Xe Hybrid là gì ? - Sự kết hợp giữa động cơ xăng và điện

Một chiếc xe được gọi là Hybrid nếu như nó sử dụng 2 loại năng lượng trở lên để tạo ra lực kéo.

Xe Hybrid được chế tạo nhằm kết hợp động cơ xăng và động cơ điện một cách tối ưu nhất để có thể đạt được những yêu cầu khác nhau như: cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu, gia tăng công suất hoặc cung cấp thêm năng lượng cho các thiết bị điện tử và trang bị tiện nghi trên xe…

Lịch sử - Dòng xe Hybrid đã được lên ý tưởng từ hơn một thế kỷ trước

Thực ra đây không phải là một khái niệm mới, nó đã có từ rất lâu.

Chiếc xe đầu tiên sử dụng công nghệ Hybrid này là chiếc Pieper đã được giới thiệu tại triển lãm Paris Salon năm 1899.

Hơn một thế kỷ trước, theo nghiên cứu của Toyota, một người tên Piper đã đề nghị cấp bằng sáng chế về một dạng động cơ kết hợp giữa xăng và điện như các hệ thống Hybrid ngày nay.

Mục đích của Piper lúc đó là làm sao giúp chiếc xe tăng tốc lên 40 km/h trong khoảng chưa đến 10 giây, vào thời buổi mà tốc độ xe ô tô trung bình phải mất hơn nửa phút để đạt tới con số trên.

Sự bùng nổ xe gắn máy hai bánh vào đầu thế kỷ trước đã khiến sáng chế của Piper rơi vào quên lãng.

Nghiên cứu của Toyota còn chỉ ra rằng tại Pháp, công ty Ôtô điện Paris đã chế tạo một loạt xe điện và Hybrid trong những năm cuối thế kỷ 19 và đầu 20.

Một trong số những xe Hybrid của công ty Ô tô điện Paris, mang tên Kreiger, là xe dẫn động bánh trước và có tay lái trợ lực, khi đó mới chỉ là năm 1903.

Trong buổi bình minh của ngành công nghiệp ôtô, một công ty tại Áo mang tên Lohner đã chế tạo một mẫu xe, trong đó động cơ điện được gắn gần bánh xe và truyền lực thẳng tới các bánh.

Một người nổi tiếng về sau này trong ngành công nghiệp xe hơi, Ferdinand Porsche, lúc đó có mặt trong số các công nhân tham gia hoàn thiện mẫu xe này.

Mẫu xe Lohner-Porsche này rất gần với xe Hybrid ngày nay do động cơ xăng được sử dụng để cung cấp năng lượng cho động cơ điện, được coi là một chiếc xe Hybrid.

Trong giai đoạn nửa đầu của thế kỷ trước, còn có nhiều tên tuổi khác tham gia chế tạo xe Hybrid như General Electric và Woods Motor Vehicle (đều của Mỹ), Siemens - Schukert (Đức).

Các loại công nghệ Hybrid - Đa dạng ứng dụng

Công nghệ Hybrid bao gồm nhiều loại khác nhau:

Series Hybrid, Parallel Hybrid, Series-Parallel Hybrid, Plug-in Hybrid.

Mỗi loại ứng dụng cho một loại phương tiện khác nhau và có những yêu cầu sử dụng cụ thể.

1. Series Hybrid - Đầu máy tàu hỏa và tàu thủy

Đầu tiên là mô hình Hybrid lâu đời nhất, nó được ứng dụng trên những đầu máy tàu hỏa và tàu thủy xuất hiện ở nhiều thế kỷ trước.

Bởi vậy nên, yêu cầu đặt ra của động cơ điện là phải có sức mạnh lớn nên kích thước có nó thường rất to.

Tuy chạy động cơ điện nhưng loại xe này vẫn được coi là xe Hybrid, bởi nó vẫn sử dụng động cơ xăng để tái tạo nguồn điện cung cấp tới động cơ điện và hoạt động như một chiếc máy phát điện đúng nghĩa.

Nền tảng “xưa cũ” này vẫn còn được ứng dụng trên những chiếc xe sử dụng năng lượng từ pin nhiên liệu Hydrogen thay vì sử dụng động cơ xăng truyền thống để tạo ra điện năng.

