Trang chủ
Trước làn sóng điện hóa ngành ô tô toàn cầu, các thuật ngữ như MHEV, HEV, PHEV và REEV đang xuất hiện dày đặc trên các bảng thông số kỹ thuật.
Dù cùng mang đặc điểm chung là kết hợp giữa động cơ đốt trong (xăng hoặc dầu) và động cơ điện, bản chất công nghệ, nguyên lý vận hành cũng như trải nghiệm sử dụng của 4 loại hình này lại hoàn toàn khác biệt.
MHEV - Hybrid nhẹ, động cơ điện chỉ đóng vai trò hỗ trợ
MHEV là viết tắt của Mild Hybrid Electric Vehicle, tức xe hybrid nhẹ. Đây là cấp độ điện hóa cơ bản nhất trong bốn công nghệ được đề cập. Hệ thống vẫn lấy động cơ xăng hoặc diesel làm nguồn động lực chính, trong khi mô-tơ điện có nhiệm vụ hỗ trợ quá trình vận hành.
Trên phần lớn xe MHEV hiện nay, hệ thống điện sử dụng điện áp 12V hoặc 48V, đi kèm một bộ pin lithium-ion dung lượng nhỏ và mô-tơ kiêm máy phát điện. Bộ phận này thường được tích hợp với động cơ thông qua dây đai truyền động hoặc bố trí tại vị trí máy đề, máy phát truyền thống.
Khi xe giảm tốc hoặc phanh, mô-tơ điện chuyển sang chế độ máy phát, thu hồi một phần động năng để chuyển thành điện năng và lưu trữ trong pin. Khi xe tăng tốc, lượng điện này được sử dụng để tạo thêm mô-men xoắn, hỗ trợ động cơ đốt trong, qua đó giảm tải cho động cơ và cải thiện khả năng tăng tốc.
Một nhiệm vụ khác của MHEV là hỗ trợ hệ thống Start/Stop. Khi xe dừng đèn đỏ hoặc giảm tốc đến một ngưỡng nhất định, động cơ đốt trong có thể tự ngắt. Mô-tơ điện giúp khởi động lại động cơ nhanh chóng và êm ái hơn khi người lái tiếp tục di chuyển.
Điểm cần lưu ý là MHEV không có khả năng tự vận hành bằng điện độc lập. Mô-tơ điện không đủ công suất và bộ pin cũng không được thiết kế để cung cấp năng lượng kéo xe trong một quãng đường riêng biệt. Xe vẫn cần động cơ đốt trong để truyền lực tới bánh xe.
Ưu điểm của MHEV là cấu tạo tương đối đơn giản, chi phí bổ sung thấp hơn so với các hệ thống hybrid có khả năng chạy điện độc lập. Người dùng không cần tìm trạm sạc hay thay đổi thói quen tiếp nhiên liệu. Tuy nhiên, mức độ tiết kiệm nhiên liệu cũng thường không lớn bằng HEV hoặc PHEV.
HEV - Hybrid toàn phần, có thể chạy bằng điện mà không cần cắm sạc
HEV là viết tắt của Hybrid Electric Vehicle, thường được gọi là Full Hybrid hoặc hybrid toàn phần. So với MHEV, công nghệ này có mô-tơ điện mạnh hơn, bộ pin dung lượng lớn hơn và khả năng vận hành hoàn toàn bằng điện trong một số điều kiện nhất định.
Khác với MHEV, HEV có thể sử dụng mô-tơ điện để trực tiếp dẫn động bánh xe. Khi khởi hành hoặc di chuyển ở tốc độ thấp, hệ thống có thể ưu tiên sử dụng điện năng từ pin để vận hành xe mà không cần kích hoạt động cơ xăng.
Khi người lái tăng tốc mạnh, di chuyển ở tốc độ cao hoặc cần thêm sức kéo, động cơ xăng sẽ tự động tham gia. Tùy cấu trúc hệ truyền động, động cơ xăng và mô-tơ điện có thể hoạt động độc lập hoặc phối hợp để truyền lực tới bánh xe.
