ระบบเบรกสร้างพลังงานใหม่ช่วยเพิ่มระยะทางได้มากแค่ไหน?

การเบรกแบบรีเจอเนอเรทีฟสามารถเพิ่มระยะทางได้ประมาณ 10-20% ในการจราจรแบบหยุด-ออกตัวในเมือง ส่วนการขับขี่บนทางด่วน ส่วนเสริมนี้จะลดลงเหลือราว 3% ความต่างนี้มาจากความถี่ในการเบรก: ยิ่งลดความเร็วบ่อยเท่าไร ยิ่งกู้คืนพลังงานได้มากเท่านั้น ขณะที่รถที่วิ่งด้วยความเร็วสูงคงที่แทบไม่ได้รับพลังงานคืนเลย ด้านล่างนี้ผมจะอธิบายด้วยตัวเลขที่จับต้องได้ว่าส่วนเสริมนี้คำนวณอย่างไร ในสถานการณ์ใดจึงมีความหมาย และคุณจะได้ประโยชน์สูงสุดจากรถของคุณในเรื่องนี้ได้อย่างไร

การเบรกแบบรีเจอเนอเรทีฟทำงานอย่างไร?

กลไกพื้นฐานนั้นเรียบง่าย: เมื่อรถยนต์ไฟฟ้าลดความเร็ว มอเตอร์ขับเคลื่อนจะทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชั่วขณะหนึ่ง พลังงานจลน์จากล้อจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าที่ขดลวดมอเตอร์ แล้วเก็บไว้ในแบตเตอรี่ ในรถเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบดั้งเดิม พลังงานนี้ทั้งหมดจะสูญเสียไปเป็นความร้อนที่จานเบรกในระหว่างการเบรก แต่ในรถยนต์ไฟฟ้า พลังงานบางส่วนจะกลับคืนสู่ระบบและถูกใช้ซ้ำในการเร่งความเร็วครั้งถัดไป

ตัวแปรหลายอย่างกำหนดขนาดของส่วนที่กลับคืนมา: ความเร็วของรถ มวล ความลาดชันของถนน สถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ และนิสัยการเร่ง-ลดความเร็วของผู้ขับ ยังมีการสูญเสียประสิทธิภาพอีกสองจุดในห่วงโซ่นี้ด้วย ประสิทธิภาพของระบบส่งกำลังโดยทั่วไปอยู่ที่ราว 0.90 เมื่อรวมกับประสิทธิภาพการแปลงพลังงานระหว่างการเบรก ส่วนที่พลังงานสูญเสียก่อนถึงแบตเตอรี่จะซ้ำเสริมกันเอง ด้วยเหตุนี้จึงเกิดความต่างอย่างเป็นธรรมชาติระหว่างตัวเลขจากการวัดเพียงครั้งเดียวอย่าง "พลังงานในการเบรกสามารถกู้คืนได้ถึง 78%" กับตัวเลขจริงในโลกแห่งความเป็นจริง ประสิทธิภาพรวม (ไป-กลับ) ของพลังงานที่เข้าสู่แบตเตอรี่ แล้วออกจากแบตเตอรี่กลับไปถึงล้อในรถยนต์ไฟฟ้ายุคใหม่อยู่ในช่วง 60-70%

การเบรกแบบรีเจอเนอเรทีฟช่วยเพิ่มระยะทางได้จริงแค่ไหน?

คำตอบไม่ใช่ตัวเลขเดียว แต่เป็นช่วงค่า เพราะส่วนเสริมนี้เป็นฟังก์ชันของรูปแบบการขับขี่ การเปรียบเทียบที่ชัดเจนที่สุดมาจากการวิเคราะห์ทางวิชาการฉบับล่าสุดที่ศึกษาสี่กลุ่มรถยนต์ไฟฟ้าที่แตกต่างกันและสี่สถานการณ์การขับขี่ด้วยโปรไฟล์หนึ่งชั่วโมงบน MATLAB ผลลัพธ์ชัดเจน: ประสิทธิภาพการกู้คืนพลังงานในการขับขี่ในเมืองไปถึงราว 20% (ค่าสูงสุดในกลุ่มซีดานอยู่ที่ 20.36%) ขณะที่ในสถานการณ์ทางด่วนลดลงเหลือระดับ 3% การจราจรในเมืองช่วยให้พลังงานกลับคืนสู่ระบบได้มากกว่าทางด่วนประมาณสามเท่า

