Tìm hiểu về động cơ Hybrid - Tương lai của ngành công nghiệp xe hơi

Hybrid là gì ? 

Là sự kết hợp của 2 động cơ đốt trong và động cơ điện trên cùng chiếc xe, nên còn được gọi là xe “lai”. Khi cần tăng tốc độ đột ngột cả 2 nguồn lực đều được huy động tối đa. Khi chạy ổn định ở tốc độ thấp xe có thể chạy bằng mô tơ điện, khi phanh hay đổ dốc ắc quy sẽ được sạc lại. 

Hãy cùng xem Clip tâm trạng của những người ngồi trên chiếc GS Hybrid, bạn sẽ thấy rõ hơn tác động của Hybid làm cho chiếc Lexus đã được quen với hình ảnh điềm đạm trở nên mạnh mẽ thế nào : 


Cùng Xef.vn tìm hiểu sâu tí nữa nào!!

Chắc hẳn nhiều người sẽ bất ngờ vì 1 động cơ tương lai thế này đã xuất hiện từ năm 1899 tại triển lãm ở Paris Salon. Được chế tạo bởi Pieper, Liège, xe Pieper là một kiểu xe lai song song với một động cơ xăng nhỏ làm mát bằng gió được hỗ trợ thêm một động cơ điện và các ắc quy chì. Ắc quy sẽ được nạp khi xe đang chạy đều trên đường cao tốc hoặc khi xe hoạt động tại chỗ. Khi công suất dẫn động yêu cầu cao hơn công suất định mức của động cơ, motor điện sẽ cung cấp thêm công suất cho động cơ.

 

Toyota Prius là mẫu xe Hybrid bán chạy nhất trên thế giới

Các bộ phận quan trọng trong chiếc xe Hybrid:

BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

Bộ điều khiển động cơ nhỏ gọn hoạt động như "bộ não" của hệ thống hybrid trên xe, nhiệm vụ là quản lí và điều khiển năng lượng. 

Thiết bị này giám sát và kiểm soát dòng công suất giữa máy phát, ắc quy và mô tơ điện trước khi tính toán mức kết hợp hiệu quả nhất đảm bảo khả năng vận hành và bảo vệ môi trường một cách tối ưu.

ĐỘNG CƠ XĂNG-nguồn động lực chính

Hoạt động cùng máy phát - mô tơ điện công suất cao, động cơ xăng giúp xe yên tĩnh khi tăng tốc, êm ái và đầy mạnh mẽ.

MÁY PHÁT - MÔ TƠ ĐIỆN

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 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.

ẮC QUY

Ắc quy tự sạc bằng nguồn điện tạo ra từ hai máy phát – mô tơ điện và từ quá trình phanh.

Ngoài ra nếu Ắc-quy có hệ thống tản nhiệt giúp duy trì hiệu suất tối ưu và kéo dài thời gian hoạt động của ắc quy.

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

Các loại Hybrid 

Hybrid thấp

Động cơ xăng được trang bị hệ thống stop-start (dừng-khởi động) tự động chạy bằng ắc quy.

Khi xe tạm dừng (ví dụ ở đèn giao thông), động cơ xăng sẽ tắt.

Khi nhấn vào chân ga, máy phát điện chạy bằng ắc quy sẽ kích hoạt động cơ hoạt động lập tức. Đổi lại, ắc quy cũng sẽ được sạc một phần nhờ năng lượng thu hồi từ quá trình phanh xe.

Hybrid trung bình

Trong hệ thống Hybrid trung bình, mô tơ điện không đảm nhận việc cung cấp năng lượng cho xe.

Thay vào đó, mô tơ này hỗ trợ tắt động cơ xăng khi xe đang chạy đều ga, khi phanh hoặc dừng lại, với khả năng khởi động lại nhanh chóng.

Mô tơ điện được ắc quy cấp điện, đây là ắc quy tự sạc nhờ thu hồi phần năng lượng tiêu hao khi phanh hoặc dư thừa khi trong quá trình vận hành.

Hybrid toàn phần

Loại xe này kết hợp mô tơ điện, động cơ xăng và ắc quy. Khi hoạt động đều ở tốc độ thấp, chỉ có động cơ điện hoạt động. Khi cần tăng tốc thêm, động cơ xăng sẽ khởi động và cả hai động cơ hoạt động cùng nhau để cung cấp động năng cho xe. Hybrid toàn phần phát triển như sau:

Series Hybrid: đây là 1 loại động cơ cổ điển, động cơ điện có nhiệm vụ truyền lực chính cho bánh xe.Vì thế, động cơ điện phải có công suất lớn đồng nghĩa với kích thước và khối lượng cũng rất lớn. Được gọi là Hybrid bởi vì động cơ xăng được sử dụng để tạo ra nguồn điện cung cấp cho động cơ điện. Được sử dụng cho những đầu máy xe lửa và tàu thủy của thế kỷ trước.

Parallel Hybrid: Động cơ xăng đóng vai trò chủ đạo, còn động cơ điện hỗ trợ mỗi khi xe cần gia tốc mạnh. Nếu lượng pin đủ lớn, động cơ điện sẽ thay thế luôn động cơ xăng trong những trường hợp xe đi chậm hoặc tạm dừng. Việc “sạc pin” của động cơ điện được lấy năng lượng từ việc phanh.

   

BMW-7 là mẫu xe thành công với động cơ Parallel Hybrid

Series-paralled Hybrid: Là loại kết hợp của 2 dạng đàn anh đi trước, kết cấu phức tạp cho nên chi phí sản xuất cũng được đôn lên theo, nhưng giá trị mang lại cũng đã được các kỹ sư tính toán kỹ lưỡng để đêm đến 1 sản phẩm tiết kiệm nhiên liệu nhất, pin lâu nhất và công suất động cơ tối ưu nhất.

2 động cơ điện và động cơ xăng trong mô hình này hỗ trỡ nhau linh hoạt tạo ra hiệu quả 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).

Cụm pin trên xe hầu như lúc nào cũng được sạc đầy, mỗi chiếc xe trên bị nền tảng Series-Parallel Hybrid có 1 hệ thống điều khiển có vai trò quản lí và điều khiển năng lượng 1 cách tối ưu công suất nhất. Như chiếc Lexus GS được giới thiệu ở đầu bài

Ưu điểm của xe Hybrid

Xe hybrid được nhắc tới với những ưu điểm sau:

- Tiết kiệm nhiên liệu

- Giảm khí thải động cơ, thân thiện hơn với môi trường

- Tiết kiệm chi phí vận hành

Trong thời đại mà quá trình công nghiệp hoá, 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.

Hiện nay, doanh số xe hybrid chiếm khoảng 15% doanh số bán hàng của tập đoàn trên toàn cầu và chiếm 40% tại thị trường Nhật Bản; riêng xe Prius đã bán ra 5 triệu chiếc. Từ chiếc xe Prius- mẫu xe hybrid đầu tiên được sản xuất hàng loạt trên thế giới vào năm 1997, đến nay Toyota đã cung cấp 19 mẫu xe hybrid và 1 mẫu xe hybrid động cơ xạc điện trên khoảng 80 quốc gia và vùng lãnh thổ. Với mẫu xe hybrid Prius thể hiện quyết tâm của Toyota trong việc xây dựng một mẫu xe tạo nên sự chuẩn mực toàn cầu về khả năng vận hành và thân thiện với môi trường. Hi vọng với những nổ lực không ngừng của các hãng xe trên thế giới, tương lai sẽ có những sản phẩm ngày càng thân thiện với môi trường hơn nữa.

Lãm Hoàng - XeF.vn