Giải thích về xe Hybrid và cơ chế hoạt động của chúng

Chuyên đề: Công nghệ thuật ngữ ô tô
Chỉnh sửa lúc: 14/11/2014

Nếu buộc phải so sánh, bạn nghĩ một chiếc Toyota Prius sẽ có điểm nào giống với các mẫu xe như Toyota Camry, Honda Civic hay Porsche Cayenne? Câu trả lời là chúng đều có thể được trang bị hệ thống truyền năng lượng dạng "lai", hay còn gọi là xe Hybrid - công nghệ được nhiều người biết đến nhờ "công lao" của chiếc Toyota Prius. Ở thời điểm hiện tại, các loại xe Hybrid đã trở nên phổ biến hơn bao giờ hết, ban đầu chỉ có những loại xe cỡ nhỏ, giờ thì mô hình này đã lan rộng sang cả những loại xe cỡ trung, cỡ lớn và cả những chiếc SUV hầm hố.v.v...

Trong thời đại mà quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đang diễn ra ở mọi nơi trên toàn cầu như ngày nay, nhu cầu về năng lượng là vô cùng to lớn. Chính vì thế, việc tiết kiệm nhiên liệu và năng lượng luôn là yêu cầu hàng đầu được đặt ra cho mỗi quốc gia và mỗi ngành công nghiệp, đặc biệt là ngành công nghiệp ô tô vốn luôn yêu cầu phải thay đổi từng ngày. Giải pháp được đưa ra chính là kết hợp một cách linh hoạt giữa động cơ xăng, động cơ điện và các cơ cấu giúp bảo tồn và chuyển đổi năng lượng một cách hiệu quả.

Toyota Prius chính là "lá cờ đầu" trong phân khúc xe Hybrid

Vậy một chiếc xe Hybrid thực sự là gì? chúng hoạt động ra sao? chúng giúp tiết kiệm nhiên liệu như thế nào.v.v... Tất cả sẽ được giải đáp qua những nội dung dưới đây: khái niệm, phân loại và giải thích cơ chế hoạt động của các hệ thống Hybrid một cách cơ bản nhất để anh em có thể nắm được những gì cốt lõi nhất.

Định nghĩa xe Hybrid

Một chiếc xe được gọi là "Hybrid" nếu nó sử dụng từ 2 loại năng lượng trở lên để tạo ra lực kéo. Nói một cách chính xác hơn, xe Hybrid sẽ được trang bị một động cơ đốt trong truyền thống, một bình chứa nhiên liệu, một khối pin và một hay nhiều động cơ điện. Xe Hybrid thường hay bị nhầm lẫn với "xe điện" - loại xe chỉ dùng năng lượng điện sạc từ bên ngoài để vận hành, loại xe này được gọi là "Plug-in Hybrid".

Xe Hybrid được chế tạo để kết hợp động cơ xăng và động cơ điện một cách hợp lý nhằm đạt được những yêu cầu khác nhau, ví dụ như: cải thiện mức tiêu hao nhiên liệu, gia tăng sức mạnh hoặc cung cấp thêm năng lượng cho những thiết bị điện tử và tiện nghi trên xe.v.v...

Plug-in Hybrid là những mẫu xe thuần điện

Theo lý thuyết, xe Hybrid dạng lai Diesel-Điện sẽ là mô hình đạt hiệu quả cao hơn trong việc tiết kiệm nhiên liệu. Tuy nhiên, hệ thống này có cơ cấu phức tạp và giá thành sản xuất cao hơn dạng Xăng-Điện khá nhiều. Chính vì thế, những chiếc xe Hybrid Diesel-Điện không được sản xuất phổ biến bằng các mô hình Hybrid sử dụng động cơ xăng như hiện tại.

Các thuật ngữ thường dùng trên xe Hybrid

Mô-tơ điện (hay còn gọi là động cơ điện): là một một phận rất quan trọng, nó đóng nhiều vai trò trong một chiếc xe Hybrid như hỗ trợ động cơ xăng khi chiếc xe cần tăng tốc nhanh, đóng vai trò như một máy phát điện, giúp chuyển đổi năng lượng từ động cơ xăng và hệ thống tái tạo năng lượng phanh thành điện năng tích trữ trong bộ pin... Ngoài ra, động cơ điện còn có thể giúp khởi động động cơ xăng một cách tức thì trong trường hợp cần thiết. Một vài mẫu xe Hybrid có đến 2 (Porsche 918 Spyder), hay thậm chí có thể là 3 động cơ điện.

