Categories: สนทนา

การทำงานระบบไฮบริดของโตโยต้า

ระบบขับเคลื่อนไฮบริด ที่โตโยต้าพัฒนาขึ้นคือ ระบบการทำงานร่วมกันแบบสมบูรณ์ครบวงจร หรือ Series Parallel Hybrid System ซึ่งนับเป็นเทคโนโลยีไฮบริดที่ก้าวหน้าที่สุดในปัจจุบัน เพราะเป็นระบบที่สะดวกง่ายต่อการใช้งาน และมีความทนทาน ให้สมรรถนะการขับขี่เหมือนกับรถยนต์ทั่วๆไป แต่ในขณะเดียวกันกลับให้คุณประโยชน์ที่เหนือกว่าทั้งประหยัดเชื้อเพลิงและลดมลพิษได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
ในปี 2540 โตโยต้า นำรถยนต์ไฮบริดออกจำหน่ายในประเทศญี่ปุ่นเป็นครั้งแรก โดยใช้ชื่อว่า พรีอุส (PRIUS) และในปี 2543 การจำหน่ายพรีอุสในต่างประเทศก็เริ่มขึ้น ปัจจุบันมีจำหน่ายใน 44 ประเทศทั่วโลก ยอดจำหน่ายรวมมากกว่า 1.8 ล้านคัน

