Tìm hiểu và phân biệt các loại xe hybrid HEV, mild hybrid MHEV, hybrid sạc điện PHEV

Bên cạnh xe động cơ đốt trong truyền thống và xe thuần điện, trên thị trường hiện nay còn có nhiều loại xe hybrid với những cách kết hợp khác nhau giữa động cơ đốt trong và mô-tơ điện, tạo nên sự phong phú đa dạng để đáp ứng những nhu cầu sử dụng khác nhau như HEV, MHEV hay PHEV…

Xe hybrid được mệnh danh là bước tiếp cận cơ bản nhất khi người tiêu dùng muốn rời bỏ xe động cơ đốt trong (xe máy xăng, xe máy dầu) để chuyển qua dòng xe xanh, nhưng chưa thể hoàn toàn sử dụng xe thuần điện. Chúng đều có đặc điểm chung là xe chạy bằng động cơ đốt trong được bổ sung thêm yếu tố điện hóa, bao gồm mô-tơ điện và pin cung cấp năng lượng.

Đối với xe hybrid, động cơ đốt trong vẫn đóng vai trò chính, còn mô-tơ điện hỗ trợ thêm để cải thiện khả năng vận hành. Nhờ sự can thiệp từ mô-tơ điện, độ tiêu hao nhiên liệu và lượng phát thải CO2 được giảm xuống, đồng thời cảm giác lái cũng được thay đổi, tuy nhiên ở mức ít hay nhiều phụ thuộc vào các công nghệ hybrid khác nhau ở mỗi hãng xe.

Xe nào mà cơ chế vận dụng mô-tơ điện và năng lượng pin càng phức tạp, thì xe đó càng rời xa khỏi khái niệm “xe động cơ đốt trong” để tiến gần với “xe thuần điện” hơn. Theo thứ tự về độ phức tạp tăng dần, đầu tiên là xe mild hybrid MHEV, sau đó đến xe hybrid HEV và cầu kỳ nhất là xe hybrid sạc điện PHEV. Phạm vi quãng đường mà xe đi được chỉ bằng năng lượng điện cũng sẽ tỷ lệ thuận với độ phức tạp này.

Xe mild hybrid MHEV – hybrid dạng nhẹ

Trong số tất cả các loại xe có yếu tố điện hóa trong hệ truyền động, xe mild hybrid MHEV là loại cơ bản nhất, đúng như tên gọi của nó. So với những xe sử dụng động cơ đốt trong truyền thống, xe mild hybrid MHEV được trang bị thêm một mô-tơ điện nhỏ, làm thay chức năng của máy phát điện trong hệ thống khởi động và được cung cấp năng lượng từ một bộ pin lithium-ion dung lượng nhỏ, tách riêng khỏi ắc-quy 12V thông thường.

Nhiệm vụ của những thành phần được bổ sung thêm này là hỗ trợ cho động cơ đốt trong khi cần thực hiện một số tác vụ nhất định. Chúng bao gồm: khởi động xe êm ái hơn, giúp xe đạt gia tốc tốt hơn khi cần tăng tốc đột ngột, cho phép sử dụng tính năng dừng/ngắt động cơ và đảm nhận cơ chế phanh tái tạo năng lượng.

Một chiếc xe mild hybrid MHEV vẫn khởi động với tiếng đề nổ thông thường, báo hiệu động cơ đốt trong đi vào hoạt động. Lúc này, xe mild hybrid HEV hoàn toàn không khác biệt gì so với những mẫu xe dùng đốt trong truyền thống, vẫn phát thải CO2 ra môi trường xung quanh. Tuy nhiên, tiếng ồn trong quá trình khởi động này được giảm thiểu đôi chút, chính là nhờ vào mô-tơ điện.

Khi xe mild hybrid MHEV, động cơ đốt trong vẫn chịu trách nhiệm hoàn toàn về khâu truyền động. Chỉ khi nào người lái tăng tốc đột ngột, phần mô-tơ điện mới được kích hoạt để hỗ trợ thêm chút sức kéo, giúp cho chiếc xe vẫn vọt lên dứt khoát mà động cơ đốt trong không bị “gào rú” do vòng tua máy tăng quá cao, duy trì sự êm ái. Khả năng hỗ trợ tăng tốc này chỉ diễn ra từ vài giây đến vài chục giây, tùy thuộc vào năng lượng trong pin còn bao nhiêu.

