รถยนต์ไฟฟ้า EV ไฟไหม้เพราะอะไร มาตรฐานคืออะไร

มาอีกแล้วมาเลื่อยๆกับข่าวของการเกิดเพลิงไหม้ของรถยนต์ไฟฟ้า EV เนื่องจากแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้านั้นเอง บอกก่อนเลยครับว่าการออกแบบของค่ายรถยนต์ไฟฟ้า EV ทุกค่ายนั้นมีการทดสอบมาตรฐานด้านความปลอดภัยในการใช้งานมาแล้วทั้งนั้น ฉะนั้นการเกิดเหตุไฟไหม้จากแบตเตอรี่นั้นจะมีความเป็นไปได้ค่อนข้างต่ำ หากไม่เกิดความผิดปกติด้านคุณภาพทั้งภายใน และภายนอก

ขอบคุณข้อมูลจาก TISI และสถาบันยานยนต์

เริ่มแรกเรามาทำความเข้าใจกันก่อนว่ากว่าที่เราจะได้ใช้รถยนต์ไฟฟ้าที่มีแบตเตอรี่ชนิดต่างๆไม่ว่าจะเป็น NMC (Nickel Manganese Cobalt) ที่เด่นเรื่องความหนาแน่นพลังงานสูง ทำให้รถวิ่งได้ไกล หรือจะเป็น LFP (Lithium Iron Phosphate) ที่เด่นเรื่องความปลอดภัย อายุการใช้งานยาวนาน และราคาเข้าถึงง่ายกว่า ก็ตามหากจะเข้ามาขายในประเทศไทยต้องผ่านมาตรฐานของ สมอ. ด้วยข้อบังคับมาตรฐาน มอก. 3026-2563 (สำหรับรถยนต์นั่ง EV): เป็นมาตรฐานที่ยกเอา UN ECE R100 (กฎหมายจะอ้างอิงมาตรฐานของคณะกรรมาธิการเศรษฐกิจแห่งยุโรปของสหประชาชาติ)  มาบังคับใช้ในไทย ครอบคลุมการทดสอบทั้ง 9 ข้อ ตามนี้เลย

1. การทดสอบการชนและบีบอัด (Mechanical Crush): จำลองสถานการณ์เมื่อรถเกิดอุบัติเหตุชนรุนแรง โดยใช้แท่นไฮโดรลิกขนาดใหญ่บีบอัดแพ็กแบตเตอรี่ด้วยแรงมหาศาล (สูงสุดถึง 100 กิโลนิวตัน) แบตเตอรี่ต้องไม่มีการแตกหัก ลุกไหม้ หรือระเบิด
2. การทดสอบความทนทานต่อไฟภายนอก (Fire Resistance): จำลองกรณีรถน้ำมันคันข้างๆ ไฟไหม้ หรือมีน้ำมันรั่วไหม้ใต้ท้องรถ EV โดยจะวางแพ็กแบตเตอรี่ไว้เหนือเปลวไฟโดยตรงเป็นเวลา 2 นาที (เผาตรงๆ 70 วินาที และมีแผ่นบังอีก 60 วินาที) แบตเตอรี่ต้องควบคุมตัวเองไม่ให้ระเบิด
3. การทดสอบการชาร์จไฟเกิน (Overcharge Protection): ปิดระบบเซฟตี้แล้วอัดกระแสไฟเข้าไปเรื่อยๆ จนเกินความจุ เพื่อดูว่าระบบป้องกันภายในเซลล์จะต้องทำงานไหม และต้องไม่มีไฟลุก
4. การทดสอบการระบายประจุเกิน (Over-discharge Protection): บังคับให้แบตเตอรี่จ่ายไฟจนหมดเกลี้ยงและดึงกระแสต่อเนื่อง เพื่อดูว่าสารเคมีภายในจะเกิดความร้อนจนไหม้ตัวเองหรือไม่
5. การทดสอบอุณหภูมิสูงจัด (Over-temperature Protection): นำแบตเตอรี่ไปทำงานในห้องควบคุมอุณหภูมิสูงสุดตามมาตรฐานการใช้งาน เพื่อทดสอบว่าระบบระบายความร้อน (Cooling System) และระบบตัดการทำงานอัตโนมัติยังทำงานได้ปกติ
6. การทดสอบไฟฟ้าลัดวงจรภายนอก (Short Circuit Protection): จำลองกรณีสายไฟในรถเสียหายแล้วขั้วบวกขั้วลบแตะกันข้างนอก แบตเตอรี่ต้องตัดการทำงานเองได้โดยไม่ระเบิด
7. การทดสอบการสั่นสะเทือน (Vibration): จำลองการขับขี่บนถนนขรุขระตลอดอายุการใช้งาน โดยจับแพ็กแบตเตอรี่ไปสั่นด้วยความถี่สูงต่อเนื่องหลายสิบชั่วโมง โครงสร้างและขั้วต่อภายในต้องไม่หลุดหลวม
8. การทดสอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน (Thermal Shock): นำแบตเตอรี่ไปแช่ในห้องเย็นจัดสลับกับร้อนจัดทันที (เช่น −40C ไปถึง 60C) เพื่อดูความทนทานของวัสดุต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ
9. การป้องกันไฟดูด (Isolation Resistance): ทดสอบว่าไม่มีกระแสไฟฟ้ารั่วไหลจากแบตเตอรี่แรงดันสูงออกมายังโครงกล่องโลหะภายนอก ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อผู้โดยสารหรือช่างซ่อม

