ความฝันรถไฮบริดที่ถูกปฏิเสธของ Victor Wouk ในยุค 1970

Victor Wouk ได้สร้างต้นแบบที่ใช้งานได้จริงซึ่งบรรจุหลักการพื้นฐานครบทุกประการของรถยนต์ไฮบริดสมัยใหม่ สำหรับการประมูลที่รัฐบาลสหรัฐฯ เปิดขึ้นภายใต้พระราชบัญญัติอากาศสะอาด (Clean Air Act) ในต้นทศวรรษ 1970 ยานพาหนะที่สร้างจากฐานรถ Buick Skylark ปี 1972 สามารถลดการปล่อยมลพิษได้ถึง 91% และลดการใช้เชื้อเพลิงในเมืองได้อย่างน่าประทับใจ อย่างไรก็ตาม EPA ไม่ได้เดินหน้าโครงการจนสำเร็จ และแนวคิดไฮบริดถูกละทิ้งไว้ในสหรัฐฯ นานหลายทศวรรษ เรื่องราวของ Wouk เป็นหนึ่งในตัวอย่างที่มีหลักฐานบันทึกไว้ดีที่สุดว่ากลไกการตัดสินใจ ไม่ใช่เทคโนโลยีเอง สามารถทำให้เทคโนโลยีหนึ่งล่าช้าได้เพียงใด

Victor Wouk เป็นใคร และเขาหันมาสนใจยานยนต์ไฟฟ้าได้อย่างไร?

Victor Wouk เกิดเมื่อวันที่ 27 เมษายน 1919 ที่เขต Bronx ในนครนิวยอร์ก ครอบครัวของเขาเป็นผู้อพยพชาวยิวจากเบลารุสในปัจจุบัน พี่ชายของเขา Herman Wouk เป็นนักเขียนนวนิยายที่มีชื่อเสียง Victor ได้รับปริญญาตรีจาก Columbia ในปี 1939 และปริญญาเอกจาก Caltech ในปี 1942 วิทยานิพนธ์ของเขาเกี่ยวกับไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้นระหว่างการจ่ายน้ำมันเบนซิน II. ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง เขาทำงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับโครงการแมนฮัตตันที่ Westinghouse

อาชีพของเขาสร้างขึ้นบนพื้นฐานอิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้า ในปี 1956 เขาก่อตั้ง Beta Electric ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้จำหน่ายอุปกรณ์แรงดันสูงชั้นนำของสหรัฐฯ และในปี 1960 เขาก่อตั้ง Electronic Energy Conversion Corporation ซึ่งพัฒนาตัวแปลงไฟ AC/DC ประสิทธิภาพสูง จุดเปลี่ยนมาถึงในปี 1962: ด้วยคำขอของ Russell Feldmann หนึ่งในผู้ก่อตั้ง Motorola เขาจึงหันมาสนใจยานยนต์ไฟฟ้า และออกแบบระบบควบคุมความเร็วยานยนต์ไฟฟ้าแบบโซลิดสเตตแบบแรกสำหรับ Henney Kilowatt - ซึ่งเป็น Renault Dauphine ไฟฟ้า หลังจากขายบริษัทของเขาให้กับ Gulton Industries ในปี 1963 เขาก็ดำดิ่งสู่โลกของแบตเตอรี่และมอเตอร์อย่างสมบูรณ์

ความร่วมมือ AMC-Gulton ในกลางทศวรรษ 1960 พาเขาไปสู่ประสบการณ์ที่สำคัญครั้งหนึ่ง คอนเซปต์ Amitron ปี 1967 เปิดตัวพร้อมแบตเตอรี่คู่ NiCad และลิเทียม-นิกเกิล-ฟลูออไรด์ พร้อมเบรกสร้างพลังงาน ในปี 1969 รถ Rambler American หนึ่งคันถูกดัดแปลงเป็นไฟฟ้าด้วยเซลล์ Gulton NiCad 160 เซลล์ ภายใต้ชื่อ "Voltswagen" โครงการเหล่านี้นำพา Wouk ไปสู่ข้อสรุปทางวิศวกรรมที่ชัดเจน: ความหนาแน่นพลังงานของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดและ NiCad ในยุคนั้นไม่เพียงพอสำหรับยานยนต์ไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว ตั้งแต่ปี 1970 เป็นต้นมา เขาจึงหันความสนใจทั้งหมดไปที่โซลูชันไฮบริด

ต้นแบบไฮบริด Buick Skylark ปี 1972 เป็นอย่างไร?

