ยานพาหนะเชิงพาณิชย์จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ กำลังเปลี่ยนมาใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 48V แทนแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบเดิม เนื่องจากระบบใหม่มีความหนาแน่นของพลังงานที่ดีกว่า และทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพร่วมกับอุปกรณ์เสริมที่ใช้พลังงานสูง พิจารณาจากตัวเลข: ประมาณ 85 เปอร์เซ็นต์ของรถส่งของไฟฟ้ารุ่นใหม่ทั้งหมดที่ออกจากสายการผลิตในปัจจุบัน มีระบบ 48V ติดตั้งมาโดยตรง ซึ่งช่วยจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น พวงมาลัยไฟฟ้า ระบบทำความร้อนและระบายความร้อน รวมถึงระบบติดตามตำแหน่งขั้นสูง โดยไม่จำเป็นต้องทำให้ยานพาหนะทั้งคันใช้ไฟฟ้าเต็มรูปแบบ สิ่งที่สำคัญที่สุดสำหรับเจ้าของธุรกิจคือ ประหยัดเงินได้มากเพียงใดในระยะยาว หลังจากใช้งานบนท้องถนนเพียงห้าปี ระบบ 48V ที่ใช้ลิเธียมยังคงมูลค่าไว้ได้ประมาณ 60 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ของมูลค่าเดิม เมื่อเทียบกับเพียง 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์สำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบดั้งเดิม ความแตกต่างในลักษณะนี้มีผลสะสมอย่างรวดเร็วเมื่อจัดการกองยานพาหนะขนาดใหญ่
การเปลี่ยนไปใช้ระบบ 48V ให้กำลังไฟประมาณสี่เท่าของระบบทั่วไปแบบ 12V โดยใช้สายทองแดงเพียงหนึ่งในสี่ของเดิม ซึ่งช่วยลดทั้งน้ำหนักรถยนต์และค่าใช้จ่ายของผู้ผลิตในการประกอบรถ นอกจากนี้ แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นยังทำให้สามารถเพิ่มฟีเจอร์ต่างๆ เช่น ระบบเบรกเก็บพลังงาน (regenerative braking) และเทอร์โบชาร์จไฟฟ้า (electric turbochargers) ได้อย่างง่ายดาย อ้างอิงจากข้อมูลล่าสุดในรายงาน Fleet Efficiency Reports การอัปเกรดเหล่านี้สามารถช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้ระหว่าง 12% ถึง 18% สำหรับยานพาหนะไฮบริดเพื่อการพาณิชย์จำนวนมาก สิ่งที่ทำให้ระบบ 48V แตกต่างจากระบบ 12V เดิมคือความสามารถในการขยายขนาดได้ดีตามความต้องการ โดยเมื่อมีการใช้แบตเตอรี่หลายตัวทำงานร่วมกันแบบขนาน โครงสร้างนี้จึงเหมาะสมอย่างยิ่งกับการใช้งาน เช่น รถบรรทุกตู้เย็นที่ต้องการพลังงานแตกต่างกันไปตามภารกิจ หรือเครื่องจักรหนักที่ใช้ในไซต์ก่อสร้าง ซึ่งความต้องการพลังงานเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาในแต่ละงาน
บริษัทโลจิสติกส์รายใหญ่แห่งหนึ่งที่ตั้งอยู่ในประเทศเยอรมนีเพิ่งอัปเกรดรถบรรทุกทั้งหมด 500 คันในกองยานพาหนะของตนด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมขนาด 48 โวลต์รุ่นใหม่นี้ หลังจากการเปลี่ยนแปลงครั้งนี้ บริษัทพบสิ่งที่น่าประทับใจอย่างมาก นั่นคือการใช้เชื้อเพลิงลดลงประมาณ 22% ต่อไมล์ที่ขับขี่ ระบบแบตเตอรี่เหล่านี้ทำหน้าที่จ่ายพลังงานให้กับเครื่องยกสินค้าไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ที่ติดตั้งอยู่บนรถ ซึ่งจะคำนวณเส้นทางที่เหมาะสมที่สุด โดยตอนนี้คนขับสามารถขับได้ไกลขึ้นอีกประมาณ 31 ไมล์ต่อวันก่อนต้องเติมน้ำมัน และเครื่องยนต์ก็ทำงานในโหมดเดินเบาโดยไม่จำเป็นน้อยลงอย่างเห็นได้ชัด แต่สิ่งที่เปลี่ยนเกมจริง ๆ คือ ระบบจัดการแบตเตอรี่ในตัวที่คอยตรวจสอบทุกอย่างแบบเรียลไทม์ ในช่วงปีครึ่งที่ผ่านมา เทคโนโลยีนี้ช่วยลดการเกิดความเสียหายที่ไม่คาดคิดที่ศูนย์บริการได้ประมาณ 40% ทำให้บริษัทประหยัดทั้งเวลาและค่าใช้จ่าย
การถอดอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยสายพานออก พร้อมกับรอบการทำงานของเครื่องยนต์ที่ลดลง ทำให้ระบบ 48V ช่วยลดการสึกหรอทางกลได้ประมาณ 27 เปอร์เซ็นต์ในระหว่างการเดินทางในเมืองที่ติดขัดและต้องหยุดบ่อย ๆ การจราจรแบบนี้ นอกจากนี้ แบตเตอรี่ 48V รุ่นใหม่ยังมาพร้อมระบบจัดการความร้อนอัจฉริยะ ซึ่งช่วยให้ทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพในช่วงอุณหภูมิกว้างขวาง ตั้งแต่ประมาณลบ 20 องศาเซลเซียส จนถึง 55 องศาเซลเซียส ช่วยป้องกันการสูญเสียความจุของแบตเตอรี่อย่างรวดเร็วเมื่อเผชิญกับสภาพอากาศเลวร้ายอย่างรุนแรง อีกทั้งข้อมูลจากปฏิบัติการจริงของกองยานพาหนะยังแสดงผลลัพธ์ที่น่าประทับใจเช่นกัน โดยระบบที่ใช้การวิเคราะห์เชิงคาดการณ์ (predictive analytics) ที่ผสานเข้ากับระบบจัดการแบตเตอรี่เหล่านี้ สามารถลดเหตุการณ์รถเสียกลางทางที่เกิดจากปัญหาแบตเตอรี่ลงได้ประมาณสองในสามนับตั้งแต่ต้นปี ค.ศ. 2021
การเปลี่ยนมาใช้ระบบแบตเตอรี่ 48V หมายความว่า ยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์สามารถขับเคลื่อนชิ้นส่วนที่ต้องทำงานหนักด้วยระบบไฟฟ้า แทนที่จะพึ่งพาระบบเชิงกล เช่น พวงมาลัยเพาเวอร์ เครื่องอัดอากาศสำหรับเครื่องปรับอากาศ และอุปกรณ์เสริมต่างๆ เมื่อผู้ผลิตเปลี่ยนชิ้นส่วนเชิงกลเก่าให้เป็นแบบไฟฟ้า จะช่วยประหยัดพลังงานที่สูญเสียไปได้ประมาณ 18% พร้อมทั้งควบคุมระบบต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ระบบปรับอากาศและระบายอากาศ (HVAC) ด้วยพลังงาน 48V คนขับไม่จำเป็นต้องเปิดเครื่องยนต์ไว้ตลอดเวลาเพื่อรักษาระดับอุณหภูมิที่สบายภายในรถบรรทุกส่งของ ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านน้ำมันเชื้อเพลิงได้จริงราว 3% ถึง 5% และยังไม่รวมถึงระบบพวงมาลัยด้วย การใช้ระบบไฟฟ้าช่วยเปิดโอกาสให้มีเทคโนโลยีช่วยเหลือผู้ขับขี่ที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้น และยังกำจัดข้อกังวลเรื่องการบำรุงรักษาน้ำมันไฮดรอลิกที่ช่างเทคนิคมักพบเจอและไม่ชอบ
