Trong thời gian gần đây, người tiêu dùng Việt Nam đang được tiếp cận gần hơn với những mẫu ô tô điện như VinFast VFe34, VinFast VF8, Audi e-Tron GT, Porsche Taycan, Jaguar i-Pace,... Thế nhưng, việc sở hữu một chiếc xe ô tô điện tại Việt Nam còn khá bất cập khi cơ sở hạ tầng trạm sạc ít, chưa có sự chia sẻ giữa các nhà sản xuất và không phải ai cũng có điều kiện để có thể lắp đặt trạm sạc nhanh tại nhà. Chính vì thế, những mẫu xe hybrid hay "xe lai" đang dần trở thành xu thế tại Việt Nam nhờ vào những lợi thế như tiết kiệm nhiên liệu hơn, giảm phát thải hơn xe xăng nhưng vận hành êm ái và mạnh mẽ như ô tô điện. Quan trọng hơn cả là xe hybrid không làm thay đổi thói quen sử dụng ô tô của người Việt. Với xe hybrid, người dùng không phải băn khoăn về việc sạc hay phạm vi hoạt động bởi xe vẫn có thể sử dụng động cơ đốt trong để di chuyển cũng như sạc pin.

Xe hybrid có thể nói là phương tiện "quá độ" trước khi lên ô tô điện

Không chỉ có Toyota mạnh tay đưa các phiên bản xe lai điện về Việt Nam, ngay cả những cái tên như Suzuki cũng đã ra mắt Ertiga Hybrid. Trong thời gian tới, thị trường Việt Nam còn đón nhận thêm những mẫu xe hybrid khác như Nissan Kicks e-Power hay Kia Sorento HEV.

Để chuẩn bị đón chào những mẫu xe hybrid sắp ra mắt tại Việt Nam, chúng ta hãy sẽ cùng tìm hiểu kỹ hơn về loại phương tiện này.

Xe hybrid là gì?

Xe hybrid là loại ô tô sử dụng song song hai nguồn động cơ là động cơ đốt trong và mô-tơ điện. Nói cách khác, xe sẽ vừa chạy bằng xăng lại vừa dùng cả điện.

Trên thực tế, xe hybrid có lịch sử khá lâu đời. Chiếc xe hybrid đầu tiên trên thế giới được chế tạo vào năm 1899 bởi kỹ sư Ferdinand Porsche và có tên gọi System Lohner-Porsche Mixte. Trải qua quá trình dài nghiên cứu và phát triển, đến thập niên '90, khái niệm xe lai điện mới thật sự trở nên hấp dẫn.

Cấu tạo của xe hybrid thường bao gồm động cơ đốt trong, mô-tơ điện, pin, hộp số và máy phát điện

Tuy nhiên, các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản mới là những người có công rất lớn trong việc thương mại hoá dòng xe này. Năm 1997, Toyota đã ra mắt mẫu xe hybrid Toyota Prius ở thị trường Nhật Bản. Cùng thời gian, Honda cũng trình làng mẫu xe Honda Civic và Civic Hybrid. Đây được xem là những chiếc ô tô đầu tiên đánh dấu việc dòng xe hybrid trở nên phổ biến trong kỷ nguyên hiện đại.

Các loại động cơ hybrid

Xe hybrid có 3 loại cấu trúc truyền động cơ bản, cụ thể như sau.

Loại nối tiếp

Với loại này, mô-tơ điện trực tiếp truyền lực đến hệ thống dẫn động bánh xe. Động cơ đốt trong chỉ đảm nhận nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho mô-tơ điện và nạp cho pin. Ví dụ điển hình cho kiểu xe hybrid này chính là Nissan Kicks e-Power với động cơ đốt trong làm nhiệm vụ cung cấp điện để sạc pin trong khi nhiệm vụ truyền động thuộc về mô-tơ điện.