FCCIP และเงื่อนไขการขายต้นแบบในราคาหนึ่งดอลลาร์

พระราชบัญญัติอากาศสะอาดปี 1970 เรียกร้องให้ลดการปล่อยมลพิษจากยานพาหนะลง 95% เพื่อสนับสนุนเป้าหมายนี้ Federal Clean Car Incentive Program (FCCIP) จึงก่อตั้งขึ้น โดยมีงบประมาณ 25 ล้านดอลลาร์ต่อปี สำหรับการจัดซื้อยานพาหนะที่ปล่อยมลพิษต่ำ Wouk ร่วมกับ Charles Rosen นักเคมีและนักอุณหพลศาสตร์ก่อตั้ง Petro-Electric Motors - ชื่อบริษัทมาจากน้องชายของเขา Herman สัญญาลงนามในปี 1971 และเงื่อนไขของมันดูเหลือเชื่อเมื่อมองด้วยสายตาของวันนี้: ต้นแบบจะสร้างด้วยแหล่งทุนของตัวเอง และจะได้รับเงิน 1 ดอลลาร์เมื่อส่งมอบให้ EPA หากยานพาหนะผ่านการทดสอบจะได้รับ 37.351 ดอลลาร์ ตามด้วยกองยานพาหนะประจำปี 10 คัน และต่อจากนั้นคือการจัดซื้อ 350 คัน

Buick Skylark ถูกเลือกเป็นตัวถัง เพราะช่องเครื่องยนต์มีความเหมาะสมพอที่จะรองรับทั้งหน่วยเผาไหม้และหน่วยไฟฟ้า Petro-Electric จ่ายเงินประมาณ 2.700 ดอลลาร์สำหรับยานพาหนะ - ต่ำกว่า MSRP ประมาณ 500 ดอลลาร์ Wouk และหุ้นส่วนระดมเงินของตัวเองรวมประมาณ 300.000 ดอลลาร์

รายละเอียดทางเทคนิค: ไฮบริดขนานเต็มรูปแบบ ในปี 1972

ระบบส่งกำลังเป็นการผสมผสานที่ไม่ค่อยพบแต่สมเหตุสมผลในโลกยานยนต์ยุคนั้น Mazda ส่งมอบเครื่องยนต์ Wankel หมุนเวียนแบบโรเตอร์คู่ 1,1 ลิตร จำนวน 2 หน่วย - หน่วยที่ใช้ใน RX-2 ซึ่งให้กำลังสุทธิ 110 แรงม้า - โดยไม่คิดค่าใช้จ่าย วางเครื่องยนต์ไฟฟ้า DC ขนาด 15-20 กิโลวัตต์ควบคู่กับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดแบบเจาะลึกแบบรถกอล์ฟ 6 โวลต์ จำนวน 20 ก้อน ระบบทำงานเป็นไฮบริดขนานเต็มรูปแบบ

สิ่งที่น่าทึ่งที่สุดคือชั้นซอฟต์แวร์และระบบควบคุมของยานพาหนะ ตัวควบคุมไมโครโปรเซสเซอร์บนพื้นฐาน Intel 8008 ทำหน้าที่จัดการฟังก์ชันที่ปัจจุบันถือเป็นมาตรฐานในรถไฮบริดทุกคัน: start/stop การเบรกแบบรับพลังงานกลับ และการเคลื่อนที่ตอนออกตัวด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว พูดในมุมของวิศวกร ร่างแรกในเชิงองค์ประกอบของสถาปัตยกรรม Prius ปี 1997 กำลังหมุนอยู่บนถนน Ann Arbor ตั้งแต่ปี 1972

ตัวเลขประสิทธิภาพแตกต่างกันตามวิธีการวัด: การใช้พลังงานในเมืองระบุไว้ที่ 55-60 mpg ขณะที่บางแหล่งข้อมูลระบุค่าราว 30 mpg ในบริบท "ประสิทธิภาพมากกว่าต้นฉบับสองเท่า" เบื้องหลังความแตกต่างนี้คือความแตกต่างในการนิยาม เช่น รอบการทดสอบและโหมดใดที่ถือเป็นหลัก ทั้งสองตัวเลขแสดงให้เห็นว่ายานพาหนะสะอาดและประหยัดกว่า Skylark เบนซินมาตรฐานยุคนั้นอย่างชัดเจน ด้านการปล่อยมลพิษภาพรวมชัดเจน: ยานพาหนะปล่อยมลพิษในระดับประมาณ 9% ของรถเบนซินยุคนั้น

ทำไม EPA จึงยุติโครงการไฮบริด?