Đáng chú ý, HEV không cần cắm sạc từ nguồn điện bên ngoài. Năng lượng cho bộ pin được bổ sung chủ yếu qua hai nguồn: máy phát điện do động cơ đốt trong dẫn động và hệ thống phanh tái tạo năng lượng.
Trong quá trình giảm tốc, mô-tơ điện hoạt động như một máy phát, chuyển động năng của xe thành điện năng để nạp lại pin. Nhờ đó, một phần năng lượng vốn bị thất thoát dưới dạng nhiệt tại hệ thống phanh thông thường được thu hồi và tái sử dụng.
Về cấu trúc, HEV có thể được chia thành nhiều dạng như hybrid nối tiếp (Series), hybrid song song (Parallel) và hybrid kết hợp nối tiếp - song song (Series-Parallel). Mỗi dạng có cách phân phối công suất khác nhau.
Ở cấu hình song song, động cơ xăng và mô-tơ điện đều có khả năng truyền lực cơ học tới bánh xe. Trong khi đó, cấu hình nối tiếp sử dụng mô-tơ điện dẫn động bánh xe, còn động cơ xăng chủ yếu vận hành máy phát để cung cấp điện. Một số hệ thống kết hợp cả hai nguyên lý để tối ưu hiệu suất theo điều kiện vận hành.
Điểm mạnh của HEV là khả năng tiết kiệm nhiên liệu, đặc biệt trong môi trường đô thị thường xuyên dừng và khởi hành. Người dùng không cần phụ thuộc vào hạ tầng sạc điện, bởi hệ thống tự quản lý năng lượng trong quá trình xe vận hành.
Tuy nhiên, khả năng chạy thuần điện của HEV thường chỉ giới hạn ở quãng đường ngắn và tốc độ thấp. Đây không phải mẫu xe có thể sử dụng điện làm nguồn năng lượng chính trong những hành trình dài.
PHEV - Hybrid sạc ngoài, có thể chạy như một chiếc xe điện trong hành trình ngắn
PHEV là viết tắt của Plug-in Hybrid Electric Vehicle, tức xe hybrid có khả năng sạc pin từ nguồn điện bên ngoài. Đây là bước phát triển cao hơn HEV về khả năng điện hóa, bởi xe được trang bị bộ pin dung lượng lớn hơn, mô-tơ điện công suất cao hơn và cổng sạc riêng.
Điểm khác biệt quan trọng nhất giữa PHEV và HEV nằm ở khả năng nạp điện. Trong khi HEV chỉ tự bổ sung năng lượng thông qua động cơ đốt trong và phanh tái tạo, PHEV có thể kết nối với nguồn điện dân dụng hoặc trạm sạc để nạp pin.
Nhờ bộ pin lớn, PHEV có thể di chuyển hoàn toàn bằng điện trong một quãng đường đáng kể trước khi động cơ xăng cần tham gia. Phạm vi chạy điện tùy thuộc vào dung lượng pin, cấu hình hệ truyền động và điều kiện vận hành của từng mẫu xe.
Khi pin còn đủ năng lượng, người lái có thể sử dụng chế độ EV để di chuyển mà không cần khởi động động cơ xăng. Khi pin gần cạn hoặc người lái yêu cầu công suất lớn, hệ thống sẽ tự động kích hoạt động cơ đốt trong.
Tùy cấu trúc kỹ thuật, động cơ xăng và mô-tơ điện có thể hoạt động độc lập hoặc kết hợp để dẫn động bánh xe. Một số mẫu PHEV sử dụng cấu hình song song, cho phép cả hai nguồn động lực truyền lực trực tiếp tới bánh xe. Một số khác sử dụng cấu hình nối tiếp, trong đó động cơ xăng chủ yếu tạo ra điện để cung cấp cho mô-tơ điện.
Ngoài khả năng sạc ngoài, PHEV vẫn được trang bị phanh tái tạo năng lượng. Trong một số điều kiện, động cơ xăng cũng có thể tạo điện để bổ sung năng lượng cho pin.
