Xe hybrid chạy xăng - điện

"Xe hybrid" là một thuật ngữ chung để chỉ bất kỳ chiếc xe nào có động cơ đốt trong (ICE) và động cơ điện. Xe hybridcũng đi kèm với hai pin: một dành riêng cho ICE và một dành riêng cho động cơ điện. Có ba loại ô tô hybrid chính (nhẹ, đầy đủ và plug-in), được phân loại theo cách thức và thời điểm sử dụng động cơ điện và pin để cung cấp năng lượng cho ô tô và các bộ phận của nó.

Tại sao gọi xe hybrid là con lai?

Rất đơn giản, hybrid kết hợp ít nhất một động cơ điện với động cơ xăng để di chuyển xe và hệ thống của nó sẽ thu hồi năng lượng thông qua phanh tái tạo. Đôi khi động cơ điện thực hiện tất cả công việc, đôi khi là động cơ xăng, và đôi khi chúng hoạt động cùng nhau. Kết quả là lượng xăng bị đốt cháy ít hơn và do đó, tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn. Thêm năng lượng điện thậm chí có thể tăng hiệu suất trong một số trường hợp nhất định.

Với tất cả chúng, điện đến từ một bộ pin điện áp cao (tách biệt với pin 12 volt thông thường của ô tô) được bổ sung bằng cách thu năng lượng từ quá trình giảm tốc thường bị mất thành nhiệt do phanh tạo ra trên xe ô tô thông thường. (Điều này xảy ra thông qua hệ thống phanh tái tạo.) Xe hybrid cũng sử dụng động cơ khí để sạc và bảo dưỡng pin. Các công ty ô tô sử dụng các thiết kế hybrid khác nhau để thực hiện các sứ mệnh khác nhau, từ tiết kiệm nhiên liệu tối đa đến giữ giá thành của phương tiện ở mức thấp nhất có thể.

Công nghệ Hybrid là gì? 

Công nghệ Hybridlà loại công nghệ có 2 động cơ đẩy trong đó có một động cơ đốt trong truyền thống và một động cơ điện nhằm tạo ra lực kéo cho xe. Hai động cơ này được kết hợp nhằm đạt được những tiêu chí khác nhau tùy theo mục đích của nhà sản xuất.

Xe Hybrid hay còn gọi là xe lai nghĩa là kết hợp sử dụng 2 bộ truyền động, một động cơ chạy xăng và một mô tơ chạy điện. Đặc điểm quan trọng nhất của xe Hybrid là khả năng tiết kiệm nhiên liệu, thân thiện môi trường, vận hành mạnh mẽ và yên tĩnh. Hơn nữa, công nghệ pin Hybridlà một phần quan trọng tạo nên sự vận hành mạnh mẽ và độ tin cậy cao.

Trang bị hệ thống lái độc đáo

Xe hybrid sử dụng động cơ xăng và cả mô tơ điện trong khi đó các xe thông thường chỉ sử dụng động cơ xăng. Tùy thuộc vào hệ thống, xe Hybrid sẽ sử dụng hai nguồn năng lượng theo các cách khác nhau để tạo nên sự vận hành mạnh mẽ mà vẫn đạt hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu tối ưu.

Các thành phần chính của ô tô Hybrid

Ắc quy (phụ): Trong ô tô truyền động điện, ắc quy phụ có điện áp thấp cung cấp điện để khởi động ô tô trước khi ắc quy đầu kéo hoạt động; nó cũng cung cấp năng lượng cho các phụ kiện xe.

Bộ chuyển đổi DC / DC: Thiết bị này chuyển đổi nguồn DC có điện áp cao hơn từ bộ pin đầu kéo thành nguồn DC có điện áp thấp hơn cần thiết để chạy các phụ kiện trên xe và sạc lại pin phụ.

Máy phát điện: Tạo ra điện từ các bánh xe quay trong khi phanh, chuyển năng lượng đó trở lại bộ pin đầu kéo. Một số loại xe sử dụng động cơ máy phát điện thực hiện cả chức năng truyền động và tái tạo.

