Hybrid là gì – Các dạng động cơ và các loại xe hybrid hiện nay

28-06-23

Xe hybrid được định nghĩa là gì? Có điểm mạnh và yếu gì? Cách hoạt động của chúng ra sao? Cần lưu ý điều gì khi sử dụng? Có những loại xe hybrid nào hiện đang được bán tại thị trường Việt Nam?

Xe hybrid là gì?

Xe hybrid là gì?

Xe hybrid là gì?

Xe hybrid là gì, còn được gọi là xe lai, là một dạng xe ô tô sử dụng cùng lúc hai nguồn động cơ khác nhau, gồm động cơ đốt trong và động cơ điện. Điều này có nghĩa là xe sẽ chạy bằng cả xăng và điện.

Khái niệm xe hybrid đã tồn tại từ năm 1899, khi một chiếc xe hybrid đầu tiên được sản xuất bởi Pieper, một công ty ô tô ở Liège, Bỉ, và công ty truyền tải điện Vendovelli và Priestly của Pháp. Sau nhiều nỗ lực nghiên cứu và phát triển, đến những năm 90 của thế kỷ trước, xe lai mới thực sự trở nên hấp dẫn.

Những hãng sản xuất ô tô Nhật Bản đã đóng góp lớn vào việc thương mại hóa loại xe này. Vào năm 1997, Toyota đã giới thiệu mẫu xe sedan hybrid đầu tiên của họ, Toyota Prius. Trong thời gian đó, Honda cũng ra mắt Honda Civic và Honda Civic hybrid. Những mẫu xe này đã được coi là bước đầu tiên để chính thức thương mại hóa xe hybrid trong thời đại hiện đại.

Cấu tạo xe hybrid là gì

Cấu tạo của xe hybrid tương tự như xe sử dụng động cơ đốt trong thông thường. Động cơ này được kết nối với hệ thống truyền động để làm cho bánh xe quay. Tuy nhiên, xe hybrid có thêm một động cơ điện, có nhiệm vụ chia sẻ hoặc hỗ trợ cho động cơ đốt trong.

Để có thể hoạt động mượt mà và hiệu quả, xe hybrid cần được trang bị thêm một số bộ phận hỗ trợ như pin và bộ chuyển đổi công suất. Pin (hay ắc quy điện áp cao) được sử dụng để lưu trữ và cung cấp năng lượng cho động cơ điện. Bộ chuyển đổi công suất giúp chuyển đổi nguồn năng lượng của động cơ thành các dạng khác nhau để phục vụ cho các mục đích sử dụng như dẫn động xe và sạc pin.

Các dạng động cơ hybrid là gì

Xe hybrid hiện có ba dạng cấu trúc truyền động khác nhau:

Hệ thống nối tiếp:

Trong dạng này, động cơ điện truyền lực trực tiếp đến hệ thống dẫn động bánh xe, trong khi động cơ đốt trong chỉ chịu trách nhiệm cung cấp năng lượng cho động cơ điện và sạc pin.
Ưu điểm: Động cơ xăng hoạt động chủ yếu khi xe chạy ở tốc độ cao, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường.

Nhược điểm: Với hệ thống này, pin có kích thước và dung tích lớn do động cơ điện đảm nhận vai trò chính. Động cơ xăng có nguy cơ quá tải vì phải cung cấp năng lượng liên tục cho động cơ điện và pin.

Hệ thống song song

Cả động cơ điện và động cơ đốt trong đều tham gia truyền lực. Việc hoạt động của từng động cơ phụ thuộc vào điều kiện vận hành và được điều khiển bởi một bộ điều khiển trung tâm.
Ưu điểm: Xe hybrid song song có công suất cao hơn do sử dụng hai nguồn năng lượng. Pin không cần quá lớn.

Nhược điểm: Hệ thống này có cấu trúc phức tạp, đòi hỏi chi phí sản xuất cao.

