| รหัสโครงการ : | R000000659 |
| ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) : | การออกแบบและพัฒนาจักรยานไฟฟ้าต้นแบบ (NSRU e-Bike) พร้อมแท่นชาร์จแบตเตอรี่แบบสลับ เปลี่ยนต้นแบบที่ควบคุมผ่านแอปพลิเคชันบนสมาร์ทโฟน |
| ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) : | Designed and developed an NSRU e-Bike and a swapping battery charging stand prototypes controlled via a smartphone application |
| คำสำคัญของโครงการ(Keyword) : | จักรยานไฟฟ้า, แบตเตอรีสลับเปลี่ยน, มอเตอร์ดีซีบัสเลส, การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าแบบจัดปรับ สนามแม่เหล็ก |
| หน่วยงานเจ้าของโครงการ : | คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม > ภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม สาขาวิชาวิศวกรรมพลังงาน |
| ลักษณะโครงการวิจัย : | โครงการวิจัยเดี่ยว |
| ลักษณะย่อยโครงการวิจัย : | ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย |
| ประเภทโครงการ : | โครงการวิจัยใหม่ |
| สถานะของโครงการ : | propersal |
| งบประมาณที่เสนอขอ : | 86000 |
| งบประมาณทั้งโครงการ : | 86,000.00 บาท |
| วันเริ่มต้นโครงการ : | 18 มีนาคม 2567 |
| วันสิ้นสุดโครงการ : | 17 มีนาคม 2568 |
| ประเภทของโครงการ : | งานวิจัยประยุกต์ |
| กลุ่มสาขาวิชาการ : | วิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี |
| สาขาวิชาการ : | สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย |
| กลุ่มวิชาการ : | วิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยีพื้นฐานทางวิศวกรรมศาสตร์ |
| ลักษณะโครงการวิจัย : | ระดับนานาชาติ |
| สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ : | สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ |
| สร้างความร่วมมือประหว่างประเทศ GMS : | ไม่สร้างความร่วมมือทางการวิจัยระหว่างประเทศ |
| นำไปใช้ในการพัฒนาคุณภาพการศึกษา : | ไม่นำไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาณภาพการศึกษา |
| เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต : | เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต |
| ความสำคัญและที่มาของปัญหา : | ปัจจุบันแนวโน้มการใช้ยานพาหนะในการเดินทางเริ่มเปลี่ยนแปลงจากการใช้เครื่องยนต์แบบสันดาปซึ่งมีการเผาไหม้ เชื้อเพลิงฟอสซิล
(Fossil Fuel) ที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยการปล่อยมลพิษทางอากาศ ฝุ่น ควันและเสียง ทำให้เกิดสภาวะโลกร้อน มาเป็นยานพาหนะที่ใช้
พลังงานไฟฟ้ามากขึ้น เช่น รถไฟฟ้า จักรยานยนต์ไฟฟ้า จักรยานไฟฟ้า สกู๊ตเตอร์ (Scooter) เซกเวย์ (Segway) เป็นต้น ในหลายๆ ประเทศเริ่มมีการ
