 |
| Toyota Prius, mẫu hybrid rất thành công của hãng xe Nhật Bản. Ảnh: AP |
Những thập kỉ gần đây, vấn đề tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường cùng những quy định khắt khe về khí thải đã khiến ngành công nghiệp ôtô tồn tại một câu hỏi lớn: Làm thế nào để sản xuất được động cơ giá thành rẻ, tiết kiệm nhiên liệu, ít gây ô nhiễm môi trường mà vẫn đảm bảo tính năng vận hành?
Động cơ Hidro, động cơ điện, năng lượng mặt trời… đã được phát minh, tuy sạch nhưng lại rất khó ứng dụng. Và động cơ hybrid ra đời để trả lời cho câu hỏi hóc búa trên. Tuy chưa hoàn “sạch” nhưng hybrid đã mang lại nhiều giá trị to lớn cho nhân loại.
Xe Hybrid là gì?
Hybrid trong tiếng Latin có nghĩa là “lai”, ôtô hybrid (Hybrid Electric Vehiclé-HEVs) là ôtô sử dụng động cơ tổ hợp gồm hai động cơ cung cấp động lực cho xe hoạt động. Cơ cấu phổ biến nhất là 1 động cơ điện kết hợp với 1 động cơ đốt trong.
Động cơ đốt trong với nhiên liệu là xăng hoặc diesel như thông thường, còn động cơ điện hoạt động nhờ dòng điện tái tạo từ động cơ đốt trong hoặc từ nguồn pin trên xe. Một bộ điều khiển điện tử sẽ quyết định khi nào thì dùng động cơ điện, khi nào thì dùng động cơ đốt trong hoặc cả hai cùng lúc, nó cũng tính toán sự vận hành để tận dụng nguồn năng lượng dư thừa để nạp vào pin.
Ngoài động cơ “lai” như trên thì các hệ thống khác trên xe hybrid hầu như không có gì thay đổi so với một chiếc xe thông thường.
 |
| Động cơ Hybrid Honda 3-stage i-VTEC. |
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
Như đã biết, một chiếc xe hơi luôn vận hành ở nhiều chế độ khác nhau (đi nhanh, đi chậm, tăng tốc, lên dốc, xuống dốc…), có lúc cần công suất mạnh mẽ nhất, nhưng phần lớn thời gian chỉ cần 1 động lực vừa đủ để chuyển động. Trong khi đó, động cơ đốt trong có sự biến thiên công suất không cao, thường gây dư thừa công suất, nhất là khi di chuyển trong thành phố.
 |
| Động cơ Hybrid của Lexus. |
Một chiếc xe hybrid với cơ cấu 2 động cơ xăng và điện
Động cơ hybrid đã khắc phục nhược điểm này nhờ sử dụng 2 động cơ công suất nhỏ (xăng và điện) thay cho một động cơ xăng công suất lớn. Động cơ xăng trên xe hybrid có dung tích xylanh nhỏ hơn nên tiết kiệm nhiên liệu đáng kể, công suất tuy nhỏ hơn nhưng vẫn đủ trong phần lớn điều kiện hoạt động. Khi nào xe cần công suất cao (lên dốc, tăng tốc, chở nặng...) động cơ điện sẽ được khởi động để phối hợp cùng động cơ xăng.
(Cơ cấu này cũng có thể theo hướng ngược lại, tức là động cơ điện là động cơ chính, động cơ xăng “trợ lực” cho động cơ điện). Xe hybrid điều tiết hoạt động thông qua hệ thống điều khiển điện tử, hai động cơ phối hợp cùng nhau qua một cơ cấu hòa công suất (nối tiếp, song song hay hỗn hợp).
Như vậy, thay vì một động cơ hơn 2 lít như phiên bản thông thường, xe Honda Civic hybrid chỉ cần 1 động cơ 1.3l và hỗ trợ bằng động cơ điện. Chính điều này góp phần lớn làm giảm sự tiêu tốn nhiên liệu mà vẫn đảm bảo khả năng vận hành.
Một đặc điểm đáng kể ở xe hybrid phải kể đến, đó là việc tận dụng nguồn năng lượng dư thừa. Không giống như các loại xe sử dụng động cơ điện khác, xe hybrid không cần phải sạc bằng nguồn điện bên ngoài, chính hệ thống điều khiển trên xe sẽ tận dụng nguồn năng lượng dư thừa của động cơ đốt trong để sạc đầy pin. Khi xe giảm tốc độ hay phanh, hệ thống này sẽ đảo cực của động cơ điện, lúc này nó trở thành máy phát điện để sạc vào pin, đây gọi là quá trình phanh tái tạo điện năng.
 |
| Mercedes Benz MI450 Hybrid. |
Những xe hybrid hiện nay như Ford Escape Hybrid, Honda Insight, Civic Hybrid,Toyota Prius... đều sử dụng pin loại NiMH (công nghệ pin giống như trong ĐTDĐ và laptop). Hệ thống pin của Prius là sự kết hợp của 38 mô đun chứa 228 pin điện riêng biệt với tổng điện thế lên tới 273,6 V. Xe của Honda thì dùng 120 pin cho nguồn điện 144 V. Tuổi thọ của những pin này tương đối tốt, tương đương với tuổi thọ của chiếc xe.
 |
| Động cơ Hybrid của hãng Ford. |
Nhược điểm lớn nhất của xe hybrid hiện nay là sự phức tạp trong sản xuất dẫn tới giá thành của 1 chiếc xe hybrid cao hơn từ vài nghìn đến hơn 10.000 đô la so với một chiếc xe cùng loại. Nhưng về lâu dài thì chiếc xe hybrid vẫn được cho là tiết kiệm chi phí hơn.
Hiện nay các hãng xe hơi lớn cũng đã quan tâm và tích cực đầu tư cho giải pháp này. Nhất là sau cuộc khủng hoảng về giá nhiên liệu trong những năm gần đây.
Theo Ô tô DN
