REEV Range-Extended Electric Vehicle ระบบส่งกำลังที่แบรนด์รถยนต์จีนส่งเข้ามาทำตลาดในไทยแข่งกับรถไฮบริด HEV ของญี่ปุ่นและ PHEV ของฝั่งยุโรป รถยนต์ REEV ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าตลอดเวลา ใช้หลักการเดียวกับระบบส่งกำลังของ Nissan e-Power เครื่องยนต์สันดาปภายในไม่มีกลไกเชื่อมต่อตรงกับล้อ เครื่องยนต์ 1.5 ลิตร ทำหน้าที่เป็นเครื่องปั่นไฟหรือเจเนอเรเตอร์ปั่นไฟใส่แบตเตอรี่เท่านั้น การขับเคลื่อนในลักษณะ EV Mode ระบบส่งกำลังจะดึงพลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ไปหมุนมอเตอร์ขับเคลื่อนล้อเหมือนรถไฟฟ้า เมื่อกระแสไฟในแบตเตอรี่ต่ำกว่าระดับที่กำหนด เครื่องยนต์จะสตาร์ตเพื่อหมุนเจเนอเรเตอร์ผลิตกระแสไฟฟ้า ส่วนการจัดสรรพลังงาน ไฟฟ้าที่ปั่นได้ จะถูกส่งตรงไปจ่ายให้มอเตอร์ขับเคลื่อน และนำกระแสไฟส่วนเกินกลับไปชาร์จเก็บในแบตเตอรี่ เครื่องยนต์จะรักษารอบการทำงานไว้ในย่านที่ประหยัดและมีประสิทธิภาพสูงสุด โดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนรอบตามความเร็วรถ
REEV powertrain system
HEV powertrain system
สำหรับรถยนต์ไฮบริดที่แบรนด์ญี่ปุ่นมีความถนัด รถ HEVหรือ Hybrid Electric Vehicle ขับเคลื่อนด้วยการทำงานผสมผสานระหว่าง เครื่องยนต์สันดาปกับมอเตอร์ไฟฟ้ ส่งกำลังลงล้ออย่างตรงไปตรงมาตามสภาพการขับขี่และการใช้คันเร่ง และใช้น้ำมันเชื้อเพลิงเป็นแหล่งพลังงานเดียว ไม่ต้องเสียบปลั๊กชาร์จ น้ำหนักรถจะเบากว่า REEV ที่มีแบตเตอรี่ใหญ่กว่า ช่วงออกตัวไปจนถึงการขับในย่านความเร็วต่ำ (ไม่เกิน 20-30 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ระบบส่งกำลัง HEV จะดึงกระแสไฟจากแบตเตอรี่ไปหมุนมอเตอร์ขับเคลื่อนล้อเพียงอย่างเดียว เครื่องยนต์ดับเพื่อลดการกินน้ำมันและมลพิษ ช่วงเร่งแซง หรือขับขึ้นทางชัน ระบบจะปรับเปลี่ยนเป็น Hybrid Mode ผสมผสานการทำงานระหว่างเครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้า โดยทำงานร่วมกันในการส่งแรงบิดลงล้อพร้อมกัน เพื่อสร้างพละกำลังสูงสุดช่วงวิ่งความเร็วเดินทางคงที่ เครื่องยนต์ส่งกำลังตรงลงล้อผ่านชุดเกียร์/คลัตช์ ในย่านรอบเครื่องที่ประหยัดที่สุด โดยไม่ต้องผ่านการแปลงเป็นไฟฟ้า พร้อมแบ่งกำลังส่วนเกินปั่นไฟเก็บเข้าแบตเตอรี่ ช่วงยกคันเร่งชะลอตัว / เบรก ระบบ Regenerative Braking ทำงาน มอเตอร์จะเปลี่ยนหน้าที่เป็นเจเนอเรเตอร์ ดึงพลังงานจลน์จากการหมุนของล้อกลับมาแปลงเป็นไฟฟ้าชาร์จเข้าแบตเตอรี่อัตโนมัติ
เหตุผลทางวิศวกรรมที่ทำให้ REEV (Range-Extended EV / Series Hybrid) มีอัตราสิ้นเปลืองน้ำมันสูงกว่า HEV (Series-Parallel Hybrid) เมื่อขับขี่ในโหมดน้ำมันล้วน เกิดจากการสูญเสียในกระบวนการแปลงพลังงานหลายชั้น และ น้ำหนักตัวรถที่ต่างกัน
การสูญเสียในระบบแปลงพลังงาน
REEV เครื่องยนต์ไม่ได้เชื่อมต่อกับล้อโดยตรง พลังงานต้องถูกเปลี่ยนรูปหลายสเตป พลังงานกลจากเครื่องยนต์ เจนเนอเรเตอร์ (แปลงเป็นไฟฟ้า) อินเวอร์เตอร์ แบตเตอรี่/มอเตอร์ขับเคลื่อน พลังงานกลลงล้อ ทุกขั้นตอนมีการสูญเสียความร้อนและความต้านทานสะสมประมาณ 30% รวมเหลือราว 70–75%
