ข้อได้เปรียบของระบบไฮบริด

จากระบบการทำงานที่กล่าวไปในหัวข้อที่แล้ว จะเห็นได้ว่า เครื่องยนต์ชนิดนี้มีมากมาย ไม่เฉพาะ ช่วยลดมลภาวะแต่ช่วยประหยัด และให้ความสะดวกสบายในการใช้งานด้วยดังนี้

ช่วยลดมลภาวะ :
เนื่องจากภาระของเครื่องยนต์เบนซินลดลงกว่าครึ่งโดยการใช้มอเตอร์ไฟฟ้ามาช่วยส่งกำลังแทนไอเสียที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงจึงลงด้วย จากการทดสอบจริงด้วยรูปแบบการขับขี่ 10/15 (รูปแบบจำลองการขับขี่ในเมืองที่ใช้ในการทดสอบของญี่ปุ่น) ก๊าซพิษที่สำคัญทั้ง 3 ตัว (CO,HC & NOx) มีปริมาณเพียง 1 ใน 10 ของเครื่องยนต์ทั่วไปเท่านั้น รวมทั้งสามารถลด ก๊าซ CO2 ลงได้ถึง 50 % เลยทีเดียว

ช่วยประหยัดน้ำมัน : 
เนื่องจากภาระของเครื่องยนต์เบนซินลดลงกว่าครึ่งจึงประหยัดน้ำมันได้กว่าครึ่งด้วยจากการทดสอบ ด้วยรูปแบบ 10/15 รถรุ่นนี้ ( เครื่องยนต์ขนาด 1.5 ลิตร ) จะวิ่งได้ประมาณ 14 ก.ม./ลิตร

      ใช้งานได้สะดวก : 
เนื่องจากการประจุไฟจะเกิดขึ้นในขณะใช้งาน ( ทั้งขณะวิ่งลงทางลาด และ ขณะเบรก ) จึงไม่จำเป็นต้องจอดรถเพื่อชาร์ทแบตเตอรี่เหมือนรถไฟฟ้าทั่วไป

ลดเสียง : 
นอกเหนือจากหัวข้อที่กล่าวแล้ว ประโยชน์ทางอ้อมที่ได้รับคือ เสียงการทำงานของเครื่องจะน้อยลงด้วย

         รถยนต์ไฮบริด คือ รถยนต์ที่มีการขับเคลื่อนด้วยพลังงาน 2 แบบในรถยนต์คันเดียวกัน   นั้นก็คือ   พลังงานจากเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงและ
พลังงานจากมอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้กระแสไฟจากแบตเตอรี่   โดยทั้งสองระบบนี้จะทำงานร่วมกันตลอดเวลาอย่างมีประสิทธิภาพและชาญฉลาด  เทคโนโลยี
ไฮบริดจึงช่วยประหยัดเชื้อเพลิง  อีกทั้งยังลดจำนวนการปล่อยมลพิษในอากาศจากการทดสอบประสิทธิภาพของคัมรี่ไฮบริดในประเทศไทย ( กรุงเทพ )
พบว่า รถคัมรี่ ไฮบริดมีอัตราสิ้นเปลืองน้ำมันอยู่ที่ 33.42 กิโลเมตรต่อลิตร

 

ขั้นตอนการทำงานของระบบไฮบริด

ขั้นตอนการทำงานของระบบไฮบริด

ระบบไฮบริดจะควบคุมและผสมผสานการทำงานของเครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้า เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในทุกสภาพการ      ขับขี่ โดยสามารถ       แบ่งการทำงานของระบบไฮบริดเป็น 7 สถานะ ดังนี้

1. เริ่มต้นขับเคลื่อน – เมื่อเริ่มการขับเคลื่อนระบบไฮบริดจะใช้มอเตอร์ไฟฟ้า  ซึ่งทำงานด้วยพลังงานจากแบตเตอรี่เพียงอย่างเดียว   เนื่องจากมอเตอร์ไฟฟ้ามีแรงบิดต่ำในการออกตัวจึงทำให้รถยนต์มีการออกตัวที่ดีและนุ่มนวล

2. การขับขี่ด้วยความเร็วต่ำ/ปานกลาง – ในขณะขับขี่ด้วยความเร็วต่ำหรือปานกลาง   เครื่องยนต์ไม่สามารถใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
แต่มอเตอร์ไฟฟ้าจะใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด   ดังนั้นระบบไฮบริดจะใช้พลังงานไฟฟ้าซึ่งเก็บอยู่ในแบตเตอรี่เพื่อหมุน     มอเตอร์ไฟฟ้าในการขับเคลื่อนรถยนต์ในขณะขับขี่ด้วยความเร็วต่ำและปานกลาง