Skylark เป็นข้อเสนอเดียวภายใต้ FCCIP ที่ผลิตต้นแบบไฮบริดเพียงหนึ่งเดียวที่ใช้งานได้จริง ทดสอบที่ห้องปฏิบัติการ Ann Arbor ของ EPA ในปี 1974 EPA ชำระเงินระยะที่ I ตามสัญญาและจ่ายเงินให้ Wouk และ Rosen 33.000 ดอลลาร์ อย่างไรก็ตามโครงการไม่ได้ดำเนินต่อ

เบื้องหลังการตัดสินใจคือแรงต้านในส่วนบุคคล ไม่ใช่ในเชิงองค์กร รองผู้อำนวยการฝ่ายควบคุมมลพิษจากแหล่งกำเนิดเคลื่อนที่ของ EPA Eric Stork คัดค้านแนวคิดรถไฮบริดตั้งแต่ต้น และขู่ว่าจะยุติโครงการทั้งหมดโดยกล่าวว่า "ไฮบริดจะไม่ได้รับการยอมรับไม่ว่าในกรณีใด" เพื่อให้การทดสอบเกิดขึ้นได้ Wouk จึงยื่นเรื่องต่อมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ เมื่อเผชิญหน้ากับคณะกรรมการพิเศษที่จัดตั้งขึ้น Stork ก็ยอมลดหลั่นลง การทดสอบจึงเกิดขึ้น และ Wouk ยืนยันว่าผ่านเกณฑ์ทุกข้อ ต่อมา EPA ส่งรายงาน 75 ข้อมาเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงไม่ดำเนินการต่อ - ในรายงาน Stork ยอมรับว่ายานพาหนะนี้ให้เศรษฐภาพเชื้อเพลิงดีกว่าและปล่อยมลพิษต่ำกว่า แต่ก็เขียนไว้อย่างชัดเจนว่าการต่อต้านไฮบริดของเขาเป็นเรื่อง "เชิงปรัชญา" และเขารู้สึกไม่พอใจที่ Wouk จะได้กำไรจากเรื่องนี้

มันถูกตั้งค่าให้ทำงานบนไดนาโมมิเตอร์ด้วยแบตเตอรี่เพียงอย่างเดียว... ไม่ใช่เทคโนโลยีที่ใช้งานได้จริงนักสำหรับยานยนต์ แม้แต่วันนี้ก็ยังอยู่ในระดับริมฝั่ง

Stork ยังคงความสงสัยนี้ต่อไปจนถึงวันที่เขาเสียชีวิตในปี 2014 ส่วน Wouk ได้สรุปภายหลังในประโยคเดียวว่าเขาชนกำแพงของฝ่ายตรงข้าม: "ถึงปี 1976 ผมโกรธแค้นและเสียพลังงานไปมากจนถอดใจ" ด้านโศกนาฏกรรมที่มีประโยชน์ของเรื่องนี้คือ เมื่อ Wouk ถามผู้มีส่วนเกี่ยวข้องในโครงการ Partnership for a New Generation of Vehicles ของรัฐบาล Clinton ในปี 1993 พวกเขาแม้แต่ไม่รู้เลยว่ามี FCCIP ในยุคทศวรรษ 1970 อยู่มาก่อน - ความจำระดับองค์กรถูกลบเลือนไปมากนั้น

สายตระกูลร้อยปีที่อยู่เบื้องหลังต้นแบบ

Skylark ของ Wouk ไม่ได้เกิดขึ้นจากความว่างเปล่า ตัวแนวคิดไฮบริดเองมีรากฐานย้อนไปถึงยุคเด็กของยานยนต์: Ferdinand Porsche ออกแบบ Semper Vivus ซึ่งเป็นรถไฮบริดที่ใช้งานได้จริงคันแรกของโลกในปี 1900 - ตอนนั้นเขาอายุราว 23-25 ปี เวอร์ชันที่วางจำหน่าย Lohner-Porsche Mixte กลายเป็นยานพาหนะเชิงพาณิชย์คันแรกที่ใช้มอเตอร์ในล้อ หนึ่งศตวรรษต่อมา New York Times ย้อนสายตระกูลของ Prius ไปถึงรถปี 1900 คันนั้นพอดี