HEV (Series-Parallel / Direct Drive) มีคลัตช์และชุดเกียร์อัตโนมัติที่สามารถล็อคตรง ให้เครื่องยนต์ส่งกำลังลงล้อได้โดยตรง ในย่านความเร็วเดินทาง พลังงานกล ส่งตรงถึงล้อโดยมีการสูญเสียกำลังในระบบเพียง 3–5%
น้ำหนักตัวรถ
REEV ต้องแบกแบตเตอรี่ High-Voltage ความจุสูง (30–50 kWh) พร้อมมอเตอร์ขับเคลื่อนขนาดใหญ่ และเครื่องยนต์ปั่นไฟ ทำให้ตัวรถหนักกว่า HEV ในมิติเดียวกันถึง 200–400 กิโลกรัม เครื่องยนต์ปั่นไฟจึงต้องทำงานหนักขึ้นและกินน้ำมันมากขึ้นเพื่อแบกรับน้ำหนักส่วนนี้
HEV ใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็ก (1.5–2.0 kWh) ทำให้ตัวรถเบากว่าอย่างชัดเจน ใช้พลังงานในการเอาชนะความเฉื่อยและแรงต้านทานการหมุนของยางน้อยกว่า
REEV powertrain system
HEV powertrain system
ประสิทธิภาพเครื่องยนต์ในย่านความเร็วสูง
REEV ที่ความเร็วเดินทาง 90–120 กม./ชม. มอเตอร์ไฟฟ้าต้องใช้กำลังสูงมากเพื่อเอาชนะแรงต้านอากาศ เครื่องยนต์จึงต้องเร่งรอบสูงเพื่อปั่นไฟจ่ายกระแสต่อเนื่อง พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ถูกดึงไปใช้ทันทีแบบไม่ผ่านจุดที่คุ้มค่าที่สุดของแบตเตอรี่
HEV ดึงเอาช่วง Thermal Efficiency สูงสุด (40–41%) ของเครื่องยนต์มาใช้ส่งกำลังกลตรงไปที่ล้อ โดยไม่ต้องผ่านการแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าให้เสียเปล่า
รูปแบบการส่งกำลัง
REEV ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า 100% โดยเครื่องยนต์ทำหน้าที่หมุนเจเนอเรเตอร์เพื่อปั่นไฟเท่านั้น
HEV ระบบไฮบริดผสมผสาน ใช้ทั้งมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องยนต์ต่อตรงลงล้อตามสภาวะการขับขี่
การส่งกำลังช่วงวิ่งทางไกล (Highway Cruising)
REEV เครื่องยนต์ → ปั่นไฟ → อินเวอร์เตอร์ → มอเตอร์ → ล้อ (ต้องแปลงพลังงานหลายขั้นตอน)
HEV เครื่องยนต์ → ชุดเกียร์/คลัตช์ → ล้อโดยตรง (Direct Drive ไม่ผ่านการแปลงเป็นไฟฟ้า)
ประสิทธิภาพเมื่อใช้น้ำมัน (Charge-Sustaining Efficiency)
REEV ต่ำกว่า เกิดการสูญเสียในระบบแปลงพลังงานซ้ำซ้อน (Double Conversion Loss) สะสมในรูปความร้อน
HEV สูงกว่า ดึงช่วง Thermal Efficiency สูงสุดของเครื่องยนต์ส่งตรงลงล้อโดยไม่สูญเสียพลังงานไฟฟ้า
ขนาดแบตเตอรี่และน้ำหนักตัวรถ
REEV แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ (30–50 kWh) หนักกว่า 200–400 กก. เครื่องยนต์จึงต้องทำงานหนักขึ้นเพื่อแบกน้ำหนัก
HEV แบตเตอรี่ขนาดเล็ก (1.5–2 kWh) ตัวรถเบากว่า ใช้พลังงานในการเอาชนะความเฉื่อยและแรงต้านหมุนน้อยกว่า
เปรียบเทียบการทำงานของ REEV และ HEV
HEV ผสมผสานระหว่างเครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้า ทำงานร่วมกันหรือสลับกันส่งกำลังลงล้อ
REEV ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า 100% ตลอดเวลา เครื่องยนต์ทำหน้าที่เป็นเจเนอเรเตอร์ปั่นไฟเท่านั้น
การเชื่อมต่อของเครื่องยนต์ลงล้อ