ในแง่ความแพร่หลายก็พบภาพเดียวกันนี้เช่นกัน จากการวิเคราะห์ผู้เรียงเบรกในเมือง พบว่ากลุ่มการขับขี่ที่มีเหตุการณ์เบรกมากที่สุด (84-158 ครั้งเบรก) และขับแบบหยุด-แล่นด้วยความเข้มข้นปานกลาง ให้ประสิทธิภาพการกู้คืนพลังงานสูงสุดในบรรดาทุกกลุ่ม (23.16%) โดยเฉลี่ยแล้วพลังงานราว 22% จะกลับคืนสู่แบตเตอรี่ผ่านการเบรก การคาดหวังว่าระยะทางจะเพิ่มขึ้น 15-20% เมื่อใช้งานในเมืองที่การจราจรแบบหยุด-แล่นหนาแน่น ถือเป็นสิ่งที่สมเหตุสมผล

แต่บนทางด่วนสมการจะกลับด้าน ที่ความเร็วคงที่ 100-120 กม./ชม. แทบไม่มีเหตุการณ์เบรกเลย จึงไม่เหลืออะไรให้กู้คืนได้ ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากแรงต้านอากาศเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความเร็ว การใช้พลังงานรวมของยานพาหนะจึงสูงขึ้นด้วย ทำให้ส่วนช่วยเหลือของการฟื้นฟูพลังงานกลายเป็นรองจากการเพิ่มขึ้นนี้ ด้วยเหตุนี้ ทางแก้เรื่องระยะทางบนทางด่วนจึงไม่ได้อยู่ที่ระบบเบรก แต่อยู่ที่การจัดการความเร็วและอากาศพลศาสตร์

เมืองกับทางด่วนในตัวเลข

การวิเคราะห์ทางวิชาการเดียวกันนี้ยังนำเสนอการเปรียบเทียบการใช้พลังงานที่วัดได้แยกตามเซกเมนต์อีกด้วย ผมรวมสองเซกเมนต์ที่ต่างขั้วที่สุดไว้ในตาราง:

จากตารางนี้มีบทเรียนทางวิศวกรรมสองข้อ ข้อแรก: SUV ขนาดใหญ่และหนักสามารถกู้คืนพลังงานสัมบูรณ์ได้มากกว่าด้วยมวลของมันเอง - บนถนนลาดชันได้ถึง 1.69 kWh เทียบกับค่า 0.97 kWh ของ EV ขนาดเล็ก แต่ข้อที่สอง: กำไรสัมบูรณ์นี้ไม่สามารถชดเชยการใช้พลังงานรวมของยานพาหนะที่หนักได้ การใช้พลังงานบนทางด่วนของ SUV ขนาดใหญ่สูงขึ้นราวหกเท่าของการใช้พลังงานในเมือง น้ำหนักเพิ่มทั้งการกู้คืนและค่าใช้จ่าย

การขับขี่แบบเท้าเดียว (One-Pedal) และระดับการฟื้นฟูพลังงานเปลี่ยนอะไรได้บ้าง?

การขับขี่แบบเท้าเดียว (one-pedal driving) คือระบบที่ใช้การฟื้นฟูพลังงานที่แรงพอที่จะทำให้รถแทบหยุดสนิทเมื่อคุณปล่อยคันเร่ง การวิเคราะห์อัลกอริทึมของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีไอนด์โฮเวนแสดงให้เห็นว่าแนวทางนี้สามารถประหยัดพลังงานได้ในเมือง 22% และในการขับขี่ชนบท 13% เมื่อเทียบกับการขับขี่ที่ไม่มีการฟื้นฟูพลังงาน ส่วนต่างในเมืองที่สูงถึงเพียงนี้ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ: ในการจราจรแบบหยุด-แล่น การชะลอความเร็วทุกครั้งคือโอกาสในการกู้คืนพลังงาน และระบบเท้าเดียวจะคว้าโอกาสเหล่านี้อย่างเป็นระบบโดยที่ผู้ขับไม่ต้องแตะเบรกเลย

ในทางกลับกัน คำตอบของคำถามว่า "เท้าเดียวดีกว่า หรือการฟื้นฟูพลังงานแบบสองเท้าแบบดั้งเดิมมีประสิทธิภาพกว่า?" ไม่ได้มีความตื่นตาเท่าที่ผู้ขับส่วนใหญ่คาดหวัง การทดสอบแบบวัดผลในโลกจริงด้วย Polestar 2 ไม่พบความแตกต่างของการใช้พลังงานที่วัดได้ระหว่างสไตล์การขับขี่ทั้งสองแบบ กลไกนั้นเหมือนกัน: ในทั้งสองกรณี พลังงานจากการชะลอความเร็วผ่านห่วงโซ่ประสิทธิภาพเดียวกัน ส่วนที่แป้นเดียวให้ประโยชน์จริงๆ คือการบังคับให้เกิดนิสัยการใช้แป้นที่ถูกต้อง และส่งเสริมการลดความเร็วเร็วและการคาดการณ์ล่วงหน้า - กล่าวคือ ผลกำไรมาจากรูปแบบการขับขี่ ไม่ใช่จากปุ่ม