Bộ pin lithium-ion của xe mild hybrid MHEV không có dung lượng đủ lớn để cho phép xe di chuyển bằng chế độ thuần điện, nhưng chính vì sự nhỏ gọn của nó nên dễ dàng sạc đầy chỉ bằng cách thu nạp động năng khi phanh. Cơ chế phanh tái sinh năng lượng cũng cho phép xe tạm ngắt động cơ đốt trong khi chạy lướt hoặc đổ dốc dài và nhanh chóng kích hoạt động cơ trở lại khi người lái nhấn ga. Những lúc như thế này sẽ giúp tiết kiệm nhiên liệu, dù không phải quá nhiều nhưng là “có còn hơn không”.

Trên thực tế, một chiếc xe mild hybrid MHEV tại Việt Nam như Suzuki Ertiga Hybrid trang bị động cơ xăng 1.5, công suất 104,7 mã lực, mô-men xoắn 138 Nm, hộp số tự động 4 cấp với pin lithium-ion, điện áp 12V và dung lượng 6 Ah đạt mức tiêu hao nhiên liệu 5,69 lít/100 km, tiết kiệm hơn khoảng 0,72 đơn vị khi so sánh với phiên bản động cơ đốt trong truyền thống.

Về bảo dưỡng trong quá trình sử dụng, xe mild hybrid MHEV gần như giống hệt các mẫu xe máy xăng hay xe máy dầu thông thường, không có nhiều sự khác biệt. Hạng mục duy nhất phát sinh thêm là chi phí thay thế bộ pin lithium-ion nếu hư hỏng, chẳng hạn như pin của Suzuki Ertiga Hybrid tại Việt Nam được hãng công bố giá 30 triệu đồng.

Sự ra đời của các dòng xe mild hybrid MHEV không có quá nhiều ý nghĩa nếu muốn giảm phát thải. Tuy nhiên vì cơ chế này hoạt động như một nguồn năng lượng phụ trợ nên có tác dụng cải thiện các loại động cơ đốt trong cỡ nhỏ cả về hiệu năng vận hành lẫn hiệu suất tiết kiệm nhiên liệu, mà chi phí đầu tư không quá lớn. Thế nên loại truyền động mild hybrid MHEV hoàn toàn có thể trở thành tiêu chuẩn cho tất cả các loại xe trên toàn thế giới.

Xe hybrid HEV – hybrid “thông thường”

Dù cách ứng dụng trong thực tế có những khác biệt nhất định giữa các nhà sản xuất khác nhau, nhưng khái niệm xe hybrid HEV chủ yếu được dùng cho những mẫu xe vừa có động cơ đốt trong và vừa có mô-tơ điện, trong đó phần pin có dung lượng đủ lớn để xe di chuyển được chỉ bằng năng lượng điện từ vài km trở lên.

Lúc này, động cơ đốt trong vừa có chức năng đảm nhận truyền động chính, vừa có thể là máy phát điện cho mô-tơ điện và pin. Khi động cơ đốt trong là thành phần truyền động chính, chiếc xe hybrid HEV hoạt động không khác gì một chiếc xe máy xăng hoặc máy dầu thông thường, với đầy đủ những ưu điểm (sức kéo lớn, nhiên liệu dồi dào) cũng như nhược điểm (ồn ào, xả khí thải) của chúng.

Còn khi một số điều kiện nhất định được thỏa mãn, chẳng hạn như tốc độ di chuyển ở ngưỡng thấp (khoảng 30-40 km/h trở xuống) và pin xe có đủ năng lượng, xe hybrid HEV có thể kích hoạt chế độ EV Mode – chỉ sử dụng năng lượng điện và không tốn một giọt xăng nào. Tùy vào mẫu xe mà chế độ này có thể tự động kích hoạt, hoặc có nút bấm cho người sử dụng kích hoạt thủ công, hoặc cả hai.

Đại diện tiêu biểu cho kiểu xe hybrid HEV tại Việt Nam là Toyota Corolla Cross 1.8HEV dùng động cơ xăng dung tích 1.8, công suất 97 mã lực và mô-men xoắn 142 Nm, hộp số tự động vô cấp CVT, đi kèm với mô-tơ điện 600V, công suất tương đương 71 mã lực và mô-men xoắn 163 Nm, pin NiMH.