HEV มีระบบคลัตช์/ชุดเกียร์ ต่อตรงจากเครื่องยนต์ลงล้อได้ (Direct Drive)
REEV ไม่มีกลไกเชื่อมต่อระหว่างเครื่องยนต์กับล้อโดยสิ้นเชิง
แบตเตอรี่และการเสียบปลั๊กชาร์จ
HEV แบตเตอรี่ขนาดเล็ก (ประมาณ 1.5 – 2 kWh) ไม่รองรับการเสียบปลั๊กชาร์จจากภายนอก
REEV: แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ (ประมาณ 30 – 50 kWh) รองรับการเสียบปลั๊กชาร์จทั้ง AC และ DC Fast Charge
ระยะทางขับขี่ด้วยไฟฟ้าบริสุทธิ์ (Pure EV Range)
HEV ระยะสั้นมาก (1 – 3 กม.) ใช้ช่วยช่วงออกตัวหรือความเร็วต่ำเพื่อลดมลพิษ
REEV ระยะทางไกล (150 – 300+ กม.) ใช้งานแบบรถไฟฟ้า EV100% ได้จริงในชีวิตประจำวัน
ประสิทธิภาพเมื่อวิ่งทางไกลด้วยน้ำมัน (Highway Fuel Efficiency)
HEV ประหยัดกว่า ดึงกำลังกลจากเครื่องยนต์ส่งตรงลงล้อโดยไม่เสียพลังงานจากการแปลงกระแส
REEV กินน้ำมันมากกว่า เกิดการสูญเสียในการแปลงพลังงาน 2 ต่อ
น้ำหนักตัวรถ
HEV เบากว่า ใช้แบตเตอรี่ลูกเล็กและมอเตอร์ขนาดพอเหมาะ
REEV หนักกว่า HEV มาก โดยมีน้ำหนักเพิ่มขึ้น 200 – 400 กก. เพราะแบกทั้งแบตเตอรี่ลูกใหญ่ มอเตอร์กำลังสูง และเครื่องยนต์ปั่นไฟ
ฟีลลิ่งและสัมผัสการขับขี่
HEV มีเสียงและรอบเครื่องยนต์กวาดตามการกดคันเร่ง มีจังหวะการทำงานสลับไปมาของระบบส่งกำลัง
REEV ให้สัมผัสแบบรถไฟฟ้า 100% ตอบสนองแรงบิดฉับไว นุ่มนวล ไม่มีจังหวะเปลี่ยนเกียร์ เสียงเครื่องยนต์คงที่เมื่อสตาร์ตปั่นไฟ
สรุป
รถไฮบริด HEV ก็คือรถน้ำมันที่เอาไฟฟ้ามาช่วยเสริม วิ่งช้าๆ ใช้ไฟฟ้า พอความเร็วสูงขึ้น เครื่องยนต์จะส่งกำลังตรงลงล้อเลยไม่ต้องเสียเวลาแปลงพลังงานกลับไปกลับมา ตัวรถมีน้ำหนักเบากว่า REEV ไม่มีการเสียบปลั๊กชาร์จไฟ เติมน้ำมันอย่างเดียวจบ วิ่งทางไกลประหยัดเพราะไม่มีพลังงานรั่วไหลในระบบ แม้จะใช้ความเร็วสูงต่อเนื่องก็ยังคงอัตราประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงเอาไว้ได้ จากการทดสอบ Honda City 1.5 HEV ขับเร็ว 120-140 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ทำอัตราสิ้นเปลือง 16.7 กิโลเมตรต่อลิตร ส่วน REEV ขับที่ความเร็วเท่ากัน 120-140 กิโลเมตร กิน 10.5 กิโลเมตรต่อลิตร เนื่องจาก REEV เป็นรถไฟฟ้าที่แบกเครื่องยนต์ซึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องปั่นไฟติดตัวไปด้วยตลอดเวลา ตัวมันเองคือรถไฟฟ้า 100% ที่หมุนล้อด้วยมอเตอร์ตลอดเวลา เครื่องยนต์ไม่มีการส่งถ่ายแรงบิดลงล้อ มีหน้าที่แค่สตาร์ตขึ้นมาปั่นไฟเติมใส่แบตเตอรี่ เหมือนเอาเครื่องปั่นไฟวางไว้ในรถ รถ REEV ขับในเมืองชาร์จไฟบ้านให้ความคุ้มมาก แต่ถ้าแบตหมดแล้วต้องใช้น้ำมันปั่นไฟวิ่งทางไกล จะกินน้ำมันกว่าไฮบริดทั่วไปมาก ในอัตราส่วนที่น่าตกใจ เนื่องจากต้องแบกน้ำหนักแบตเตอรี่ลูกใหญ่ ไปด้วยตลอดทาง สรุปสั้นๆ HEV คือรถน้ำมันที่ประหยัดสุดในยุคนี้ ส่วน REEV คือรถไฟฟ้าที่ไม่ต้องชาร์จไฟเวลาเดินทางไกล.
อาคม รวมสุวรรณ
E-Mail chang.arcom@thairath.co.th
Facebook https://www.facebook.com/chang.arcom
https://www.facebook.com/ARCOM-CHANG-Thairath-Online-525369247505358/