Hybrid, Mild Hybrid และ Plug in Hybrid ต่างกันอย่างไร

ในปัจจุบัน ต้องยอมรับว่า รถยนต์สมัยใหม่ เริ่มหันมาใช้ในการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ามากขึ้น เพื่อเสริมสร้างสมรรถนะในการขับขี่ ลดการใช้งานเครื่องยนตืที่ปล่อยไอเสีย และยังเพิ่มประสิทธิภาพ ระบบแบบนี้เรียกว่ าการขับเคลื่อนแบบผสมผสาน หรือ พูดสั้นๆ ว่า  ระบบไฮบริด

ในขณะที่ปัจจุบันเริ่มมีรถไฮบริดวางจำหน่ายในตลาดมากขึ้น ในราคาที่จับต้องเป็นเจ้าของง่ายขึ้น เราเชื่อว่าหลายคน ยังมีความรู้เกี่ยวกับพวกมันน้อยมาก และวันนี้ถึงคราวที่เราจะมาอธิบายให้เข้าใจในคราวเดียว

 

แนวคิด ระบบไฮบริด

ดั้งเดิม ระบบไฮบริด เป็นแนวคิดการขับเคลื่อนนำระบบอะไรก็ได้มาผสมผสานกับการทำงานของเครื่องยนต์ เพื่อให้มีประสิทธิภาพในการขับขี่สูงสุด เดิมทีไม่ได้มีแนวคิดว่าจะต้องใช้มอเตอร์ไฟฟเ้าเพียงอย่างเดียวเท่านั้น

จนกระทั่งโตโยต้า เริ่มประสบความสำเร็จในการวางจำหน่าย โตโยต้าพรีอุส รถไฮบริดที่ใช้เครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้า หลายค่ายจึงเริมให้ความสนใจในการนำมอเตอร์ไฟฟ้ามาผสาานผสาน จน ทำให้เมื่อเราเอ่ยถึงคำว่า “รถไฮบริด” ในวันนี้ จึงนึกถึงระบบขับเคลื่อนที่มีเครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้าทำงานควบคู่กัน

 

ทำไม มอเตอร์ไฟฟ้า จึงได้รับความนิยม

จุดเด่นสำคัญ ของมอเตอร์ไฟฟ้า คือมีกำลังแรงบิดมากตั้งแต่รอบต่ำหรือ อาจจะกล่าวได้ว่าตั้งแต่เริ่มต้นทำงานก็สามารถให้กำลังสูงสุดได้เฉียบพลันทันที ซึ่งภาษาทางวิศวกรรมเรียกว่า Instant Torque

การให้แรงบิดสูงในรอบต่ำดีต่อการขับขี่ ในหลายแง่ ทั้งในการออกตัว อย่างมีประสิทธิภาพ การตอบสนองเวลาเร่งแซง และในทางกลับกัน มอเตอร์ไฟฟ้า บางแบบสามารถทำหน้าที่เป็นไดนาโม ชาร์จไฟฟ้า กลับแบตเตอร์รี่ ทำหน้าที่ 2 อย่างในคราวเดียว

ถ้ามองแบบนี้จะเห็นว่ามอเตอร์ไฟฟ้ามีข้อมากมาย ในการนำมาประกบเป็นผู้ช่วยเครื่องยนต์สันดาป  แต่มันก็มีข้อเสียสำคัญ คือต้องการไฟฟ้าจำนวนมากแรงดันสูงจากแบตเตอร์รี่ ซึ่งตัวแบตฯ มักจะมีขนาดใหญ่ ตั้งแต่ 1 กิโลวัตต์ ไปยัน เกือบ 20 กิโลวัตต์ ตามแต่ประเภทของระบบขับเคลื่อนที่ถูกออกแบบมา

จำแนกประเภทไฮบริดให้เข้าใจแตกต่างกันอย่างไรบ้าง

จากข้อมูลข้างต้น เราเชื่อว่าหลายคนค่อนข้างจะเข้าใจ หลักการทำงานในเบื้องต้นของไฮบริดและเหตุผลที่รถยนต์ใหม่ปัจจุบัน มักจะใช้ระบบขับเคลื่อนร่วมกับมอเตอร์ไฟฟ้า

แต่ทุกวันนี้ รถไฮบริด ก็ดูจะมีหลายประเภทเหลือเกิน รถอะไรก็ตามติดตั้งมอเตอร์ไฟฟ้าเข้ามา ก็เรียกตัวเองว่า “รถไฮบริด” แล้ว มันมีความแตกต่างกันไหมอย่างไรบ้าง