So với xe mild hybrid MHEV, quá trình khởi động của một chiếc xe hybrid HEV êm ái hơn rất nhiều: không phát ra tiếng đề nổ mà thay vào đó chỉ là tiếng “beep” báo hiệu trên màn hình điều khiển, vì năng lượng cung cấp từ bộ pin nên động cơ đốt trong chưa cần phải hoạt động. Xe không tốn xăng, không phát thải CO2 ra môi trường, đem lại trải nghiệm tương tự xe thuần điện.

Khi bắt đầu lăn bánh, xe hybrid HEV vẫn được truyền động bởi mô-tơ điện và giúp ích rất nhiều trong việc tiết kiệm nhiên liệu vì đây là bước tiêu hao nhiều nhất đối với động cơ đốt trong. Sau đó khi xe tăng tốc lên những mức vận tốc cao hơn, tuỳ theo phản ứng chân ga của người lái và lượng pin còn lại, chiếc xe sẽ tự động chọn nguồn năng lượng phù hợp. Nếu bàn đạp ga được nhấn mạnh, xe sẽ hiểu rằng người lái muốn tăng tốc nhanh, nên lập tức động cơ đốt trong được kích hoạt để đảm nhận chức năng truyền động và đồng thời sạc lại năng lượng cho bộ pin, còn mô-tơ điện ngắt đi để không tiêu hao pin. Toàn bộ quá trình này được hiển thị trên màn hình xe.

Ở dải tốc độ thông thường, xe hybrid HEV có thể vận hành độc lập bằng năng lượng điện, không tốn xăng và không phát thải. Việc này diễn ra khi bộ pin đủ năng lượng hoặc người lái kích hoạt thông qua nút bấm. Khi dung lượng pin xuống thấp, hệ thống sẽ ngay lập tức cho khởi động trở lại khối động cơ đốt trong để thành phần này đảm nhiệm chức năng truyền động, vừa thực hiện việc sạc lại năng lượng cho bộ pin. Mọi thứ diễn ra hoàn toàn tự động, nếu người lái không để ý kỹ thì sẽ không thể nhận ra.

Khả năng tiết kiệm nhiên liệu của dòng xe hybrid HEV thường được đánh giá là vượt trội so với xe mild hybrid MHEV. Ví dụ như Corolla Cross 1.8HEV có mức tiêu hao nhiên liệu trung bình chỉ 4,6 lít/100 km, giảm tới 60% so với phiên bản động cơ đốt trong của cùng dòng xe. Tuy nhiên bù lại là chi phí bảo dưỡng sửa chữa tăng thêm, chủ yếu do bộ pin có dung lượng lớn hơn. Giá thay thế pin Corolla Cross 1.8HEV tại Việt Nam khoảng 90 triệu đồng, khi bảo dưỡng cũng phát sinh thêm phần lọc gió của bộ làm mát pin.

Các loại xe hybrid HEV thông dụng nhất trên thị trường đều thuộc dạng hybrid song song, vì sử dụng cùng lúc cả động cơ xăng và mô-tơ điện cho việc truyền động. Chúng có thể hoạt động độc lập hoặc kết hợp lại để tạo ra sức kéo tối ưu tùy vào điều kiện sử dụng cũng như thiết kế của hãng xe. Tuy nhiên bên cạnh đó, còn có một loại xe hybrid HEV khác là hybrid nối tiếp, hay còn gọi là xe range extender (REX) hoặc E-REV.

Xe hybrid nối tiếp cũng có đồng thời cả động cơ đốt trong và mô-tơ điện trong cùng một thân xe, tuy nhiên chỉ duy nhất mô-tơ điện đảm nhận vai trò truyền động, còn động cơ đốt trong sẽ chỉ có nhiệm vụ làm máy phát điện, cung cấp năng lượng cho cụm pin và mô-tơ điện. Kiểu xe này cho cảm giác lái giống hệt như xe thuần điện, nhưng việc nạp lại nhiên liệu vẫn thông qua thao tác đổ xăng/dầu quen thuộc.