Động cơ điện kéo: Sử dụng năng lượng từ bộ pin sức kéo, động cơ này truyền động các bánh xe của xe. Một số loại xe sử dụng động cơ máy phát điện thực hiện cả chức năng truyền động và tái tạo.

Hệ thống xả: Hệ thống xả dẫn khí thải từ động cơ ra ngoài qua ống xả. Một bộ xúc tác ba chiều được thiết kế để giảm lượng khí thải ra từ động cơ trong hệ thống xả.

Bộ nạp nhiên liệu: Một vòi phun từ bộ phân phối nhiên liệu gắn vào bình chứa trên xe để làm đầy bình.

Thùng nhiên liệu (xăng): Thùng này dự trữ xăng trên xe cho đến khi động cơ cần.

Động cơ đốt trong (đánh lửa bằng tia lửa): Trong cấu hình này, nhiên liệu được phun vào ống nạp hoặc buồng đốt, nơi nó được kết hợp với không khí và hỗn hợp không khí / nhiên liệu được đánh lửa bằng tia lửa điện từ bugi.

Bộ điều khiển điện tử công suất: Bộ phận này quản lý dòng năng lượng điện được cung cấp bởi pin sức kéo, điều khiển tốc độ của động cơ điện kéo và mô-men xoắn mà nó tạo ra.

Hệ thống nhiệt (làm mát): Hệ thống này duy trì phạm vi nhiệt độ hoạt động thích hợp của động cơ, động cơ điện, thiết bị điện tử công suất và các thành phần khác.

Bộ pin kéo: Lưu trữ điện năng để sử dụng cho động cơ điện kéo.

Bộ truyền động: Bộ truyền động truyền công suất cơ học từ động cơ và / hoặc động cơ kéo điện để truyền động các bánh xe.

Công nghệ Pin Hybrid có gì khác biệt? 

Khi pin xe hybrid hoạt động cùng với công nghệ pin hybrid, bạn có thể mong đợi sẽ thấy nhiều lợi ích ! Ưu điểm đáng kể nhất là xe hybrid có thể phục hồi năng lượng phanh hiệu quả hơn.

Phanh tái tạo là khi động cơ biến thành máy phát điện và sạc pin cho xe hybrid khi nó chạy chậm lại hoặc dừng lại thay vì lãng phí năng lượng do nhiệt hoặc ma sát. Do đó, xe hybrid thường có khả năng tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn so với động cơ xăng tiêu chuẩn.

Các loại pin lai

Ngày nay có ba loại pin lai khác nhau! Chúng bao gồm ion liti, hỗn hợp kim loại niken và lai axit chì.

Pin Lithium-ion

Xe hybrid thường sử dụng sự kết hợp của điện áp thấp (12 V) và điện áp cao (120 / 220V), động cơ điện không chổi than DC quấn nối tiếp để điều khiển xe. Điều đó cho phép tích hợp dễ dàng hơn với các nguồn điện khác như Phanh tái tạo hoặc Bộ biến tần AC được sử dụng bởi hệ thống pin lai. Pin xe ô tô hybrid lithium-ion dung lượng cao hơn cũng tiết kiệm năng lượng hơn so với các loại pin xe hơi thông thường!

Mặc dù có nhiều lợi ích và là lựa chọn ưu tiên cho các loại xe hybrid, nhưng vẫn có một vài nhược điểm tiềm ẩn. Chi phí cao của một bộ pin Li-Ion (một số có giá lên tới 5.000 USD) là một trong những mối quan tâm hàng đầu. Tuy nhiên, khi thời gian trên thị trường của pin lithium-ion tăng lên, giá của nó cũng tăng theo.

Pin Lithium-ion hiệu quả hơn khi chúng nhỏ hơn, đó là lý do tại sao việc đo pin trước khi mua là rất quan trọng. Pin lớn hơn có thể quá nóng do bức xạ điện từ bị hấp thụ không đúng cách. Các nhà nghiên cứu đang nỗ lực cải tiến công nghệ sản xuất các loại pin li-ion lớn hơn với công suất lớn hơn để cung cấp năng lượng cho xe hybrid mà không chuyển sang động cơ đốt trong ở tốc độ thấp hơn khi chúng phát triển.

