Những nền tảng của dòng xe Hybrid

Tổng quan về xe Hybrid.

Trong bài viết trước thì mình đã đưa ra một số ưu điểm và nhược điểm của các dòng xe chạy xăng,dầu cũng như xe Hybrid và xe điện.Trong bài viết hôm nay mình sẽ nói sâu hơn về dòng xe Hybrid bởi vì dòng xe này nó có khá nhiều nền tảng khác nhau và mỗi nền tảng thì lại hoạt động khác nhau.

                                  Toyota Prius mẫu xe Hybrid bán chạy nhất thế giới

Nếu đặt lên bàn cân so sánh giữa xe Hybrid với bất kì các dòng xe nào thì chúng có những điểm khác biệt nào rõ nhất?Câu trả lời sẽ Hybrid được trang bi một hệ thống truyền động năng lượng dạng "lai" và nhiều người gọi với cái tên xe lai.Hệ thống này được nhiều người biết đến nhờ vào chiếc Toyota Prius mẫu xe hatchback đầu tiên được trang bị hệ thống Hybrid có doanh số bán chạy nhất thế giới,là lá cờ đầu cho các mẫu xe Hybrid phát triển sau này.Ở thời điểm đó thì chỉ có các mẫu xe cỡ nhỏ có trang bị Hybrid nhưng giờ mô hình này đã lan sang các mẫu sendan,SUV,xe sang và cả những chiếc siêu xe hiệu năng cao như Ferrari Laferrari,Porsche 918 Spyder hay mẫu xe mang hơi hướng tương lai của BMW i8.

Chúng ta cùng điểm qua lại thế nào là một chiếc xe Hybrid?Hybrid sử dụng 2 loại năng lượng trở lên để tạo ra động lực giúp xe di chuyển.Nói chính xác hơn Hybrid là sự kết hợp giữa một động cơ đốt trong truyền thống,một hệ thống nhiên liệu có thể là xăng hoặc là dầu Diesel với một hay nhiều động cơ điện cùng một khối pin cung cấp điện cho động cơ điện.Xe Hybird được chế tạo để kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện một cách hợp lý nhằm đạt được những yêu cầu như hạn chế khí thải,tiết kiệm nhiên liệu,cung cấp điện cho các tiện nghi trên xe,...Về mặt lý thuyết thì xe Hybrid dạng lai giữa động cơ Diesel-động cơ điện sẽ là mô hình hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu hơn.Tuy nhiên hệ thống này phức tạp và giá thành sản xuất cao hơn dạng động cơ xăng-động cơ điện khá nhiều.Vì thế các xe Hybrid dạng Diesel-Điện không được sản xuất phổ biến hơn.

Một số hệ thống trên xe Hybrid.

Động cơ điện: một bộ phận không thể thiếu trong hệ thống Hybrid,trên xe Hybrid có thể có một hay nhiều động cơ điện,nó đóng vai trò quan trọng như hỗ trợ động cơ xăng khi xe cần tăng tốc nhanh,đóng vai trò như một máy phát điện cho các hệ thống thông tin giải trí trên xe,giúp chuyển đổi năng lượng từ động cơ xăng và hệ thống phanh tái tạo năng lượng thành điện năng tích trữ trong pin.Ngoài ra động cơ điện còn hỗ trợ khởi động động cơ đốt trong khi cần thiết 

Chức năng khởi động/dừng tự động (Automatic Start/Stop): một chức năng được trang bị trên các mẫu xe Hybrid.Nó có chức năng ngắt động cơ xăng mỗi khi xe dừng lại (chờ đèn giao thông) và khởi động lại động cơ đốt trong khi xe di chuyển một cách hoàn toàn tự động.Chức năng này khá hiệu quả khi xe phải di chuyển nhiều trong thành phố nhằm cắt giảm nhiên liệu cho động cơ đốt trong khi xe chạy không tải tránh lãng phí nhiên liệu gây ô nhiễm.

Hệ thống tái tạo năng lượng từ việc phanh xe (Regenerative Braking): tạo ra điện năng tích trữ trong pin từ việc phanh xe khi giảm tốc hoặc thả dốc.Thông thường một số xe truyền thống không tận dụng được năng lượng phanh và nó trở thành một dang năng lượng vô ích thậm chí có hại đó là tạo ra nhiệt khi phanh xe.