3. การขับขี่ด้วยความเร็วปกติ – จะใช้พลังงานจากเครื่องยนต์เป็นการขับเคลื่อนเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด โดยพลังงานที่ถูกผลิตจากน้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกนำไปใช้ขับเคลื่อนทั้งสี่ล้อโดยตรง และส่วนหนึ่งจะถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยพลังงานที่ผลิตจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อช่วยเสริมการทำงานของเครื่องยนต์

4. การขับขี่ความเร็วปกติ / การชาร์จแบตเตอรี่ –  เนื่องจากระบบไฮบริดจะทำหน้าที่ควบคุมเครื่องยนต์ให้ทำงานได้อย่างมีสมรรถนะสูงสุด จึงอาจทำให้เครื่องยนต์ผลิตพลังงานออกมามากเกินความจำเป็น  ในกรณีนี้พลังงานส่วนเกินที่ถูกผลิตขึ้น
จะถูกแปลงไปเป็นพลังงานไฟฟ้า    เพื่อเก็บไว้ใน แบตเตอรี่

5. การเร่งเครื่องยนต์ – เมื่อมีการเร่งเครื่องยนต์อย่างเต็มที่ เช่น ในขณะขับขี่ทางลาดชันหรือในจังหวะเร่งแซง พลังงานจากแบตเตอรี่จะถูกส่งไปยังมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อช่วยเสริมแรงในการขับเคลื่อน    และด้วยการผสานพลังงานทั้งจากเครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้า   ทำให้ระบบไฮบริดสามารถส่งพลังงานเพื่อไปขับเคลื่อนรถยนต์เทียบได้กลับรถยนต์ที่มีเครื่องยนต์ที่ใหญ่กว่าหนึ่งเท่าตัว

6. การลดความเร็ว / การผลิตพลังงานเพิ่ม  –  ในจังหวะที่เบรกหรือลดความเร็ว    ระบบไฮบริดจะใช้พลังงานจลที่เกิดขึ้นเพื่อทำให้         ล้อไปหมุนมอเตอร์ไฟฟ้า   ซึ่งทำงานเสมือนเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและพลังงานความร้อนจากแรงเสียดทาน  เมื่อลดความเร็วก็จะถูกแปลง
เป็นกระแสไฟฟ้า ซึ่งจะถูกส่งไปเก็บไว้ในแบตเตอรี่เพื่อใช้งานต่อไป

7. เมื่อหยุดอยู่กับที่ – เครื่องยนต์มอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะหยุดทำงานโดยอัตโนมัติ   เมื่อรถยนต์หยุดอยู่กับที่ดังนั้น     จึงไม่มีการสูญเสียพลังงานใดๆ ทั้งสิ้น

 

นวัตกรรมไฮบริด

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา การพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ สำหรับรถยนต์นั้นจะหันไปที่เทคโนโลยีเพื่อสภาพแวดล้อม ไฮบริด (Hybrid) เป็นคำมาจากภาษาละตินว่า “Hybrida” ซึ่งก็มีรากศัพท์มาจากภาษากรีกอีกทอดหนึ่ง  ความหมายของคำว่าไฮบริดจริงๆ เป็นไทยเราอาจบอกว่าเป็น “การผสมผสานกัน”ก็ไม่น่าจะผิด ในทางชีวะวิทยาเราจะเห็นเขาใช้คำว่าไฮบริดกับสัตว์ลูกผสมข้ามสายพันธ์หรือ ข้ามชนิดกัน เช่น ล่อ ซึ่งเป็นลูกผสมระหว่างม้ากับลา ส่วนในการกีฬานั้นนักเล่นกอล์ฟจะรู้จักคำว่าหัวกอล์ฟไฮบริด มันเป็นหัวกอล์ฟจากวัสดุลูกผสมกึ่งไม้กึ่งเหล็ก นาฬิกาที่อ่านเวลาได้ทั้งแบบ analog และ digital เราก็เรียกันว่านาฬิกาไฮบริด ส่วนในเทคโนโลยีการขับเคลื่อนนั้น ถ้าเป็นระบบขั้บเคลื่อนแบบไฮบริดโดยทั่วไปจะหมายถึงการผสมผสานเทคโนโลยีต่าง ชนิดกันเพื่อการขับเคลื่อนระบบ สำหรับยานยนต์หรือรถยนต์ไฮบริดแล้วตามนิยามขององค์การสหประชาชาติ (UNO) หมายถึงยานยนต์ที่มีเครื่องเปลี่ยนพลังงานสองระบบประกอบกับระบบกักเก็บ พลังงานสองระบบเพื่อการขับเคลื่อนยานยนต์นั้นด้วยเช่นกัน ตัวอย่างของเครื่องเปลี่ยนพลังงานในยานยนต์ ได้แก่ เครื่องยนต์เบนซินหรือดีเซลล์กับมอเตอร์ไฟฟ้า ส่วนตัวอย่างของระบบกักเก็บพลังงานกรณีนี้ก็จะเป็นถังน้ำมันกับแบตเตอรี่ นั่นเอง ยังมีการผสมผสานเทคโนโลยีอื่นๆ อีก เพื่อการขับเคลื่อนยานยนต์ แต่เราจะตีกรอบของเรื่องไว้ที่ยานยนต์รุ่นใหม่ไฮบริดที่เข้ามาทำตลาดบ้านเรา ยุคนี้เท่านั้น