Pin hỗn hợp Nickel Metal Hydride (NiMH)

Hiđrua kim loại Niken là một loại pin dự phòng thứ cấp lý tưởng vì nó có khả năng sạc nhiều gấp đôi so với một bộ pin lai.

Bởi vì bộ pin niken-kim loại hyđrua phù hợp hơn và có thể dự đoán được về hiệu suất, nó tiết kiệm chi phí hơn. Nhiều thiết bị điện tử tiêu dùng và xe hybrid đã sử dụng những bộ pin này trong một thời gian dài hơn. Các gói pin hybrid , giống như tất cả các công nghệ pin hybrid, có thể thích ứng và phù hợp hơn. Chúng được sử dụng trong ô tô và xe hybrid chạy hoàn toàn bằng điện, bao gồm cả Toyota Prius, chiếc hybrid đầu tiên được phát hành tại thị trường Mỹ.

Cuối cùng, pin niken-kim loại hyđrua có tuổi thọ cao hơn do các vật liệu hoạt tính thấp hơn được sử dụng trong quá trình sản xuất của chúng. Tuy nhiên, chúng có tốc độ phóng điện cao hơn các tế bào lithium-ion, vì vậy chúng mất nhiều điện tích hơn theo thời gian. Pin NiMH và Li-Ion có hại cho môi trường khi bị vứt bỏ không đúng cách vì chúng rất độc.

Pin axit chì Pin xe ô tô lai

Ắc quy axit-chì là lựa chọn rẻ nhất cho xe điện hybrid nhưng lại là một trong những loại có hiệu suất năng lượng thấp nhất! Mặc dù điều này hoạt động tốt như một nguồn năng lượng thứ cấp hoặc để lưu trữ năng lượng phanh tái tạo, nhưng nó không phải là lý tưởng nếu bạn muốn sử dụng chiếc xe hybrid của mình cả ngày. Nhưng đừng lo lắng; Có rất nhiều cách để giải quyết vấn đề này và làm cho việc lái một chiếc xe điện trở nên hợp lý hơn bao giờ hết!

Ắc quy axit-chì có một số nhược điểm đối với trình điều khiển hybrid, bao gồm cả lượng năng lượng tích trữ thấp hơn. Ắc quy axit-chì trong xe hybrid chỉ có thể đi được 10 dặm ở chế độ chạy điện thuần túy và 20 km khi sử dụng xăng. Ắc quy axit-chì được sử dụng cho cả ô tô hybrid và ô tô chạy điện. Chúng cần thiết để cho phép xe hybrid tiết kiệm năng lượng ở tốc độ thấp hơn và khi dừng lại, được gọi là "phanh tái tạo".

Xe hybrid, xe thân thiện với môi trường và pin cải tiến đều là kết quả của việc sử dụng pin axit-chì. Các lợi ích của cấu trúc mới bao gồm tuổi thọ pin dài hơn và giảm trọng lượng; so với thiết kế trước đây của họ.

So với ắc quy trên xe thông thường, pin Hybrid lớn hơn nhiều và mạnh mẽ hơn. Do pin là nguồn điện chính cho mô tơ nên pin có thể truyền đi và nhận về dòng điện lớn. Pin Hybrid tự động sạc trong quá trình xe vận hành vì vậy không tốn thời gian để sạc pin. HEVs không cần yêu cầu trạm sạc.

Cách hoạt động của xe hybrid 

Xe full hybrid thường có các chế độ sau:

+Chế độ chạy hoàn toàn bằng điện

+Chế độ chạy hoàn toàn bằng xăng

+Chế độ vừa chạy xăng vừa chạy điện

+Chế độ thu năng lượng khi giảm tốc

Trên xe hybrid thường có chế độ xe chạy điện. Người lái có thể chủ động chọn chế độ này. Tuy nhiên quãng đường chạy xe ở chế độ này sẽ bị giới hạn tuỳ vào lượng pin và điều kiện lái xe. Thông thường pin còn trên 80% mới có thể kích hoạt chế độ này. Do đó nếu chỉ vừa chạy xe trong thời gian ngắn sẽ khó sử dụng chế độ này bởi khi này pin chưa kịp sạc đầy.