2. Parallel Hybrid - Ứng dụng trên xe hơi

Tiếp theo là mô hình Hybrid đơn giản và ít tốn kém nhất, nên nó được áp dụng rất nhiều trên xe hơi.

Với nền tảng này, động cơ xăng chỉ làm một nhiệm vụ duy nhất là cung cấp sức mạnh cho xe, còn động cơ điện đóng vai trò hỗ trợ cho động cơ xăng mỗi khi chiếc xe cần tăng tốc.

Trong mô hình này, hệ thống tái tạo năng lượng phanh sẽ đóng vai trò chủ đạo trọng việc “sạc pin” chứ không phải là động cơ xăng.

Do đó, tốc độ phục hồi năng lượng của pin sẽ diễn ra khá chậm.

3. Series-Parallel Hybrid - Những chiếc xe có giá thành cao

Kế đến là nền tảng Hybrid có kết cấu phức tạp nhất, và giá thành cao nhất.

Những chiếc xe Series-Parallel Hybrid luôn có mức tiêu hao nhiên liệu ít nhất, thời gian sử dụng điện năng từ bộ pin lâu nhất và tốc độ tối đa là cao nhất so với các nền tác khác.

Sức mạnh tạo ra từ động cơ xăng và động cơ điện được kết hợp với nhau một cách linh hoạt, để bổ trợ cho nhau và tạo ra hiệu quả hoạt động tốt nhất cho chiếc xe.

Điện năng sẽ được lưu giữ trong cụm pin (thường là pin Li-ion) của chiếc xe, nó sẽ được sạc thông qua hệ thống tái tạo năng lượng phanh và cả động năng sinh ra từ động cơ xăng.

Nếu hoạt động một cách luân phiên thì cụm pin trên xe gần như lúc nào cũng được sạc đầy.

Hệ thống sẽ tự động nhận biết được điều kiện lái và mức pin còn lại để chuyển đổi chế độ vận hành một cách hiệu quả nhất.

4. Xe Plug-in Hybrid - Xe điện đơn thuần

Nói về Plug-in Hybrid, đây là những loại “xe điện” đơn thuần, nghĩa là chúng chỉ sử dụng năng lượng điện được tích trữ trong bộ pin, để cung cấp cho motor điện và tạo ra lực kéo cho một chiếc xe.

Đặc điểm chung của những loại xe này là đều sở hữu một cụm pin Li-ion rất lớn, đủ để cung cấp điện năng cho một hành trình tương đối dài (ít nhất vài trăm km).

Để sử dụng một chiếc xe Plug-in Hybrid, chúng ta phải sạc đầy sẵn ở nhà.

Nếu nó “hết pin” giữa đường, bạn phải ghé trạm sạc cố định ở trên đường để nạp thêm năng lượng.

Chính vì lý do bất tiện đó mà xe Plug-in Hybrid vẫn còn chưa được sử dụng một cách phổ biến, dù chính phủ nhiều nước đã hỗ trợ khá nhiều để người dân của họ chuyển qua sử dụng loại phương tiện này.

Những loại xe ô tô Hybrid Plug-in nổi tiếng mà có thể các bạn đã từng nghe nói đến như Nissan Leaf, Chevrolet Volt và đặc biệt gần đây có BMW i3.

Các loại xe Hybrid - Full hybrid, Mild hybrid, Plug-in Hybrid electric vehicle, Range extender Hybrid

Có nhiều loại xe hybrid, khác nhau ở cách phối hợp công suất và thời điểm phối hợp công suất giữa động cơ điện và động cơ đốt trong.

Các loại xe Hybrid có thể kể đến như: Full hybrid, Mild hybrid, Plug-in Hybrid electric vehicle, Range extender hybrid.

1. Full Hybrid - Động cơ điện và đốt trong hoạt động riêng lẻ

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.

Động cơ điện thường hoạt động riêng lẻ ở tốc độ thấp – trung bình.

Nhưng bù lại, pin lại có lợi thế tự sạc nhanh bằng động cơ đốt trong.

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 Pirus, Toyota Corolla hybrid, Toyota Camry hybrid, Toyota Corolla Cross hybrid, Toyota RAV4 Hybrid … đều là thuộc dòng full Hybrid này.

2. Mild Hybrid - Động cơ điện và đốt trong không hoạt động riêng lẻ

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.