Ưu điểm của loại xe này là động cơ xăng chủ yếu chỉ hoạt động khi cần thiết và luôn ổn định vòng tua máy ở dải tốc độ thấp hoặc trung bình nên giúp tiết kiệm xăng, giảm phát thải khí ô nhiễm ra môi trường. Tuy nhiên, loại xe hybrid này cũng có nhược điểm là dung tích và kích thước pin lớn do mô-tơ điện đảm nhận vai trò truyền lực chính. Động cơ xăng dễ rơi vào tình trạng làm việc quá tải vì phải luôn cung cấp năng lượng cho mô-tơ điện và pin.

Loại song song

Xe sử dụng loại hệ truyền động hybrid này sẽ có mô-tơ điện và động cơ đốt trong đều đảm nhận vai trò truyền lực. Khi nào mô-tơ điện làm việc, khi nào động cơ đốt trong hoạt động hay khi nào kết hợp cả hai sẽ do bộ điều khiển trung tâm quyết định, tùy vào từng điều kiện vận hành. Việc sạc pin cho xe là nhờ vào hệ thống phanh tái tạo năng lượng.

Nhờ hoạt động song song mà xe hybrid loại này có thể đạt công suất cao hơn do có hai nguồn truyền lực đồng thời khiến giảm dung tích và kích thước pin. Tuy nhiên, nhược điểm là cấu tạo xe phức tạp hơn, chi phí sản xuất cao hơn và ở một số thời điểm, vòng tua của động cơ đốt trong sẽ không đạt được mức tối ưu.

Loại hỗn hợp

Đây là loại xe hybrid sử dụng kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song. Điều này cho phép động cơ đốt trong có thể vừa giúp xe di chuyển thông qua hộp số vừa làm máy phát điện để sạc pin của xe. Hệ thống này giúp tận dụng tối đa những thế mạnh đồng thời khắc phục nhược điểm của hai hệ thống trên. Đây hiện là công nghệ đang được ưu tiên áp dụng trong chế tạo xe hybrid ngày nay. Điển hình cho loại động cơ hybrid hỗn hợp này là các mẫu xe của Toyota như Corolla Cross Hybrid, Corolla Altis Hybrid và Camry Hybrid.

Sơ đồ hoạt động của 3 loại động cơ hybrid, A là loại song song, B là loại nối tiếp và C là loại hỗn hợp)

Các loại xe hybrid thường thấy

Xe hybrid được phân chia ra làm nhiều loại. Các loại này chủ yếu khác nhau ở cách phối hợp công suất và thời điểm phối hợp công suất giữa mô-tơ điện và động cơ đốt trong.

Xe full hybrid

Xe full hybrid có mô-tơ điện và động cơ đốt trong có thể hoạt động riêng lẻ hoặc kết hợp với nhau, tùy từng điều kiện vận hành. Pin của xe có thể tự sạc bằng năng lượng cung cấp từ động cơ đốt trong.

Loại xe full hybrid có thể chạy hoàn toàn bằng điện hoặc hoàn toàn bằng xăng/dầu hoặc kết hợp cả hai. Mô-tơ điện thường hoạt động riêng lẻ ở tốc độ thấp hoặc trung bình. Tuy nhiên, xe chỉ có thể di chuyển trên quãng đường ngắn bằng mô-tơ điện do giới hạn pin. Bù lại, pin có lợi thế là tự sạc bằng động cơ đốt trong nên người dùng không cần phải cắm sạc. Ở loại xe này, động cơ đốt trong vừa đảm nhận truyền lực cho xe, vừa tạo năng lượng để sạc pin, cấp điện cho mô-tơ điện.

Toyota hiện là hãng xe tiên phong về xe full hybrid tại Việt Nam.

Ở các loại xe full hybrid, khi vừa khởi động, xe vận hành ở chế độ không tải, mô-tơ điện sẽ làm việc một mình. Khi xe bắt đầu di chuyển, tùy theo điều kiện lái mà bộ điều khiển sẽ quyết định khi nào cho động cơ đốt trong hoạt động, khi nào cho mô-tơ điện hoạt động hay khi nào kết hợp cả hai.

Nếu người lái di chuyển ở tốc độ thấp, đạp ga nhẹ nhàng thì mô-tơ điện thường làm việc đơn lẻ. Nếu đạp ga sâu thì bộ điều khiển sẽ kích hoạt động cơ đốt trong để xe tăng tốc nhanh theo ý muốn của người lái. Nếu tốc độ đã ổn định, ví dụ như duy trì đều đặn ở dải tốc độ trung bình 50 – 60 km/h thì động cơ đốt trong sẽ tự ngắt, chỉ có mô-tơ điện hoạt động.

