Detroit által elfeledett korai amerikai hibridkísérletek

Amikor a hibrid autó történetét elmesélik, szinte mindenki ugyanott kezdi: Ferdinand Porsche 1900-1901 körüli Lohner-Porsche munkái, majd az 1997-ben érkező Toyota Prius. A kettő közti időszak nagy része a klasszikus elbeszélésben üres dobozként szerepel. Pedig ebben a dobozban, a 1910-es évek Chicagojában és Detroitjében komoly amerikai kísérletek voltak, amelyek a benzint és az elektromosságot ugyanabba a karosszériába helyezték; közülük a legkézzelfoghatóbb Woods Dual Power volt. Ezen az oldalon az elfeledett korai amerikai hibridkísérleteket vizsgáljuk technikai részletekkel, azt, hogy miért készültek, és miért nem maradtak fenn.

Miért került szóba a hibrid az 1910-es évek Amerikájában?

Visszatekintve a mai napról a korai hibridkísérletek felesleges bonyolultságnak tűnhetnek. Az 1910-es évek közepének helyzete azonban kevésbé volt egyértelmű. A gőzautók használatbavétel előtt bemelegedési időt igényeltek, az elektromos autók pedig a hatótávval és a töltési idővel küzdöttek. A benzinesek is problémásak voltak: zajosak, koszosak, karbantartást igénylő gépek voltak, amelyeket többnyire kézi kurblivel kellett elindítani.

A léptékbeli különbséget egyetlen összehasonlítás is jól szemlélteti. A kor legsikeresebb elektromos autógyártója, a Detroit Electric csúcsévében, 1914-ben 5.000 alatti járművet adott el. Ugyanebben az évben Henry Ford 200.000-nál több Model T-t adott el, és ez a szám 1916-ra megduplázódott. Az elektromos járműgyártók utat kerestek ennek a görbének a megfordítására; a hibrid volt ennek az útnak a leglogikusabb mérnöki válasza. Két technológia erősségeinek egyetlen karosszériában való egyesítése pontosan az a logikai lánc volt, amelyet a 2010-es évek plug-in hibrid vitáiban felállítottak.

Hogyan működött a Woods Dual Power?

A Woods Motor Vehicle Company 1899-ben alakult Chicagóban, és elektromos személyautókat valamint kereskedelmi járműveket gyártott. Alapítója, Clifton Edgar Woods az elektromos járművek úttörői közé tartozott; 1900-ban megírta az első elektromos autós könyvek egyikét. A cég 1916-ban bemutatott Dual Power modellje erre az örökségre épülő benzin-elektromos hibrid volt, és 1917 és 1918 között gyártották.

A rendszer architektúrája ma is tanulságos. A középpontban egy Continental eredetű, 14 lóerős, 68,7 köbhüvelyk (kb. 1.125 köbcentis) L-fejes soros négyhengeres benzinmotor található. Mellette egy General Electric eredetű "dinamotor" működik - vagyis egy egyszerre motorként és generátorként is működni képes, 5-6 lóerős teljesítményű, 48 voltos / 60 amperes compound-tekercselésű DC gép. A kettő egy Cutler-Hammer gyártmányú elektromágneses tengelykapcsolón keresztül kapcsolódik. Az akkumulátor oldalon az Exide külön gyártású, 24 cellás, 115 amperóra kapacitású csomag áll; érdekes részlet, hogy ez a csomag méretében és súlyában nagyjából fele akkora volt, mint a kor tiszta elektromos autóinak akkumulátorcsomagjai.

A legfigyelemreméltóbb döntés: a járműben nem volt sebességváltó. 15 mph alatt és tolatásnál kizárólag az elektromos motor működött. E sebesség felett a benzinmotor elektromágneses tengelykapcsolón keresztül kapcsolódott be, és nyomatékát az elektromos motor forgórészére továbbította. Vagyis a benzinmotor, valamilyen sebességválasztó nélkül, közvetlenül egy egyfokozatú hajtáslánchoz csatlakozott. Az elektromos motor teljes nyomatékának bekapcsolása az alacsony sebességtartományban ugyanaz a fizikai indoklás, amelyet a mai hibrid architektúrák is használnak.

A korhoz képest lenyűgöző részletek: töltés menet közben és rekuperatív fékezés

A Dual Power 1916-os katalógusában dicsért tulajdonságok egyike az indítás volt. Amikor az elektromos önindítók még nem voltak elterjedtek, a dinamotor azon képessége, hogy elektromosan elindíthatta a benzinmotort, valódi előnynek számított; a jármű eredetileg a radiátor alatt rögzített indítókarikal volt felszerelve, a megoldás később került hozzáadásra.

A rendszer két olyan fogalmat is tartalmazott, amelyet a modern olvasó ismer. Menettöltés: generátor módba váltó dinamotor menet közben tölthette az akkumulátorokat; a járművet ezért "öntöltőként" forgalmazták. Rekuperatív fékezés: a kor terminológiájával "dynamic braking", 6 mph feletti sebességnél lépett működésbe. Már valamilyen korai akkumulátorkezelési szemlélet is létezett; a 1910-es évek mérnökei tudták, hogy a túltöltés és a teljes kisülés "gassing"-hoz és "sulphating"-hez vezet a lapt elemeknél, és a Woods a 10-30 mph közötti használatot javasolta.

Egy versenytárs architektúra: az Owen Magnetic elektromágneses hajtása

A Woods nem volt egyedi eset. Owen Magnetic 1915-től 1922-ig - előbb New Yorkban, majd Clevelandben, utolsó szakaszában Wilkes-Barre-ban - gyártott luxusautomobil volt. Justus B. Entz feltaláló elektromágneses sebességváltó-tervére épülő járműben a benzinmotor egy generátort forgatott, az elektromos áram a hátsó kerekeket hajtotta. Technikailag tehát a mai soros hibrid architektúra korai felfedezése. Raymond és Ralph Owen fivérek a Baker Electric és a Rausch & Lang támogatásával 1915-ben kezdték meg a gyártást; az 1916-os ár tartomány 3.000-6.000 dollár volt vagyis a Dual Power árának jóval több mint kétszerese. Ezért az Owen Magnetic időnként a "kb. 80 évvel a Prius előtt" meghatározással szerepel - és ez a meghatározás jól megmutatja az 1917 és 1997 közötti űrt.

Miért bukott meg a Woods Dual Power?

Műszakilag a rendszer kifinomult volt, és elfogadott tény, hogy úgy működött, ahogyan bejelentették. Kereskedelmi szempontból viszont egyik összetevője sem vált be. A kudarc mérhető okai egyértelműek:

• Ár: 2650 dollár, nagyjából négy Model T vagy két Buick árával egyenértékű. 1918-ban, amikor a vázat 124 hüvelykre hosszabbították és a motort 95 köbcentire növelték, az ár 2950 dollárra emelkedett, az értékesítések viszont nem nőttek.
• Teljesítmény: 35 mph-s maximális sebesség egy olyan piacon, ahol létezett a 40-45 mph-ra is képes Model T, nem volt elég a luxusvásárlóknak.
• Érettség: A rendszer nem volt olyan sima és megbízható, mint amennyire ígérték; 1917-ben módosításokra volt szükség.
• Piac: Az elektromos járművek piaci részesedése már gyorsan csökkent; a hibrid egy süllyedő szegmenst megmenteni próbáló termékként jelent meg.

Az összegző ítélet brutálisan rövid: a hibrid drága, lassú és nehezen karbantartható volt, ezért nem ért el kereskedelmi sikert. A Woods cég 1918-ban csődöt jelentett; összesen egy maroknyi Dual Power és kevesebb mint 14000 Woods márkájú jármű került eladásra. A marketingmegközelítés is a kor konvencióit tükrözte: a "könnyű használat" hangsúlyozása, akárcsak a tisztán elektromosautóknál, elsősorban női vezetőknek szólt.