Mild Hybrid electric vehicle – MHEV (xe lai nhẹ) 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.

Tuy nhiên, vì động cơ điện chỉ đóng vai trò phụ nên hiệu quả trong việc tối ưu công suất cũng như khả năng khả năng tiết kiệm nhiên liệu của xe mild Hybrid sẽ không bằng xe full hybrid.

Trong đó, cải thiện khá nhiều 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.

3. Plug-in Hybrid electric vehicle - Xe lai sạc điện

Như có giới thiệu ở phía trước về công nghệ Plug-in hybried, 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.

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.

So với các loại xe Hybrid khác, xe PHEV có khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải tốt hơn.

Một số mẫu xe thương mại áp dụng hệ thống plug-in Hybrid có thể kể đến: Mistubishi Outlander, Audi Q7 E-Tron…

4. Range extender Hybrid - Có thể chạy mà không cần dừng lại sạc điện

Cuối cùng là Range extender Hybrid – REX, loại xe Hybrid có động cơ điện và động cơ đốt trong, nhưng động cơ đốt trong không chịu trách nhiệm truyền động cho các bánh xe mà chỉ dùng để sạc pin cho động cơ điện.

Do đó loại xe Hybrid này có thể chạy liên tục mà không cần phải dừng lại để sạc điện.

Tuy nhiên, nhược điểm của xe range extender Hybrid là việc có thêm động cơ đốt trong khiến xe nặng hơn nên ảnh hưởng đến hiệu suất xe.

Trên thị trường hiện nay không còn các mẫu xe sử dụng hệ thống REX.

Tuy nhiên, trước đây có một số mẫu xe REX từng được mở bán như BMW i3 REX, Chevrolet Volt…

Các dòng xe Hybrid bán tại Việt Nam - Toyota, Lexus, Audi, Mercedes

Hiện tại, ở Việt Nam, các thương hiệu đình đám Toyota, Lexus đã triển khai nhiều sản phẩm full Hybrid trên thị trường như: Toyota Corolla Altis 1.8HEV, Toyota Camry 2.5HV, Lexus LS 500h hybrid, Lexus RX450h hybrid.

Ngoài ra, hai thương hiệu Mercedes-Benz và Audi cũng có những dòng xe mild Hybrid như: Mercedes C200, Mercedes C200 Exclusive, Audi A6, Audi A7 Sportback, Audi A8, Audi Q5, Audi Q7, Audi Q8…

1. Toyota Corolla Altis 1.8HEV - Sản phẩm “xe xanh” Toyota đẩy mạnh trên thị trường Việt

Toyota Corolla Altis là mẫu sedan hạng C có biến thể hybird đầu tiên tại Việt Nam.

- Tổng công suất đầu ra 150 mã lực, mô men xoắn 305Nm.
- Xe sử dụng hộp số tự động vô cấp CVT.
- Mức tiêu thụ nhiên liệu trong đô thị của Corolla Altis 1.8HEV bằng một nửa so với các phiên bản động cơ xăng truyền thống.

Phiên bản Toyota Corolla Altis hybird 1.8HEV kết hợp động cơ xăng 1.8L công suất 97 mã lực, mô men xoắn tối đa 142Nm với động cơ điện công suất 53 mã lực, mô men xoắn 163Nm.

Khi di chuyển trong phố, phần lớn động cơ điện sẽ đảm nhiệm vai trò dẫn động nên xe vận hành rất êm ái và cực tiết kiệm nhiên liệu.

2. Toyota Camry 2.5HV - Êm ái và tiết kiệm nhiên liệu

Toyota Camry cũng là mẫu sedan đầu tiên trong phân khúc hạng D có phiên bản động cơ lai hybrid.

Phiên bản này sử dụng động cơ xăng 2.5L kết hợp mô tơ điện cho ra tổng công suất tối đa 176 mã lực và mô men xoắn tối đa 221Nm, kết hợp hộp số tự động vô cấp E-CVT.

Trải nghiệm thực tế, phiên bản Toyota Camry 2.5HV cực kỳ êm ái.

Chỉ khi tăng tốc hay duy trì ở tốc độ cao thì động cơ xăng mới tham gia.

Cầm lái hay ngồi trong Camry 2.5HV, người cầm lái nhanh chóng bị chinh phục bởi một không gian cực kỳ yên tĩnh, đúng chuẩn trải nghiệm của một mẫu sedan tiệm cận hạng sang, mức tiêu thụ nhiên liệu cũng tiết kiệm.