ซับซิสเต็ม 48V ทำงานได้ดีมากเมื่อใช้ร่วมกับระบบไฮบริดแรงดันสูงเหล่านี้ โดยสามารถจัดการภาระงานเพิ่มเติมทั้งหมดด้วยตัวเอง ซึ่งช่วยลดภาระจากแบตเตอรี่หลัก ทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ยืดยาวขึ้นประมาณ 15 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ภายใต้สภาวะการขับขี่ปกติ สิ่งที่ทำให้ระบบแรงดันคู่นี้พิเศษคือ มันสามารถนำพลังงานที่เก็บได้ระหว่างการเบรกมาใช้เลี้ยงอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ไฟส่องสว่าง พัดลม และชิ้นส่วนขนาดเล็กอื่นๆ ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่ารถที่ใช้ระบบนี้มีประสิทธิภาพในการใช้งานสูงกว่ารถที่ใช้เพียง 12 โวลต์ หรือใช้แรงดันสูงตลอดระบบอยู่ประมาณ 8 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ ผู้จัดการกองยานพาหนะยังชื่นชอบระบบ 48 โวลต์นี้ เพราะทำให้การปรับปรุงรถบรรทุกดีเซลเก่าให้มีความสามารถแบบไฟฟ้าเป็นไปได้ง่ายขึ้น โดยไม่จำเป็นต้องสร้างใหม่ทั้งระบบ
ระบบจัดการแบตเตอรี่ หรือ BMS มีบทบาทสำคัญในการดึงศักยภาพสูงสุดของแบตเตอรี่ 48V ที่ใช้ในงานเชิงพาณิชย์ ระบบสมัยใหม่เหล่านี้สามารถติดตามแรงดันไฟฟ้าของแต่ละเซลล์ อุณหภูมิ และปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านได้อย่างแม่นยำภายในช่วงประมาณ 1% ซึ่งช่วยป้องกันปัญหา เช่น การชาร์จเกินและเหตุการณ์ความร้อนที่อาจเป็นอันตราย พร้อมทั้งทำให้มั่นใจว่าพลังงานถูกแจกจ่ายอย่างสม่ำเสมอทั่วทุกเซลล์ ตามรายงานการวิจัยที่เผยแพร่โดย SAE เมื่อปีที่แล้ว บริษัทที่ใช้ระบบ BMS 48V ขั้นสูงเหล่านี้พบว่าแบตเตอรี่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นประมาณ 40% เมื่อเทียบกับระบบที่ยังคงใช้ระบบ 12V แบบเดิม ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเนื่องจากระบบใหม่มีประสิทธิภาพในการจัดการระดับการชาร์จได้ดีกว่ามาก
ระบบจัดการแบตเตอรี่ 48V รุ่นถัดไป ใช้อัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องจักรในการวิเคราะห์ประวัติการชาร์จและสภาพแวดล้อม เพื่อทำนายความต้องการการบำรุงรักษา ผู้ประกอบการรถฟลีทที่ใช้ระบบนี้รายงานว่า เวลาหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนลดลง 22% (Frost & Sullivan 2024) โดยการกระจายภาระงานแบบปรับตัวช่วยยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนเพิ่มขึ้น 18%
ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม แบตเตอรี่ระบบ 48V มักเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรุนแรง ตั้งแต่ต่ำถึงลบ 30 องศาเซลเซียส ไปจนถึงสูงถึง 60 องศาเซลเซียส ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องมีระบบจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพ บริษัทที่มีความเชี่ยวชาญจะจัดการกับปัญหานี้ด้วยหลายแนวทาง ก่อนอื่นคือการใช้วัสดุเปลี่ยนเฟสพิเศษที่สามารถดูดซับความร้อนได้มากกว่าทางเลือกทั่วไปประมาณ 25 เปอร์เซ็นต์ จากนั้นคือระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับตู้แบตเตอรี่ ซึ่งช่วยลดจุดร้อนลงได้ราว 15 ถึง 20 องศาเซลเซียส และสุดท้าย ผู้ผลิตจำนวนมากในปัจจุบันใช้แบบจำลองการทำนายความร้อน ซึ่งช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานสำหรับการควบคุมสภาพอากาศ โดยลดของเสียได้ประมาณ 30% กลยุทธ์ที่รวมกันเหล่านี้ทำให้มั่นใจได้ว่าแบตเตอรี่จะทำงานอยู่ในช่วงที่ปลอดภัย แม้ในสภาวะที่รุนแรง