Hệ thống hỗn hợp

Hệ thống hỗn hợp kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song. Hệ thống này tận dụng tối đa ưu điểm của từng hệ thống và khắc phục nhược điểm của chúng. Đây là hệ thống được ưu tiên sử dụng trong việc sản xuất xe hybrid hiện nay.

Các loại xe hybrid là gì

Các loại xe hybrid là gì

Các loại xe hybrid là gì

Hiện có nhiều dạng xe hybrid khác nhau, phân biệt chủ yếu bởi cách phối hợp công suất và thời điểm phối hợp giữa động cơ điện và động cơ đốt trong.

Full hybrid là gì

Xe full hybrid (hay còn gọi là parallel hybrid) là dạng xe hybrid mà động cơ điện và động cơ đốt trong có thể hoạt động riêng lẻ hoặc kết hợp tùy theo điều kiện vận hành. Pin động cơ điện có thể tự sạc bằng năng lượng từ động cơ đốt trong.
Loại xe full hybrid này có thể chạy hoàn toàn bằng điện, hoàn toàn bằng nhiên liệu hoặc kết hợp cả hai. Động cơ điện thường hoạt động riêng lẻ ở tốc độ thấp đến trung bình. Tuy nhiên, quãng đường mà xe có thể di chuyển chỉ hạn chế do dung lượng pin. Tuy nhiên, ưu điểm là pin có thể nạp lại nhanh chóng từ động cơ đốt trong. Trong loại xe này, động cơ đốt trong cung cấp năng lượng cho xe và cũng sạc pin của động cơ điện.

Khi khởi động, xe full hybrid hoạt động ở chế độ không tải, chỉ sử dụng động cơ điện. Khi xe bắt đầu di chuyển, bộ điều khiển quyết định khi nào sử dụng động cơ đốt trong, khi nào sử dụng động cơ điện và khi nào cả hai hoạt động cùng một lúc, tuỳ thuộc vào cách lái.

Nếu di chuyển ở tốc độ thấp và đạp ga nhẹ, động cơ điện vẫn hoạt động độc lập. Khi đạp ga sâu, bộ điều khiển kích hoạt động cơ đốt trong để tăng tốc theo yêu cầu của người lái. Nếu tốc độ đã ổn định ở mức trung bình, ví dụ như duy trì tốc độ từ 50 đến 60 km/h, động cơ đốt trong sẽ tự động tắt và chỉ có động cơ điện hoạt động.

Nói chung, động cơ điện của xe full hybrid hoạt động phần lớn trong quá trình vận hành. Động cơ đốt trong tham gia khi cần lực kéo lớn như tăng tốc hoặc điều khiển ở tốc độ cao.

Các dòng xe hybrid của Toyota như Toyota Prius, Toyota Corolla hybrid, Toyota Camry hybrid, Toyota Corolla Cross hybrid và Toyota RAV4 hybrid đều thuộc dạng full hybrid.

Mild hybrid:

Mild hybrid electric vehicle – MHEV (xe hybrid nhẹ) là loại xe hybrid có động cơ điện và động cơ đốt, nhưng động cơ điện không thể hoạt động độc lập. Động cơ điện chỉ hoạt động như một hỗ trợ cho động cơ đốt trong, không thể vận hành độc lập như xe full hybrid.

Nhiệm vụ chủ yếu của động cơ điện là cho phép xe tự động tắt động cơ đốt trong trong các tình huống như khi xe đang lăn dốc, phanh gấp hoặc tạm dừng, và sau đó nhanh chóng khởi động lại. Đồng thời, động cơ điện cung cấp công suất để tăng cường hiệu suất của động cơ đốt trong. Pin của động cơ điện sẽ được sạc bằng cách thu nhận năng lượng từ quá trình phanh của xe.

