Ảnh: Xe hybrid là loại xe ô tô sử dụng song song hai nguồn động cơ là động cơ đốt trong và động cơ điện
Xe hybrid đang trở thành một xu hướng thúc đẩy sự tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường. Nhưng bạn có biết đủ về xe hybrid? Cấu tạo, ưu nhược điểm, và lưu ý khi sử dụng? Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về xe hybrid, từ đó giúp bạn có quyết định thông minh khi lựa chọn một chiếc xe hybrid.
Xe hybrid là gì?
Xe hybrid là loại xe ô tô sử dụng song song hai nguồn động cơ là động cơ đốt trong và động cơ điện. Tức là, xe vừa chạy bằng xăng, vừa chạy bằng điện. Tại Việt Nam, hiện có nhiều mẫu xe hybrid đang được bán, tạo ra sự lựa chọn đa dạng cho người tiêu dùng.
Chiếc xe hybrid đầu tiên ra mắt vào năm 1899, được chế tạo bởi Pieper, Liège của Bỉ và công ty truyền tải điện Vendovelli và Priestly của Pháp. Từ đó, xe hybrid đã phát triển vượt bậc trong những năm sau đó và trở nên phổ biến từ thập kỷ 90.
Các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản, như Toyota và Honda, có công rất lớn trong việc thương mại hoá dòng xe này. Năm 1997, hãng Toyota ra mắt mẫu xe sedan hybrid Toyota Prius. Cùng thời gian, hãng Honda cũng trình làng mẫu xe Honda Civic hybrid. Đây được xem là những chiếc ô tô đầu tiên đánh dấu việc dòng xe hybrid chính thức được thương mại hoá trong kỷ nguyên hiện đại.
Cấu tạo xe hybrid
Ảnh: Cấu tạo xe hybrid gồm động cơ đốt trong và động cơ điện
Cấu tạo xe hybrid tương tự như xe sử dụng động cơ đốt trong thông thường. Động cơ kết nối với hệ thống truyền động để dẫn động các bánh xe. Tuy nhiên, xe hybrid có thêm một động cơ điện chia sẻ nhiệm vụ dẫn động hoặc hỗ trợ động cơ đốt trong.
Để cơ cấu này phối hợp nhuần nhuyễn và vận hành trơn tru, xe hybrid cần có thêm một số bộ phận hỗ trợ khác như pin và bộ chuyển đổi công suất. Pin là thiết bị giúp tích trữ và cung cấp năng lượng cho động cơ điện. Bộ chuyển đổi công suất giúp chuyển đổi nguồn động lực của động cơ thành nhiều phần phục vụ các mục đích sử dụng khác nhau như dẫn động xe và nạp điện cho pin.
Các loại động cơ hybrid
Xe hybrid có 3 loại cấu trúc truyền động cơ bản:
Nối tiếp
Động cơ điện trực tiếp truyền lực đến hệ thống dẫn động bánh xe. Động cơ đốt trong chỉ đảm nhận nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho động cơ điện và nạp cho ắc quy.
Ưu điểm: Động cơ xăng chủ yếu chỉ hoạt động khi chạy xe đường dài nên giúp tiết kiệm xăng và giảm ô nhiễm môi trường.
Nhược điểm: Với loại hệ thống này, dung tích và kích thước ắc quy lớn do động cơ điện đảm nhận vai trò truyền lực chính. Động cơ xăng dễ rơi vào tình trạng làm việc quá tải vì phải luôn cung cấp năng lượng cho động cơ điện và ắc quy.
Song song
Cả động cơ điện và động cơ đốt trong đều cùng đảm nhận vai trò truyền lực. Khi nào động cơ điện làm việc, khi nào động cơ đốt trong làm việc hay khi nào cả hai cùng làm việc sẽ do bộ điều khiển trung tâm quyết định tuỳ vào từng điều kiện vận hành.
Ưu điểm: Xe đạt công suất cao hơn do có hai nguồn truyền lực. Dung tích và kích thước ắc quy không quá lớn.
Nhược điểm: Hệ thống có cấu tạo phức tạp, chi phí sản xuất cao.
Hỗn hợp
Hệ thống hỗn hợp kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song. Hệ thống này giúp tận dụng tối đa thế mạnh, đồng thời khắc phục nhược điểm của hai hệ thống trên. Đây hiện là loại hệ thống được ưu tiên áp dụng trong chế tạo xe hybrid ngày nay.
Các loại xe hybrid
Có nhiều loại xe hybrid khác nhau, chủ yếu khác nhau ở cách phối hợp công suất và thời điểm phối hợp công suất giữa động cơ điện và động cơ đốt trong.
Full hybrid
Xe full hybrid (còn gọi là parallel hybrid) là loại xe hybrid có động cơ điện và động cơ đốt trong có thể hoạt động riêng lẻ hoặc kết hợp với nhau tuỳ từng điều kiện vận hành. Pin động cơ điện có thể tự sạc bằng năng lượng cung cấp từ động cơ đốt trong.
