รถยนต์ไฮบริดอเมริกันยุคแรกที่ดีทรอยต์ทำให้ลืมเลือน

เมื่อเล่าเรื่องราวของรถยนต์ไฮบริด คนส่วนใหญ่มักเริ่มต้นจากจุดเดียวกันคือ ผลงาน Lohner-Porsche ของ Ferdinand Porsche ช่วงปี 1900-1901 และ Toyota Prius ที่ตามมาในปี 1997 ช่วงเวลาส่วนใหญ่ที่อยู่ระหว่างนั้น ในเรื่องเล่าแบบคลาสสิกถูกผ่านไปเหมือนกล่องว่างเปล่า ทว่าภายในกล่องนั้น ในชิคาโกและดีทรอยต์ยุคทศวรรษ 1910 มีความพยายามร้ายแรงของชาวอเมริกันที่นำเบนซินกับไฟฟ้ามารวมไว้ในตัวถังเดียวกัน และที่จับต้องได้ที่สุดในบรรดานั้นคือ Woods Dual Power ในหน้านี้เราจะวิเคราะห์ความพยายามด้านไฮบริดยุคแรกของอเมริกาที่ถูกลืมเลือนนี้ ทั้งเหตุผลที่มันถูกพัฒนาขึ้นและเหตุผลที่มันไม่คงอยู่ พร้อมรายละเอียดทางเทคนิค

ทำไมไฮบริดจึงกลายเป็นประเด็นสำคัญในอเมริกายุคทศวรรษ 1910?

เมื่อมองย้อนกลับจากวันนี้ ความพยายามด้านไฮบริดยุคแรกอาจดูเหมือนความซับซ้อนที่ไม่จำเป็น แต่ภาพในช่วงกลางทศวรรษ 1910 กลับไม่ชัดเจนเช่นนั้น รถยนต์ไอน้ำต้องการเวลาในการอุ่นเครื่องก่อนใช้งาน ส่วนรถไฟฟ้ากำลังดิ้นรนกับเรื่องระยะทางและเวลาชาร์จ รถเบนซินก็มีปัญหาเช่นกัน: เป็นเครื่องจักรที่มีเสียงดัง สกปรก ต้องการการบำรุงรักษา และส่วนใหญ่ต้องสตาร์ทด้วยมือโดยการหมุนคานครังก์

การเปรียบเทียบเพียงครั้งเดียวก็เพียงพอที่จะแสดงความต่างของขนาด Detroit Electric ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าที่ประสบความสำเร็จที่สุดในยุคนั้น ขายรถได้ไม่ถึง 5,000 คันในปี 1914 ซึ่งเป็นปีที่ทำผลงานสูงสุด ในปีเดียวกัน Henry Ford ขาย Model T ได้มากกว่า 200,000 คัน และตัวเลขนี้เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในปี 1916 ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้ากำลังมองหาทางออกเพื่อพลิกกราฟเส้นนี้ และไฮบริดคือคำตอบทางวิศวกรรมที่สมเหตุสมผลที่สุดของเส้นทางนั้น การรวมจุดแข็งของสองเทคโนโลยีไว้ในตัวถังเดียว ก็คือห่วงโซ่ตรรกะเดียวกันกับที่วางไว้ในการอภิปรายเรื่อง plug-in hybrid ในทศวรรษ 2010

Woods Dual Power ทำงานอย่างไร?

Woods Motor Vehicle Company ก่อตั้งขึ้นในชิคาโกเมื่อปี 1899 เป็นบริษัทที่ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าและยานพาหนะเชิงพาณิชย์ ผู้ก่อตั้ง Clifton Edgar Woods เป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกแวดวงรถยนต์ไฟฟ้า เขาเคยเขียนหนังสือเกี่ยวกับรถยนต์ไฟฟ้าเล่มแรก ๆ ในปี 1900 Dual Power ที่บริษัทเปิดตัวในปี 1916 เป็นไฮบริดเบนซิน-ไฟฟ้าที่สร้างขึ้นบนประสบการณ์ดังกล่าว และผลิตระหว่างปี 1917-1918