So với hệ thống hybrid đầy đủ, hệ thống hybrid nhẹ thường có giá thành thấp hơn do thiết kế đơn giản hơn và chi phí sản xuất thấp hơn. Tuy nhiên, vì động cơ điện chỉ đóng vai trò phụ, hiệu suất tối ưu hóa và khả năng tiết kiệm nhiên liệu của xe hybrid nhẹ không bằng xe hybrid đầy đủ. Tuy vậy, trong thực tế, xe hybrid nhẹ vẫn giúp tiết kiệm khoảng 10-15% nhiên liệu. Đặc biệt, sự cải thiện lớn nhất là khi xe di chuyển ở tốc độ thấp (khi tiêu thụ nhiên liệu và phát thải cao).

Nhiều hãng xe sang như BMW, Mercedes-Benz, Audi và Volvo đã áp dụng hệ thống hybrid nhẹ vào các mẫu xe của mình.

Plug-in hybrid

Xe hybrid sạc điện (PHEV) là một loại xe hybrid có cả động cơ điện và động cơ đốt trong. Tuy nhiên, pin của động cơ điện không được sạc đầy bởi động cơ đốt trong mà được sạc thông qua kết nối với nguồn điện bên ngoài qua một ổ cắm.

Xe hybrid sạc điện hoạt động tương tự như xe hybrid đầy đủ. Tuy nhiên, khoảng cách di chuyển của động cơ điện sẽ dài hơn do dung lượng pin lớn hơn. Xe hybrid sạc điện có thể hoạt động hoàn toàn bằng điện mà không cần sử dụng động cơ đốt trong.

Về lý thuyết, nếu chỉ sử dụng trong thành phố, người dùng hiếm khi vượt quá giới hạn khoảng cách điện cho một lần sạc. Trong trường hợp hết pin, động cơ đốt trong có thể cung cấp công suất giống như xe hybrid đầy đủ.

So với các loại xe hybrid khác, xe hybrid sạc điện có khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải tốt hơn. Tuy nhiên, một khảo sát cho thấy nhiều người sử dụng xe hybrid sạc điện không tận dụng ưu điểm này. Họ thường không sạc pin và sử dụng xe PHEV như một chiếc xe thông thường. Cách sử dụng này tạo ra sự lãng phí hơn so với một chiếc xe ô tô truyền thống. Bởi vì xe PHEV có trọng lượng lớn hơn (do có hệ thống hybrid), nên nó sẽ tiêu thụ nhiên liệu nhiều hơn.

Một số mẫu xe thương mại áp dụng hệ thống hybrid sạc điện có thể kể đến như Mitsubishi Outlander, Audi Q7 E-Tron…

Range extender hybrid

Xe hybrid gia tăng tầm hoạt động (REX) là một loại xe hybrid có cả động cơ điện và động cơ đốt trong, tuy nhiên, động cơ đốt trong không truyền động trực tiếp cho bánh xe mà chỉ sử dụng để sạc pin cho động cơ điện. Do đó, loại xe hybrid này có thể tiếp tục hoạt động mà không cần dừng lại để sạc điện.

Tuy nhiên, điểm yếu của xe hybrid gia tăng tầm hoạt động là việc có một động cơ đốt trong bổ sung làm cho xe nặng hơn, ảnh hưởng đến hiệu suất của xe. Đồng thời, hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu cũng không đạt được mức đáng kể.

Hiện nay, trên thị trường không còn các mẫu xe sử dụng hệ thống hybrid gia tăng tầm hoạt động. Tuy nhiên, trước đây đã có một số mẫu xe hybrid gia tăng tầm hoạt động được bán như BMW i3 REX, Chevrolet Volt…

Các chế độ vận hành của xe hybrid

Xe hybrid đầy đủ thường được trang bị với các chế độ sau đây:

  • Chế độ hoàn toàn sử dụng điện: Xe chỉ sử dụng nguồn điện để di chuyển.
  • Chế độ hoàn toàn sử dụng xăng: Xe chỉ sử dụng nhiên liệu xăng để di chuyển.
  • Chế độ kết hợp sử dụng cả xăng và điện: Xe sử dụng cả nguồn điện và nhiên liệu xăng để di chuyển.
  • Chế độ hấp thụ năng lượng khi giảm tốc: Xe sẽ thu hồi năng lượng khi ngừng hoặc giảm tốc độ.