Chức năng khởi động/dừng tự động (Automatic Star/Stop): là bộ phận được trang bị trên hầu hết các mẫu xe Hybrid, nó có chức năng ngắt động cơ xăng mỗi khi xe dừng lại (VD như khi dừng đèn đỏ) và khởi động lại động cơ mỗi khi chiếc xe cần di chuyển (VD như khi đèn xanh bật lên) một cách hoàn toàn tự động, tương tự như hệ thống Idling Stop trên các loại xe máy của Honda hiện tại mà các bạn đã biết. Chức năng này tỏ ra rất hiệu quả khi chiếc xe phải di chuyển nhiều trong thành phố, lý do là lượng nhiên liệu lãng phí khi động cơ phải chạy không tải được cắt giảm hoàn toàn.

Hệ thống tái tạo năng lượng phanh (Regenerative Braking): Một chức năng quan trọng của mô-tơ điện là tạo ra dòng điện để sạc lại cho bộ pin của xe. Ngoài việc chuyển đổi động năng từ động cơ xăng, mô-tơ điện còn hấp thụ một phần lực quán tính mỗi khi xe đang giảm tốc hoặc "thả dốc" và chuyển đổi thành dòng điện tích trữ trong bộ pin của chiếc xe. Thông thường thì những chiếc xe chạy xăng hay dầu đơn thuần đều không tận dụng được nguồn năng lượng này và nó được chuyển đổi thành một dạng năng lượng vô ích (thậm chí là có hại) khác, đó chính là nhiệt năng tỏa ra trên hệ thống phanh.

Chức năng vận hành thuần điện (Electric Drive): Động cơ điện còn có một chức năng quan trọng khác, đó chính là hỗ trợ động cơ xăng trong những tình huống cần bổ sung thêm năng lượng như tăng tốc, vượt xe hay leo đèo chẳng hạn... Điều này cho phép nhà sản xuất hoàn toàn yên tâm khi lắp một động cơ nhỏ gọn lên chiếc xe, bởi nó đã có một trợ thủ đắc lực là động cơ điện rồi. Ngoài ra trong một số trường hợp, động cơ điện còn đảm nhiệm luôn nhiệm vụ của động cơ xăng. Ví dụ như khi đi trong thành phố với tốc độ thấp, một mình động cơ điện sẽ "kéo" chiếc xe đi, đến khi bộ pin gần cạn thì động cơ xăng sẽ được khởi động để "nhận lại" nhiệm vụ, đồng thời tạo ra năng lượng sạc lại cho bộ pin.v.v... Cứ thế, cả hai bộ phận được hoán đổi nhiệm vụ cho nhau một cách linh hoạt và tạo ra hiệu quả tuyệt vời trong việc sử dụng nhiên liệu.

Trên đây là một số khái niệm và thuật ngữ cơ bản về xe Hybrid. Không phải mẫu xe Hybrid nào cũng được trang bị đầy đủ các bộ phận này cũng như có cơ chế hoạt động như nhau, tất cả đều phụ thuộc vào cách bố trí và sắp đặt các bộ phận với nhau.

Những nền tảng Hybrid phổ biến

1. Series Hybrid:

Một chiếc đầu máy xe lửa sử dụng nền tảng Series Hybrid

Đây là mô hình Hybrid lâu đời nhất, nó đã được ứng dụng trên những đầu máy xe lửa và tàu thủy xuất hiện ở thế kỷ trước. Trong một chiếc xe sử dụng nền tảng Series Hybrid, động cơ điện đóng vai trò trưc tiếp trong việc tryền lực cho bánh xe. Chính vì thế, yêu cầu đặt ra là động cơ điện phải có sức mạnh lớn, dẫn đến kích thước của nó rất to. Tuy chạy bằng động cơ điện nhưng loại xe này vẫn được xem là xe Hybrid bởi vì nó vẫn sử dụng động cơ xăng để tại ra nguồn điện cung cấp cho động cơ điện và hoạt động như là một chiếc máy "phát điện" đúng nghĩa.