สถาปัตยกรรมของระบบยังคงให้บทเรียนแม้ในปัจจุบัน อยู่ตรงกลางคือเครื่องยนต์เบนซิน L-head สี่สูบแถวเรียง จาก Continental กำลัง 14 hp ความจุ 68.7 ลูกบาศก์นิ้ว (ประมาณ 1,125 ซีซี) คู่กับมันคือ "dynamotor" จาก General Electric ซึ่งเป็นเครื่อง DC แบบ compound-wound ที่ทำงานได้ทั้งเป็นมอเตอร์และเจนเนอเรเตอร์ กำลัง 5-6 hp แรงดัน 48 โวลต์ / 60 แอมป์ ทั้งสองเชื่อมต่อกันผ่านคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าผลิตโดย Cutler-Hammer ส่วนแบตเตอรี่ใช้แพ็คเกจผลิตพิเศษของ Exide จำนวน 24 เซลล์ ความจุ 115 แอมแปร์-ชั่วโมง รายละเอียดที่น่าสนใจคือแพ็คเกจนี้มีขนาดและน้ำหนักประมาณครึ่งหนึ่งของแพ็คเกจแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้าล้วนในยุคนั้น

การตัดสินใจที่น่าสนใจที่สุดคือ รถคันนี้ไม่มีเกียร์ ที่ความเร็วต่ำกว่า 15 mph และในเกียร์ถอยหลัง มอเตอร์ไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวทำหน้าที่ขับเคลื่อน ที่ความเร็วเหนือกว่านั้น เครื่องยนต์เบนซินจะเข้ามาทำงานผ่านคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้า และส่งกำลังบิดผ่านอาร์มาเจอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้า กล่าวคือ เครื่องยนต์เบนซินเชื่อมต่อโดยตรงกับระบบส่งกำลังอัตราทดเดียว โดยไม่มีตัวเลือกความเร็ว การนำแรงบิดเต็มที่ของมอเตอร์ไฟฟ้ามาใช้ในช่วงความเร็วต้ำคือเหตุผลทางกายภาพแบบเดียวกับที่สถาปัตยกรรมไฮบริดยุคปัจจุบันยังคงใช้อยู่

รายละเอียดที่น่าประทับใจสำหรับยุคนั้น: การชาร์จระหว่างขับขี่และเบรกสร้างพลังงานกลับ

หนึ่งในคุณสมบัติที่โฆษณาชมเชยในแคตตาล็อก Dual Power ปี 1916 คือระบบสตาร์ท ในขณะที่มอเตอร์สตาร์ทไฟฟ้ายังไม่แพร่หลาย การที่ไดนาโมเตอร์สามารถสตาร์ทเครื่องยนต์เบนซินด้วยไฟฟ้าได้ถือเป็นข้อได้เปรียบที่แท้จริง ยานพาหนะยังติดตั้งคานสตาร์ทแบบตรึงใต้หม้อน้ำมาตั้งแต่แรก โดยวิธีแก้ปัญหาถูกเพิ่มเข้ามาภายหลัง

ระบบนี้ครอบคลุมแนวคิดทั้งสองอย่างที่ผู้อ่านยุคใหม่จะจดจำได้ การชาร์จระหว่างขับขี่: ไดนาโมเตอร์ที่สลับเข้าสู่โหมดเครื่องปั่นไฟสามารถชาร์จแบตเตอรี่ระหว่างการเดินทางได้ ด้วยเหตุนี้รถจึงถูกทำการตลาดในฐานะรถ "ชาร์จเองได้" เบรกสร้างพลังงานกลับ: ด้วยคำศัพท์ในยุคนั้นว่า "dynamic braking" จะทำงานที่ความเร็วเหนือกว่า 6 mph แม้แต่แนวคิดการจัดการแบตเตอรี่ในยุคแรกก็มีอยู่ด้วย วิศวกรในทศวรรษ 1910 ทราบดีว่าการชาร์จเกินและการปล่อยประจุจนหมดทำให้แผ่นเพลทแบตเตอรี่เกิด "gassing" และ "sulphating" และ Woods สนับสนุนให้ใช้งานในช่วง 10-30 mph

สถาปัตยกรรมที่เป็นคู่แข่ง: การส่งกำลังแม่เหล็กไฟฟ้าของ Owen Magnetic

Woods ไม่ใช่เพียงตัวอย่างเดียว Owen Magnetic เป็นรถยนต์หรูที่ผลิตตั้งแต่ปี 1915 ถึง 1922 - แรกเริ่มที่นิวยอร์ก ต่อมาที่คลีฟแลนด์ และในระยะสุดท้ายที่วิลค์ส-แบร์ ยึดตามการออกแบบเกียร์แม่เหล็กไฟฟ้าของนักประดิษฐ์ Justus B. Entz โดยในรถคันนี้เครื่องยนต์เบนซินหมุนเครื่องปั่นไฟ และกำลังไฟฟ้าขับเคลื่อนล้อหลัง กล่าวคือ ในทางเทคนิคถือเป็นการค้นพบยุคแรกของสถาปัตยกรรมไฮบริดแบบอนุกรมในยุคปัจจุบัน พี่น้อง Raymond และ Ralph Owen เริ่มการผลิตในปี 1915 ด้วยการสนับสนุนจาก Baker Electric และ Rausch & Lang ช่วงราคาในปี 1916 อยู่ที่ 3.000-6.000 ดอลลาร์ นั่นคือสูงกว่าแม้แต่ Dual Power เสียอีก ด้วยเหตุนี้ Owen Magnetic จึงบางครั้งถูกเรียกว่า "อยู่ห่างจาก Prius ไปราว ๆ 80 ปี" - และคำจำกัดความนี้ก็เปิดเผยช่องว่างระหว่างปี 1917 กับปี 1997