กรณีศึกษาแสดงให้เห็นว่า สถาปัตยกรรม BMS แบบรวมศูนย์ช่วยลดความซับซ้อนของสายไฟได้ 35% ในยานยนต์เพื่อการพาณิชย์ขนาดเบา ในขณะที่ระบบแบบกระจายสามารถแยกจุดขัดข้องได้เร็วขึ้น 50% ในเครื่องจักรหนัก ตามรายงาน Telematic Insights ปี 2024 ระบบที่ใช้แนวทางผสมผสานทั้งสองแบบสามารถทำให้ระบบทำงานได้ต่อเนื่องถึง 92% ในการดำเนินงานของกองยานพาหนะแบบผสม
ระบบแบตเตอรี่ 48V รุ่นใหม่พึ่งพาเครื่องแปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC-DC) ที่ซับซ้อนเพื่อจัดการกับความแตกต่างของระดับแรงดันไฟฟ้าระหว่างชิ้นส่วนหลักที่ใช้แรงดันสูงของรถ กับชิ้นส่วนขนาดเล็กที่ทำงานด้วยแรงดันต่ำ ระบบนี้ช่วยลดกระแสไฟฟ้าลงได้ประมาณสามในสี่ของเดิม ในขณะที่ยังคงส่งพลังงานในปริมาณเท่าเดิม ซึ่งหมายถึงการสูญเสียจากความต้านทานและปริมาณความร้อนที่สะสมจะลดลงโดยรวม เมื่อติดตั้งอย่างเหมาะสม โครงข่ายไฟฟ้า 48V พร้อมเครื่องแปลงไฟฟ้า DC-DC แบบสองทางสามารถมีประสิทธิภาพอยู่ที่ประมาณ 92% ถึง 95% ขณะทำงานจริงในสภาพการใช้งาน ซึ่งเท่ากับว่าพลังงานสูญเสียน้อยลงประมาณ 18% ถึง 22% เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีรุ่นเก่า ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบต่างๆ เช่น ระบบเบรกนำพลังงานคืน (regenerative braking) และเทอร์โบชาร์จไฟฟ้า ที่ต้องการแหล่งจ่ายไฟที่มีเสถียรภาพเพื่อให้ทำงานได้อย่างเชื่อถือได้ในแต่ละวัน
เมื่อเปลี่ยนระบบต่างๆ เช่น คอมเพรสเซอร์เครื่องปรับอากาศ หน่วยพวงมาลัยไฟฟ้า และปั๊มน้ำหล่อเย็น มาใช้พลังงาน 48V แทนที่จะพึ่งระบบดั้งเดิม เราจะเห็นการลดลงประมาณ 15% ในสิ่งที่เรียกว่าแรงต้านทานจากเครื่องยนต์ (parasitic engine drag) การวิจัยล่าสุดเมื่อปีที่แล้วที่ศึกษาจากรถบรรทุกจริงในฝูงรถพบสิ่งที่น่าสนใจอย่างหนึ่ง คือ ยานพาหนะประเภท 6 ที่ใช้ระบบย่อยทำงานด้วยพลังงาน 48V นั้นใช้น้ำมันเชื้อเพลิงน้อยลงประมาณ 1,200 ลิตรต่อปี เมื่อเทียบกับรุ่นมาตรฐาน สิ่งที่ทำให้เทคโนโลยีนี้มีประสิทธิภาพคือการจัดการภาระไฟฟ้าอย่างชาญฉลาด โดยเฉพาะในช่วงเวลาที่ยาก เช่น เมื่อรถบรรทุกต้องการกำลังเสริมสำหรับเร่งความเร็วหรือขึ้นเนิน ระบบสามารถจัดสรรพลังงานไปยังจุดที่สำคัญที่สุด ซึ่งหมายความว่าคนขับจะพึ่งเครื่องยนต์เบนซินแบบเดิมในการทำงานทั้งหมดน้อยลง
สถาปัตยกรรม 48V ช่วยจ่ายพลังงานให้กับระบบไอเสียแบบไฟฟ้าที่ใช้จัดการการปล่อยมลพิษในช่วงสตาร์ทเครื่องเย็น ซึ่งเป็นปัญหาที่แท้จริงสำหรับผู้ประกอบการยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์ เมื่ออุปกรณ์เร่งปฏิกิริยาและหัวฉีดยูเรียได้รับพลังงานโดยตรงจากแบตเตอรี่ 48V แทนระบบมาตรฐาน 12V อุปกรณ์เหล่านี้จะใช้เวลาในการอุ่นเครื่องประมาณครึ่งหนึ่งของเดิม สิ่งนี้มีความสำคัญเพราะเครื่องยนต์ที่ยังเย็นจะปล่อยมลพิษออกมาในปริมาณมาก จนกระทั่งทุกอย่างร้อนพอที่จะทำงานได้อย่างเหมาะสม