Nhìn chung, với xe full hybrid, mô-tơ điện gần như làm việc trong suốt quá trình xe vận hành. Trong khi đó, động cơ xăng sẽ tham gia trong các tình huống xe cần lực kéo lớn như khi tăng tốc/chạy tốc độ cao hoặc khi sạc cho pin trên xe.

Các mẫu xe của Toyota như Prius, Corolla Altis Hybrid, Camry Hybrid, Corolla Cross Hybrid, Lexus RX450h… đều thuộc dòng full hybrid này.

Xe mild hybrid

Mild Hybrid Electric Vehicle hay MHEV (xe lai nhẹ) là loại xe hybrid có đủ mô-tơ điện và động cơ đốt trong. Tuy nhiên, mô-tơ điện không thể hoạt động riêng lẻ. Ở loại xe này, mô-tơ điện chỉ đóng vai trò hỗ trợ cho động cơ đốt trong, không thể vận hành độc lập như xe full hybrid.

Nhiệm vụ chính của mô-tơ điện là cho phép động cơ đốt trong tắt khi xe đang lao dốc, phanh gấp, tạm dừng… và nhanh chóng khởi động lại sau đó. Ngoài ra, mô-tơ điện cũng tạo ra công suất để tăng lực kéo cho động cơ đốt trong. Pin của mô-tơ điện sẽ được nạp năng lượng thông qua quá trình phanh xe.

Các hãng xe sang thường sử dụng hệ thống mild hybrid để giảm lượng xăng tiêu thụ.

So với hệ thống full hybrid, công nghệ mild hybrid thường có giá thành thấp hơn do kết cấu đơn giản hơn, chi phí sản xuất ít tốn kém hơn. Tuy nhiên, vì mô-tơ điện chỉ đóng vai trò phụ nên hiệu quả trong việc tối ưu công suất cũng như khả năng tiết kiệm nhiên liệu của xe mild hybrid cũng không bằng xe full hybrid. Trên thực tế, hệ truyền động mild hybrid vẫn giúp xe tiết kiệm 10 - 15% nhiên liệu tiêu thụ. Trong đó, cải thiện khá nhiều là khi xe chạy ở tốc độ thấp (thời điểm tiêu thụ nhiên liệu và phát thải cao).

Hệ thống mild hybrid thường được nhiều hãng xe sang như BMW, Audi, Mercedes-Benz, Volvo… ứng dụng trên các mẫu ô tô của mình.

Plug-in hybrid

Plug-in Hybrid Electric Vehicle hay PHEV (xe lai sạc điện) là loại xe có mô-tơ điện và động cơ đốt trong. Tuy nhiên, pin của xe không do động cơ đốt trong nạp đầy mà được sạc bằng cách kết nối với nguồn điện bên ngoài thông qua cổng sạc tích hợp trên xe.

Volvo XC90 Recharge là mẫu xe plug-in hybrid khá điển hình tại Việt Nam.

Xe plug-in hybrid hoạt động tương tự như xe full hybrid. Tuy nhiên, quãng đường di chuyển của mô-tơ 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.

Trên lý thuyết, nếu chỉ di chuyển trong phố thì người dùng hiếm khi vượt quá giới hạn quãng đường chạy bằng điện cho 1 lần sạc. Trong trường hợp hết pin, động cơ đốt trong có thể truyền động như xe full hybrid.

So với các loại xe hybrid khác, xe PHEV có khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải tốt hơn. Tuy nhiên, có một khảo sát cho thấy rằng nhiều người sử dụng xe plug-in hybrid không tận dụng tốt ưu thế này. Họ hiếm khi sạc pin mà chỉ dùng xe PHEV như một chiếc xe xăng thông thường. Cách dùng này gây “tốn kém” hơn một chiếc ô tô truyền thống vì xe PHEV thường nặng hơn nên sẽ hao nhiên liệu hơn.

