับขี่

ข้อจำกัดของ BEV เป็นที่มาของ FCEV:

TOYOTA ให้ความสำคัญในการพัฒนารถยนต์ไฮบริดมาก่อน เริ่มต้นจากโครงการ Toyota Eco Project เมื่อปี 1997 โดยมีรถรุ่น Prius เป็นหัวใจในการพัฒนา ขณะที่โครงการ Toyota Fuel Cell System (TFCS) เริ่มพัฒนามาตั้งแต่ปี 1992 หรือราว 30 ปีที่ผ่านมา ด้วยเหตุผลเรื่องความพร้อมของเทคโนโลยี ทำให้รถไฮบริดจาก TOYOTA ถูกส่งลงถนนมาก่อน  และได้รับการต้อนรับจากผู้ใช้รถทั่วโลก กระทั่งผู้ผลิตแบรนด์ใหญ่จากฝั่งเยอรมัน ต้องเร่งพัฒนารถไฮบริดมาป้อนตลาดบ้าง ก่อนที่รถไฮบริดจากผู้ผลิตญี่ปุ่น (TOYOTA และ HONDA) จะครองส่วนแบ่งการตลาดไปทั้งหมด

ในวันที่รถไฮบริดตอบโจทย์เรื่องความประหยัด และลดมลพิษได้อย่างครบถ้วน แผนก R&D ไม่ได้เพลิดเพลินอยู่กับความสำเร็จ รวมทั้งยอดขายรถไฮบริดของ TOYOTA (และ LEXUS) เพราะในวันนั้น คำตอบสุดท้ายอาจเป็นรถไฮบริด แต่ในวันนี้ ‘คำตอบที่ดีที่สุด’ อาจเปลี่ยนไป เมื่อพิจารณาจากตัวแปร เรื่องมาตรฐานมลพิษที่พุ่งสู่ปลายทางที่ระดับ ZEV

• ชุด Fuel Cell Stack ใต้ฝากระโปรงหน้า Mirai II

• ห้องโดยสาร Mirai จัดเต็มเรื่องความพรีเมียม ทั้งในเรื่องดีไซน์ และคุณภาพวัสดุ จอใหญ่กลางคอนโซลเป็น TFT แบบทัชสกรีน ขนาด 3 นิ้ว ขณะที่จอหลังพวงมาลัยใช้ TFT ขนาด 8 นิ้ว แสดงความเร็ว และการใช้พลังงานของระบบ

จากรถไฮบริด จึงต่อยอดไปเป็น ‘รถปลั๊กอิน ไฮบริด’ (PHEV) รองรับการเสียบชาร์จไฟจากแหล่งจ่ายไฟภายนอก ให้พลังงานไฟฟ้าจากแบตพร้อมใช้งานตลอดเวลา

สเต็ปถัดจากรถปลั๊กอิน ไฮบริด หนีไม่พ้น ‘รถไฟฟ้า’ มีทั้งที่เป็นแบบรถไฟฟ้า BEV (Battery Electric Vehicles) และแบบที่ติดตั้งเครื่องยนต์ขนาดเล็ก มาค่อยช่วยปั่นไฟในยามฉุกเฉิน (จัดอยู่ในประเภท Series Hybrid System)

ส่องสเปก TOYOTA Miral ความก้าวหน้าของแบตเตอรี่ เป็นแรงผลักดันให้รถไฟฟ้ารองรับการใช้งานในชีวิตประจำวันในเมืองใหญ่ได้อย่างลงตัว ระยะการวิ่งใช้งานในอดีต เริ่มต้นที่ 30-60 กิโลเมตร  ขยับไปที่ 100-150 กิโลเมตร กระทั่งถึงระดับวิ่งได้ไกลกว่า 300 กิโลเมตร เป็นมาตรฐาน และเกิน 500 กิโลเมตร ในรุ่นแบตพิเศษ ยิ่งวิ่งได้ไกล ยิ่งต้องแลกด้วยขนาด และความจุแบตเตอรี่ที่ใหญ่โต สร้างน้ำหนักส่วนเกิน ที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพในการบังคับควบคุมรถโดยตรง

• ผลจากการขยาย Wheelbase คือระยะ Legroom ที่เพิ่มขึ้นของเบาะนั่งตอนหลัง

ดังนั้น ข้อจำกัดของ ‘BEV’ จึงหนีไม่พ้น ‘ระยะในการใช้งาน’ และ ‘ระยะเวลาในการชาร์จไฟ’ จึงต้องหาแหล่งพลังงานสะอาดมาผลิตพลังงานไฟฟ้า ป้อนให้มอเตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อนรถ ช่วยลดข้อกำจัดของ ‘BEV’ เป็นที่มาของ ‘FCEV’ ที่ช่วยให้การนำมอเตอร์ไฟฟ้ามาขับเคลื่อนรถสะดวกยิ่งขึ้น แถมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่ใช้ ก็เติมเต็มถังด้วยเวลาเพียง 3-5 นาที

เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงทำให้เรามองเห็นทิศทางการพัฒนารถในอนาคต จากผู้ผลิตหลายค่ายนอกจาก TOYOTA อาทิ HONDA, Mercedes-Benz, BMW, AUDI, HYUNDAI ฯลฯ

• ท่อนหน้ารถ ใช้ช่องรับลมเพื่อป้อนลม (ออกซิเจน) ไปให้ ‘แผงเซลล์เชื้อเพลิง’ ผลิตกระแสไฟฟ้าร่วมกับไฮโดรเจน และขั้นตอนสุดท้ายจาก Fuel Cell Stack จะมีเพียงพลังงานไฟฟ้า กับน้ำเท่านั้น [ภาพจาก Mirai I (JPD10)]

Fuel Cell คือ อะไร?:

Fuel Cell หรือเซลล์เชื้อเพลิง เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ผลิตพลังงานไฟฟ้า ด้วยการเปลี่ยน “พลังงานเคมี=>พลังงานไฟฟ้า” ซึ่งหากพิจารณาในแง่ประสิทธิภาพ จะเสถียรและให้ประสิทธิภาพการผลิตพลังงานสูงกว่า การใช้ ‘เจเนอเรเตอร์’ ปั่นไฟ ซึ่งเปลี่ยน “พลังงานกล=>พลังงานไฟฟ้า” พอสมควร เพราะการปั่นไฟ ระบบต้องสูญเสียพลังงานบางส่วนไปกับแรงเสียดทาน (Friction Loss) ต่อเนื่องไปจนถึงพลังงานความร้อน (Heat Loss) ขณะที่ขบวนการสร้างพลังงานไฟฟ้าของ Fuel Cell ใช้ปฏิกิริยาทาง ‘ไฟฟ้า-เคมี’ ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว เกิดความร้อนต่ำกว่า และนอกจากพลังงานไฟฟ้า สิ่งที่เกิดขึ้นจากการทำปฏิกิริยาจะมีเพียง ‘น้ำ’ เท่านั้น

• TOYOTA ลงทุนทำภาพยนตร์เพื่อนำเสนอว่า ‘ไฮโดรเจน’ เป็นเชื้อเพลิงที่สามารถผลิตได้จากทุกสิ่งทุกอย่างรอบตัวเรา อาทิ พลังงานชีวมวล, ก๊าซธรรมชาติ, การแยกออกมาจากน้ำบริสุทธิ์, พลังงานลม, พลังงานแสงอาทิตย์ ฯลฯ ดังนั้น ไฮโดรเจนจึงเป็นเชื้อเพลิงสะอาด มีมากมายมหาศาล และไม่มีวันหมด

เซลล์เชื้อเพลิง ถูกพัฒนาให้เป็นแหล่งพลังงานหลักของรถ โดยพลังงานที่ได้จากระบบนี้จะเป็นพลังงานสะอาด (Clean Energy) เพราะเกิดจากการรวมตัวของก๊าซไฮโดรเจน (H₂) และก๊าซออกซิเจน (O₂) ผ่านทางปฏิกิริยาเคมี ซึ่ง ‘ผลลัพธ์สุดท้าย’ ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการนี้ คือ ‘พลังงานไฟฟ้า’ และ ‘น้ำ’ เท่านั้น

H₂ (Hydrogen) + O₂ (Oxygen) = Electricity & H₂O

• เติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเต็มถัง ใช้เวลาเพียง 3-5 นาที

ส่องสเปก TOYOTA Miral รถยนต์ Fuel Cell ถูกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ซึ่งใช้กระแสไฟฟ้าที่ผลิตจาก ‘แผงเซลล์เชื้อเพลิง’ (Fuel Cell Stack) เป็นหลัก โดยกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นจากการทำปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างไฮโดรเจนกับออกซิเจนภายในแผงเซลล์เชื้อเพลิง สำหรับเชื้อเพลิงอย่างไฮโดรเจนนั้น มีหลากหลายวิธีที่จะนำมาใช้งาน ซึ่งวิธีหลัก ๆ ก็คือ การนำไฮโดรเจนบริสุทธิ์จากถังเก็บส่งป้อนระบบโดยตรง ขณะที่ออกซิเจนถูกนำมาจากอากาศที่ผ่านเข้ามาทางด้านหน้ารถ

Mirai Mk.I ใช้ดีไซน์แนวล้ำยุค เน้นแอโรไดนามิกบนตัวถังเช่นเดียวกับรถประหยัดพลังงานโมเดลอื่นๆ ในค่าย จึงมาพร้อมตัวเลขสัมประสิทธิ์แรงต้านทานอากาศ (Cd.) ต่ำ ในระดับ 0.29 เป็นรถ 2+2 ที่นั่ง ถูกออกแบบให้มีพื้นที่ขนสัมภาระไม่เป็นรองรถซีดานทั่วไป (361 ลิตร) กับน้ำหนักตัว 1,850 กิโลกรัม