รถบรรทุกตู้ควบคุมอุณหภูมิที่ใช้ระบบนี้แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญในการทดสอบบนถนนจริง โดยมีการปล่อยออกไซด์ของไนโตรเจนลดลงประมาณ 34 เปอร์เซ็นต์ และอนุภาคขนาดเล็กลดลงเกือบ 30 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับระบบรุ่นก่อน นอกจากนี้ ระบบ 48V เหล่านี้ยังสามารถรักษาอุณหภูมิให้เย็นได้ดีภายใต้แรงกดดัน โดยจะทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่าระบบทั่วไปประมาณ 20 ถึง 25 องศาเซลเซียส เมื่อเผชิญกับสภาวะที่รุนแรงบนทางหลวง ซึ่งหมายความว่าชิ้นส่วนต่างๆ จะมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นก่อนที่จะต้องเปลี่ยน
ระบบแบตเตอรี่ 48V กำลังเปลี่ยนแปลงการดำเนินงานในอุตสาหกรรมอย่างมาก โดยเฉพาะในด้านรถยกไฟฟ้าและยานพาหนะนำวิ่งอัตโนมัติที่เราเห็นในคลังสินค้า แบตเตอรี่เหล่านี้ให้ความเสถียรของแรงดันที่ดีกว่า และเก็บพลังงานได้มากขึ้นในแพ็กเกจขนาดเล็กลง ซึ่งหมายความว่าเครื่องจักรสามารถยกของหนักได้มากขึ้น และทำงานต่อเนื่องได้นานขึ้นตลอดกะการทำงาน ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 48V ที่สามารถขับเคลื่อน AGV ในคลังสินค้าได้ตลอดทั้งวันทำงานโดยไม่ต้องชาร์จไฟใหม่ ประสิทธิภาพในระดับนี้ช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาและการเปลี่ยนทดแทนลงอย่างมาก ประมาณ 25% เมื่อเทียบกับที่บริษัทเคยใช้จ่ายไปกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบเดิม นอกจากนี้ รูปแบบการผลิตแบตเตอรี่เหล่านี้ยังทำให้สามารถปรับขนาดเพิ่มหรือลดได้ง่ายตามความต้องการ ไม่ว่าจะเป็นสายพานลำเลียงที่เคลื่อนย้ายสินค้า หรือแขนหุ่นยนต์ที่ประกอบชิ้นส่วน การมีแหล่งจ่ายไฟที่เชื่อถือได้และสม่ำเสมอจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำเนินงานที่ราบรื่นในแต่ละวัน
ในปัจจุบัน ศูนย์ข้อมูลจำนวนมากเริ่มเปลี่ยนมาใช้ระบบแบตเตอรี่ 48V มากขึ้น เนื่องจากต้องการการจัดการพลังงานที่ดีขึ้น และต้องการทางเลือกสำรองที่เชื่อถือได้มากกว่าเดิม การเปลี่ยนไปใช้ระบบ DC 48V ช่วยลดการสูญเสียพลังงานจากการแปลงไฟฟ้า ซึ่งพบได้บ่อยในระบบ 12V รุ่นเก่า บางครั้งลดได้ถึงประมาณ 30% ส่งผลให้สามารถรักษาระบบเซิร์ฟเวอร์ให้ทำงานได้อย่างต่อเนื่องแม้เกิดปัญหาไฟฟ้าขัดข้อง ผู้ให้บริการคลาวด์รายใหญ่หลายรายเริ่มนำแบตเตอรี่ 48V มาใช้ร่วมกับระบบระบายความร้อนอัจฉริยะ เพื่อให้การดำเนินงานไม่หยุดชะงักแม้เครือข่ายไฟฟ้าหลักจะขัดข้อง การเปลี่ยนไปใช้แรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นนี้ไม่ได้มีเป้าหมายเพียงแค่ความน่าเชื่อถือเท่านั้น แต่ยังสนับสนุนโครงการด้านสิ่งแวดล้อมด้วย เพราะสามารถทำงานร่วมกับแผงโซลาร์เซลล์และแหล่งพลังงานสะอาดอื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ทำให้การนำพลังงานหมุนเวียนมาใช้ในโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่แล้วเป็นไปได้ง่ายขึ้น