PHEV vs EREV: ทำไมรถไฮบริดเสียบปลั๊กจึงทิ้งเกียร์ — และรถ Range Extender ไม่เคยมีเลย
รถไฮบริดเสียบปลั๊ก (PHEV) และรถยนต์ไฟฟ้าที่มีเครื่องปั่นไฟช่วยเพิ่มระยะทาง (EREV) ดูคล้ายกันจากเบาะคนขับ — ทั้งคู่เสียบปลั๊กได้ ทั้งคู่มีเครื่องยนต์เบนซิน ทั้งคู่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าเพียวๆ ได้ — แต่ใต้ตัวถังนั้นทั้งสองเดิมพันต่างกันโดยพื้นฐานต่อคำถามเดียว: เครื่องยนต์ควรขับเคลื่อนล้อโดยตรงหรือไม่? คำตอบอธิบายว่าทำไม PHEV รุ่นแรกๆ ถึงมากับเกียร์หลายสปีด ทำไม DM-i ของ BYD ทำให้เกียร์หายไปเกือบหมด และทำไม EREV ไม่เคยมีเกียร์เลย สิ่งนี้คือวิวัฒนาการ พร้อมวิธีเลือกระหว่างสองแบบให้เหมาะกับการขับของคุณ
BYD Qin Plus (DM-i) — Jengtingchen, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
ความต่างหลัก: เครื่องยนต์สัมผัสล้อได้หรือไม่?
- EREV (เพิ่มระยะทาง): เครื่องยนต์ไม่เคยขับเคลื่อนล้อ หน้าที่เดียวคือผลิตไฟฟ้า ที่ความเร็วใดๆ ล้อจะถูกหมุนโดยมอเตอร์ไฟฟ้า EREV แท้จริงแล้วคือรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ที่บรรทุกเครื่องปั่นไฟมาด้วย
- PHEV (ไฮบริดเสียบปลั๊ก): เครื่องยนต์สามารถผลิตไฟฟ้า และ ที่ความเร็วปานกลางถึงสูง สามารถประกอบเข้ากับคลัชทางกลเพื่อขับเคลื่อนล้อโดยตรง ข้ามขั้นตอนการแปลงพลังงานหนึ่งขั้น
ช่องว่างจะเห็นชัดเจนที่สุดบนทางด่วน เส้นทางพลังงานของ EREV คือ "น้ำมัน → การปั่นไฟ → การขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า" — สองการแปลง สูญเสียประสิทธิภาพประมาณ 10% เมื่อเทียบกับเส้นทางกลโดยตรง PHEV ในโหมดขับเคลื่อนโดยตรงจะข้ามหนึ่งการแปลงนั้น พลังงานบนทางด่วนที่ความเร็วคงที่จึงต่ำกว่า ในเมือง ทั้งสองแทบไม่ต่างกันในความรู้สึก: ต่างก็ขับด้วยไฟฟ้าที่ความเร็วต่ำ นุ่มนวลและเงียบ
ทำไม PHEV รุ่นแรกจึงพึ่งพาเกียร์หลายสปีด
ในช่วงต้นทศวรรษ 2010 เทคโนโลยีแบตเตอรี่คือข้อจำกัด: แพ็คเล็ก อัตราดิสชาร์จต่ำ และมอเตอร์ที่ไม่สามารถแบกพารถครอบคลุมย่านความเร็วทั้งหมดได้เอง ดังนั้นเครื่องยนต์จึงต้องเป็น "นักแสดงนำ" ครอบคลุมทุกอย่างตั้งแต่ออกตัวจนถึงความเร็วทางด่วน ผู้ออกแบบจึงนำเทคโนโลยีรถยนต์แบบดั้งเดิมมาต่อเข้ากับไฮบริด โดยจับคู่เครื่องยนต์กับเกียร์แบบ DCT หรือ AT มากับมอเตอร์ไฟฟ้า และพึ่งพาสัดส่วนหลายเกียร์เพื่อรักษาเครื่องยนต์ให้อยู่ในย่านประหยัด