Xe hybrid thường có khả năng hoạt động ở chế độ điện. Người lái có thể tự chủ động lựa chọn chế độ này. Tuy nhiên, quãng đường mà xe có thể di chuyển ở chế độ này sẽ bị hạn chế dựa trên dung lượng pin và điều kiện lái xe. Thông thường, chỉ khi pin còn trên 80%, chế độ này mới có thể được kích hoạt. Do đó, nếu bạn chỉ cần di chuyển trong khoảng thời gian ngắn, việc sử dụng chế độ này sẽ gặp khó khăn vì pin chưa được sạc đầy.

Người lái chỉ có thể tự chủ động lựa chọn chế độ xe điện. Còn với các chế độ khác như chạy hoàn toàn bằng xăng, kết hợp sử dụng cả xăng và điện… sẽ phụ thuộc vào bộ điều khiển xe dựa trên trạng thái pin và điều kiện vận hành.

Thông thường, bộ điều khiển xe sẽ tự động chọn chế độ hoàn toàn sử dụng điện khi xe vừa khởi động, đậu ở tốc độ chậm, và duy trì tốc độ ổn định ở mức thấp – trung bình. Động cơ xăng sẽ tham gia hoạt động mỗi khi người lái đạp ga mạnh, cần tăng tốc đột ngột, di chuyển với tốc độ cao, hoặc vượt địa hình dốc… Lúc này, động cơ xăng sẽ cung cấp sức mạnh để kéo xe và cung cấp năng lượng cho pin hybrid.

Khi người lái nhả chân ga hoặc đạp phanh để giảm tốc, bộ điều khiển sẽ kích hoạt chế độ hấp thụ năng lượng. Chế độ này giúp tái tạo năng lượng từ động năng lãng phí và sạc lại pin hybrid.

Xem thêm: Xe số tự động: Tiện ích, công nghệ và xu hướng phát triển

Xem thêm: Turbo là gì? Hiểu rõ về công nghệ turbo trong ô tô

Trong trường hợp xe hoàn toàn dừng lại, ví dụ như khi đèn đỏ hoặc chờ hành khách lên xuống… cả động cơ xăng và điện đều tắt để tiết kiệm năng lượng.

Mơ thấy mèo trắng: Bạn nhất định phải xem ngay những luận giải này

Mơ thấy mèo trắng: Bạn nhất định phải xem ngay những luận giải này

14-06-24

Mơ thấy mèo trắng có ý nghĩa gì? Điều gì đang đến với cuộc sống của bạn khi chiêm bao thấy mèo trắng? Tìm hiểu ngay để biết thêm chi tiết!

Mơ thấy mèo cắn – Tín hiệu tâm linh không thể coi thường
Mơ thấy mèo cắn – Tín hiệu tâm linh không thể coi thường

14-06-24

Giấc mơ thấy mèo con may hay rủi đánh con gì rủng rỉnh tài lộc?
Giấc mơ thấy mèo con may hay rủi đánh con gì rủng rỉnh tài lộc?

12-06-24

Con số may mắn tuổi Dần hôm nay ngày 17/5/2024

Con số may mắn tuổi Dần hôm nay ngày 17/5/2024

16-05-24

Con số may mắn tuổi Dần hôm nay 17/5/2024 là con số nào. Cùng các chuyên gia tìm hiểu con số may mắn dành cho tuổi dần hôm nay mang đại cát đại lợi

Thống kê XSST 17-04-2024 – Thống kê Xổ Số Sóc Trăng Thứ 4
Thống kê XSST 17-04-2024 – Thống kê Xổ Số Sóc Trăng Thứ 4

16-04-24

Thông tin về xổ số miền Bắc cho những ai chưa biết?
Thông tin về xổ số miền Bắc cho những ai chưa biết?

12-04-24