Ngày nay với sự nổi lên của xe điện, bước chuyển tiếp từ xe động cơ đốt trong sang động cơ điện: xe hybrid cũng được quan tâm nhiều hơn. Việc phân loại xe hybrid hiện này đang có 2 chiều hướng khác nhau: phân loại theo dòng công suất từ 2 nguồn động lực, hay phân loại theo cách thức phối hợp 2 nguồn động lực. Mild hybrid electric vehicle (MHEV) được phân loại bằng cách thứ 2. Cụ thể như thế nào, chúng ta hãy cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây.
1. Sự phân loại xe hybrid:
Hiện nay có rất nhiều cách phân loại xe hybrid, nhưng cách thông dụng nhất đó chính là phân loại theo cách thức phối hợp 2 nguồn động lực.
Vận hành xe hybrid được chia ra thành các giai đoạn: Start/stop (khởi động/dừng xe); Regeneration (tái tạo năng lượng); Electrical assistant (trợ lực điện); Electrical-only driving (chạy hoàn toàn bằng năng lượng điện); Charging from power socket (sạc điện từ nguồn điện bên ngoài).
Tùy theo một hay nhiều những chức năng trên được áp dụng trên xe, người ta chia ra thành các loại xe hybrid: Mild hybrid, Strong hybrid (hay còn gọi là full hybrid) và Plug-in hybrid.
Sự phân loại xe hybrid
Về cơ bản, có thể coi Mild hybrid electric vehicle – MHEV (xe lai nhẹ) là loại xe hybrid có động cơ điện và động cơ đốt nhưng động cơ điện không thể hoạt động riêng lẻ. Ở loại xe này, động cơ điện chỉ đóng vai trò hỗ trợ cho động cơ đốt trong, không thể vận hành độc lập như full hybrid.
Xe Strong hybrid (full hybrid) là loại xe hybrid có động cơ điện và động cơ đốt trong có thể hoạt động riêng lẻ hoặc kết hợp với nhau tuỳ từng điều kiện vận hành. Pin động cơ điện có thể tự sạc bằng năng lượng cung cấp từ động cơ đốt trong.
Còn xe plug-in hybrid hoạt động tương tự như xe full hybrid, tuy nhiên quãng đường di chuyển của động cơ điện sẽ dài hơn do dung lượng pin lớn hơn. Xe plug-in hybrid có thể hoạt động hoàn toàn bằng điện mà không cần dùng đến động cơ đốt trong.
2. Quy chuẩn CO2 và sự dịch chuyển của ngành công nghiệp ô tô:
Ngành công nghiệp ô tô luôn luôn vận động và phát triển, thể hiện rõ nhất ở tốc độ đổi mới các công nghệ được áp dụng nhanh đến chóng mặt. Mỗi mẫu xe bán ra trên thị trường đánh dấu một lần công nghệ trên xe thay đổi, và có rất nhiều lý do cho sự thay đổi này. Hai lý do chính có thể kể đến là Hiệu quả của xe (liên quan đến vấn đề phát thải CO2) và Cảm giác lái xe (liên quan đến nhu cầu của người sử dụng).
Nhiều quốc gia trên thế giới đã đặt ra các quy định về giới hạn phát thải CO2 nhằm giảm thiểu mức độ ô nhiễm và đặt ra các mục tiêu để thực hiện công việc này. Phát thải CO2 đang dần trở thành một vấn đề được quan tâm đặc biệt vì nó trực tiếp góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính, đồng thời làm chất lượng không khí suy giảm nghiêm trọng. Hội Đồng Giao Thông Sạch Quốc Tế (The International Council on Clean Transportation) đã công bố tiêu chuẩn khí thải hiện tại và trong tương lai.