ส่งเสริมให้มีการผลิตและใช้งานยานยนต์ไฟฟ้า (Electrical Vehicle: EV) มากขึ้น ได้แก่ ฝรั่งเศส สหรัฐอเมริกา จีน อังกฤษ แคนาดา ไต้หวัน เป็นต้น
สำหรับประเทศไทยเองก็มีนโยบายสนับสนุน เช่น ปลอดภาษีในการซื้อรถไฟฟ้า ลดราคาค่าไฟฟ้า เป็นต้น ตลอดจนมุ่นเน้นให้เกิดการวิจัยและพัฒนา
เกี่ยวกับยานยนต์ไฟฟ้าและสถานีชาร์จ โดยเฉพาะในสถาบันอุดมศึกษาเพื่อเป็นสถานที่บริการวิชาการเกี่ยวกับทักษะอาชีพในอนาคตเพื่อรองรับอาชีพ
ใหม่ในอนาคตอันใกล้ เนื่องด้วยมหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์มีนโยบายผลักดันเกิดการสร้างศูนย์พัฒนากำลังคนเพื่อเน้นการวิจัยและสร้างทักษะต่อ
อาชีพใหม่ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้ ดังเห็นได้จากการเปิดหลักสูตรในสาขายานยนต์ไฟฟ้า ที่เริ่มรับนักศึกษารุ่นแรกไปแล้วในปีการศึกษา 2566 ซึ่ง
ทีมวิจัยเล็งเห็นว่านักศึกษาจะสามารถเรียนรู้ได้ดีจากการลงมือปฏิบัติจริงจากยานยนต์ไฟฟ้าจริง หรืออุปกรณ์ชุดฝึก ดังนั้น จึงเกิดโครงการวิจัยเรื่องการ
ออกแบบและสร้างต้นแบบจักรยานไฟฟ้าและแท่นชาร์จแบตเตอรี่แบบสลับสับเปลี่ยนที่สามารถควบคุมผ่านแอพพลิเคชั่นบนสมาร์ทโฟน และใช้ต้น
กำลังประเภทมอเตอร์กระแสตรงชนิดบัสเลสดีซีมอเตอร์ที่สามารถความคุมการทำงานด้วยกล่องคอนโทรล และใช้แบตเตอรี่ประเภทลิเทียมไอออน
ฟอสเฟต (Lithium iron phosphate) เป็นแหล่งพลังงานหลักในการขับเคลื่อน และมีระบบจัดการพลังงานและแบตเตอรีด้วยอุปกร์อิเล็กทรอนิกส์
กำลังที่เชื่อมต่อกับแอปพลิเคชันที่ออกแบบขึ้นโดยเฉพาะสำหรับงานวิจัยนี้ เพื่อเป็นชุดฝึกปฏิบัติการและถ่ายทอดทักษะด้านนวัตกรรมยานยนต์ไฟฟ้า
ให้กับนักศึกษาและประชาชนที่สนใจ เพื่อการใช้งานจริงในอนาคต และเป็นอัตลักษณ์ที่ดีต่อมหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์อีกด้วย จุดเด่นของงาน
วิจัยในแต่ละส่วน จักรยานไฟฟ้า (NSRU e-Bike) เน้นเทคโนโลยีที่หาได้ง่ายในประเทศเป็นหลัก ตัวโครงจะศึกษาและออกแบบและทดสอบจากวัสดุที่
มีนํ้าหนักเบา มอเตอร์ดีซีบัสเลส ที่ใช้วิธีควบคุมแบบเวกเตอร์คอนโทรลด้วยวิธีจัดปรับสนามแม่เหล็ก (Field Orient Controlled: FOC) จะเป็น
สามารถเพิ่มแรงบิด Torque ในย่าน Field weakening Speed ที่เป็นจุดด่อยของการควบคุมแบบอื่นๆ ได้มีการติดตั้ง Sensor ปรับความเร็วและ
แรงบิดเมื่อขึ้นทางลาดชัน เพื่อควบคุมการจ่ายกระแสของแบตเตอรีที่มากเกินไปทำให้ระบบร้อนแสะสูญเสียพลังงานมาก แบตเตอรีที่ใช้เป็นแบบ Li-
Ion ที่มีประสิทธิภาพในการจ่ายกระแสสูงต่อเนื่องได้ (C-rate) แบตเตอรีเป็นแบบสลับเปลี่ยนได้ (Swapping) ซึ่งสะดวกต่อการใช้งาน ด้านการประหยัดเวลา ที่มีประสิทธิภาพสูงแต่ใช้พลังงานตํ่า ในการควบคุมมอเตอร์และคำนวณค่าพารามิเตอร์ที่สำคัญ เช่น SOC, Speed, Range เป็นต้น
สามารถเชื่อมต่อกับแอปพลิเคชันบนสามารถโฟนได้ ซึ่งสามารถเรียกดูข้อมูลของจักรยานไฟฟ้าได้ เป็นชุดฝึกปฏิบัติทางวิศวกรรมด้านการออกแบบและ