ทำไม Woods Dual Power ถึงล้มเหลว?

ในแง่เทคนิคระบบนี้ล้ำสมัยและได้รับการยอมรับว่าทำงานได้ตามที่ประกาศไว้ แต่ในแง่การค้าไม่มีองค์ประกอบใดประสบความสำเร็จเลย เหตุผลที่วัดได้ของความล้มเหลวมีชัดเจน:

• ราคา: 2,650 ดอลลาร์ เทียบเท่ากับ Model T ราวสี่คันหรือ Buick สองคัน เมื่อปี 1918 แชสซีถูกยืดออกเป็น 124 นิ้วและเครื่องยนต์ถูกเพิ่มเป็น 95 CID ราคาก็พุ่งขึ้นเป็น 2,950 ดอลลาร์ แต่ยอดขายไม่เพิ่มขึ้น
• ประสิทธิภาพ: ความเร็วสูงสุด 35 mph ไม่เพียงพอสำหรับลูกค้าระดับหรูหราในตลาดที่มี Model T ซึ่งทำได้ถึง 40-45 mph
• ความสมบูรณ์: ระบบไม่ราบรื่นและเชื่อถือได้เท่าที่เคยให้สัญญาไว้; ปี 1917 จำเป็นต้องมีการแก้ไข
• ตลาด: ส่วนแบ่งตลาดของยานยนต์ไฟฟ้ากำลังลดลงอย่างรวดเร็วอยู่แล้ว; รถไฮบริดจึงปรากฏตัวในฐานะผลิตภัณฑ์ที่พยายามช่วยกู้เซกเมนต์ที่กำลังจม

คำตัดสินโดยสรุปสั้นอย่างโหดร้าย: ไฮบริดไม่สามารถประสบความสำเร็จทางการค้าได้เพราะแพง ช้า และดูแลรักษายาก บริษัท Woods ล้มละลายในปี 1918; โดยรวมแล้วมีการขาย Dual Power เพียงไม่กี่คันและรถติดแบรนด์ Woods ไม่ถึง 14,000 คัน แนวทางการตลาดก็สะท้อนธรรมเนียมของยุคนั้น: การเน้น "ใช้งานง่าย" มุ่งเป้าไปที่คนขับหญิงเป็นหลัก เช่นเดียวกับรถไฟฟ้าล้วน

เหลือตัวอย่างอยู่กี่คันและสามารถดูได้ที่ไหน?

จำนวนที่ทราบในปัจจุบันคือสี่คัน และอาจเป็นห้าคัน ตัวอย่างที่สำคัญที่สุดคือยานพาหนะในพิพิธภัณฑ์ The Henry Ford ที่ Dearborn: เป็นของแท้ อยู่ในสภาพที่ได้รับการอนุรักษ์ และมีเลขไมล์ 11,085 ไมล์; ตัวอย่างปี 1917 สามารถชมได้ในนิทรรศการ "Driving America" ของพิพิธภัณฑ์ อีกหนึ่งคันอยู่ในคอลเลกชันพิพิธภัณฑ์แถบลอสแอนเจลิส; งานอนุรักษ์ดำเนินการโดย Howard Auto Preservation ส่วนตัวอย่างที่ยังเดินได้เพียงคันเดียวที่ทราบอยู่ที่พิพิธภัณฑ์ Louwman Museum ในเนเธอร์แลนด์ มีรายงานว่าหนึ่งตัวถังถูกติดตั้งบนแชสซี Stanley Steamer และอีกคันหนึ่งถูกสร้างตัวถังใหม่เป็นรถ roadster สไตล์ Hispano-Suiza; ตัวอย่างปี 1917 ที่อยู่ในสภาพเสียถูกลงประกาศขายในราคาราว 48,000 ดอลลาร์

ยานพาหนะเหล่านี้เป็น "ไฮบริดแรก" จริงหรือ?

