ก่อนยุค Prius: ต้นแบบรถไฮบริดลืมไปแล้วในต้นคริสต์ศตวรรษที่ 1900

ก่อนยุค Prius แนวคิดรถไฮบริดมีอยู่แล้ว: ในต้นปี 1900s ต้นแบบอย่าง Lohner-Porsche Mixte ของ Ferdinand Porsche และ Woods Dual Power ในปี 1916 ถือเป็นความพยายามทางวิศวกรรมอย่างจริงจังชุดแรกที่รวมเครื่องยนต์เบนซินเข้ากับระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าไว้ในตัวถังเดียวกัน ไฮบริดยุคแรกเหล่านี้ใช้งานได้ในทางเทคนิค แต่น่าเสียดายที่ไม่คุ้มค่าในทางเศรษฐกิจ ราคาน้ำมันเบนซินที่ถูก แรงกดดันจากการผลิตแบบอนุกรมของ Ford และต้นทุนที่สูง ทำให้แนวคิดไฮบริดถูกลืมไปราวแปดสิบปี

รถไฮบริดคันแรกของโลกคือคันไหน?

ข้อยอมรับที่แพร่หลายที่สุดคือ รถไฮบริดไฟฟ้าคันแรกของโลกคือ Lohner-Porsche Mixte ที่สร้างโดย Ferdinand Porsche การพัฒนาย้อนไปถึงปี 1899 และยานพาหนะนี้เป็นรูปเป็นร่างในปี 1901 อย่างไรก็ตาม ข้อถกเถียงนี้ยังไม่จบสนิท: Justus Entz หัวหน้าวิศวกรของบริษัทแบตเตอรี่ใน Philadelphia ได้สร้างยานพาหนะที่ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในเสริมด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าในปี 1897 ในปี 1905 วิศวกรชาวอเมริกัน H. Piper ก็ยื่นจดสิทธิบัตรสำหรับไฮบริดเบนซิน-ไฟฟ้าเช่นกัน ข้อเสนอของเขาคือให้มอเตอร์ไฟฟ้าเสริมกำลังให้กับเครื่องยนต์เบนซินระหว่างการเร่งความเร็ว นั่นหมายความว่า แนวคิดไฮบริดไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาที่นักประดิษฐ์เพียงคนเดียวคิดค้นขึ้นในชั่วขณะเดียว แต่เป็นความพยายามของวิศวกรหลายคนในทศวรรษเดียวกันที่แก้ปัญหาเดียวกันจากมุมมองที่ต่างกัน

Lohner-Porsche Mixte: ไฟฟ้าในล้อรถ

แนวทางของ Porsche นั้นดูน่าประหลาดใจอย่างยิ่งเมื่อมองด้วยสายตายุคปัจจุบัน Mixte ไม่ได้เชื่อมต่อเครื่องยนต์สันดาปภายในเข้ากับล้อในเชิงกลเลย นี่คือสถาปัตยกรรมแบบ ไฮบริดอนุกรม เครื่องยนต์เบนซินทำหน้าที่เพียงหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และไฟฟ้าที่ผลิตได้จะจ่ายให้กับมอเตอร์ไฟฟ้าที่ติดตั้งอยู่ในจุดศูนย์กลางล้อ นั่นคือห่วงโซ่แบบเดียวกับที่คุณเห็นในรถยนต์ไฟฟ้าแบบขยายระยะหรือไฮบริดอนุกรมในปัจจุบัน: เครื่องยนต์ → เครื่องกำเนิดไฟฟ้า → มอเตอร์ไฟฟ้า → ล้อ

การบอกว่าการออกแบบนี้เป็นเพียงการทดลองคงจะผิด ก่อนสิ้นปี 1901 Ludwig Lohner และ Porsche ขาย Mixte ไปห้าคัน การผลิตดำเนินต่อไปจนถึงปี 1915 พร้อมการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ รวมถึงการย้ายไปที่ Austrian Daimler ในปี 1902 Porsche ชนะการแข่งขัน Exelberg Rally ด้วยรถไฮบริดคันนี้ และในปี 1905 รถแข่ง Lohner-Porsche ที่ใช้แบตเตอรี่ก็ลงสนามแข่งขัน อิทธิพลของการออกแบบนี้แผ่ไกลยิ่งกว่านั้น: NASA ใช้สถาปัตยกรรมนี้อย่างเข้มข้นในการพัฒนา Lunar Rover