Một ví dụ tại Việt Nam là BYD Sealion 6 DM-i. Mẫu SUV này sở hữu hệ truyền động Super DM-i, kết hợp động cơ xăng 1.5L với mô-tơ điện và bộ pin có thể sạc ngoài. Hệ thống có thể vận hành ưu tiên bằng điện hoặc phối hợp động cơ xăng và mô-tơ điện tùy điều kiện sử dụng.
Một lợi thế đáng kể của PHEV là khả năng đáp ứng cả nhu cầu đi lại hằng ngày lẫn những chuyến đi dài. Nếu quãng đường di chuyển mỗi ngày nằm trong phạm vi chạy điện và người dùng có điều kiện sạc pin thường xuyên, xe có thể giảm đáng kể lượng xăng tiêu thụ.
Ngược lại, nếu chủ xe không thường xuyên cắm sạc, lợi thế của PHEV sẽ giảm đi. Khi đó, xe phải mang theo một bộ pin lớn và hệ thống điện nặng hơn nhưng không khai thác hết khả năng vận hành bằng điện. Theo đó, mức tiêu thụ nhiên liệu của PHEV phụ thuộc đáng kể vào tần suất sạc và quãng đường di chuyển giữa các lần sạc.
REEV - Xe điện mở rộng phạm vi hoạt động, động cơ xăng không trực tiếp kéo bánh xe
REEV là viết tắt của Range-Extended Electric Vehicle, thường được gọi là xe điện mở rộng phạm vi hoạt động. Đây là công nghệ có cách vận hành khác biệt rõ rệt so với các hệ thống hybrid thông thường.
Nếu MHEV chủ yếu dùng mô-tơ điện hỗ trợ động cơ xăng, HEV và nhiều mẫu PHEV có thể kết hợp hai nguồn động lực để dẫn động bánh xe, thì REEV được thiết kế theo hướng lấy mô-tơ điện làm nguồn dẫn động chính.
Cấu trúc REEV truyền thống gồm một mô-tơ điện dẫn động bánh xe, bộ pin dung lượng lớn có khả năng sạc ngoài, động cơ đốt trong và một máy phát điện.
Khi pin còn đủ năng lượng, xe vận hành tương tự ô tô điện thuần túy. Mô-tơ điện nhận điện từ pin và trực tiếp tạo lực kéo để xe di chuyển.
Khi dung lượng pin giảm xuống mức nhất định, động cơ xăng sẽ tự động khởi động, kéo máy phát điện để tạo ra điện năng. Nguồn điện này có thể được đưa trực tiếp đến hệ thống truyền động điện hoặc dùng để bổ sung năng lượng cho bộ pin.
Điểm quan trọng là trong cấu hình REEV nối tiếp thuần túy, động cơ xăng không có kết nối cơ khí trực tiếp với bánh xe. Nó chỉ làm nhiệm vụ tạo điện, còn mô-tơ điện mới là bộ phận trực tiếp dẫn động xe.
Điều này mang lại trải nghiệm vận hành gần với xe điện: mô-men xoắn được cung cấp tức thời, khả năng tăng tốc mượt mà và không cần hộp số nhiều cấp theo cách truyền thống. Người lái cũng không cần phụ thuộc hoàn toàn vào trạm sạc khi di chuyển đường dài vì động cơ xăng có thể tạo điện bổ sung trong quá trình vận hành.
Một điểm cần phân biệt là REEV không đồng nghĩa với việc xe luôn chạy điện 100%. Khi pin suy giảm, xe vẫn tiêu thụ xăng để tạo ra điện. Vì vậy, dù bánh xe được dẫn động bằng mô-tơ điện, năng lượng sử dụng vẫn có thể đến từ nhiên liệu hóa thạch.
Công nghệ nào phù hợp với nhu cầu sử dụng?
Không có một công nghệ hybrid nào phù hợp với tất cả người dùng. Mỗi loại có ưu điểm riêng và phát huy hiệu quả trong những điều kiện vận hành khác nhau.
MHEV phù hợp với người muốn tiết kiệm nhiên liệu nhưng không muốn thay đổi thói quen sử dụng xe. Do không cần sạc ngoài, người dùng chỉ cần đổ xăng như xe thông thường. Công nghệ này cũng giúp các hãng xe điện hóa những mẫu xe sử dụng động cơ đốt trong mà không phải thay đổi quá nhiều kết cấu hệ truyền động.