 

Hybrid – Full Hybrid

ก่อนอื่นเพื่อให้เข้าใจตรงกัน เราขอเริ่มต้นด้วย รถไฮบริด ปกติก่อน

รถไฮบริด แบบ  Full  Hybrid   มักถูกใช้เรียกกับรถที่มีระบบเครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้า ที่สามารถขับแล้วทำงานได้ทุกช่วงความเร็ว ตอบสนองได้หลายจังหวะ ไม่ใช่แค่จังหวะใด จังหวะหนึ่งเท่านั้น

ระบบนี้ เดิมทีใช้เรียกรถที่มีการออกแบบ ระบบไฮบริดแบบคู่ขนาน หรือ Parallel Hybrid ซึ่ง ระบบจะขับกำลังจากมอเตอร์ไฟฟ้า และจากเครื่องยนต์ลงชุดขับต่อกำลังไปยังล้อ  อาทิ ระบบ  Integrated Motor Assisted   หรือ  IMA  ของฮอนด้า

รวมถึงยังใช้ เรียกระบบ Serie -Parallel Hybrid   หรือ  Power Split     ซึ่ง สามารถทำงานร่วมกันหรือแยกส่วนและจังหวะ เช่น  Hybrid Synergy Drive เป็นต้น

หากด้วยแนวทางารทำงานของ ระบบไฮบริดแบบคู่ขนานมักจะมีความไม่ชัดเจนในการทำงาน เช่น ทำงานในบางจังหวะบางช่วงบางตอน อาทิเร่งแซง และให้ผลดีแค่ในเมือง

ในระยะหลัง จึงอ้างอิงไปยังระบบแบบ  Power Split  มากกว่า เนื่องจากเห็นผลการทำงานที่ชัดเจนมากวกว่า มีเงื่อนไขสำคัญคือมอเตอร์ไฟฟ้าจะต้องสามารถขับเคลื่อนรถได้ด้วยตัวเอง แม้จะมีระยะทางสั้นหรือขับได้ช้า สามารถตอบสนองได้ในการเร่งแซงและออกตัว เรียกว่าเข้ามามีบทบาทในหลายจังหวะในการขับขี่

เครื่องยนตที่ใช้ในการสันดาป จะต้องทำงานแบบ  Atkinson Cycle  ซึ่งจะมีประสิทธิภาพดีในรอบเครื่องยนต์ ช่วงกลางไปถึงรอบสูง และให้มอเตอร์ไฟฟ้าช่วยจัดการในความเร็วต่ำ

โดยปกติระบบจะทำงานได้ 5 โหมด การทำงานสำคัญ คือ

1. โหมดไฟฟ้าล้วน คือ โหมดที่สามารถขับเคลื่อนด้วยกำลังจากมอเตอร์ไฟฟ้าล้วนได้ช่วงระยะเวลา และระยะทางหนึ่งโดยอาศัยกำลังไฟฟ้าจากแบตเตอร์รี่ โหมดนี้จะเห็นได้ในความเร็วต่ำและออกตัว หรือ เวลากดใช้โหมด  EV
2. Cruise Mode   เป็นโหมดที่เครื่องยนต์ขับกำลังไปยังชุดขับลงล้อ พร้อมกับใช้กำลังส่วนหนึ่งจากมอเตอร์ไฟฟ้าไปด้วย เพื่อลดการใช้กำลังเครื่องยนต์ พร้อมกันมอเตอร์ก็ชาร์จไฟกลับไปยังแบตเตอร์รี่ได้ด้วย
3. โหมด Power Boost   เป็นโหมดที่เครื่องยนต์ยังทำงานตามรอบปกติ แต่คุณต้องการเร่งแซง มอเตอร์ไฟฟ้าจะช่วยเสริมกำลังเพิ่ม ให้ก่อนเป็นการชั่วคราว หากยังไม่พอกับความต้องการของผู้ขับขี่ ระบบจะเร่งเครื่องยนต์เพิ่มให้
4. โหมดเครื่องยนต์ล้วน เป็นโหมดที่ระบบเห็นว่าการใช้เครื่องยนต์มีประสิทธิภาพในการขับขี่มากกว่า การใช้มอเตอร์ไฟฟ้าในการขับเคลื่อน จึงไม่ใช้มอเตอร์ไฟ้า แต่ในบางจังหวะจะชาร์จไฟฟ้ากลับไปแบตเตอร์รี่เพื่อให้มีไฟฟ้าพอต่อการขับเคลื่อน
5. โหมดชาร์จ โหมดนี้จะเกิดในบางจังหวะ โดยเฉพาะตอนคุณลดความเร็ว และไม่ใช้คันเร่ง ระบบจะดับการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน และใช้มอเตอร์ไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นไดชาร์จปันแรงกำลังหมุนของเพลาให้เป็นไฟฟ้า กลับไปเก็บไว้ยังแบตเตอร์รี่ เพื่อนำไฟฟ้าที่ได้มาใช้เมื่อต้องการต่อไป