Ngày nay hầu như không có bất kì chiếc xe Hybrid nào sử dụng nền tảng này. Tuy nhiên, nền tảng "xưa" nhất này vẫn còn được ứng dụng trên những chiếc xe sử dụng năng lượng từ pin nhiên liệu Hydrogen thay vì dùng động cơ xăng truyền thống để tạo ra dòng điện.

2. Parallel Hybrid:

Giải thích về xe Hybrid và cơ chế hoạt động của chúngGiải thích về xe Hybrid và cơ chế hoạt động của chúngBMW 7-Series ActiveHybrid là mẫu xe Parallel Hybrid tiêu biểu

Đây là mô hình Hybrid đơn giản và ít "tốn kém" nhất nên nó được áp dụng khá nhiều trên xe hơi. Ở nền tảng này, động cơ xăng chỉ làm một nhiệm vụ duy nhất là cung cấp sức mạnh cho chiếc xe, động cơ điện đóng vai trò hỗ trợ cho động cơ xăng mỗi khi chiếc xe cần gia tốc mạnh, ví dụ như khi tăng tốc, qua mặt hay leo đèo chẳng hạn...
Nếu lượng pin còn lại đủ lớn, động cơ điện sẽ thay thế luôn động cơ xăng trong những tình huống xe di chuyển chậm và không cần nhiều sức mạnh. Trong mô hình này, hệ thống tái tạo năng lượng phanh (Regenerative Braking) sẽ đóng vai trò chủ đạo trong việc "sạc pin" chứ không phải động cơ xăng. Do đó, tốc độ "phục hồi" năng lượng của cụm pin sẽ diễn ra khá chậm.

3. Series-Parallel Hybrid:

Giải thích về xe Hybrid và cơ chế hoạt động của chúngGiải thích về xe Hybrid và cơ chế hoạt động của chúngToyota Prius là mẫu xe giúp cho nền tảng Series-Parallel Hybrid trở nên phổ biến hơn bao giờ hết

Như cái tên của nó đã nói lên tất cả, mô hình Hybrid này chính là sự kết hợp của 2 dạng nêu trên. Nó chính là nền tảng có kết cấu phức tạp nhất, và tất nhiên là có chi phí sản xuất và giá thành cao nhất. Tuy nhiên, giá trị mà nó mang lại là rất xứng đáng, những chiếc xe Series-Parallel Hybrid luôn có mức tiêu hao nhiên liệu tốt nhất, có thời gian sử dụng điện năng từ bộ pin lâu nhất và tốc độ tối đa đạt được là cao nhất so với các nền tảng khác.

Giải thích về xe Hybrid và cơ chế hoạt động của chúngGiải thích về xe Hybrid và cơ chế hoạt động của chúngMột hệ thống động cơ Series-Parallel Hybrid của Toyota

Trong mô hình này, sức mạnh tạo ra từ động cơ xăng & động cơ điện được kết hợp với nhau một cách linh hoạt nhằm bổ trợ cho nhau và tạo ra hiệu quả hột động tốt nhất cho chiếc xe. Động cơ xăng sẽ đóng vai trò cung cấp sức mạnh chủ yếu cho chiếc xe, động cơ điện sẽ hỗ trợ cho động cơ xăng khi cần thiết (mô hình Parallel Hybrid). Điện năng sẽ được lưu trữ trong cụm pin (thường là loại Li-ion) của chiếc xe, nó sẽ được sạc thông qua hệ thống tái tạo năng lượng phanh (Regenerative Braking) và cả động năng sinh ra từ động cơ xăng (mô hình Series Hybrid).

Chính vì thế, nếu hoạt động một cách luân phiên thì cụm pin trên xe hầu như lúc nào cũng được sạc đầy. Mỗi chiếc xe được trang bị nền tảng Series-Parallel Hybrid đều có một hệ thống quản lý chế độ lái và điều kiện vận hành thông minh. Hệ thống này sẽ tự động nhận biết được điều kiện lái và mức pin còn lại để đưa ra chế độ vận hành hiệu quả nhất (Series hoặc Parallel) ở một thời điểm nào đó cụ thể.