Khi di chuyển trong đô thị, xe chỉ tiêu tốn 4,9 lít/100km.

3. Toyota Corolla Cross 1.8HV - Phân khúc bình dân, Tiết kiệm nhiên liệu

Toyota Corolla Cross là mẫu xe có phiên bản full Hybrid đầu tiên trong phân khúc bình dân được giới thiệu tại Việt Nam.

Phiên bản Corolla Cross Hybrid 1.8HV được trang bị động cơ xăng 1.8L công suất 138 mã lực kết hợp cùng một mô tơ điện công suất 53 mã lực.

So với các phiên bản dùng động cơ truyền thống, bản Corolla Cross Hybrid có mức tiêu thụ nhiên liệu thấp hơn gần một nửa, vận hành mượt mà êm ái.

4. Lexus LS 500h Hybrid - Tốc độ tối đa lên đến 260km/h

Lexus LS 500h Hybrid là mẫu xe full Hybrid đầu tiên được hãng Lexus phân phối chính hãng tại Việt Nam sau nhiều năm về nước theo diện nhập khẩu tư nhân.

Mẫu sedan hạng sang cỡ lớn này trang bị hệ thống dẫn động Multi Stage Hybrid System, kết hợp động cơ xăng V6 3.5L với 2 mô tơ điện tự sạc mạnh mẽ.

Nếu chỉ chạy bằng mô tơ điện thì vẫn đạt được tốc độ tối đa lên đến 140 km/h.

5. Lexus RX450h Hybrid - Hiệu suất nhiên liệu tốt, mẫu mã hạng sang

Lexus RX450h Hybrid là một mẫu xe 5 chỗ gầm cao hạng sang cỡ trung của hãng Lexus.

Đây cũng là một trong các xe full Hybrid hiếm hoi đầu tiên nhập khẩu về Việt Nam theo diện nhập khẩu tư nhân.

Xe sử dụng động cơ V6 3.5L kết hợp với 2 – 3 mô tơ điện (tuỳ theo phiên bản) cho hiệu suất nhiên liệu khá ấn tượng.

6. Các dòng xe khác - Mercedes, Audi

Bên cạnh các dòng xe full Hybrid trên thì Việt Nam cũng có nhiều mẫu ô tô thuộc dòng xe lai nhẹ mild Hybrid đến từ các hãng xe sang như:

- Mercedes-Benz từng có Mercedes C200 và Mercedes C200 Exclusive.

Hãng sử dụng công nghệ EQ Boost, bổ sung thêm động cơ điện để hỗ trợ cho động cơ tăng áp cỡ nhỏ nhằm nâng cao hiệu suất và tối ưu mức tiêu thụ nhiên liệu.

- Audi có Audi A6, Audi A7 Sportback, Audi A8, Audi Q5, Audi Q7, Audi Q8…

Hãng sử dụng công nghệ mild Hybrid MIEV, kết hợp động cơ xăng với mô tơ điện nhằm giảm mức tiêu hao nhiên liệu, giúp xe vận hành mượt mà hơn.

Đối tượng sử dụng - Đi đôi với mong muốn bảo vệ môi trường

Với sự nóng lên toàn cầu, khí thải từ các nhà máy và phương tiện giao thông trên thế giới ngày càng ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng cuộc sống của con người.

Chính vì vậy, chính phủ của nhiều nước phát triển trên thế giới đã có những biện pháp chặt chẽ hơn về quy định khí thải đối với các phương tiện giao thông.

Vì vậy, xe Hybrid là lựa chọn thích hợp cho người dùng khi vừa muốn bảo vệ môi trường, nhưng đồng thời không muốn chia tay dòng xe chạy bằng nhiên liệu hóa thạch.

Xe Hybrid vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường, vừa là cầu nối quan trọng trong quá trình chuyển đổi giữa xe ô tô chạy bằng động cơ đốt trong sang xe chạy điện thuần túy.

Tuy nhiên, để phổ biến dòng xe này sẽ gặp nhiều khó khăn vì xe Hybrid phải sử dụng 2 động cơ nên giá thành sẽ cao hơn xe chạy xăng hay xe thuần điện.