Woods Dual Power: ความพยายามครั้งใหญ่ครั้งสุดท้ายของแนวคิดไฮบริดใน Chicago

Woods Motor Vehicle Company ที่ก่อตั้งขึ้นโดย Clifton Edgar Woods ในปี 1899 และผลิตยานยนต์ไฟฟ้าตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ก็เริ่มประสบปัญหาเมื่อถึงทศวรรษ 1910: ยอดขายรถยนต์ไฟฟ้ากำลังลดลง คำตอบของบริษัทคือรุ่นที่ผสานสองโลกเข้าด้วยกัน Dual Power ที่เปิดตัวในปี 1916 วิ่งด้วยไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวจนถึงความเร็ว 15 mph และเหนือความเร็วนี้ คลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้า Cutler-Hammer จะส่งกำลังเครื่องยนต์เบนซินเข้ามาทำงาน ความเร็วสูงสุด 35 mph - ถือเป็นการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับรถไฟฟ้าร่วมสมัยที่มักทำได้เพียง 20 mph

ข้อมูลทางเทคนิค

ในตารางนี้ ความสนใจของวิศวกรยุคปัจจุบันควรหยุดอยู่ที่สองบรรทัด ประการแรก ชุดแบตเตอรี่ 115 Ah มีขนาดเพียงครึ่งหนึ่งของชุดแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้าล้วนร่วมสมัย - ซึ่งเป็นทางเลือกการออกแบบอย่างมีสติเพื่อให้ต้นทุนต่ำลง ประการที่สอง ยานพาหนะสามารถชาร์จแบตเตอรี่ของตัวเองได้ขณะเคลื่อนที่ และระบบเบรกสร้างพลังงานไฟฟ้าคืนที่ทำงานเหนือความเร็ว 6 mph: ในปี 1916 ภายใต้ชื่อ "dynamic braking" กลไกที่วันนี้เราถือเป็นคุณสมบัติพื้นฐานที่สุดของระบบไฮบริดก็ทำงานอยู่แล้ว เป็นที่ทราบกันว่าการชาร์จเกินและการคายประจุลึกทำให้เกิดปัญหา gassing และ sulphation คำแนะนำการใช้งานถูกให้เป็นช่วงความเร็ว 10-30 mph - แม้จะเป็นเพียงวิธีการคำนวณเชิงประจักษ์ แต่ก็มีตรรกะการจัดการแบตเตอรี่อยู่

ภาษาการตลาดก็น่าประหลาดใจที่คุ้นเคยอย่างยิ่ง: "self-charging, non-stalling, two-power car with unlimited mileage" - ยานพาหนะที่ชาร์จไฟเองได้ ไม่ดับเครื่อง มีระยะทางไม่จำกัด และมีแหล่งพลังงานสองแหล่ง โฆษณาส่วนใหญ่มุ่งเป้าไปที่ผู้หญิง คำสัญญาของรถยนต์ที่ไม่ต้องเหนื่อยเพลียกับการสตาร์ทด้วยหมัด เป็นเรื่องของความสะดวกสบายที่จับต้องได้สำหรับกลุ่มผู้ใช้เฉพาะในยุคนั้น

ไฮบริดเก่าแก่แค่ไหน? ผู้บุกเบิกในช่วงปี 1897-1916

นอกจากสายของ Entz, Porsche และ Woods แล้ว ยังมีการทดลองอื่นๆ อีกด้วย ตามที่ซีรีส์ "Engines of Our Ingenuity" ของมหาวิทยาลัย Houston รายงาน ในปี 1901 George Fischer ส่งออกรถโดยสารเบนซิน-ไฟฟ้าไปยังอังกฤษ ในปี 1902 Knight Neftal เข้าร่วมการแข่งขันความทนทานระยะ 100 ไมล์ด้วยรถไฮบริดของเขา ในปี 1915 มีรถยนต์ไฮบริดวางจำหน่ายในแคนาดา ในปี 1916 ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าชั้นนำอย่าง Baker จาก Cleveland และ Woods จาก Chicago ต่างเสนอขับเคลื่อนแบบไฮบริด แม้กระทั่งมีข้ออ้างว่า Rambler รุ่นปี 1912 มีคุณสมบัติไฮบริดเต็มรูปแบบเกือบทั้งหมด หนังสือยานยนต์ในยุคนั้นก็สะท้อนความเป็นปกติดังกล่าวเช่นกัน: หนังสือ The Gasoline Automobile ปี 1920 จัดให้รถเบนซิน-ไฟฟ้าเป็นประเภทที่สี่ของยานยนต์ - นั่นคือ ไอน้ำ ไฟฟ้า เบนซิน และไฮบริด

ทำไมพวกเขาจึงล้มเหลว?

