Các kết cấu xe Hybrid phổ biến hiện nay

Thứ tư, 25/10/2023, 13:35 (GMT+7)

 

Với mong muốn giảm thiểu phát thải từ ô tô để bảo vệ môi trường và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Các hãng xe không ngừng cải tiến và cho ra mắt các mẫu xe mới với các công nghệ thân thiện với môi trường như xe ô tô điện, xe Hybris. Trong bài viết này sẽ trình bày kết cấu của các dòng xe Hybris.

1. Hybrid nối tiếp (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.

Hình 1. Mô hình truyền lực của Hybrid nối tiếp

Ngày nay hầu như không có bất kì chiếc xe ô tô 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. Hybrid song song (Parallel Hybrid)

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…

Hình 2. Mô hình truyền lực của Hybrid song song

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 “nạp pin” chứ không phải động cơ điện. Do đó, tốc độ “phục hồi” năng lượng của cụm pin sẽ diễn ra khá chậm.

3. Hybrid song song kết hợp (Mild Parallel Hybrid)

Những mô hình Hybrid này sử dụng một động cơ điện nhỏ gọn (thường <20 kW) để cung cấp các tính năng tự động như dừng / khởi động và cung cấp thêm trợ lực trong quá trình tăng tốc và tạo ra năng lượng trong giai đoạn giảm tốc (hay còn gọi là tái tạo năng lượng phanh – Regenerative Braking).

4. Hybrid nối tiếp – song song (Series-Parallel Hybrid)

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.

Hình 3. Mô hình truyền lực Hybrid nối tiếp – song song

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 nạp 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 nạp 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.

5. Xe điện Hybrid (Plug-in Hybrid Electric Vehicle)

Một mô hình phụ khác của xe Hybrid là xe điện Hybrid. Xe điện Hybrid là dòng xe lai nạp điện có bộ pin lớn và được nạp từ nguồn điện bên ngoài, có cấu tạo thường là Hybrid Xăng – Điện chung (song song hoặc nối tiếp) với khả năng lưu trữ năng lượng tăng lên, thường được lưu trữ trọng cụm pin lithium-ion.

Hình 4. Mô hình truyền lực Plug-in Hybrid

Mô hình này cho phép xe chạy ở chế độ hoàn toàn bằng điện trong một quãng đường dài, phụ thuộc vào kích thước của pin và cách bố trí cơ học của nó (nối tiếp hoặc song song).

Xe điện Hybrid có thể được kết nối với nguồn điện chính ở trạm cấp điện để tránh nạp bằng động cơ đốt trong khi trong quá trình vận hành.