HEV phù hợp với người thường xuyên di chuyển trong đô thị, có mật độ giao thông đông đúc. Khả năng tự sạc pin thông qua phanh tái tạo và động cơ xăng giúp xe khai thác hiệu quả năng lượng trong các tình huống dừng, chạy liên tục. Người dùng không cần quan tâm đến việc tìm trạm sạc hay thời gian nạp pin.
PHEV phù hợp với người có điều kiện sạc xe tại nhà hoặc nơi làm việc. Nếu quãng đường đi lại hằng ngày không vượt quá phạm vi chạy điện, chủ xe có thể sử dụng xe gần giống một mẫu ô tô điện trong phần lớn thời gian. Khi đi xa, động cơ xăng vẫn đảm bảo khả năng di chuyển mà không phải phụ thuộc hoàn toàn vào hạ tầng sạc.
REEV phù hợp với người muốn trải nghiệm cảm giác lái của ô tô điện nhưng vẫn cần khả năng di chuyển đường dài. Mô-tơ điện đảm nhiệm việc dẫn động bánh xe, trong khi động cơ xăng đóng vai trò máy phát điện dự phòng khi pin suy giảm. Công nghệ này đặc biệt có ý nghĩa tại những khu vực hạ tầng sạc chưa phát triển đồng đều.
Tuy nhiên, REEV cũng có những hạn chế riêng. Việc chuyển năng lượng từ xăng thành điện rồi tiếp tục chuyển thành cơ năng tại mô-tơ sẽ phát sinh tổn hao ở nhiều công đoạn. Trong khi đó, động cơ xăng của xe vẫn cần được bảo dưỡng định kỳ, đồng thời xe vẫn phát sinh khí thải khi bộ mở rộng phạm vi hoạt động được kích hoạt.
Cách phân biệt nhanh bốn công nghệ hybrid
Nếu chỉ nhìn vào tên gọi, người dùng có thể dễ nhầm lẫn giữa các loại xe hybrid. Tuy nhiên, có thể nhận biết chúng thông qua ba câu hỏi cơ bản: xe có chạy hoàn toàn bằng điện hay không, có thể cắm sạc hay không và động cơ xăng có trực tiếp dẫn động bánh xe hay không.
MHEV: Động cơ điện chỉ hỗ trợ, xe không chạy thuần điện và không sạc ngoài.
HEV: Có thể chạy thuần điện trong điều kiện nhất định nhưng không sạc ngoài.
PHEV: Có thể chạy thuần điện, sạc được từ nguồn điện bên ngoài và có động cơ xăng hỗ trợ.
REEV: Có thể chạy thuần điện và sạc ngoài, động cơ xăng chủ yếu kéo máy phát điện, không trực tiếp truyền lực tới bánh xe trong cấu hình nối tiếp thuần túy.
Cũng cần lưu ý rằng thuật ngữ REEV, EREV và PHEV có thể được sử dụng khác nhau giữa các thị trường và nhà sản xuất. Chẳng hạn, một số mẫu xe được quảng bá là EREV hoặc REEV nhưng vẫn có cấu hình truyền động nối tiếp - song song, cho phép động cơ đốt trong tham gia dẫn động bánh xe trong một số điều kiện. Vì vậy, người mua không nên chỉ dựa vào tên gọi thương mại mà cần kiểm tra sơ đồ truyền lực thực tế của mẫu xe.
Kết luận
MHEV, HEV, PHEV và REEV đều là những giải pháp kết hợp động cơ đốt trong với hệ thống điện nhằm cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng, nhưng mức độ điện hóa và cách thức vận hành hoàn toàn khác nhau.
Vì vậy, không thể chỉ dựa vào việc một chiếc xe có cả động cơ xăng và mô-tơ điện để đánh đồng chúng là cùng một công nghệ. Điều quyết định bản chất của từng hệ truyền động nằm ở cách năng lượng được tạo ra, lưu trữ, chuyển đổi và truyền tới bánh xe.
TH (Otoxexemay)