ปัจจุบันด้วยพัฒนาการของระบบไฮบริด ทำให้มีระบบไฮบริดแบบใหม่ๆ เกิดขึ้น โดยเฉพาะระบบไฮบริดแบบอนุกรม หรือ Series  ไฮบริด อาทิ Nissan  e-Power   ซึ่งในทางทฤษฏีอาจมีหลักการทำงานต่างกันบ้าง แต่ให้ประสิทธิภาพในการขับขีพอสมควร

ปัจจุบัน ระบบที่เข้าข่าย ได้แก่ Toyota Hybrid Synergy Drive ,Honda  iMMD และ Nissan e- Power  เท่านั้น ที่ขายในตลาดประเทศไทย

 

Mild Hybrid

ระบบ Mild Hybrid   เป็นแนวคิดที่เพิ่งมีมาในช่วง 10 ปีทีผ่านมา โดยเริ่มจากทางประเทศยุโรปก่อน จะแนะนำเข้าสู่ในหลายตลาดอาทิ ญี่ปุ่น ที่มีความเข้มงวดในการปล่อยไอเสียสูง

แนวคิดระบบนี้ คือการพัฒนาระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า ช่วยในบางจังหวะการขับขี่เพียงเล็กน้อยเท่านั้น ไม่สามารถขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าในโหมดไฟฟ้าล้วนได้ และส่วนใหญ่ จะยังคงเป็นเครื่องยนต์สันดาปปกติทั่วไป

ระบบนี้มีวัตถุประสงค์ในการหยุดการทำงานของเครื่องยนต์ให้นานที่สุดเท่าที่จะทำได้ในหลายจังหวะ ที่ต้องใช้กำลังจากเครื่องยนต์  ได้แก่ 3 จังหวะสำคัญ คือ ออกตัว , เร่งเครื่องและชะลอความเร็ว ซึ่งทั้งหมดจะทำให้เครื่องยนต์ทำงานหนัก หรือสูญเปล่าในการทำงาน

ระบบจึงนำมอเตอร์ไฟฟ้ามาติดตั้งในรูปแบบชิ้นส่วนหนึ่งของเครื่องยนต์สันดาปปกติ โดยเฉพาะปัจจุบัน ติดตั้งแทนที่ของไดชาร์จ กำลังมอเตอร์ของระบบแบบนี้จะไม่มากพอจะที่ขับเคลื่อนรถได้ แต่จะช่วยในรูปแบบเสริมกำลังขับช่วงสั้นๆ มากกว่า เช่นออกตัว , เร่งแซง (ช่วยสั้น) และในจังหวะลดความเร็ว ตัวมอเตอร์์นี่เอง จะทำหน้าที่เป็นเจนเนอร์เรเตอร์ ปั่นไฟฟ้ากลับแบตเตอร์รี่ด้วย

ตลอดจนหยุดการทำงาน เมื่อใช้ความเร็วต่ำ เพื่อลดการทำงานของเครื่องยนต์ที่ไม่จำเป็น รวมถึงในระหว่างจอดติด ระบบไฟฟ้าสามารถใช้ไฟจากแบตเตอร์รี่ได้นาน ไม่ต้องติดเครื่องยนต์ทิ้งไว้

ปัจจุบัน ระบบนี้ ไม่มีขายในรถใหม่บ้านเรา  แต่ในอนาคตคาดว่าจะมีเข้ามาในรถบางยี่ห้อ อย่างเช่น มาสด้า , ซูซูกิ และ ซูบารุ

ข้อดีของระบบนี้คือ ระบบมีน้ำหนักเพิ่มไม่มาก และให้ประสิทธิภาพในความประหยัดดีขึ้น และผู้ขับขี่ไม่ต้องกังวลในเรื่องคุณลักษณะการทำงาน เพราะ ขับรวมๆ ก็คล้ายๆ กับ รถเครื่องยนต์ปกติทั่วไป

 

Plug In Hybrid

ระบบไฮบริดแบบเสียบปลั้กชาร์จ เป็นระบบที่เพิ่งจะเริ่มแนะนำในบ้านเราเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา และในวันหน้าจะเริ่มมีรถอเนกประสงค์ขับขี่ได้ภายใต้ระบบนี้มากขึ้น