คำตอบที่แท้จริงของคำถามนี้ไม่ใช่ทางเทคนิค แต่เป็นทางเศรษฐกิจ ในกลางทศวรรษ 1910 เบนซินมีราคาถูก และไม่มีใครสนใจเรื่องการปล่อยไอเสีย ยานพาหนะไอน้ำต้องใช้เวลาในการต้มน้ำ ส่วนยานยนต์ไฟฟ้ากำลังดิ้นรนกับปัญหาระยะทางและเวลาชาร์จ; ขณะที่รถเบนซินนั้นเสียงดัง สกปรก และต้องสตาร์ทด้วยหมัด แต่ก็ใช้งานได้จริง ความต่างของสเกลน่าทึ่ง: Detroit Electric ขายได้ไม่ถึง 5,000 คันในปี 1914 ซึ่งเป็นปีที่ทำยอดสูงสุด; ขณะที่ Ford ขาย Model T ได้มากกว่า 200,000 คันในปีเดียวกัน

สำหรับ Woods โดยเฉพาะ องค์ประกอบของความล้มเหลวชัดเจน: ราคา 2,650 ดอลลาร์ ซึ่งเท่ากับ Model T ราวสี่คัน หรือ Buick สองคัน; ความนุ่มนวลและความน่าเชื่อถือที่สัญญาไว้ไม่สามารถตอบสนองได้อย่างเต็มที่; ความเร็วสูงสุดต่ำเพียง 35 ไมล์/ชม. (Model T ทำได้ 40-45 ไมล์/ชม.) และประสิทธิภาพที่จำกัดของคู่มอเตอร์-ไฟฟ้า ในปี 1918 รุ่นที่มีระยะฐานล้อ 124 นิ้วและเครื่องยนต์ 95 CID มีราคาเพิ่มขึ้นเป็น 2,950 ดอลลาร์ แต่ก็ไม่สามารถช่วยยอดขายได้ การผลิตจำกัดอยู่เพียงช่วงปี 1917-1918; Woods ล้มละลาย และตลอดประวัติศาสตร์ขายยานพาหนะได้ทั้งหมดไม่ถึง 14,000 คัน ฝั่ง Lohner-Porsche เองก็เผชิญภาพที่คล้ายกัน: ยานยนต์ไฮบริดที่ผลิตด้วยเทคโนโลยี Mixte ดำรงอยู่ต่อมาจนถึงทศวรรษ 1910 แต่ขายได้แย่เนื่องจากราคาสูงและกำลังต่ำเมื่อเทียบกับรถเบนซิน อิทธิพลเหนืออุตสาหกรรมของ Henry Ford ทำให้แนวคิดไฮบริดมองไม่เห็นไปเป็นเวลาหลายทศวรรษ

อุปมา "เครื่องปรุงรสชนิดที่สี่"

กรอบความคิดที่ดีที่สุดในการทำความเข้าใจเรื่องราวของไฮบริดยุคแรก คือการมองว่าแนวคิดไฮบริดเปรียบเสมือนเครื่องปรุงรส: มันอยู่ที่นั่นตลอดมา แต่ถูกบดบังไว้จนกระทั่งน้ำมันราคาถูกหมดลง เทคโนโลยีไม่เคยขาดแคลน - ระบบเบรกเก็บพลังงาน ระบบขับเคลื่อนแบบอนุกรมไร้เกียร์ และการชาร์จขณะเคลื่อนที่ ล้วนมีอยู่แล้วในยานพาหนะที่ผลิต ณ ปี 1916 สิ่งที่ยังขาดคือเงื่อนไขที่ทำให้เทคโนโลยีนี้มีความหมายในเชิงเศรษฐกิจ ตราบใดที่น้ำมันยังถูก น้ำหนักและต้นทุนเพิ่มเติมของยานพาหนะที่ต้องแบกระบบขับเคลื่อนสองชุดก็ไม่อาจชดเชยได้ในทางใดเลย ดังนั้น ช่วงเวลาตั้งแต่ปี 1918 ถึง 1997 ควรถูกตีความว่าไม่ใช่การ "หายไป" แต่เป็นช่วงเวลาแห่งการรอคอยที่เงื่อนไขยังไม่เอื้ออำนวย