Tiêu biểu nhất cho kiểu xe hybrid nối tiếp là những mẫu xe Nissan dùng công nghệ e-Power như Kicks tại Việt Nam hoặc Serena, X-Trail… ở những thị trường khác. Cụ thể đối với Kicks, phiên bản e-Power của dòng xe này có mô-tơ điện công suất 134 mã lực, mô-men xoắn 280 Nm truyền lực quay cho bánh xe, còn động cơ xăng 1.2L 3 xi-lanh đóng vai trò là máy phát điện, đạt được mức tiêu thụ nhiên liệu trong nội đô chỉ 2,2 lít/100 km.

Nhìn chung, hệ truyền động hybrid cho phép giữ những thay đổi ở mức tối thiểu: không có sự xuất hiện của ổ cắm hay dây sạc. Loại xe này cho phép người dùng tận hưởng những lợi ích của công nghệ xe điện – quan trọng nhất là khả năng tiết kiệm nhiên liệu – mà không cần tốn thời gian tìm kiếm trụ sạc.

Xe hybrid sạc điện PHEV

Là dòng xe phức tạp nhất trong số các kiểu truyền động hybrid, xe hybrid sạc điện PHEV (plug-in hybrid) về cơ bản cũng chính là xe hybrid HEV dạng song song nhưng được trang bị gói pin có dung lượng lớn, đủ để di chuyển một quãng đường khá xa chỉ bằng năng lượng điện ở chế độ EV Mode.

Tùy thuộc vào từng loại xe của các nhà sản xuất khác nhau mà quãng đường di chuyển thuần điện có những sự khác biệt nhất định. Đa số các xe hybrid sạc điện PHEV hiện nay có thể đi được liên tục khoảng 50 km mà không tốn một giọt xăng nào, nhưng các hãng đang muốn nâng dung lượng pin lên để chúng đi được 100 km bằng chế độ thuần điện. Đây là những phạm vi quãng đường phổ biến đối với hầu hết người sử dụng xe đi làm hàng ngày.

Pin dùng cho xe hybrid sạc điện PHEV có dung lượng lớn nên mức độ sạc lại từ động cơ đốt trong hay chuyển hóa từ hệ thống phanh tái sinh hầu như không đáng kể. Để sạc đầy pin đến 100%, nhằm tối ưu hóa khả năng sử dụng chế độ di chuyển thuần điện EV Mode của dòng xe này, người dùng sẽ phải cắm sạc từ trụ bên ngoài.

Ở Việt Nam hiện nay, ví dụ tiêu biểu cho dòng xe hybrid sạc điện PHEV có thể kể đến mẫu Kia Sorento PHEV với động cơ xăng tăng áp Smartstream dung tích 1.6L, sản sinh công suất cực đại 171 mã lực và mô-men xoắn 265 Nm, đi kèm pin 13,8 kWh và mô-tơ điện công suất 90 mã lực, mô-men xoắn tối đa 304 Nm, cho phép di chuyển thuần điện phạm vi 70 km khi sạc đầy, thời gian sạc đầy pin khoảng 9 tiếng nếu sạc từ điện 220V.

Mercedes C-Class PHEV là một trong những dòng xe hybrid sạc điện PHEV có tầm hoạt động thuần điện xa nhất trên thị trường hiện tại với quãng đường lên tới 110 km. Một số hãng xe Trung Quốc đang đặt mục tiêu phát triển thế hệ xe PHEV kế tiếp với dung lượng pin lớn hơn nữa, đủ để xe di chuyển 200 km chỉ bằng năng lượng điện.

Nếu người dùng duy trì thói quen sạc điện thường xuyên, xe plug-in hybrid có khả năng đáp ứng tốt nhu cầu di chuyển hàng ngày trong đô thị mà hầu như không bao giờ tốn một giọt xăng nào. Từ đó, lượng xăng tiết kiệm được sẽ để dành cho những chuyến đi xa hơn. Chi phí nhiên liệu vì thế cũng sẽ được tối ưu.

Ưu nhược điểm của mỗi loại hệ truyền động hybrid

Những lợi ích mà dòng xe mild hybrid MHEV đem lại có thể kể tới khả năng tiết kiệm một phần nhiên liệu và tận hưởng một số điểm vượt trội so với xe động cơ đốt trong thuần túy ở quá trình khởi động, tăng tốc, lướt trớn và phanh tái sinh năng lượng. Tuy nhiên, nhược điểm lớn của dòng xe này là hoàn toàn không có khả năng vận hành thuần điện.