Khả năng vận hành thuần điện (Electric Drive): ngoài khả năng hỗ trợ động cơ đốt trong khi cần lực kéo lớn,leo dốc hay vượt xe những tình huống cần thêm năng lượng khác thì động cơ điện có khả năng vận hành mà không cần tới hoạt động của động cơ đốt trong,nghĩa là lúc này chỉ có động cơ điện hoạt động để kéo chiếc xe di chuyển động cơ đốt trong lúc này không hoạt động.Việc này cho phép các nhà phát triển xe chỉ cần bố trí một động cơ đốt trong có du tích nhỏ mà không lo xe bị thiếu công suất.Điều này rất có lợi khi xe di chuyển trong thành phố hoặc đi với tốc độ thấp,động cơ điện sẽ đảm nhiệm kéo xe đi trong khi đó động cơ đốt trong được giải phóng sẽ tiết kiệm được nhiên liệu và cắt giảm được lượng khí thải.Khi nguồn điện dự trữ trong pin hết động cơ đốt trong được khởi động để kéo xe khi đó động cơ điện trở thành máy phát điện nạp điện lại cho pin.Việc kết hợp như thế tạo ra sự linh hoạt đem lại hiệu quả kinh tế cao.

Trên đây là những hệ thống cơ bản của dòng xe Hybrid,thực ra không phải dòng xe Hybrid nào cũng được trang bị đầy đủ những hệ thống ở trên.Tất cả phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng cách bố trí và sắp đặt các bộ phận lại với nhau.

Dưới đây là một số nền tảng Hybrid phổ biến hiện nay.

1.Series Hybrid.

Đây là mô hình lâu đời nhất của Hybrid nó được ứng dụng trên những đầu máy tàu hỏa,tau thủy và những một số mẫu xe ở thập niên trước.Trong một chiếc xe sử dụng nền tảng Series Hybrid thì động cơ điện đóng vai trò trực tiếp trong việc vận hành truyền lực cho bánh xe.Chính vì điều này yêu cầu đặt ra là động cơ điện phải có công suất lớn và nó có kích thước khá to.Tuy chạy bằng điện nhưng dòng xe này vẫn được liệt kê vào hệ thống Hybrid bởi vì nó vẫn sử dụng một động cơ đốt trong để tạo ra nguồn điện cung cấp cho động cơ điện.Ngày nay hầu hết không có dòng xe Hybrid nào sử dụng mô hình này nữa,nhưng nền tảng này vẫn còn áp dụng và phát triển với hình thức mới trên những chiếc xe sử dụng năng lượng từ pin nhiên liệu hydrogen thay vì dùng động cơ đốt trong truyền thống.để tạo ra dòng điện.

                             BMW i3 sử dụng nền tảng Series Hybrid 

2.Parallel Hybrid.

Đây là mô hình Hybrid điển hình đơn giản và ít tốn kém nhất được áp dụng rộng rãi trên nhiều loại xe.Ở nền tảng này động cơ đốt trong làm nguồn động lực chính cung cấp sức mạnh cho chiếc xe,động cơ điện chỉ đóng vai trò hỗ trợ khi xe cần tăng tốc nhanh,leo dốc hay vượt xe.Một số xe nếu trang bị pin có dung lượng lớn thì động cơ điện có thể thay thế động cơ xăng trong một số tình huống như chạy trong thành phố,di chuyển ở tốc độ chậm không cần nhiều sức mạnh.Trong nền tảng này thì khi điện năng trong pin hết và xe đang di chuyển trên đường thì động cơ đốt trong sẽ hoạt động trở lại.Khi đó hệ thống tái tạo năng lương phanh (Regenerative Braking) sẽ đóng vai trò chính trong việc sạc lại pin chứ không phải là động cơ điện.Do đó tốc độ sạc lại pin là khá chậm.Những mẫu xe trang bị nền tảng này hoạt động khá tốt nhưng hiệu quả nhiên liệu chỉ cải thiện một phần nhỏ.

                   Honda Insight dòng xe xử dụng nền tảng Parallel Hybrid

3.Series-Parallel Hybrid.