น้ำหนักส่วนใหญ่ของ Mirai (Mk.I) มาจากถังไฮโดรเจน 2 ถัง แบตเตอรี่ และแผงเซลล์เชื้อเพลิง ดังนั้น การจัดวางอุปกรณ์ระบบเซลล์เชื้อเพลิง วิศวกรจึงให้ความสำคัญกับการกระจายน้ำหนักระหว่างล้อหน้าและล้อหลัง

ใต้ฝากระโปรงหน้าเป็นชุด PCU (Power Control Unit) ทำหน้าที่จัดการพลังงานทั้งหมดของ Mirai (Mk.I) โดยชุด Fuel Cell Stack ผลิตกำลังได้ 114 kW (155 PS) อุปกรณ์ขับเคลื่อนหลักเป็นมอเตอร์ไฟฟ้า ผลิตแรงม้าได้ 113 kW (154 PS) พร้อมแรงบิดสูงสุด 335 Nm แรงม้าอยู่ในระดับเดียวกับรถซีดานขนาดกลาง ส่วนแรงบิดมาระดับน้องๆ รถสปอร์ต  ประเด็นสำคัญ คือ มีมาให้ใช้งานเต็มๆ ตั้งแต่มอเตอร์เริ่มหมุน นับเป็นข้อได้เปรียบที่เครื่องยนต์ไม่สามารถทำได้ สเปกที่ต้นสังกัดเคลมออกมา คือ อัตราเร่ง 0-100 กม./ชม. ใช้เวลา 9.6 วินาที ความเร็วสูงสุดทำได้ถึง 178 กม./ชม. เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเต็มถัง วิ่งได้ไกล 500-650 กิโลเมตร

สำหรับ Mirai Mk.II พัฒนาแบบก้าวกระโดดประหนึ่งเป็นรถคนละโมเดล บอดี้ ‘JPD20’ เน้นความสบายในการโดยสารมากขึ้น เมื่อเทียบกับโฉมแรก (JPD10) มิติตัวถังขยับขยายเพิ่มเติม ไฮไลต์ของ ‘JPD20’ อยู่ที่เรื่องการรื้อตำแหน่งการวางอุปกรณ์ใหม่หมด เริ่มที่การเปลี่ยนมาใช้ระบบขับเคลื่อนล้อหลัง ย้ายชุดมอเตอร์ไฟฟ้ามาไว้ที่เพลาหลัง

ซึ่งในแง่ของอรรถรสในการขับขี่ ขับเคลื่อนล้อหลังดีกว่าขับหน้าอย่างไม่ต้องสงสัย จากนั้นเพิ่มจำนวนถังเก็บไฮโดรเจนจาก 2 เป็น 3 ถัง ถังใหญ่#1 (64 ลิตร) วางในตำแหน่งอุโมงค์เพลากลาง, ถังกลาง#2 (52 ลิตร) วางใต้เบาะนั่งด้านหลัง, ส่วนถังเล็ก#3 (25 ลิตร) วางไว้ใต้ห้องเก็บสัมภาระท้ายรถ

ชุด Fuel Cell Stack ย้ายจากใต้เบาะนั่งคู่หน้า ขึ้นมาอยู่บนเพลาหน้า ซึ่งเป็นตำแหน่งเดิมของเครื่องยนต์ ขณะที่ตัวแบตเตอรี่ของระบบ วางอยู่เหนือเพลาหลัง ผลลัพธ์ของการปรับตำแหน่งของอุปกรณ์ทั้งหมด คือการกระจายน้ำหนัก หน้า:หลัง ที่สมดุลในระดับ 50:50 โดยน้ำหนักรถรวมทั้งคันอยู่ที่ 1,940 กิโลกรัม (Executive Package)

Fuel Cell Stack ของ Mirai Mk.II ผลิตกำลังได้ 128 kW (174 PS) ส่วนมอเตอร์ไฟฟ้าผลิตแรงม้าได้ 134 kW (182 PS) ที่ 6,940 รอบ/นาที แรงบิดสูงสุด 300 Nm ที่ 0-3,267 รอบ/นาที ท็อปสปีดระดับ 175 กม./ชม. และเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเต็มถัง 141 ลิตร วิ่งได้ไกลสุด 850 กิโลเมตร.

เรื่อง  : พิทักษ์ บุญท้วม

เรียบเรียงข้อมูลโดย GRANDPRIX ONLINE

ติดตามข่าวสารยานยนต์ รถจักรยานยนต์ รถใหม่ได้ที่ www.grandprix.co.th