ตัวอย่างที่เหลืออยู่และเส้นทางที่เชื่อมโยงถึงปัจจุบัน

จาก Woods Dual Power ถึงปัจจุบัน เหลืออยู่เพียง 4 คัน หรือตามข้อมูลหนึ่งฉบับคือ 5 คัน ตัวอย่าง Dearborn ที่ Henry Ford Museum มีเลขไมล์ 11,085 ไมล์ สภาพเดิมและไม่พร้อมใช้งาน; หนึ่งตัวอย่างอยู่ที่ Petersen / Los Angeles County Natural History Museum ภายใต้การอนุรักษ์; ส่วนชุดที่ Louwman Museum ในประเทศเนเธอร์แลนด์ เป็นตัวอย่างเดียวเท่าที่ทราบว่ายังขับเคลื่อนได้ เชื่อกันว่าตัวถังที่ห้าที่อาจมีอยู่ถูกติดตั้งลงบนแชสซี Stanley Steamer - ซากของยุคสมัยที่อะไหล่ของรถยุคแรกๆ ไหลเวียนกันอย่างอิสระ

ก็ควรจะกล่าวถึงปลายด้านสมัยใหม่ของเส้นทางนี้ด้วย: Toyota Prius เปิดตัวในปี 1997 ในฐานะไฮบริดผลิตจำนวนมากรุ่นแรกของโลก และ Honda Insight กลายเป็นไฮบริดรุ่นแรกที่วางจำหน่ายในสหรัฐอเมริกาในปี 1999 ช่วงเวลาราวแปดสิบปีที่อยู่ระหว่างกันนั้น คือยุคที่วิธีแก้ปัญหาของต้นแบบยุคแรก - ระบบขับเคลื่อนแบบอนุกรม ระบบเบรกเก็บพลังงาน การชาร์จขณะเคลื่อนที่ - ถูกประดิษฐ์ขึ้นใหม่ทีละอย่าง ห่วงโซ่มอเตอร์-เจนเนอเรเตอร์-ล้อที่ Porsche ร่างขึ้นในปี 1901 ยังคงปรากฏอยู่อย่างแท้จริงในพรินต์แผนผังของยานยนต์ไฟฟ้าระยะทางเพิ่มเติมที่วิ่งอยู่บนท้องถนนในปัจจุบัน

แหล่งอ้างอิง

• The History of the Electric Car - Energy.gov
• ประวัติศาสตร์ของ Porsche เริ่มต้นด้วยไฟฟ้า - Porsche Newsroom
• Lohner-Porsche Semper Vivus และ Mixte ปี 1901 - Hemmings
• มันไม่ใช่รถไฮบริดคันแรก แต่ Woods Dual Power ปี 1917... - Hagerty Media
• ผู้บุกเบิกไฮบริด: Woods Dual Power ปี 1916 - Mac's Motor City Garage
• Woods Dual-Power Coupe ปี 1916: ไฮบริดก่อนที่ไฮบริดจะเท่ห์ - The Henry Ford
• การอนุรักษ์ยานพาหนะ: Woods Dual Powered Coupe - B.R. Howard
• Woods Dual Power Type 44 Roadster ปี 1917 - Bonhams
• รถยนต์ไฮบริดคันแรก - Engines of Our Ingenuity, มหาวิทยาลัยฮิวสตัน
• ประวัติศาสตร์ไฮบริด - Center for Auto Safety
• ประวัติโดยย่อของรถยนต์ไฮบริด - CarsDirect
• ในปี 1916 รถยนต์ไฮบริดอาจเปลี่ยนประวัติศาสตร์ได้ แต่ Ford... - Popular Science
• ประวัติศาสตร์ของยานพาหนะไฮบริด - MotorTrend
• หมุดหมาย: Toyota Prius - ETHW (IEEE)