Nền tảng này còn có tên khác là Mid-Hybrid,nó là sự kết hợp giữa Series Hybrid và Parallel Hybrid.Đây là nền tảng có kết cấu phức tạp nhất,chi phí sản xuất cũng như giá thành cao nhất.Tuy nhiên giá trị và hiệu quả mang lại vô cùng tuyệt vời.Những chiếc xe sử dụng nền tảng Series-Parallel Hybrid có hiệu quả nhiên liệu tối ưu và tiết kiệm nhất,thời gian sử dụng điện năng từ pin tăng cao và tốc độ tối đa cao nhất so với những nền tảng khác.Trong mô hình này thì sức mạnh từ động cơ đốt trong và động cơ điện được kết hợp với nhau một cách linh hoạt nhất nhằm bổ trợ cho nhau để đạt được hiệu quả hoạt động ở mức tốt nhất.Khi hoạt động ở dạng Parallel Hybrid thì động cơ đốt trong sẽ đóng vai trò cung cấp sức mạnh chủ yếu cho chiếc xe,động cơ điện sẽ hỗ trợ khi cần thiết.Khi xe hoạt động ở dạng Series Hybird thì động cơ điện sẽ cung cấp sức mạnh cho chiếc xe với khối pin Li-on dung lượng lớn và việc sạc lại cho pin lúc này là hệ thống tái tạo năng lượng phanh (Regenerative Braking) và cả điện năng sinh ra từ động cơ đốt trong.

Chính vì những tính năng này,nếu xe hoạt động một cách luân phiên thì điện năng dự trữ trong pin sẽ không bao giờ bị cạn hầu như lúc nào cũng được sạc đầy.Những chiếc xe trang bị nền tảng Series-Parallel Hybrid đều có một hệ thống quản lý năng lượng và chế độ lái thông minh ở những điều kiện vận hành khác nhau.Hệ thống sẽ đưa ra chế độ vận hành Series hoặc Parallel Hybrid một cách hiệu quả nhất dựa trên điều kiện lái và mức pin để tối ưu nhất.

    Ferrari Laferrari siêu xe hiệu năng cao sử dụng nền tảng Series-Parallel Hybrid

4.Pug-in Hybrid.

Pug-in Hybrid đây là một nhánh khác của dòng xe Hybrid và còn được gọi dưới cái tên xe lai sạc điện,nó có một khái niệm phức tạp nhất vì đây là một biến thể giữa xe thuần điện và xe Hybrid kết hợp lại với nhau.Chúng ta đã biết dòng xe Hybrid là biến thể của dòng xe dùng động cơ đốt trong truyền thống kết hợp với một động cơ điện,còn đối với Pug-in Hybrid nó là sự kết hợp giữa xe thuần điện (xe chỉ chạy bằng điện) và xe Hybrid.Nghĩa là xe vẫn dùng một động cơ đốt trong truyền thống,một động cơ điện giống xe Hybrid nhưng điểm khác nhau chính ở điểm khối pin cung cấp cho động cơ điện có thể sạc ngoài như xe thuần điện chứ không còn phụ thuộc nằm dưới sự kiểm soát của hệ thống Hybrid.

Chúng ta có thể linh hoạt tùy chọn sử dụng động cơ đốt trong truyền thống,khi đó xe chỉ dùng động cơ đốt trong để cung cấp sức mạnh cho xe như một chiếc xe truyền thống hay có thể sử dụng động cơ điện,lúc này động cơ điện sẽ cung cấp sức mạnh chính cho xe giống như một chiếc xe chạy thuần điện hoặc có thể kết hợp cả hai lại với nhau giống như hệ thống Hybrid.

       Mercedes E-Class Saloon là dòng Pug-in Hybrid với công nghệ EQ Power

Tuy nhiên thực tế đã cho thấy dòng xe Pug-in Hybrid tiêu tốn hơn 10% năng lượng so với dòng xe Hybrid.Để thực sự tối ưa được năng lượng trên xe thì cần phải sạc điện mỗi ngày nếu không động cơ đốt trong hoạt động sẽ tiêu hao nhiều nhiên liệu.Ngoài ra dòng xe Pug-in Hybrid được thiết kế dành cho đô thị không dùng cho việc đi xa nếu đi xa thì tính đa dụng chắc chắn sẽ không cạnh tranh lại so với dòng xe truyền thống và xe Hybrid.

Hy vọng bài viết sẽ giúp mọi người nhận có nhiều thêm thông tin hơn về dòng xe trên