Người lái chỉ có thể chủ động chọn chế độ xe chạy điện. Còn với các chế độ khác như chạy hoàn toàn bằng xăng, vừa chạy xăng vừa chạy điện… sẽ do bộ điều khiển xe quyết định tuỳ vào trạng thái pin và điều kiện vận hành.

Đầu tiên, khi tài xế ấn nút khởi động xe, lúc này chỉ động cơ điện hoạt động, máy xăng vẫn "nằm im". Vì vậy, tài xế sẽ không nghe thấy tiếng nổ quen thuộc của động cơ xăng lúc đề máy. Đây cũng là điểm lạ lẫm với những khách hàng lần đầu dùng xe hybrid.

Tiếp theo, tài xế nhấn ga cho xe di chuyển. Lúc này tùy thuộc vào cách mà tài xế vận hành. Nếu nhẹ nhàng chân ga, sẽ vẫn chỉ có môtơ điện làm việc, cung cấp lực kéo cho trục dẫn động, đẩy xe về phía trước. Nhưng nếu tài xế là người ưa thích chạy xe kiểu "chân to", đạp sâu ga ngay lập tức, xe hiểu tài xế muốn tăng tốc nhanh, lúc này động cơ xăng sẽ được kích hoạt để hỗ trợ động cơ điện.

Bất cứ khi nào tài xế đạp thốc ga, dù tại vị trí đứng yên hay đang tốc độ đều đều, xe sẽ lấy thêm điện từ ắc-quy để bổ sung cho động cơ điện, đồng thời động cơ xăng hoạt động bổ sung.

Khi xe đã ổn định tốc độ, ví dụ đều đặn ở 60 km/h, cũng sẽ chỉ có động cơ điện hoạt động, nếu pin còn đủ năng lượng. Nhưng ở những dải tốc độ cao như thế này, động cơ xăng sẽ sẵn sàng can thiệp hơn nhiều so với khi đi tốc độ thấp, bởi lực kéo cần nhiều hơn. Chỉ cần tài xế nhích thêm chút ga, động cơ xăng cũng sẽ khởi động, chạy máy phát điện cung cấp năng lượng cho môtơ điện cũng như tự mình cung cấp thêm sức kéo cho các bánh xe.

Giai đoạn tiếp theo, đang lăn bánh, tài xế buông chân ga hoặc phanh để giảm tốc, lúc này, động cơ lại đóng vai trò máy phát, sử dụng động năng lãng phí của xe khi phanh để nạp lại điện cho pin hybrid.

Cuối cùng, khi xe dừng lại hẳn, ví dụ chờ đèn đỏ, cả động cơ xăng và môtơ điện sẽ tự ngắt để bảo toàn nguồn năng lượng.

Các vấn đề thường gặp của xe hybrid 

Nói chung, ô tô hybrid là đáng tin cậy, đặc biệt là vì công nghệ đã có từ nhiều thế hệ ô tô trước đây. Dưới đây là một số vấn đề bảo trì kết hợp cụ thể phổ biến mà bạn có thể gặp phải:

Pin: Có được một chiếc hybrid có nghĩa là có một chiếc pin thứ hai trong ô tô và nó có thể không (chưa) hoạt động tốt như đối tác ICE của nó. Nó cũng đắt hơn và có thể cần được thay thế thường xuyên hơn.

Bộ chuyển đổi xúc tác: Bộ phận trên xe hơi này giúp chuyển đổi khí thải thành khí thải ít độc hại hơn. Bộ chuyển đổi xúc tác thay thế trên hybrid đắt hơn so với ICE.

Hệ thống phát thải bay hơi (EVAP): Đây là một bộ phận khác của ô tô có chức năng kiểm soát khí thải. Nhu cầu sửa chữa rò rỉ và thay thế các bộ phận có xu hướng phổ biến hơn với xe hybrid.

Cảm biến ôxy: Cảm biến ôxy không nhất thiết bị lỗi thường xuyên hơn trong xe hybrid so với xe ICE. Tuy nhiên, một cảm biến oxy bị lỗi trong hybrid có thể dẫn đến hiệu suất nhiên liệu thấp hơn đáng kể.