Tiêu chuẩn khí thải qua các năm đối với dòng xe Mild Hybrid
Từ năm 2021 trở đi, lượng phát thải CO2 trung bình ở các nước EU sẽ giới hạn ở mức 95g/km, quy đổi tương đương ra mức tiêu thụ nhiên liệu 58,8 mpg đối với xăng và 65,3 mpg đối với diesel.
Các nhà sản xuất ô tô phải đảm bảo rằng các mẫu xe mới có mức phát thải trung bình nằm trong mức cho phép (mức phát thải tại 1 số thời điểm có thể cao hơn hoặc thấp hơn mức này, nhưng mức trung bình phải nằm trong khoảng giới hạn). Nếu mức trung bình cao hơn giới hạn, nhà sản xuất xe sẽ phải đóng tiền phạt.
Để giảm lượng phát thải CO2, cần giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu. Điều này khó có thể thực hiện bằng các hệ thống xử lý khí thải vì chúng chỉ làm biến đổi bản chất các thành phần hóa học trong khí thải mà vẫn giữ nguyên tổng khối lượng các phân tử.
Cách duy nhất để có thể đạt được mức phát thải CO2 nằm trong giới hạn là tăng hiệu quả sử dụng năng lượng. Có 3 cách chính để đạt được điều này, đó là:
- Giảm các lực cản và giảm trọng lượng xe;
- Tăng hiệu suất của hệ thống truyền lực;
- Kết hợp với việc sử dụng điện ở hệ thống truyền lực.
Hội đồng Ô tô Anh Quốc ( The Automotive Council) đã vạch ra lộ trình phát triển công nghệ trên xe để đạt được mục đích giảm phát thải CO2. Như có thể thấy trên hình, việc cải tiến động cơ đốt trong được thực hiện song song với việc kết hợp sử dụng điện trên hệ thống truyền lực.
Các nhà sản xuất xe trước năm 2020 trên các mẫu xe mới ít nhất phải được trang bị một hệ thống truyền lực điện hoặc hybrid. Đây là cách duy nhất để lượng phát thải trung bình đạt mức cho phép.
Một xu hướng phát triển các công nghệ trên xe bên cạnh việc tăng hiệu quả sử dụng năng lượng đó là nâng cao cảm giác lái của người dùng. Có thể hiểu rằng người dùng trông đợi ở những mẫu xe mới khả năng lái linh hoạt hơn.
3. Những thông số của xe Mild Hybrid:
Khi nghiên cứu phương tiện hybrid, chúng ta cần xem xét các yếu tố sau:
- Công suất;
- Điện áp pin;
- Khả năng giảm mức tiêu thụ nhiên liệu (%);
- Các khả năng mà động cơ điện có thể làm được.
Theo Continental, xe MHEV có các thông số sau: công suất 10 – 20 kW; pin có điện áp 48V; độ giảm mức tiêu thụ nhiên liệu nằm trong khoảng 13-22%.
Một nhân tố ảnh hưởng đến mức độ “hybrid” của xe là giá thành. Từ khi các “thành phần điện” được ra mắt và đi kèm chi phí cao, mức độ “hybrid” của chiếc xe phụ thuộc vào phân khúc xe. Các mẫu xe có kích thước nhỏ, giá cả cạnh tranh sẽ có mức độ “hybrid” tối thiểu nhằm giảm tổng giá thành.
Trên thị trường xe MHEV có thể chia ra 2 loại chính theo điện áp pin: 48V và (lên tới) 160V. Mục tiêu hiện tại là hướng tới sử dụng phương án 48V để áp dụng thành tiêu chuẩn chung cho MHEV. Ngoài ra còn có thể xét đến một số tính năng để phân biệt MHEV với các loại xe hybrid khác.
Theo Continental, trong một tương lai không xa, chúng ta sẽ thấy được sự phát triển liên tục của xe thuần điện và xe hybrid trên thị trường. Xe MHEV 48V dự kiến sẽ có sự phát triển thần tốc, đạt khoảng 25 triệu chiếc bán ra cho đến năm 2030.