DHT หลายสปีด (เกียร์ไฮบริดเฉพาะทาง) สามารถครอบคลุมย่านความเร็วทั้งหมดได้ แต่ก็สืบทอดราคาค่าใช้จ่าย: อาการกระชากตอนเปลี่ยนเกียร์ การเปลี่ยนเกียร์หมายถึงการตัดและประกอบแรงบิดใหม่ ซึ่งแสดงออกเป็นอาการกระชาก และทั้งระบบถ่ายทอดความซับซ้อนทางกลของสายพานเครื่องยนต์สันดาปเข้าสู่ยุคไฟฟ้า
สิ่งที่ความก้าวหน้าของแบตเตอรี่ปลดล็อก: PHEV สปีดเดียว (BYD DM-i)
เมื่อแพ็คใหญ่ขึ้นและอัตรา charge/discharge สูงขึ้น มอเตอร์ไฟฟ้าจึงแบกรถได้เองในหน้าต่างความเร็วที่กว้างขึ้นมาก และเครื่องยนต์ไม่จำเป็นต้อง "ทำทุกอย่าง" อีก สิ่งนี้เขียนสถาปัตยกรรมใหม่
ตัวอย่างแบบฉบับคือ DM-i ของ BYD ซึ่งระบบ EHS ของมันรวมมอเตอร์สองตัว ตัวควบคุมสองตัว เกียร์ทอนสปีดเดียว และคลัชขับเคลื่อนโดยตรงเข้าเป็นชุดเดียวกะทัดรัด ด้วยกลยุทธ์ทำงานที่ให้ไฟฟ้านำหน้า:
- ขับในเมืองความเร็วต่ำ: คลัชขับเคลื่อนโดยตรงเปิดอยู่ เครื่องยนต์สตาร์ทเฉพาะเมื่อจำเป็นเพื่อชาร์จ ล้อถูกขับโดยมอเตอร์ P3 — ประสบการณ์ใกล้เคียง BEV
- ครูซความเร็วปานกลาง/สูง (โดยทั่วไปเหนือ ~70 km/h): คลัชเข้าประกอบ และเครื่องยนต์ขับล้อผ่านสัดส่วนตรึงเดียว มอเตอร์ช่วยหรือพักตามความเหมาะสม
สิ่งนี้รักษาความนุ่มนวลและประสิทธิภาพของมอเตอร์ไฟฟ้าที่ความเร็วต่ำจุดที่มันเด่น ขณะที่บนทางด่วนเครื่องยนต์จะรับช่วงด้วยกลไกและเลี่ยงการสูญเสียพลังงาน "ปั่นแล้วค่อยขับ" เทียบกับ DHT หลายสปีดรุ่นแรกๆ ขับเคลื่อนโดยตรงสปีดเดียวขจัดอาการกระชากตอนเปลี่ยนเกียร์ได้ทั้งหมด และสถาปัตยกรรมที่เรียบง่ายกว่าก็เชื่อถือได้มากขึ้นและผลิตถูกกว่า
EREV: ลบการเชื่อมต่อทางกลออกอย่างสิ้นเชิง
ในขณะที่ PHEV ทำให้เกียร์เรียบง่ายขึ้น EREV ตัดสินใจอย่างห้าวหาญกว่า: ถอดคลัชและเกียร์ทอนระหว่างเครื่องยนต์กับล้อออกอย่างหมดจด ใน EREV ไม่มีการเชื่อมต่อทางกลใดๆ ระหว่างเครื่องยนต์กับล้อในสภาวะใดก็ตาม
- เครื่องยนต์คือ "หน่วยปั่นไฟ" ล้วนๆ: ในทุกโหมดมันทำงานเพียงเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ ที่จุดเสถียรที่ประหยัดที่สุด
- ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าเต็มเวลา: ประสบการณ์ขับเสมอเป็นแบบ EV — นุ่มนวล เงียบ ไม่มีช่วงเครื่องยนต์แทรกแซง
- ฮาร์ดแวร์เรียบง่ายกว่า: ไม่มีคลัช ไม่มีเกียร์ทอน ไม่มีกลไกสลับโหมดซับซ้อน — ต้นทุนพัฒนาต่ำและบำรุงรักษาน้อย
ข้อแลกเปลี่ยนคือสิ่งที่กล่าวไว้ตอนต้น: ในการครูซทางด่วนต่อเนื่อง EREV ไม่สามารถข้ามการแปลงสองชั้นได้ จึงมีการสิ้นเปลืองน้ำมันที่ความเร็วคงที่สูงกว่าปกติ
ควรซื้อแบบไหน? ขึ้นอยู่กับสัดส่วนทางด่วนของคุณ