Có nên mua xe hybrid ?

Việc bạn có nên mua một chiếc xe hybrid hay không phụ thuộc vào việc bạn có sẵn sàng trả nhiều hơn một chút tại thời điểm mua hay không. Mặc dù trả trước đắt hơn, xe hybrid có xu hướng giữ được giá trị của chúng tốt hơn theo thời gian. Và vì tác động giảm thiểu của chúng đối với môi trường, việc mua xe hybrid có thể giúp bạn đủ điều kiện nhận các khoản tín dụng thuế, ưu đãi và giảm giá ở cấp liên bang, tiểu bang và địa phương.

Có ba loại ô tô hybrid chính, mỗi loại đều có ưu và nhược điểm:

Xe hybrid hạng nhẹ có hệ thống điện chỉ hỗ trợ tăng tốc ngắn cho động cơ chạy bằng xăng khi xe dừng hẳn. Nó cũng cung cấp năng lượng cho những thứ như hệ thống sưởi và điều hòa không khí, âm thanh nổi và các thành phần không lái khác. Xe hybrid nhẹ có xu hướng là loại hybrid ít tốn kém nhất và tiết kiệm nhiên liệu hơn xe chỉ chạy bằng xăng.

Xe hybrid hoàn toàn có hệ thống điện dẫn động hệ thống truyền lực. Động cơ điện thường xử lý việc lái xe trong thành phố và động cơ ICE / khí đốt đảm nhận việc lái xe trên đường cao tốc. Xe hybrid hoàn toàn đắt hơn xe hybrid nhẹ (và xe chỉ dành cho ICE) nhưng có thể giữ được giá trị cao hơn trong suốt vòng đời của chúng. Chúng cũng tiết kiệm nhiên liệu hơn và giảm tác động đến môi trường. Tuy nhiên, những chiếc hybrid đầy đủ có thể tốn kém hơn để bảo trì vì sự phức tạp của động cơ.

Xe hybrid plug-in (PHEV) được thiết kế để có thể sử dụng động cơ điện và pin làm nguồn năng lượng chính. ICE có thể chạy đồng thời hoặc chỉ là dự phòng - trực tuyến khi pin điện sắp hết điện. Đây có xu hướng là những chiếc xe hybrid đắt nhất và khả năng tiết kiệm nhiên liệu là cao nhất. Xe plug-in hybrid cũng có lượng khí thải gây ảnh hưởng đến môi trường thấp nhất. Bạn sẽ muốn đảm bảo có các trạm sạc ở nhà và dọc theo bất kỳ tuyến đường nào bạn đi để có thể tận dụng tối đa động cơ điện và pin.

Các dòng xe hybrid ở Việt Nam 

Trong bối cảnh giá xăng tăng liên tục tại Việt Nam. Nhiều mẫu xe hybrid được người dùng quan tâm dù tồn tại nhược điểm giá cao. Có nhiều sản phẩm trên thị trường dùng động cơ hybrid nhưng mức độ nhẹ (mild hybrid), không có pin hoạt động riêng lẻ, hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu không đáng kể.

Đề cập những mẫu thuần hybrid (không cần sạc hoặc kèm sạc ngoài), pin độc lập. Mức tiêu hao nhiên liệu lấy con số ở đường hỗn hợp.

Một trong những lợi điểm lớn nhất của xe hybrid thuộc Toyota, Lexus, Volvo là tiết kiệm nhiên liệu hơn so với xe cùng dung tích động cơ.

Hybrid là cấp độ cơ bản nhất của xe xanh khi sử dụng đồng thời động cơ đốt trong truyền thống và mô tơ điện. Nhờ can thiệp của môtơ điện trong một số tình huống để bổ trợ vận hành, mức tiêu hao nhiên liệu của xe giảm xuống, đi cùng là mức phát thải CO2 cũng giảm theo.