                      ไฮบริด car คือ รถที่มีแหล่งกำเนิดของพลังงานมากกว่า 1 แห่ง หรือ รถที่เกิดจากความพยายามในการรวมข้อดีและแหล่งพลังงานแต่ละชนิดเข้าด้วยกัน และหลีกเลี่ยง หรือ ขจัดข้อเสียของแต่ละพลังงานออกไป ซึ่งรถ ไฮบริด แต่ละประเภทแตกต่างกันอยู่บ้างเช่น ประเภทที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากับเครื่องยนต์ประเภทเผาไหม้ภายใน หรือ ใช้เครื่องยนต์กับล้อช่วยแรง หรือ มอเตอร์ไฟฟ้ากับล้อช่วยแรง หรือกังหันแก๊สกับล้อช่วยแรง เป็นต้น

ปัจจุบัน รถยนต์ของโตโยต้า ที่ได้ถูกผลิตขึ้นนั้น มีด้วยกันหลายรุ่นที่เป็นรถยนต์ ไฮบริด ได้แก่ รุ่น Prius, Estima, Crown, Alphard, Rx400h, Highlander, Gs450h, Camry Hv เป็นต้น และรุ่นที่ได้กล่าวมานั้น เป็นรุ่นที่ใช้ระบบ ไฮบริด ประกอบไปด้วย เครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมัน และมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นกำลังในการขับเคลื่อน โดยที่แหล่งพลังงานทั้งสองจะถูกเก็บไว้ในรถยนต์คันนั้นๆ เลย ดังนี้

น้ำมันเชื้อเพลิงถูกเก็บไว้ในถังน้ำมันเชื้อเพลิง สำหรับเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมัน
กระแสไฟฟ้า ถูกเก็บไว้ในชุดแบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูงของรถ ไฮบริด สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้า

ดังนั้น ผลลัพธ์ที่ได้ จากการผสมผสานระหว่างแหล่งพลังงานทั้งสอง นี้จะช่วยให้ประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงและลดมลพิษได้ดียิ่งขึ้น  สภาวะเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันจะจ่ายกำลัง(ขับ)  ให้เจนเนอร์เรเตอร์(ตัวปั่นไฟ) เพื่อชาร์จชุดแบตเตอรี่สำหรับเอาไว้ใช้งานอีกด้วย ซึ่งแตกต่างกับรถยนต์ที่ใช้แต่พลังงานไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว จึงไม่จำเป็นต้องชาร์จจากแหล่งจ่ายไฟอื่น

สำหรับรถยนต์  ไฮบริด ของโตโยต้านั้น จะใช้แหล่งพลังงานจากหนึ่งแหล่งหรือสองแหล่งนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหรือ ความต้องการขณะนั้นและสภาวะของการขับขี่ ดังพอที่จะแสดงให้เห็นการทำงานได้พอสังเขป ดังนี้

1. ในการออกตัวที่ความเร็วต่ำ มอเตอร์ไฟฟ้า จะเป็นตัวจ่ายกำลังให้กับรถยนต์ โดยที่เครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงจะไม่ทำงาน
2. ในขณะขับขี่ที่สภาวะปกติ เครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงจะเป็นตัวจ่ายกำลังให้กับรถยนต์เป็นหลักพร้อมกับทำการชาร์จให้กับชุดแบตเตอรี่ด้วย
3. ในขณะเหยียบคันเร่งสุด เช่น ในเวลาขับขึ้นเนินเขา จะใช้เครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงและมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นตัวจ่ายกำลังให้กับรถยนต์
4. ในขณะลดความเร็ว เช่น ในเวลาเบรกรถยนต์จะนำพลังงานจลน์จากล้อกลับมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า เพื่อทำการชาร์จชุดแบตเตอรี่
5. ในขณะที่รถจอด เครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงและมอเตอร์ไฟฟ้า จะหยุดทำงาน แต่ตัวรถและระบบอื่นยังคงทำงานต่อ เช่น ระบบปรับอากาศ, เครื่องเสียง, ไฟต่างๆ เป็นต้น