ส่วนรากของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าย้อนไปไกลกว่านั้น: Ányos Jedlik สร้างมอเตอร์ไฟฟ้าตัวแรกในปี 1827 และ Robert Anderson พัฒนารถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองระหว่างปี 1832-39 General Electric ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าในปี 1898-99 และในปี 1899 ก็ทดลองทำรถไฮบริดด้วยเครื่องยนต์เบนซินสี่สูบ นั่นหมายความว่าแนวคิดที่ EPA ปฏิเสธที่ประตูในปี 1972 นั้น มีทั้งประวัติศาสตร์ยาวนาน 70 ปีและการใช้งานที่โดดเด่นทางวิศวกรรมแล้ว แม้แต่งานพัฒนาไฮบริดของ Toyota ยังย้อนไปถึงปี 1968 กับผู้จัดการโครงการ Kenya Nakamura

การยกเลิกนี้ทำให้รถไฮบริดล่าช้าไปกี่ปี?

การประเมินมักกล่าวถึงความล่าช้าสองทศวรรษ และคำจำกัดความนี้วัดได้จริง: เทคโนโลยีพร้อมในระดับต้นแบบแล้วในทศวรรษ 1970 แต่รถไฮบริดสำหรับผู้บริโภคคันแรกมาถึงเพียงปี 1997 กับ Toyota Prius ไฮบริดคันแรกในตลาดสหรัฐฯ คือ Honda Insight - เมื่อเดือนธันวาคม 1999 ด้วยอัตราประมาณ 53 mpg ในรูปแบบ "mild hybrid" ระบบขนาน ส่วน Prius ข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกในปีรุ่น 2000/2001 HTV-1 ที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ซึ่ง GE Research Lab พัฒนาในปี 1982 ถือเป็นต้นแบบของระบบ Toyota และ Honda ในปัจจุบัน Audi ก็ทำการทดลองของตัวเองในปี 1989 กล่าวอีกนัยหนึ่ง ประตูที่ถูกปิดลงในสหรัฐอเมริกาในปี 1974 ได้ถูกเปิดขึ้นอีกครั้งในอีกสองทศวรรษต่อมาโดยทีมวิศวกรจากประเทศอื่นๆ

หลังจากความล่าช้า ตลาดก็เร่งความเร็วขึ้น ในปี 2010 Chevy Volt กลายเป็นร้องยืนยัน plug-in hybrid แรกที่วางจำหน่ายเชิงพาณิชย์ ยอดขาย PHEV ทั่วโลกอยู่ที่ไม่ถึง 300 คันในปี 2010 เพิ่มขึ้นเป็น 222,000 คันในปี 2015 และแตะ 7.2 ล้านคันในปี 2025 ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีแบตเตอรี่จากลูกศักย์-กรดไปสู่ NiMH และจากนั้นไปสู่ลิเทียม-ไอออน เป็นแรงขับเคลื่อนหลักที่อยู่ใต้เส้นกราฟนี้ แต่การที่เส้นกราฟเริ่มต้นในปี 1997 ไม่ใช่ทศวรรษ 1970 มีการตัดสินใจที่เป็นรูปธรรรมอยู่เบื้องหลัง: การทดสอบที่ Ann Arbor และรายงานฉบับ 75 ข้อที่ตามมา

Wouk กลับมาสู่ประวัติศาสตร์ได้อย่างไร?