สร้างยานยนต์ไฟฟ้า 2 ล้อ และการควบคุมรวมถึงการสื่อสารแบบ CANBUS 2) แท่นชาร์จแบบสลับเปลี่ยนแบตเตอรี เหมาะแก่การใช้ในระบบ
สาธารณะ เช่น การสร้างให้เกิดระบบ e-Bike sharing ใน มรภ. นครสวรรค์ เพื่อบริการแก่นักศึกษา หรือเช่า ที่สามารถนำรายได้มาสู่องค์กร ในท้อง
ตลาดยังไม่มีจำหน่าย เนื่องจาก ยังไม่มีผู้นำเข้าอย่างเป็นทางการจากต่างประเทศ จึงเป็นข้อดีของการริเริ่มวิจัยในโครงการนี้ สามารถต่อยอดเป็นสถานี
ชาร์จโดยใช้พลังงานทดแทน เช่น โซลาร์เซลล์ หรือ สร้างเป็น Solar parking ในแต่ละอาคารได้ เป็นชุดฝึกปฏิบัติทางวิศวกรรมในการออกแบบและ
สร้างเครื่องชาร์จ และการควบคุมการชาร์จด้วยโหมดต่างๆ |
| จุดเด่นของโครงการ : | จักรยานไฟฟ้า (NSRU e-Bike) เน้นเทคโนโลยีที่หาได้ง่ายในประเทศเป็นหลัก ตัวโครงจะศึกษาและออกแบบและทดสอบจากวัสดุที่
มีนํ้าหนักเบา มอเตอร์ดีซีบัสเลส ที่ใช้วิธีควบคุมแบบเวกเตอร์คอนโทรลด้วยวิธีจัดปรับสนามแม่เหล็ก (Field Orient Controlled: FOC) จะเป็น
สามารถเพิ่มแรงบิด Torque ในย่าน Field weakening Speed ที่เป็นจุดด่อยของการควบคุมแบบอื่นๆ ได้มีการติดตั้ง Sensor ปรับความเร็วและ
แรงบิดเมื่อขึ้นทางลาดชัน เพื่อควบคุมการจ่ายกระแสของแบตเตอรีที่มากเกินไปทำให้ระบบร้อนแสะสูญเสียพลังงานมาก แบตเตอรีที่ใช้เป็นแบบ Li-
Ion ที่มีประสิทธิภาพในการจ่ายกระแสสูงต่อเนื่องได้ (C-rate) แบตเตอรีเป็นแบบสลับเปลี่ยนได้ (Swapping) ซึ่งสะดวกต่อการใช้งาน ด้านการประหยัดเวลา ที่มีประสิทธิภาพสูงแต่ใช้พลังงานตํ่า ในการควบคุมมอเตอร์และคำนวณค่าพารามิเตอร์ที่สำคัญ เช่น SOC, Speed, Range เป็นต้น
สามารถเชื่อมต่อกับแอปพลิเคชันบนสามารถโฟนได้ ซึ่งสามารถเรียกดูข้อมูลของจักรยานไฟฟ้าได้ เป็นชุดฝึกปฏิบัติทางวิศวกรรมด้านการออกแบบและ
สร้างยานยนต์ไฟฟ้า 2 ล้อ และการควบคุมรวมถึงการสื่อสารแบบ CANBUS 2) แท่นชาร์จแบบสลับเปลี่ยนแบตเตอรี เหมาะแก่การใช้ในระบบ
สาธารณะ เช่น การสร้างให้เกิดระบบ e-Bike sharing ใน มรภ. นครสวรรค์ เพื่อบริการแก่นักศึกษา หรือเช่า ที่สามารถนำรายได้มาสู่องค์กร ในท้อง
ตลาดยังไม่มีจำหน่าย เนื่องจาก ยังไม่มีผู้นำเข้าอย่างเป็นทางการจากต่างประเทศ |
| วัตถุประสงค์ของโครงการ : | 1) ออกแบบและพัฒนาจักรยานไฟฟ้าต้นแบบ (NSRU E-Bike) ขนาด 2 ล้อ ขับเคลื่อนที่ล้อหลัง ใช้แบตเตอรีชนิดลิเทียมไอออนที่สามารถ
สลับเปลี่ยนได้ (Swapping) โดยใช้มอเตอร์ดีซีบัสเลสเป็นระบบขับเคลื่อนหลัก การควบคุมมอเตอร์แบบการจัดปรับสนามแม่เหล็ก (FOC controller)
ด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ 32-bit แบบ DSP จักรยานไฟฟ้าติดตั้งระบบเซนเซอร์พร้อม GPS 2) ออกแบบและสร้างแท่นชาร์จแบตเตอรีแบบสลับ
เปลี่ยนต้นแบบ (NSRU Swapping station) จำนวน 2 ช่องชาร์จ/สล๊อต ที่ควบคุมด้วยไมโคคอนโทรลเลอร์ 32-bit สามารถเชื่อมระบบผ่าน IoT