Loại xe full hybrid có thể chạy hoàn toàn bằng điện hoặc hoàn toàn bằng xăng/dầu hoặc kết hợp cả hai. Động cơ điện thường hoạt động riêng lẻ ở tốc độ thấp - trung bình. Tuy nhiên chỉ di chuyển trong quãng đường ngắn do giới hạn pin xe. Nhưng bù lại, pin lại có lợi thế tự sạc nhanh bằng động cơ đốt trong. Ở loại xe này, động cơ đốt trong vừa đảm nhận truyền lực cho xe, vừa tạo năng lượng để sạc pin cấp điện cho động cơ điện.
Ở các loại xe full hybrid, khi vừa khởi động, xe vận hành ở chế độ không tải, động cơ điện sẽ làm việc một mình. Khi xe bắt đầu di chuyển, tuỳ theo cách thức lái xe mà bộ điều khiển sẽ quyết định khi nào cho động cơ đốt trong hoạt động, khi nào cho động cơ điện hoạt động hay khi nào cho cả hai hoạt động cùng lúc.
Nếu di chuyển ở tốc độ thấp, đạp ga nhẹ nhàng thì động cơ điện thường vẫn làm việc đơn lẻ. Nếu đạp ga sâu thì bộ điều khiển sẽ kích hoạt động cơ đốt trong để xe tăng tốc nhanh theo ý muốn người lái. Nếu tốc độ đã ổn định, ví dụ như duy trì đều đặn ở dải tốc trung bình 50 - 60 km/h thì động cơ đốt trong sẽ tự ngắt, chỉ có động cơ điện hoạt động.
Nhìn chung, với xe full hybrid, động cơ điện gần như làm việc trong suốt quá trình xe vận hành. Còn động cơ xăng sẽ tham gia trong các tình huống xe cần lực kéo lớn như khi tăng tốc hay chạy tốc độ cao.
Các dòng xe hybrid của Toyota, như Toyota Prius, Toyota Corolla hybrid, Toyota Camry hybrid, Toyota Corolla Cross hybrid, Toyota RAV4 hybrid, đều thuộc dòng full hybrid này.
Mild hybrid
Mild hybrid electric vehicle - MHEV (xe lai nhẹ) là loại xe hybrid có động cơ điện và động cơ đốt trong nhưng động cơ điện không thể hoạt động riêng lẻ. Động cơ điện chỉ đóng vai trò hỗ trợ cho động cơ đốt trong, không thể vận hành độc lập như full hybrid.
Ảnh: Mild hybrid là loại xe hybrid có động cơ điện và động cơ đốt nhưng động cơ điện không thể hoạt động riêng lẻ
Nhiệm vụ chính của động cơ điện là cho phép động cơ đốt trong tắt khi xe đang lao dốc, phanh gấp, tạm dừng… và nhanh chóng khởi động lại sau đó. Bên cạnh đó, động cơ điện cũng tạo ra công suất để tăng lực kéo cho động cơ đốt trong. Pin của động cơ điện sẽ được nạp năng lượng thông qua quá trình phanh xe.
So với hệ thống full hybrid, hệ thống mild hybrid thường có giá thành thấp hơn do kết cấu đơn giản hơn, chi phí sản xuất ít tốn kém hơn. Tuy nhiên, vì động cơ điện chỉ đóng vai trò phụ nên hiệu quả trong việc tối ưu công suất cũng như khả năng tiết kiệm nhiên liệu của xe mild hybrid sẽ không bằng xe full hybrid. Nhưng thực tế thì mild hybrid vẫn giúp tiết kiệm 10 - 15% nhiên liệu, đặc biệt là khi xe chạy ở tốc độ thấp (thời điểm tiêu thụ nhiên liệu và phát thải cao).
Hệ thống mild hybrid thường được nhiều hãng xe sang như BMW, Mercedes-Benz, Audi, Volvo… ứng dụng trên các mẫu xe của mình.
Plug-in hybrid
Plug-in hybrid electric vehicle - PHEV (xe lai sạc điện) là loại xe hybrid có động cơ điện và động cơ đốt trong. Tuy nhiên pin của động cơ điện không do động cơ đốt trong nạp đầy, mà được sạc bằng cách kết nối với nguồn điện bên ngoài thông qua phích cắm.
Ảnh: Plug-in hybrid là loại xe hybrid có động cơ điện và động cơ đốt trong, trong đó pin động cơ điện phải sạc từ nguồn điện bên ngoài
Xe plug-in hybrid hoạt động tương tự như xe full hybrid. Tuy nhiên quãng đường di chuyển của động cơ điện sẽ dài hơn do dung lượng pin lớn hơn. Xe plug-in hybrid có thể hoạt động hoàn toàn bằng điện mà không cần dùng đến động cơ đốt trong.
Bởi trên lý thuyết nếu chỉ di chuyển trong phố thì người dùng hiếm khi vượt quá giới hạn quãng đường chạy bằng điện cho 1 lần sạc. Trong trường hợp hết pin, động cơ đốt trong có thể truyền động như xe full hybrid.
So với các loại xe hybrid khác, xe PHEV có khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải tốt hơn. Tuy nhiên có một khảo sát cho thấy rằng, nhiều người sử dụng xe plug-in hybrid không tận dụng tốt ưu thế này. Họ hiếm khi sạc pin mà chỉ d