หลังจบโครงการ Wouk ก็ไม่เงียบลง: เขาตีพิมพ์บทความทางเทคนิคมากกว่า 100 ชิ้น ทำหน้าที่ที่ปรึกษาในหลายโครงการรวมถึงรถเมล์ไฮบริดในเมือง และเป็นเจ้าของสิทธิบัตรมากกว่า 10 รายการ ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับระบบขับเคลื่อนไฮบริดหรือไฟฟ้า มีการเน้นย้ำว่ารถไฮบริดคันแรกของ Toyota ใช้หลักการพื้นฐานเดียวกันกับ Skylark เมื่อรถไฮบริดคันแรกมาถึงสหรัฐอเมริกา Wouk เช่า Prius สีขาวปี 2001 และในปี 2004 เขารู้สึกว่าตัวเองได้รับการพิสูจน์แล้วในที่สุด โดยบอกว่าเขาได้รับขอโทษจากเพื่อนร่วมงานที่เคยคัดค้านเขาในตอนแรก

หลังจากการจากไปของเขา - 19 พฤษภาคม 2005 ที่บ้านในแมนฮัตตัน อายุ 86 ปี ด้วยโรคมะเร็ง - เขาได้รับการขนานนามว่าเป็น "พระผู้เปิดทางแห่งรถไฮบริด" และ "ผู้ใหญ่แห่งรถยนต์ไฟฟ้าและไฮบริดในสหรัฐอเมริกา" รางวัล Elmer A. Sperry Award เพื่อเป็นเกียรติแก่ความก้าวหน้าด้านการขนส่ง มอบให้แก่เขาหลังจากเสียชีวิตแล้ว ชุดบรรยายประจำปีที่ตั้งชื่อตามเขายังคงดำเนินต่อไปที่ Caltech ส่วนตัวต้นแบบนั้นอยู่ที่ไหนในวันนี้ยังคงเป็นความลับ ไม่มีบันทึกใดๆ เกี่ยวกับชะตากรรมของ Skylark ในแหล่งข้อมูลสาธารณะ

สรุป: เทคโนโลยีหรือการตัดสินใจที่ทำให้ล่าช้า?

บทเรียนจากกรณีของ Wouk อยู่ที่ฝั่งกระบวนการ ไม่ใช่ฝั่งวิศวกรรม รถ Skylark ปี 1972 เป็นเทคโนโลยีที่มีงบประมาณ ห้องปฏิบัติการทดสอบ และผลลัพธ์ที่วัดได้ (การลดการปล่อยมลพิษ 91% ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า ตัวควบคุมที่ใช้งานได้) แต่ถูกละทิ้งไว้บนชั้นวางเป็นเวลาหลายทศวรรษเพียงเพราะการต่อต้านในเชิง "ปรัชญา" ของผู้ตัดสินใจเพียงคนเดียว เป็นไปไม่ได้ที่จะระบุได้อย่างแน่ชัดในวันนี้ว่ารถยนต์ไฮบริดจะสามารถออกสู่ถนนได้ในทศวรรษ 1970 หรือไม่ แทนที่จะเป็นปี 1997 - คำถามเรื่องความสามารถในการขยายขนาด ต้นทุน และการผลิตแบตเตอรี่ยังคงเปิดอยู่ แต่การรู้ว่าเทคโนโลยีได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นจริง และแม้จะพิสูจน์แล้วก็ยังไม่ได้รับการยอมรับ บันทึกไว้ซึ่งหนึ่งในตัวอย่างการคิดค้นซ้ำที่แพงที่สุดในประวัติศาสตร์ยานยนต์ มรดกของ Wouk ถูกจดจำผ่านการเบรกแบบฟื้นฟูพลังงานทุกครั้งและวงจรหยุด-ออกตัวทุกครั้งที่รถไฮบริดในปัจจุบันต้องเผชิญ

แหล่งอ้างอิง

• Victor Wouk: พระผู้เปิดทางแห่งรถยนต์ไฮบริด
• "พระผู้เปิดทางแห่งรถไฮบริด" | Columbia College Today
• Victor Wouk
• ประวัติการสัมภาษณ์: Victor Wouk
• Victor Wouk วัย 86 ปี ผู้พัฒนารถไฮบริดในทศวรรษ 1970
• เส้นเวลาความสำเร็จสำคัญด้านมลพิษทางอากาศจากการขนส่ง - US EPA
• Ferdinand Porsche ออกแบบรถไฮบริดคันแรกได้อย่างไร
• ประวัติศาสตร์รถยนต์ไฟฟ้า - กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ
• การพัฒนา Prius และกลยุทธ์ไฮบริด - Toyota Global
• หมุดหมายสำคัญ: Toyota Prius ยานพาหนะไฮบริดผลิตจำนวนมากคันแรกของโลก ปี 1997
• ประวัติศาสตร์ของรถไฮบริดแบบปลั๊กไฟ