Có thể kể đến một số mẫu xe thương mại được áp dụng hệ thống plug-in hybrid như Mitsubishi Outlander PHEV, Volvo XC90 Recharge,...

Range extender hybrid

Range Extender Hybrid (REX) là loại xe hybrid có mô-tơ điện và động cơ đốt trong. Tuy nhiên, động cơ đốt trong không chịu trách nhiệm truyền động cho các bánh xe mà chỉ dùng để sạc pin. Do đó loại xe hybrid này có thể chạy liên tục mà không cần phải dừng lại để sạc điện.

Nissan Kicks e-Power sẽ sớm ra mắt tại Việt Nam là một mẫu xe Range Extender Hybrid điển hình

Tuy nhiên, nhược điểm của xe REX là trọng lượng tăng lên vì có thêm động cơ đốt trong, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất. Đồng thời, hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu mà xe đem lại cũng không quá ấn tượng.

Trong thời gian tới, sẽ có một mẫu xe hybrid như thế này ra mắt Việt Nam, đó là Nissan Kick e-Power 2023.

Ưu và nhược điểm của xe hybrid

Ưu điểm

Tiết kiệm nhiên liệu

Do sử dụng song song cả động cơ đốt trong và mô-tơ điện nên xe hybrid sẽ sử dụng nhiên liệu ít hơn so với xe xăng, dầu thông thường. Theo số liệu của nhiều mẫu xe có cả phiên bản máy xăng thông thường và hybrid, phiên bản hybrid có mức tiêu thụ nhiên liệu thấp hơn từ 30 - 50% so với phiên bản dùng động cơ truyền thống. Đây chính là một trong các ưu điểm lớn nhất của xe hybrid.

Giảm thiểu khí thải

Do kết hợp sử dụng điện năng và nhiệt năng để sinh công nên lượng khí thải xả ra của xe hybrid cũng ít hơn so với ô tô truyền thống. Theo số liệu do một hãng xe lớn cung cấp, xe hybrid có thể giảm 1,5 – 2 lần lượng khí thải so với xe sử dụng động cơ đốt trong.

Vận hành mượt mà, êm ái

Xe full hybrid êm ái hơn do phần lớn thời gian là mô-tơ điện hoạt động, nhất là khi chạy ở dải tốc thấp trong đô thị. Bên cạnh đó, xe hybrid nói chung còn được đánh giá là vận hành, tăng tốc mượt mà, liền mạch hơn do có sự phối hợp giữa mô-tơ điện và động cơ đốt trong.

Nhược điểm

Giá cao hơn

Do có thêm mô-tơ điện và một số bộ phận hỗ trợ nên giá xe hybrid sẽ cao hơn ô tô truyền thống. Với cùng 1 mẫu xe, phiên bản hybrid luôn đắt hơn phiên bản dùng máy động cơ xăng, dầu thông thường. 

Nặng hơn, công suất hạn chế hơn

Do có mô-tơ điện và pin nên trọng lượng của xe hybrid bao giờ cũng cao hơn ô tô truyền thống. Mặt khác, công suất của xe hybrid cũng thường hạn chế hơn so với ô tô truyền thống vì dòng xe này được thiết kế nhằm hướng đến việc tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện môi trường. 

Tốn nhiên liệu hơn nếu hết pin

Trong trường hợp xe hết pin hoặc pin bị hỏng, mô-tơ điện không thể hoạt động mà chỉ chạy bằng động cơ đốt trong thì xe hybrid sẽ tốn nhiên liệu hơn so với xe thường vì trọng lượng cao hơn. 

Vấn đề về pin

Bên cạnh quy trình bảo dưỡng tương tự ô tô truyền thống, người dùng xe hybrid còn phải chú ý việc bảo dưỡng và sử dụng pin đúng cách. Trong trường hợp pin bị hỏng hay hết hạn sử dụng thì phải thay mới. Giá pin xe hybrid thấp nhất cũng trên dưới 100 triệu đồng. Tuy nhiên, theo nhiều nhà sản xuất, nếu bảo dưỡng và sử dụng pin đúng cách thì tuổi thọ pin cũng tương đương với tuổi thọ xe.

Hoàng Hiển