แนวคิดของ ระบบไฮบริดเสียบปลั้ก คือความพยายามทำให้คนเข้าใจระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าล้วนมากขึ้น

ความพิเศษอยู่ที่ชุดมอเตอร์ไฟฟ้า มีกำลังขับมากกว่าปกติ เทียบเท่าเครื่องยนต์ 70-120 แรงม้า (แล้วแต่ยี่ห้อ) และแบตเตอร์รี่ จะมีขนาดใหญ่กว่าปกติ มีขนาดตั้งแต่ 10 กิโลวัตต์ ขึ้นไป ตลอดจนยังมีช่องรับการต่อชาร์จจากไฟบ้านได้ เพื่อให้ลูกค้าได้ชาร์จไฟกลับเข้าสู่ชุดแบตเตอร์รี่ ได้ในอนาคต

การมีกำลังมอเตอร์มาก และ แบตเตอร์รี่ขนาดใหญ่ทำให้รถสามารถขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าล้วนได้ด้วยความเร็วระดับหนึ่ง (ปัจจุบันสามารถขับได้ความเร็วสูงสุด 120 ก.ม./ช.ม. ขึ้นไป) และมีระยะทางขับด้วยไฟฟ้าล้วนมากกว่าระบบ  Full Hybrid  ปกติทั่วไป (ปัจจุบันอยู่ที่ 40-60 กิโลเมตร ต่อการชาร์จ แล้วแต่รุ่นรถ)

เมื่อลูกค้าชาร์จไฟฟ้าจนเต็ม สามารถใช้ไฟฟ้าในแบตเตอร์รี่เพื่อขับขี่ด้วยไฟฟ้าล้วนได้ หรือต่อให้ใช้ระบบไฮบริด ส่วนใหญ่ถ้ามีปริมาณประจุแบตฯ ในระดับหนึ่ง ก็จะ ใช้ไฟฟ้า ให้จนเกือบหมดก่อน

เมื่อไฟในแบตเตอร์รี่เหลือน้อยจนไม่มีระยะทางที่สามารถขับได้ด้วยไฟฟ้า ตัวรถจะเปลี่ยนกลับไปเป็นรถไฮบริดปกติทั่วไป

ข้อดีของระบบนี้ คือลูกค้าสามารถชาร์จไฟฟ้าที่ไหนก็ได้ และใช้ระยะทางจากไฟฟ้าในการขับขี่ก่อนใช้น่ำมัน แม้นำมันจะติดแดงก็ตามที ก็หาใช่ปัญหาที่คุณจะขับมันด้วยโหมดไฟฟ้า

นอกจากนี้ ด้วยการออกแบบให้มอเตอร์ไฟฟ้ามีกำลังขับมาก เมื่อเทียบกับรถไฮบริดปกติ รถแบบนี้จะมีพละกำลังขับขี่มากกว่า   บางยี่ห้อ ออกมาจากโรงงาน มีเฉียด 300 แรงม้า บ้าง 400 แรงม้า แล้วแต่ยี่ห้อ รวมถึง ถ้าคุณขับทางไกล หาที่ชาร์จไม่ได้จะใช้เครื่องยนต์ชาร์จระหว่างขับไปพลางๆ ก็ทำได้ เมื่อเข้าเมืองเอาไฟฟ้าที่ได้มาขับขี่ก็ทำให้ประหยัดเหมือนกัน

อย่างไรก็ดี เมื่อเทียบกับการใช้รถยนต์ไฟฟ้า ระยะทางจากแบตเตอร์รี่ถือว่าน้อยกว่ามากเพียง 1 ใน 3 หรือ 1 ใน 4 ของ รถยนต์ไฟฟ้าปัจจุบัน เท่านั้น รวมถึงการติดตั้งมอเตอร์ไฟฟ้าและแบตเตอร์รี่ขนาดใหญ่ทำให้มันมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นในการขับขี่ และราคารถไฮบริดก็เพิ่มขึ้น พอสมควร

 

จากทั้งหมดที่เรากล่าวมาเกี่ยวกับ ระบบไฮบริด นี้ คงจะชัดเจนแล้วว่า ระบบไฮบริดแต่ละแบบมีความแตกต่างกันอย่างไรบ้าง  ถ้าพูดรวมๆ เราอาจจะเรียกพวกมัน รถไฮบริดเหมือนๆ กัน ทั้งที่ในรายละเอียดมีความแตกต่างกัน พอสมควร

 

 

Comments

comments