นอกจากนี้หลายๆบริษัทรถยนต์ยักษ์ใหญ่ที่นำเข้าแบตเตอรี่มาจากต่างประเทศมักจะทดสอบมาตรฐานเหล่านี้เพิ่มเติมเพื่อสร้างความมั่นใจ:

สรุป : หากแบตเตอรี่ที่มีแผนการวางขายในไทยไม่ผ่านมาตรฐาน สมอ. ก็ไม่สามารถขายในประเทศไทยได้

จากมาตรฐานข้างต้นสามารถกล่าวได้ว่าครอบคลุมด้านความปลอดภัยในการใช้งานของแบตเตอรี่บนรถยนต์ไฟฟ้าที่วางขาย แต่ทำไมยังเดิกเหตุไม่คาดคิดแบบนี้ขึ้นอีกเรามาเจาะลึกดูสาเหตุการเกิดไฟไฟม้ของเบตเตอรี่กันดูหน่อยดีกว่า

การชาร์จและใช้พลังงานไฟฟ้าของแบตเตอรี่บนรถยนต์ไฟฟ้านั้นสิ่งที่เกิดขึ้นทุกครั้งเมื่อใ้ช้งาน คือความร้อน และความร้อนนี้ต้องถูกจัดการอย่างเหมาะสมเนื่องจากการเกิดความร้อนจากปฎิกิริยาทางเคมีนั้นจะมีการเกิดแก๊สขึ้นมาด้วย หากโครงสร้างของชิ้นส่วนชิ้นใดชิ้นหนึ่งของแบตเตอรี่เกิดเสียหาย หรือมีสิ่งปนเปื่อน ทำให้เกิดการรัดวงจรภายใน อาจเกิดการไฟไหม้จากแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้าได้ ปัจจัยที่เกิดมีสาเหตุหลักโดยสรุป

1. การชนหรือกระแทกอย่างรุนแรง (Mechanical Damage)
เหตุการณ์: รถเกิดอุบัติเหตุชนรุนแรง มีวัตถุแหลมคมจากภายนอกแทงทะลุโครงปกป้องแบตเตอรี่ (Battery Enclosure) เข้าไปถึงเนื้อเซลล์
ผลลัพธ์: แรงบีบอัดหรือการทิ่มแทงทำให้โครงสร้างภายในบิดเบี้ยว แผ่นกั้นขั้วฉีกขาดทันที ทำให้เกิดการลัดวงจรแบบเฉียบพลัน (มักเกิดไฟไหม้ทันทีหลังชน)