network (Client and server) ระหว่างจักรยานไฟฟ้าและสถานีชาร์จได้ 3) ออกแบบและสร้างแอปพลิเคชันที่แสดงผลข้อมูล และเชื่อมระบบผ่าน
IoT network ระหว่างจักรยานไฟฟ้าและสถานีชาร์จได้ |
| ขอบเขตของโครงการ : | ออกแบบและพัฒนาจักรยานไฟฟ้าต้นแบบ (NSRU E-Bike) ขนาด 2 ล้อ ขับเคลื่อนที่ล้อหลัง ใช้แบตเตอรีชนิดลิเทียมไอออนที่สามารถ
สลับเปลี่ยนได้ (Swapping) โดยใช้มอเตอร์ดีซีบัสเลสเป็นระบบขับเคลื่อนหลัก การควบคุมมอเตอร์แบบการจัดปรับสนามแม่เหล็ก (FOC
controller) ด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ 32-bit แบบ DSP จักรยานไฟฟ้าติดตั้งระบบเซนเซอร์พร้อม GPS และแท่นชาร์จ NSRU Swapping
station จำนวน 2 ช่องชาร์จ/สล๊อต ที่มีแอปพลิเคชันสำหรับแสดงผลและควบคุมระบบ |
| ผลที่คาดว่าจะได้รับ : | ได้จักรยานไฟฟ้าต้นแบบ (NSRU E-Bike) จำนวน 1 คัน ที่สามารถนำไปเป็นสื่อการสอนและชุดฝึกปฏิบัติทางวิศวกรรมได้ 2. ได้แท่น
ชาร์จ NSRU Swapping station จำนวน 2 ช่องชาร์จ/สล๊อต จำนวน 1 แท่น ที่สามารถนำไปเป็นสื่อการสอนและชุดฝึกปฏิบัติทางวิศวกรรมได้ 3. ได้
แอปพลิเคชันสำหรับแสดงผลและควบคุมระบบจักรยานไฟฟ้าต้นแบบ (NSRU E-Bike) สามารถนำไปต่อยอดในเชิงธุระกิจได้ |
| การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ : | ณัฐชัย โปธินำเสนอการออกแบบยานยนต์ 4 ล้อ ขับเคลื่อน 2 ล้อหลัง ใช้มอเตอร์กระแสตรงชนิดบัสเลสดีซีมอเตอร์ (Brushless DC Motor: BLDC) เป็นต้นกำลัง โดยใช้แบตเตอรี่ชนิดลิเทียมไอออนฟอสเฟตเป็นพลังงานหลัก และออกแบบระบบส่งถ่ายกำลังด้วยโซ่และชุดเกียร์ทดรอบเพื่อสามารถปรับแต่งความเร็วได้ตามต้องการ ผลการ
ประเมิน สมรรถนะยานยนต์พบว่า ความเร็วสูงสุดกรณีบรรทุกผู้โดยสาร 1 คน เท่ากับ 29.4 กิโลเมตรต่อชั่วโมง กรณีบรรทุกผู้โดยสาร 2 คน เท่ากับ 28.4 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ระยะทางสูงสุดที ขับเคลื อนต่อการชาร์จ 1 ครั้ง เท่ากับ 21.398 กิโลเมตร ระยะเวลาสูงสุดที่ขับเคลื่อนต่อการชาร์จ 1 ครั้ง เท่ากับ 46.48 นาทีและมีอัตราการสิ้นเปลื้องพลังงานต่อการชาร์จ 1 ครั้ง โดยใช้พลังงานไฟฟ้า 8 กิโลวัตต์ชั วโมง คิดเป็น 35 บาท
P. Treeyakarn และคณะ นำเสนอการวิเคราะห์สมรรถนะของรถยนต์ไฟฟ้าเมื่อใช้แบตเตอรี่ ประเภทต่างๆ รถยนต์ไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นเพื่อการทดสอบ ติดตั้งมอเตอร์ BL DC ขนาด 5 กิโลวัตต์เลือกแบตเตอรี ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตและแบตเตอรี ตะกั่วกรดรอบลึกที่มีความจุเท่ากันที 48V 120 Ah รถยนต์ไฟฟ้าได้รับการทดสอบบนเครื่องวัดไดนาโมมิเตอร์ของแชสซีโดยมีการทดสอบ 2 โหมด มีการวิ่งสองครั้งใน 5 รอบในเมือง และขับต่อเนื่องในวงจรการขับขี่ในเมืองจนกระทั่งรถยนต์ไฟฟ้าไม่สามารถทำความเร็วได้ถึง 50 กม./ชม. ขณะทำการทดสอบได้ดำเนินการวิเคราะห์กำลังไฟฟ้าเพื่อบันทึกข้อมูลไฟฟ้าต่างๆ ผลการวิจัยพบว่ารถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตสามารถตอบสนองการเข้าถึงโปรไฟล์เส้นโค้งความเร็วเป้าหมายได้ดีกว่าเมือใช้แบตเตอรีตะกั่วกรดรอบลึก นอกจากนี้ ระยะการขับขี่ต่อการชาร์จหนึ่งครั้งของรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี ลิเธียม-ไอรอนฟอสเฟตก็ยาวขึ้นเช่นกัน