Xe Plug-in Hybrid

Như đã đề cập ở phần trên, Plug-in Hybrid là những loại "xe điện" đơn thuần, tức là chúng chỉ dùng điện năng tích trữ trong bộ pin để cung cấp cho mô-tơ điện và từ đó tạo ra lực kéo cho chiếc xe. Đặc điểm chung của những loại xe này là chúng đều có một cụm pin Li-ion rất lớn, đủ để cung cấp cho một hành trình di chuyển tương đối dài (khoảng vài trăm km trở lại). Cụm pin này được sạc thông qua nguồn điện từ bên ngoài, vì thế nên mới có cái tên "Plug-in".

Nói tóm lại, các bạn có thể dễ dàng hình dung như vầy: bạn có một chiếc xe Plug-in Hybrid, nếu muốn dùng nó, bạn phải sạc đầy sẳn ở nhà, nếu nó "hết pin" giữa đường, bạn phải ghé trạm sạc cố định ở trên đường để nạp thêm năng lượng (cái này ở các nước phát triển mới có), nếu nhắm thấy pin còn đủ thì bạn có thể trở về nhà mà không phải ghé vô mấy trạm sạc pin đó. 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 Plug-in Hybrid 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 và nhất là Tesla Model S - mẫu xe chạy điện đạt tốc độ nhanh nhất ở thời điểm hiện tại (tốc độ tối đa 210km/h, tăng tốc 0-100km/h trong 4,2 giây).

Giải thích về xe Hybrid và cơ chế hoạt động của chúngGiải thích về xe Hybrid và cơ chế hoạt động của chúngChevrolet Volt

Giải thích về xe Hybrid và cơ chế hoạt động của chúngGiải thích về xe Hybrid và cơ chế hoạt động của chúngTesla model S - mẫu xe Plug-in Hybrid nhanh nhất ở thời điểm hiện tại

Trên đây là tất cả những gì cơ bản và cụ thể nhất về xe Hybrid. Hy vọng rằng qua bài viết này, các bạn sẽ có cái nhìn rõ ràng hơn về phân khúc xe "xanh" này và nếu có điều kiện thì các bạn có thể lựa chọn cho mình một chiếc xe phù hợp nhất.

Tham khảo Edmunds, FuelEconomy, Wikipedia.

Bài viết liên quan:

Phân hạng các phân khúc xe ô tô tại Việt Nam

Bạn cảm thấy bài viết hữu ích?

Bài viết nổi bật

Dẫu vẫn biết là tiết kiệm nhiên liệu rồi bác.nhưng bác có thể cho bà con biết là các loại xe Hybrid thì độ bền của cuc Pin là bao lâu?và giá khi thay cục Pin bằng bao phần chiếc xe?chắc không rẻ chút nào.về phần tôi .tôi thấy thích với em G code concept của Mẹc phủ Sơn loại đặc biệt để tạo năng lượng mặt trời.dùng lực giảm xóc để tái tạo năng lượng ,( tôi nghĩ món này sẽ có nhiều hơn thắng xe) nếu mẫu này sản xuất thương mại thì VN mình sẽ thành thị trường lớn của Mẹc.vì nắng và đường nhiều ổ voi là đặc sản của VN!

00:06:06 15/11/2014

Tất nhiên là cục pin phải có tuổi thọ của nó và giá của cục Pin này là ko hề rẻ bác ạ. Điều kiện vận hành ở nước ngoài ổn định, đều đặn hơn (do đường xá và giao thông tốt hơn) nên chắc chắn là tuổi thọ của chiếc xe đó sẽ cao hơn so với việc vận hành ở VN. Do đó, phải còn rât lâu nữa thì các loại xe này mới có "đất" phát triển của thị trường xe hơi VN còn quá non trẻ này.

13:24:53 15/11/2014


Loading...