2. ระบบควบคุมไฟฟ้าล้มเหลว (Electrical Failures)
เหตุการณ์: ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ทำงานผิดพลาด หรือระบบชาร์จไฟของสถานีจ่ายไฟเกินกำลัง (Overcharging)
ผลลัพธ์: การอัดไฟเข้าไปมากเกินไปจะทำให้เกิด Dendrites (ผลึกโลหะลิเธียมที่มีลักษณะแหลมคมคล้ายหินงอกหินย้อย) ค่อยๆ โตขึ้นที่ขั้วลบ เมื่อเวลาผ่านไป ผลึกนี้จะแทงทะลุแผ่นกั้นขั้ว ทำให้เกิดการลัดวงจรภายใน (กรณีนี้รถอาจจะไฟไหม้เองขณะจอดชาร์จ หรือจอดอยู่เฉยๆ ก็ได้)

3. ระบบระบายความร้อนบกพร่อง (Thermal Management Failure)
เหตุการณ์: ระบบหล่อเย็น (Liquid Cooling) ของแพ็กแบตเตอรี่รั่วซึม ปั๊มน้ำพัง หรือท่อทางเดินตัน ในขณะที่รถกำลังวิ่งด้วยความเร็วสูงหรือกำลังชาร์จแบบ DC Fast Charge ซึ่งเป็นช่วงที่แบตเตอรี่คายความร้อนออกมามหาศาล
ผลลัพธ์: ความร้อนสะสมในแพ็กแบตเตอรี่สลัดออกไปไม่ได้ ทำให้อุณหภูมิสูงเกินขีดจำกัด ปลุกให้สารเคมีภายในเซลล์เริ่มทำลายตัวเองจนเกิด Thermal Runaway

เอาจริงๆแล้วเทคโนโลยีการป้องกันในปัจจุบันก็พร้อมที่จะรองรับได้อย่างดี ทั้งจากผู้ผลิตรถยนต์และแบตเตอรี่ตระหนักถึงความเสี่ยงนี้ จึงมีการพัฒนาเทคโนโลยีมาควบคุมอย่างเข้มงวด
รถยนต์ไฟฟ้าหันมาใช้แบตเตอรี่ LFP (Lithium Iron Phosphate) บนรถ EV ยุคปัจจุบันจำนวนมาก (โดยเฉพาะรุ่นที่เน้นความคุ้มค่า) หันมาใช้แบตเตอรี่ LFP ซึ่งมีความเสถียรทางเคมีสูงกว่าแบบ NMC (Nickel Manganese Cobalt) มีโอกาสเกิด Thermal Runaway ต่ำกว่ามาก และทนความร้อนได้สูงกว่า พร้อมมีระบบความปลอดภัยเชิงโครงสร้าง มีการดีไซน์เกราะป้องกันกระแทกหนาแน่นรอบแพ็กแบตเตอรี่ใต้ท้องรถ และมีระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว (Liquid Cooling) ที่มีประสิทธิภาพ สุดท้ายคือระบบประมวณผลจัดการสภานะแบตเตอรี่อย่าง BMS ที่ฉลาดขึ้นสามารถระบบจัดการแบตเตอรี่เวอร์ชันใหม่ๆ สามารถตรวจจับความร้อนแรงดันที่ผิดปกติในระดับมิลลิวินาที และทำการตัดกระแสไฟฟ้าก่อนจะเกิดการลัดวงจรลุกลาม

ทั้งนี้ทั้งนั้นอาจจะต้องมีการออกกฎหมายเพื่อสุมตัวอย่างการผลิตแบตเตอรี่ ตรวจสอบคุณภาพให้มีความถี่มากขึ้นลดโอกาศการเกิดเหตุเนื่อจากการผลิตของผู้ผลิต

Juan Omar

See Full Bio