ผู้ผลิตจึงนำเสนอแนวทางที่แตกต่างกัน คู่มือการใช้งานของ Renault 5 E-Tech ระบุระดับการฟื้นฟูพลังงานหลายระดับ รวมถึงโหมด "Serbest sürüş" ที่นุ่มนวลและประหยัด ใน Nissan Leaf มีโหมดปกติ, โหมด eco, โหมด B และโหมด e-Pedal ส่วนใน EV สมัยใหม่จำนวนมากมีระดับการกู้คืนพลังงานที่ปรับได้ตั้งแต่ 1 ถึง 4 นอกจากนี้ควรทราบว่าเมื่อแบตเตอรี่ชีเต็มหรือเย็นจัด ความสามารถในการฟื้นฟูพลังงานจะถูกจำกัดชั่วคราว: หากไม่มีที่ให้พลังงานที่กู้คืนไปได้ ระบบจะส่งการเบรกไปยังจานเบรกเชิงกล

ทำไมสถานการณ์บนท้องถนนใน Türkiye จึงเป็นผลดี?

คุณค่าของการเบรกฟื้นฟูพลังงานสัมพันธ์โดยตรงกับภูมิศาสตร์การใช้งาน การจราจรแบบหยุด-ออกที่หนาแน่นในเมืองอย่างอิสตันบูล อังการา และอิซมีร์ เป็นห้องทดลองการกู้คืนพลังงานที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า การทดสอบการใช้พลังงานจริงในการจราจรหนาแน่นในอิสตันบูลด้วย Tesla Model Y แสดงให้เห็นว่าในสภาพเช่นนี้ ระยะทางที่ได้อาจเกินความคาดหมาย นี่คือความแตกต่างพื้นฐานจากรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายใน: ในรถเบนซินหรือดีเซล การขับแบบหยุด-ออกเพิ่มการใช้พลังงาน แต่ในรถยนต์ไฟฟ้า ด้วยการผสมผสานระหว่างความเร็วต่ำและการฟื้นฟูพลังงาน การใช้พลังงานในเมืองจึงอาจต่ำกว่าการใช้บนทางด่วน

แม้เมื่อจอดรอในการจราจรที่ติดขัด บัญชียังเป็นฝ่ายรถไฟฟ้าได้เปรียบ เมื่อรจจอดนิ่ง ไม่มีการใช้พลังงานแบบรอบเดินเครื่องเฉื่อย มีเพียงภาระเสริมอย่างเครื่องปรับอากาศเท่านั้นที่ดึงพลังงานจากแบตเตอรี่ ในสถานการณ์ในเมืองหนึ่งชั่วโมง EV ขนาดเล็กใช้พลังงานรวมเพียง 2,34 kWh ซึ่งหมายถึงพลังงานที่น้อยกว่าหกเท่าเมื่อเทียบกับที่จำเป็นสำหรับการขับรูปแบบเดียวกันบนทางด่วน (14,88 kWh)

ตัวเลขนี้ยังอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างค่า WLTP กับระยะทางจริงด้วย การใช้พลังงานในโลกจริงอาจสูงกว่าค่าจากห้องทดลองเฉลี่ย %16 และในกรณีสุดขั้วอาจสูงถึง %20 ส่วนการสูญเสียระยะทางบนทางด่วนอาจสูงถึง %30 แต่ในการใช้งานในเมืองสถานการณ์กลับตรงข้าม: ด้วยผลช่วยเหลือของการฟื้นฟูพลังงาน การได้ระยะทางเหนือค่า WLTP เล็กน้อยจึงเป็นประสบการณ์ปกติในเมืองของ Türkiye

เคล็ดลับปฏิบัติสำหรับการใช้ระบบฟื้นฟูพลังงานอย่างถูกต้อง

การได้ประโยชน์สูงสุดจากการฟื้นฟูพลังงานในฐานะส่วนหนึ่งของการขับขี่อย่างมีประสิทธิภาพ ต้องจับคู่โหมดที่ถูกต้องกับสถานการณ์ที่เหมาะสม:

• ใช้ระดับการกู้คืนพลังงานสูงหรือโหมดแป้นเดียวในเขตเมือง ประโยชน์ที่แท้จริงในการจราจรแบบหยุด-ออกมาจากจุดนี้ ส่วนนอกเมืองความแตกต่างมีจำกัด
• ใช้ประโยชน์จากทางลาดอย่างมีสติ การลงเนินไม่เพียงคืนพลังงานจลน์เท่านั้น แต่ยังคืนพลังงานศักย์จากระดับความสูงกลับสู่แบตเตอรี่ด้วย เป็นสถานการณ์การกู้คืนพลังงานที่มีประสิทธิภาพที่สุด
• เลือกการลดความเร็วที่เร็วขึ้นและนานกว่า แทนการเบรกสั้นและแรง การลดความเร็วอย่างนุ่มนวลจาก 50 km/h ไป 15 km/h ช่วยประหยัดพลังงานได้มากกว่าการเบรกหยุดสนิทสั้นๆ หนึ่งครั้งเป็นสิบครั้ง โมเมนตัมมีค่าเสมอ
• ลดระดับแบตเตอรี่ก่อนการเดินทางไกล บนทางด่วน การรักษาความเร็วคงที่และการควบคุมคันเร่งอย่างมีวิสัยทัศน์จะช่วยรักษาระยะทางได้มากกว่าการใช้การฟื้นฟูพลังงานแบบฉับพลัน
• คิดว่าแป้นเบรกเป็นตัวเลือกสำรอง ยกเว้นการจอดหยุดสนิทและสถานการณ์ฉุกเฉิน ให้ปล่อยให้การชะลอความเร็วเป็นหน้าที่ของการฟื้นฟูพลังงานให้มากที่สุด

ในฐานะประโยชน์ในทางปฏิบัติเพิ่มเติม การเบรกแบบฟื้นฟูพลังงานยังช่วยลดการสึกหรอของผ้าเบรกเชิงกลได้อย่างเห็นได้ชัด นี่คือเหตุผลหลักที่ช่วงเวลาบำรุงรักษาเบรกในรถยนต์ไฟฟ้ายืนยาวขึ้นเมื่อใช้งานในเมือง

บทสรุป: ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับสถานการณ์การใช้งาน

การเบรกแบบฟื้นฟูพลังงานเป็นฮีโร่เงียบของประสิทธิภาพรถยนต์ไฟฟ้า แต่ความเป็นฮีโร่นั้นมีเงื่อนไข ในการจราจรหยุด-เคลื่อนในเมือง มันส่งคืนพลังงานประมาณ 20% กลับสู่แบตเตอรี่ ซึ่งช่วยเพิ่มระยะทางได้อย่างจับต้องได้ในระดับสิบเป็นส่วนของหน่วย ส่วนบนทางด่วน การเบรกแทบไม่เกิดขึ้น การช่วยเหลือจึงเกือบเป็นศูนย์ สำหรับผู้ขับขี่ที่อาศัยอยู่ในการจราจรในเมืองที่หนาแน่นของตุรกี นี่ถือเป็นข้อได้เปรียบที่สังเกตเห็นได้ในการใช้งานประจำวัน ส่วนการเดินทางไกล กลยุทธ์ที่ถูกต้องยังคงเหมือนเดิม: ระยะทางได้มาจากความเร็วและเส้นทาง ไม่ใช่จากการฟื้นฟูพลังงาน

แหล่งอ้างอิง

• MATLAB-Based Analysis of Energy Recovery Performance of Regenerative Braking Systems Under Different Driving Conditions in Electric Vehicles - International Journal of Energy Studies
• Enhancing Regenerative Braking Efficiency in Electric Vehicles Through Urban Driving Pattern Analysis
• Evaluating the Energy Efficiency of a One Pedal Driving Algorithm - TU Eindhoven
• How to Maximise EV Range with Regenerative Braking - go-e
• What Is Regen Braking and Is It Actually Useful? - Top Gear
• การเบรกแบบฟื้นฟูพลังงานในรถยนต์ไฟฟ้าคืออะไรและสำคัญอย่างไร - Borusan Oto
• การเบรกแบบฟื้นฟูพลังงานคืออะไร - Kia Türkiye
• พลังงานฟื้นฟู - Volkswagen Binek Araç
• ระบบเบรกแบบป้อนกลับ - คู่มือผู้ใช้ Renault 5 E-Tech
• How Regenerative Braking Systems Impact Real-World City Range - JSW Motors
• Is One-Pedal Driving the Most Efficient for EVs? - The Watt Car
• The Real World EV Range: How to Optimise It - Chargemap
• kWh/100km and Range - Electric Car Consumption 2026 - Fotovol
• Are Electric Cars More Efficient in City or Highway? - KAIYI Global
• Regenerative Braking - Wikipedia