ไม่ - และข้อถกเถียงเรื่องความเป็นผู้นำยังคงอยู่ในแวดวงประวัติศาสตร์ แหล่งข้อมูลส่วนใหญ่ชี้ว่าไฮบริดแรกคือผลงาน Lohner-Porsche ของ Ferdinand Porsche: ต้นแบบที่เปิดตัวในปี 1900 และรุ่น Mixte ปี 1901 ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และในปี 1902 Porsche ชนะการแข่งขัน Exelberg Rally ด้วยยานพาหนะนี้ แหล่งข้อมูลบางแห่งระบุว่าต้นแบบ Semper Vivus มีอายุจากงาน Paris World Exhibition ปี 1900 และการผลิตในปี 1901 อย่างไรก็ตาม บทเล่าประวัติศาสตร์ยอดนิยมบางส่วนนำเสนอ Woods Dual Power ปี 1917 ว่าเป็น "รถไฮบริดแรก" โดยตรง; ความไม่สอดคล้องกันในเรื่องการระบุปีและความเป็นผู้นำก็มีมากเช่นนั้น กรอบความคิดที่ถูกต้องคือ: หาก Lohner-Porsche เป็นไฮบริดแรก Dual Power ก็เป็นความพยายามอย่างจริงจังครั้งแรกที่มุ่งสู่การผลิตแบบอนุกรมในสหรัฐอเมริกา

นอกจากนี้ยังต้องหมายเหตุเกี่ยวกับบทเล่าเรื่อง "การหายไป 80 ปี" อีกด้วย การที่ Owen Magnetic ปี 1916 มีอายุก่อน Prius ราวแปดสิบปีก็สนับสนุนเรื่องราวนี้; แต่สิ่งที่หายไปไม่ใช่ไอเดีย หากแต่เป็นความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ การออกแบบของ Viktor Wouk ในปี 1974 ที่อิงจาก Buick Skylark ซึ่งได้รับยอมรับว่าเป็นรถไฮบริดสมัยใหม่คันแรก ตามด้วย Prius ที่ขายในญี่ปุ่น 18,000 คันในปี 1997 และ Honda Insight แบบสองที่นั่งที่เข้าตลาดในปลายปี 1999 ล้วนแสดงให้เห็นว่าไอเดียทางสถาปัตยกรรมเดียวกันนี้เริ่มเข้ามามีบทบาทเมื่อแบตเตอรี่และพลังงานไฟฟ้าในที่สุดก็เป็นรุ่นเป็นระยะ ไดนาโมเตอร์ของ Woods เป็นแบบแผนแรกของชุดเทคโนโลยีนั้นที่ถูกสร้างขึ้นล่วงหน้าแปดสิบปี

บทสรุป: ไอเดียทางวิศวกรรมกับความจริงของตลาด

เรื่องราวของ Woods Dual Power พิสูจน์ว่าไฮบริดในฐานะไอเดียมีชีวิตอยู่ในอเมริกายุคทศวรรษ 1910 เช่นกัน และที่นี่มันกลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่จับต้องได้ ระบบนี้มีทั้งการชาร์จระหว่างขับขี่ เบรกแบบสร้างพลังงานไฟฟ้า การสตาร์ทด้วยไฟฟ้า และแม้กระทั่งความตระหนักในการปกป้องอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ สิ่งที่ขาดหายไปคือสองตัวแปรที่วิศวกรคนใดจะแก้ไขได้ไม่ นั่นคือพลังและต้นทุน การขายรถที่วิ่ง 35 mph ในตลาดเดียวกับ Model T แต่ราคาสี่เท่าไม่ได้ต้องการฟิสิกส์ หากแต่ต้องการเศรษฐศาสตร์ และเศรษฐศาสตร์นั้นเพิ่งจะก่อตัวขึ้นแปดสิบปีต่อมาในยุคที่ไฮบริดมีชื่อว่า Prius

แหล่งอ้างอิง

• มันไม่ใช่ไฮบริดคันแรก แต่ Woods Dual Power ปี 1917 คือความมหัศจรรย์ที่ได้รับความช่วยเหลือทางไฟฟ้า
• ผู้บุกเบิกไฮบริด: Woods Dual Power ปี 1916
• Woods Motor Vehicle Company
• Vehicle Conservation | Wood Dual Powered Coupe
• Owen Magnetic
• Lohner–Porsche
• ประวัติศาสตร์ของ Porsche เริ่มต้นจากไฟฟ้า
• รถยนต์ไฮบริดคันแรก | The Engines of Our Ingenuity
• หมุดหมาย: Toyota Prius รถไฮบริดผลิตจำนวนมากคันแรกของโลก ปี 1997