Bài viết mới nhất

  • Anh Hai Khía

    0934 179 149

    Bài viết: 47

    Hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian đối xứng của Subaru

    12:10 PM 20/09/2017
    11394
    Subaru là nhà sản xuất xe hơi của Nhật đứng thứ 22 trên thế giới. Hãng xe này là công ty con ...
  • Anh Hai Khía

    0934 179 149

    Bài viết: 47

    Động cơ Boxer là gì? Nó hoạt động ra sao?

    12:01 PM 20/09/2017
    41591
    Động cơ Boxer (hay còn gọi là động cơ dạng phẳng - Flat Engine) là một loại động cơ đốt trong (cả ...
  • Hoàng Tuấn

    0933566080

    Bài viết: 408

    Ford thử nghiệm hệ thống cảnh báo đèn đỏ từ xa dành cho ô tô

    10:14 AM 23/08/2017
    1229
    Ford đang thử nghiệm công nghệ giúp người lái xe ô tô tránh được các điểm dừng đèn đỏ để tiết kiệm tới 20% thời gian tham gia giao thông mỗi ngày...
  • Mai Trâm

    Bài viết: 26

    Sẽ ra sao khi xế hộp sở hữu những chiếc loa “tàng hình”?

    15:26 PM 09/08/2017
    1492
    Hãy tưởng tượng chiếc xe với hệ thống loa âm thanh “đồ sộ”, đắt tiền của bạn sẽ biến mất hoàn toàn vào một ngày nào đó. Nhưng điều đó không có nghĩa rằng tiện ích này sẽ bị cắt giảm hoặc buộc bị cấm sử dụng, chỉ là nó đã được đưa lên một tầm cao mới…
  • Tri Cao

    Bài viết: 48

    Tìm hiểu hệ thống hỗ trợ lực phanh khẩn cấp BA

    12:08 PM 14/05/2017
    6061
    Trong thực tế, khi di chuyển trên đường chúng ta hoàn toàn không thể tránh khỏi những tình huống giảm tốc đột ngột để tránh tai nạn có thể xảy đến. Và để đảm bảo an toàn cho hành khách ở mức cao nhất, hệ thống phanh khẩn cấp BA - Brake Assist đã được ra đời. Vậy BA (hay BAS) là gì?, hãy cùng Danhgiaxe tìm hiểu tính năng an toàn này nhé.
  • Tri Cao

    Bài viết: 48

    Tại sao lại có nút ESP OFF trên ô tô?

    10:15 AM 09/05/2017
    11032
    Ngày nay, hệ thống cân bằng điện tử ESP (Electronic Stability Program) không còn chỉ xuất hiện trên những mẫu xe hạng sang, mà chúng dần trở thành một trong những tính năng an toàn “không thể thiếu” cho hầu hết các mẫu xe phổ thông...
  • Hoàng Tuấn

    0933566080

    Bài viết: 408

    Tìm hiểu động cơ tăng áp turbocharge cùng Honda Civic 2017

    15:11 PM 08/04/2017
    10894
    Ngoài ưu điểm về khả năng vận hành mạnh mẽ thì động cơ turbocharge còn mang đến những ưu, nhược điểm nào khác? Hãy cùng danhgiaXe tìm hiểu vấn đề này cùng Honda Civic 2017 nhé.
  • Tuan Nguyen

    0933566080

    Bài viết: 91

    Tìm hiểu cấu tạo vi sai trên các mẫu xe bán tải

    23:38 PM 15/01/2017
    19049
    Tìm hiểu cấu tạo, công dụng, ưu - nhược điểm của hệ thống vi sai đang trang bị trên các dòng xe bán tải như Mitsubishi Triton, Ford Ranger và Chevrolet Colorado.
  • Hải Đăng

    Bài viết: 44

    Công nghệ tiết kiệm nhiên liệu trên động cơ Suzuki

    23:51 PM 12/01/2017
    4969
    Với bề dày lịch sử hơn 100 năm hình thành và phát triển, hai yếu tố luôn được bàn luận khi nhắc đến hãng xe Suzuki tại thị trường Việt Nam đó là giá cả phải chăng và động cơ bền bỉ đồng thồi rất tiết kiệm nhiên liệu.