Mennyi Példány Maradt Fenn, és Hol Látható?

Ma ismert szám négy, valószínűleg öt. A legfontosabb példány a dearborni The Henry Ford múzeumban található jármű: eredeti, megmaradt állapotban, és 11085 mérföld található rajta; az 1917-es példány a múzeum "Driving America" kiállításán tekinthető meg. Egy darab a Los Angeles-i régió egy múzeumi gyűjteményében van; a helyreállítást a Howard Auto Preservation végezte. Az egyetlen ismert működőképes példány a hollandiai Louwman Múzeumban látható. Egy karosszériát Stanley Steamer vázra szereltek, egy másikat pedig Hispano-Suiza stílusú roadsterként építettek át; egy selejtezett 1917-es példány nagyjából 48000 dollár értékben volt eladó.

Ezek a Járművek Valóban "Az Első Hibridek" Voltak-e?

Nem - és az elsőbbségi vita a történetszemléletben rejlik. A források többsége az első hibridként Ferdinand Porsche Lohner-Porsche munkáját jelöli: az 1900-ban bemutatott prototípus, az 1901-es Mixte modell a belső égésű motort generátor forgatására használta, 1902-ben pedig Porsche ezzel a járművel megnyerte az Exelberg Ralit. Egyes források a Semper Vivus prototípust az 1900-as párizsi Világkiállításra, gyártását 1901-re datálják. Ugyanakkor egy népszerű történeti elbeszélés az 1917-es Woods Dual Power-t egyenesen "az első hibridautóként" mutatja be; ennyi következetlenség van a datálás és az elsőbbség terén. A helyes keret a következő: ha a Lohner-Porsche az első hibrid, akkor a Dual Power az első komoly kísérlet volt a sorozatgyártásra az Egyesült Államokban.

Emellett egy megjegyzést kell tenni a "80 éves feledés" narratívájához is. Az 1916-os Owen Magnetic közel nyolcvan évvel a Prius előtti keltezése alátámasztja ezt a narratívát; azonban nem az ötlet veszett el, hanem annak gazdasági megvalósíthatósága. Viktor Wouk 1974-es, Buick Skylark-on alapuló, az első modern hibridnek tekintett terve, majd az 1997-ben Japánban 18.000 eladott példányszámú Prius és az 1999 végén piacra lépő kétszemélyes Honda Insight azt mutatja, hogy ugyanaz az építészeti ötlet akkor lépett érvényre, amikor az akkumulátor és a teljesítményelektronika végül beérett. Woods dinamotorja e technológiai csomag nyolcvan évvel korábban felvázolt első sémája volt.

Következtetés: Egy mérnöki ötlet és egy piaci realitás

A Woods Dual Power története bizonyítja, hogy a hibrid autó ötlete a 1910-es években Amerikában is élt, és itt kézzelfogható termékkké vált. A rendszerben ott volt az út közbeni töltés, a rekuperatív fékezés, az elektromos indítás, sőt az akkumulátor élettartamának védelmére való törekvés is. Ami hiányzott, az a két változó volt, amelyet egyetlen mérnök sem tudott kijavítani: a teljesítmény és a költség. Ahhoz, hogy egy a Model T-vel azonos piacon, 35 mph sebességre képes, négyszeres árártójú jármű eladható legyen, nem fizika, hanem gazdaságosság kellett - és ez a gazdaságosság csak nyolcvan évvel később jött létre, azokban az években, amikor a hibrid neve Prius lett.

Források

• Nem volt az első hibrid, de a 1917-es Woods Dual Power elektromosan asszisztált csoda volt
• Hibrid úttörő: az 1916-os Woods Dual Power
• Woods Motor Vehicle Company
• Járműmegőrzés | Woods Dual Powered Coupe
• Owen Magnetic
• Lohner-Porsche
• A Porsche története elektromosan kezdődik
• Az első hibrid automobil | A találékonyságunk motorjai
• Mérföldkövek: Toyota Prius, a világ első sorozatgyártott hibrid járműve, 1997