รถยนต์ไฮบริด คือ รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงาน 2 แบบในรถยนต์คันเดียวกัน กล่าวคือ พลังงานจากเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิง และพลังงานจากมอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้กระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ โดยทั้งสองระบบจะทำงานผสมผสานกันตลอดเวลาอย่างมีประสิทธิภาพและชาญฉลาด เพื่อขับเคลื่อนรถยนต์จึงช่วยประหยัดเชื้อเพลิงและลดการปล่อยมลพิษ ในขณะเดียวกันก็ให้สมรรถนะการขับขี่ที่เหนือกว่ารถยนต์ทั่วไป
ประเภทของระบบไฮบริด
ระบบไฮบริดมี 3 ประเภท
1)ระบบไฮบริดแบบอนุกรม ระบบนี้เครื่องยนต์จะไปหมุนเจเนเรเตอร์ จากนั้นมอเตอร์ไฟฟ้าจะใช้กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้นี้ส่งกำลังไปที่ล้อ ทำให้ล้อหมุน ระบบนี้เรียกว่าระบบไฮบริดแบบอนุกรม เพราะว่ากำลังขับเคลื่อนที่จ่ายไปที่ล้อนั้น จ่ายไปตามกำลังเครื่องยนต์และกำลังมอเตอร์ตามลำดับ ระบบไฮบริดแบบอนุกรมสามารถทำให้เครื่องยนต์กำลังต่ำ ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพต่อเนื่อง โดยให้กำเนิดกำลังไฟฟ้าและจ่ายไฟฟ้าไปยังมอเตอร์ไฟฟ้า อีกทั้งยังช่วยชาร์จไฟแบตเตอรี่ด้วย ระบบไฮบริดแบบอนุกรมนี้มีมอเตอร์ 2 ตัว – เจเนเรเตอร์ 1 ตัว (ซึ่งมีโครงสร้างเหมือนกับมอเตอร์ไฟฟ้าทั่วไป) และมอเตอร์ไฟฟ้า 1 ตัว ระบบนี้ได้นำมาใช้งานในระบบโคสเตอร์ไฮบริด (Coaster Hybrid)
ระบบไฮบริดแบบคู่ขนาน
ในระบบไฮบริดแบบคู่ขนาน ทั้งเครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้าจะไปขับเคลื่อนล้อต่างๆ และกำลังขับเคลื่อนจากแหล่งพลังงานสองชนิดนี้สามารถนำมาใช้งานได้ตามสภาวะการณ์ต่างๆที่เป็นอยู่ ณ ขณะนั้น และที่เรียกระบบนี้ว่าระบบไฮบริดแบบคู่ขนาน ก็เพราะว่ากำลังที่ส่งไปยังล้อต่างๆ นั้น ถูกส่งไปพร้อมๆ กันเป็นคู่ขนาน ระบบนี้จะชาร์จไฟฟ้าโดยเปลี่ยนมอเตอร์ไฟฟ้าให้ทำงานเป็นเจเนเรเตอร์ ในขณะที่ใช้ไฟฟ้าจากแบตเตอรี่เป็นตัวขับเคลื่อนล้อต่างๆ แม้ว่าระบบนี้จะมีโครงส้างไม่ซับซ้อน แต่ระบบไฮบริดแบบคู่ขนานก็ม่สามารถส่งกำลังไปขับเคลื่อนล้อได้ในขณะที่ทำการชาร์จไฟฟ้าไปด้วยในคราวเดียวกัน เพราะว่าระบบมีมอเตอร์เพียงตัวเดียว
3)ระบบไฮบริดแบบอนุกรม / คู่ขนาน
ระบบนี้รวมเอาระบบไฮบริดแบบอนุกรมและแบบคู่ขนานไว้ด้วยกัน เพื่อใช้ประโยชน์จากสองระบบให้ได้มากที่สุด ระบบนี้มีมอเตอร์ 2 ตัว การทำงานของระบบนี้จะขึ้นอยู่กับสภาวะการขับขี่ว่าจะใช้มอเตอร์ไฟฟ้าหรือจะใช้กำลังขับเคลื่อนจากทั้งมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องยนต์ เพื่อดึงประสิทธิภาพการทำงานออกมาให้ได้สูงที่สุด นอกจากนี้ ระบบยังส่งกำลังขับเคลื่อนไปยังล้อต่างๆ ในขณะที่เจเนเรเอตร์สร้างกระแสไฟฟ้าเมื่อจำเป็น ซึ่งระบบนี้เป็นระบบที่ติดตั้งให้กับพรีอุสไฮบริดและเอสติมาไฮบริด
การทำงานของระบบไฮบริด
ระบบไฮบริด จะควบคุมและผสมผสานการทำงานของเครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้า เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในทุกสภาพการขับขี่ โดยสามารถอธิบายเกี่ยวกับระบบการทำงานของไฮบริด 7 สถานะ ดังนี้
1. เริ่มต้นขับเคลื่อน (ใช้ประโยชน์ของมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีแรงบิดต่ำในการออกตัว)
เมื่อเริ่มการขับเคลื่อนระบบไฮบริดจะใช้มอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งทำงานด้วยพลังงานจากแบตเตอรี่เพียงอย่างเดียวโดยที่เครื่องยนต์ที่จะไม่ทำงาน เนื่องจากเครื่องยนต์ไม่สามารถให้แรงบิดที่สูงได้ในจังหวะที่รอบเครื่องยนต์ยังต่ำอยู่ ซึ่งต่างจากมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งทำได้ และตอบสนองในการออกตัวที่ดีและนุ่มนวล
2. การขับขี่ด้วยความเร็วต่ำ / ปานกลาง (ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ)
ในขณะขับขี่ด้วยความเร็วต่ำหรือปานกลาง เครื่องยนต์ไม่สามารถใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่มอเตอร์ไฟฟ้าจะใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ดังนั้น ระบบไฮบริดจึงใช้พลังงานไฟฟ้าซึ่งเก็บอยู่ในแบตเตอรี่เพื่อหมุนมอเตอร์ไฟฟ้าในการขับเคลื่อนรถยนต์ในขณะขับขี่ด้วยความเร็วต่ำและปานกลาง
3. การขับขี่ความเร็วปกติ (ใช้เครื่องยนต์เป็นระบบขับเคลื่อนหลัก เพื่อใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ)
ระบบไฮบริดจะใช้เครื่องยนต์ในการขับเคลื่อนในระดับความเร็วปกติเพื่อให้การใช้พลังงานมีประสิทธิภาพสูงสุด โดยพลังงานที่ถูกผลิตขึ้นจากน้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกนำไปใช้ขับเคลื่อนล้อทั้งสี่โดยตรง และขึ้นอยู่กับสภาวการณ์ต่างๆในการขับขี่ พลังงานส่วนหนึ่ง จะถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยพลังงานที่ผลิตจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อช่วยเสริมการทำงานของเครื่องยนต์
4. การขับขี่ความเร็วปกติ / การชาร์จแบตเตอรี่ (การชาร์จแบตเตอรี่จากพลังงานส่วนเกิน)
เนื่องจากระบบไฮบริด จะทำหน้าที่ควบคุมเครื่องยนต์ให้ทำงานได้อย่างมีสมรรถนะสูงสุด จึงอาจทำให้เครื่องยนต์ผลิตพลังงานออกมามากเกินความจำเป็นในกรณีดังกล่าว พลังงานส่วนเกินที่ถูกผลิตออกมาจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า เพื่อเก็บไว้ในแบตเตอรี่
5. การเร่งเครื่องยนต์ (อัตราเร่งที่เหนือกว่าจากแหล่งพลังงานคู่)
เมื่อมีการเร่งเครื่องยนต์อย่างเต็มที่ เช่น ในขณะขับขี่ขึ้นทางลาดชันหรือในจังหวะเร่งแซง พลังงานจากแบตเตอรี่จะถูกส่งไปยังมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อช่วยเสริมการขับเคลื่อน และด้วยการผสานพลังงานทั้งจากเครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้า ทำให้ระบบไฮบริด สามารถส่งพลังงานเพื่อไปขับเคลื่อนรถยนต์ เทียบได้กับเทียบได้กับรถยนต์ซึ่งมีเครื่องยนต์ที่ใหญ่กว่าหนึ่งเท่าตัว
6. การลดความเร็ว / การผลิตพลังงานเพิ่ม (พลังงานที่ได้จากการลดความเร็วจะถูกส่งไปเก็บไว้ในแบตเตอรี่)
ในจังหวะเบรกหรือลดความเร็ว ระบบไฮบริดจะใช้พลังงานจลที่เกิดขึ้นเพื่อทำให้ล้อไปหมุนมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งทำงานเสมือนเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และพลังงานความร้อนจากแรงเสียดทานเมื่อลดความเร็ว ก็จะถูกแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าซึ่งจะถูกส่งไปเก็บไว้ในแบตเตอรี่เพื่อใช้งานต่อไป
7. เมื่อหยุดอยู่กับที่ (ระบบทั้งหมดจะหยุดทำงาน เมื่อรถยนต์หยุดอยู่กับที่)
เครื่องยนต์ มอเตอร์ไฟฟ้า และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะหยุดทำงานโดยอัตโนมัติ เมื่อรถยนต์หยุดอยู่กับที่ ดังนั้นจึงไม่มีการสูญเสียพลังงานใดๆ ทั้งสิ้น