ด้วยแบตเตอรี่ที่ใหญ่ในปัจจุบัน — PHEV กระแสหลักให้ระยะไฟฟ้า 100–200 km EREV มักได้ 150 km หรือมากกว่า — ทั้งสองประเภทแทบเป็น EV สำหรับการเดินทางประจำวัน จุดแยกทางที่แท้จริงคือ กี่กิโลเมตรของคุณเป็นทางด่วนระยะไกล
สถานการณ์ 1: ส่วนใหญ่เดินทางในเมือง นานๆ ครั้งถึงออกทริปไกล ไม่มีความต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่าง PHEV สปีดเดียวกับ EREV ในการใช้ daily: ในเมืองทั้งคู่ขับด้วยไฟฟ้า นุ่มนวลและเงียบ หากมีก็เพียงความรู้สึกไฟฟ้าเต็มเวลาของ EREV มีความประณีตเหนือกว่าเล็กน้อยในเมือง เลือกตามราคา พื้นที่ และอุปกรณ์
สถานการณ์ 2: ขับทางด่วนบ่อย หรือชาร์จได้จำกัด PHEV สปีดเดียวคือคำตอบที่ดีกว่า ในการครูซทางด่วนเครื่องยนต์ขับโดยตรงและข้ามการแปลงหนึ่งขั้น พลังงานตอนแบตเตอรี่หมดจึงโดยปกติต่ำกว่า EREV ระดับเดียวกัน 1.5–2 L/100 km คำนวณที่ 15,000 km/ปี โดยมี 6,000 km เป็นทางด่วน: ที่ ¥8/L PHEV ประหยัดได้ราว ¥700–1,000 (ประมาณ $100–140) ต่อปี เฉพาะน้ำมัน PHEV ยังรับมือได้ดีกว่าเมื่อชาร์จไม่ได้นานๆ — พฤติกรรม state of charge และการส่งกำลังเสื่อมถอยอย่างนุ่มนวลกว่า EREV เมื่อขับต่อเนื่องด้วยแบตเตอรี่ต่ำ
China angle
ในฐานะนักเขียนที่ตั้งอยู่ที่ China ผมได้ที่นั่งแถวหน้าในการสังเกตทั้งสองเทคโนโลยีในระดับอุตสาหกรรม: China คือตลาดเดียวที่ PHEV และ EREV ถูกผลิตและทำตลาดแบบมวลชนทั้งคู่ โดย BYD ผลักดัน DM-i/DM 5.0 สปีดเดียว และ Li Auto, AITO/Seres และ Deepal หนุน EREV รายละเอียดน่าสนใจเรื่องการส่งออกอยู่ที่การรับรู้: Europe มักปฏิบัติต่อ PHEV เป็นเทคโนโลยีเปลี่ยนผ่าน (และบัดนี้เก็บภาษีเข้มงวดขึ้น) North America แทบไม่รู้จัก EREV และวัฒนธรรมไฮบริดของ Japan สร้างรอบ HEV แบ่งกำลังของ Toyota มากกว่าครอบครัว plug-in ใดๆ ในทางกลับกัน ผู้ซื้อ China กำลังเลือกตาม กรณีการใช้ (use case) มากขึ้น — ผู้ซื้อแนวเมืองหันไป EREV เพื่อความรู้สึก EV ผู้ซื้อแนวทางด่วนหันไป PHEV เพื่อประสิทธิภาพ — การแบ่งกลุ่มที่เพิ่งเริ่มไปถึงตลาดต่างประเทศ South Korea บ้านเกิดของไลน์ plug-in และไฮบริด E-GMP 800 V ของ Hyundai และ Kia ยังปฏิบัติต่อทั้ง PHEV และ EREV เป็นตลาดเฉพาะข้าง HEV ครองตลาดของตน — อีกตลาดที่ตรรกะ use-case ของ China แทบไม่ถึง
Sources
- BYD — เอกสารระบบซูเปอร์ไฮบริด DM-i / EHS ทางการ (byd.com)
- Wikipedia — Plug-in hybrid และ Series hybrid (EREV) อ้างอิงสถาปัตยกรรม
- Wikimedia Commons — BYD Qin Plus (ภาพถ่าย: Jengtingchen, CC BY-SA 4.0); Li Auto L9 (ภาพถ่าย: Evnerd, CC BY-SA 4.0)