Toyota

Ở mảng xe phổ thông, Toyota là hãng đi đầu và đưa về các mẫu xe hybrid sớm nhất tại thị trường Việt Nam. Năm 2008, Prius hybrid từng được hãng Nhật giới thiệu với mục đích thăm dò thị trường. Phải đến tháng 8/2020, Toyota mới thực sự tham chiến ở phân khúc xe hybrid bằng mẫu Corolla Cross nhập khẩu Thái Lan.

Bản hybrid 1.8HV của Corolla Cross giá cao nhất, 936 triệu đồng. Xe kết hợp hai động cơ, gồm máy xăng 1.8, công suất 97 mã lực, mô-men xoắn 142 Nm và môtơ điện với công suất 71 mã lực và 163 Nm giá trị mô-men xoắn. Bản này có mức tiêu hao nhiên liệu khoảng 4,2 lít/100 km.

Sau Corolla Cross, hãng tiếp tục có thêm hai sản phẩm khác dùng động cơ hybrid là Corolla Altis và Camry, đều là những chiếc sedan. Mẫu Toyota Altis dùng động cơ giống hệt Corolla Cross giá 860 triệu đồng, đắt nhất trong dải sản phẩm của Altis.

Camry 2.5HV giá 1,46 tỷ đồng, là mẫu xe thứ ba của Toyota dùng cấu hình động cơ hybrid. Động cơ xăng trên Camry hybrid có công suất 176 mã lực, mô-men xoắn cực đại 221 Nm. Môtơ điện có công suất 118 mã lực và mô-men xoắn 202 Nm. Đi kèm hộp số CVT, xe có mức tiêu hao nhiên liệu khoảng 4,4 lít/100 km.

Lexus

Lexus, hãng con của Toyota là thương hiệu xe sang đi đầu trong việc áp dụng động cơ hybrid tại Việt Nam. Trong khi đó, các đối thủ Đức không mặn mà về hình thái động cơ này, thay vào đó chỉ dùng một môtơ điện nhỏ (mild hybrid) tích hợp cùng máy xăng để bổ trợ quá trình khởi động, tăng tốc.

Trong dải sản phẩm của Lexus tại Việt Nam, ngoại trừ những mẫu xe kích thước lớn như GX, LX, LM, các dòng IS, ES, NX, RX, LS đều có biến thể hybrid với giá bán cao nhất trong số các lựa chọn.

IS, ES, NX kết hợp máy xăng 2,5 lít I4 cùng một môtơ điện. Công suất trên mỗi xe được điều chỉnh khác nhau tùy theo định hướng của hãng, mức tiêu hao nhiên liệu khoảng 5,5-6,18 lít/100 km.

Hai mẫu xe còn lại là Lexus RX và LS dùng máy xăng 3,5 lít V6 kết hợp cùng một môtơ điện. Mức tiêu hao nhiên liệu của xe lần lượt ở mức 5,34 và 6,7 lít/100 km.

Volvo

Volvo là hãng xe hiếm hoi cung cấp cấu hình động cơ hybrid tại Việt Nam. Hãng xe Bắc  u hiện có hai sản phẩm lắp động cơ hybrid, kết hợp máy xăng 2.0 và môtơ điện là XC60 và XC90 với công suất tổng khoảng 400 mã lực, mô-men xoắn 640 Nm. 

Đặc biệt hơn các mẫu hybrid của Lexus, Volvo XC60 và XC90 có pin cung cấp năng lượng cho môtơ kèm khả năng sạc ngoài, tức dạng pulg-in hybrid. Đồng nghĩa với việc chủ xe có thể chủ động sạc pin thay vì phụ thuộc vào động cơ (quá trình phanh tái tạo năng lượng).

Riêng pin trên XC60 sau khi sạc đầy trong khoảng 3 giờ bằng nguồn điện dân dụng, xe có thể di chuyển thuần điện 50 km. Volvo gần đây cũng đưa về mẫu V60 Cross Country nhưng động cơ hybrid loại nhẹ.

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. Động cơ điện sẽ hỗ trợ trong một vài tình huống vận hành như tăng tốc, khởi động xe khi tạm dừng đèn đỏ…

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.

Xem thêm: >> Bảng giá ô tô điện 4 chỗ 5 chỗ mới cập nhật tại Việt Nam 

Tổng hợp