ข้อดีของระบบไฮบริด
1. ประหยัดพลังงาน
ระบบไฮบริดช่วยเพิ่มประสิทธิภาพใช้เชื้อเพลิงในการขับเคลื่อนได้อย่างดีเยี่ยม โดยขณะออกตัว จะใช้พลังงานจากมอเตอร์ไฟฟ้าในการขับเคลื่อนเท่านั้น ซึ่งช่วยลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิง และเมื่อลดความเร็วโดยการแตะเบรก เครื่องยนต์จะอยุดทำงาน เป็นการลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิง และพลังงานคงามร้อนที่ปกติจะสูญเสียไปจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าเพื่อชาร์จไปเก็บไว้ที่แบตเตอรี่
2. ลดมลพิษ
ระบบไฮบริดสามารถช่วยลดมลพิษจากการปล่อยไอเสียด้วยการหยุดการทำงานของเครื่องยนต์ไนบางจังหวะของการขับเคลื่อน เช่น การจอดและการลดความเร็ว
3. อัตราเร่งราบรื่นไม่ติดขัด
ด้วยการผสานการทำงานร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพของเครื่องยนต์มอเตอร์ไฟฟ้า ทำให้รถยนต์ระบบไฮบนิดมีสมรรณะการขับขี่ที่ดีเยี่ยมในทุกสภาพการขับขี่ และยังให้อัตราดีกว่ารถยนต์ทั่วไปในรุ่นเท่าเทียมกัน
4. ไร้เสียงรบกวนขณะขับขี่
ระบบไฮบริดโดดเด่นด้วยคงามเงียบ ที่เป็นผลมาจากการขังเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าขณะขับขี่ที่ความเร็วต่ำและจะดับเครื่องยนต์โดยอัตโนมัติขณะจอด
ส่วนแบตเตอรี่ไฮบริด นั้น ทำมาจากโลหะนิกเกิลไฮไดร สมรรถนะสูงขนาดกะทัดรัดที่พัฒนาเพื่อใช้กับระบบไฮบริดของ โตโยต้า (THS) และได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นในระบบไฮบริดของโตโยต้ารุ่นที่สอง (THS II) การลดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่โดยการใช้โครงสร้างเครือข่ายใหม่ทั้งหมดระหว่างเซลล์ (แบตเตอรี่) ทำให้สารอิเล็กโทรดดีขึ้นส่งผลให้ความหนาแน่นการรับ/ส่งกำลังของแบตเตอรี่ใหม่ดีกว่าแบตเตอรี่รุ่นเดิม 35% ด้วยเหตุนี้ แบตเตอรี่นี้จึงเป็นแบตเตอรี่ที่มีความหนาแน่นกำลัง (กำลังต่อหน่วยของน้ำหนัก) สูงสุด แบตเตอรี่ไฮบริดใหม่นี้จะจ่ายไฟและชาร์จไฟจากเจเนเรเตอร์ และมิเตอร์เพื่อทำการชาร์จไฟอย่างสม่ำเสมอ ดังนั้น จึงไม่มีความจำเป็นในการชาร์จไฟแบตเตอรี่จากแหล่งจ่ายไฟภายนอกเหมือนกับยานยนต์พลังงานไฟฟ้า
สำหรับแบตเตอรี่ไฮบริดนั้น โตโยต้าได้ทดสอบคุณภาพจนมั่นใจและคาดว่าจะรับประกันคุณภาพของแบตเตอรี่ไฮบริดที่ 5 ปี และราคาของแบตเตอรี่ไฮบริด นั้น อยู่ระหว่างการพิจารณาต้นทุน อย่างไรก็ตามคาดว่า ราคานั้นจะไม่สูงจนเกินไปเนื่องจากมีการผลิตในจำนวนที่มากพอ
โจ้ เปรมศักดิ์ 8/3/2009 11:48:01 PM
มีคำถามหรือสงสัยอะไรถามได้นะครับ
โจ้ เปรมศักดิ์ 8/4/2009 8:58:31 PM

รอดูรีวิวเร็วๆนี้นะครับ
โจ้ เปรมศักดิ์ 8/26/2009 3:27:25 AM

ข้อดีเห็นมาเยอะแล้ว

อยากรู้ว่าข้อเสียมีอะไรบ้างครับ

รบกวนช่วยบอกด้วยนะครับ

ขอบคุณมาก
กอล์ฟ 10/5/2009 12:51:06 PM

Facebook Comments