Xian Zhang ได้ศึกษากรอบกำหนดการแบตเตอรี่ เพื่อจัดส่งแบตเตอรี่ระหว่างสถานีชาร์จแบตเตอรี (BCS) และสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี (BSS) อย่างมีประสิทธิภาพ รูปแบบการจ่ายแบตเตอรี่ แบบสองทิศทางเพื่อลดต้นทุนการขนส่งนั้นถูกสร้างขึ้นและแก้ไขโดยวิธี PSO ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อพิจารณาถึงข้อจำกัดด้านความสามารถในการให้บริการอัลกอริทึมการจัดกลุ่ม K-mean ถูกนำมาใช้เพื่อแบ่งพาร์ติชัน BCS และ BSS ล่วงหน้าเพื่อให้การจ่ายแบตเตอรี่ มีประสิทธิภาพและประสิทธิผลมากขึ้น ในที่สุดวิธีการที่เสนอได้รับการตรวจสอบโดยกรณีการขนส่งแบตเตอรี่ในเขตเมือง
Bansilal Bairwa และคณะ นำเสนอแนวทางใหม่ในการให้บริการเปลี่ยนแบตเตอรี่แก่ผู้ใช้รถยนต์ไฟฟ้า โดยมีศูนย์กลางอยู่ที่สถานีเคลื่อนที สำหรับเปลี่ยนแบตเตอรี่ ประการแรก บทความนี้ กำหนดสถาปัตยกรรมโครงสร้างสำหรับการให้บริการการแลกเปลี่ยนที่ราบรื่นและมีประสิทธิภาพแก่ผู้ใช้ยังกำหนดหน้าที่ และบทบาทของเอนทิตีต่างๆ ที่มีอยู่ในองค์กร และ กำหนดความแตกต่างระหว่างสถานีชาร์จและสถานีสลับ ประการที่สอง ให้คำอธิบายสั้น ๆ เกียวกับการทำงานของกลไกที่เกียวข้องในหน่วยสลับอุปกรณ์เคลือนที่ นอกจากนีแอปพลิเคชันมือถือและการสื่อ สารระหว่างผู้ใช้กับระบบการจัดการบริการ และกำหนดวิธีที่ผู้ใช้สามารถส่งคำขอแจ้งข้อร้องเรียนผ่านแอปพลิเคชัน ประการที่สาม พลังงานที่ใช้โดยหน่วยสลับแบตเตอรี เวลาทำงาน และวิธี การชาร์จโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ข้างต้นได้รับการสนับสนุนโดยการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์
กอบชัย จันทรดิลกรัตน์และคณะ นำเสนอการก่อสร้างรถจักรยานไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อเวลาใช้จักรยานไฟฟ้าได้นานขึ้น ติดตั้งระบบโซล่าเซลล์กับจักรยานยนต์ไฟฟ้า 36 V, 350 W พร้อมแผงโซล่าเซลล์ 12 V, 40 W. เครื่องควบคุมการประจุไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ 12/24 V, 10 Ah และอินเวอร์เตอร์ (Input 12-24
V/Output 12-80 V) 10 Ah เพี่อชาร์จแบตเตอรี ผลการทดลองพบว่าระยะเวลาการใช้งานรถจักรยานไฟฟ้าที่ความเร็ว 15 และ 30 กม./ชม. เพิ่มขึ้น |
| ทฤษฎี สมมุติฐาน กรอบแนวความคิด : | - |
| วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล : | - |
| คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) : | - |
| จำนวนเข้าชมโครงการ : | 3 ครั้ง |