Những mẫu xe hybrid HEV đem lại lợi ích cao hơn mild hybrid MHEV về khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng CO2. Ngoài ra, việc loại xe này có khả năng di chuyển những quãng đường ngắn chỉ với năng lượng điện giúp chủ xe có thể di chuyển êm ái và yên tĩnh hơn trong những trường hợp cần thiết. Điểm trừ của dòng xe này là chi phí đắt đỏ hơn so với các mẫu mild hybrid MHEV vì hệ truyền động tân tiến, phức tạp hơn.

Những mẫu hybrid sạc điện PHEV thậm chí còn có mức giá đắt hơn thế nữa, bù lại chủ xe có thể tiết kiệm thông qua việc sạc điện thường xuyên và di chuyển những quãng đường ngắn bằng loại nhiên liệu này, thông thường có mức giá rẻ hơn đáng kể so với nhiên liệu hóa thạch.

Tuy nhiên, những con số thể hiện mức độ tiết kiệm của dòng xe PHEV do các nhà sản xuất đưa ra không phải lúc nào cũng đáng tin cậy, vậy nên sạc điện thường xuyên là cách duy nhất giúp người dùng có thể tối ưu chi phí khi sử dụng loại xe này.

Khối lượng lớn hơn đáng kể so với xe sử dụng động cơ đốt trong là một điểm trừ của PHEV so với các mẫu hybrid HEV và mild hybrid MHEV. Ngoài ra, gói pin của các mẫu plug-in hybrid thường được đặt trong khu vực khoang chứa đồ và phía dưới hàng ghế sau, từ đó chiếm dụng một phần không gian sử dụng. Đây là một điểm đáng lưu ý khác đối với những khách hàng yêu cầu sự thực dụng và không gian rộng rãi với chiếc xe của mình.

Tại nhiều quốc gia trên thế giới, một số mẫu xe hybrid nhận được nhiều ưu đãi và miễn một số khoản thuế phí so với các dòng xe sử dụng nhiên liệu xăng hoặc diesel. Các dòng xe thuần điện (EV) vẫn thường nhận được nhiều đặc quyền nhất khi đề cập đến các loại thuế, nhưng các dòng hybrid sạc điện PHEV cũng đã bắt đầu được xếp ngang hàng và có nhiều lợi ích hơn so với xe hybrid HEV. Vì vậy, đối với các doanh nghiệp có nhu cầu vận hành đội xe lớn, các khoản miễn thuế phí có thể là một yếu tố đáng cân nhắc.

Lựa chọn loại xe hybrid phù hợp

Một vấn đề lớn với nhiều khách hàng trên toàn thế giới, phụ thuộc phần lớn vào cách sử dụng xe của mỗi cá nhân. Xe mild hybrid MHEV và hybrid HEV giúp việc vận hành xe sạch và rẻ hơn khi tính đến khoảng thời gian dài. Ngày nay, hybrid cũng là hệ truyền động trang bị tiêu chuẩn trên nhiều dòng xe, khuyến khích người dùng nhanh chóng tiếp cận công nghệ có yếu tố điện khí hóa. Những dòng xe này vẫn sử dụng năng lượng từ động cơ đốt trong truyền thống khi vận hành, vẫn cần nạp lại nhiên liệu từ cây xăng nên không ảnh hưởng đến thói quen sử dụng của phần lớn người dùng.

Như đã nêu ở trên, dòng xe hybrid sạc điện PHEV là sự kết hợp hoàn hảo giữa năng lượng truyền thống và công nghệ điện hóa, tuy nhiên để tận dụng tối đa lợi ích mà loại xe này đem lại, chủ xe cần đảm bảo thường xuyên sạc và sử dụng nhiên liệu điện. Đây không phải là chuyện đơn giản, đặc biệt đối với những chủ xe không có điều kiện sạc tại nhà. Nếu cần di chuyển trên những cung đường dài, có lẽ việc dừng lại sạc điện để tiết kiệm chi phí không thực sự xứng đáng với thời gian và công sức bỏ ra, tuy nhiên người dùng có thể sạc đầy pin cho xe ngay từ trước khi bắt đầu hành trình. Theo thời gian, lượng nhiên liệu tiết kiệm được sẽ trở nên đáng kể.

So sánh xe hybrid với xe thuần điện

Ngày nay, công cuộc chuyển đổi sang dòng xe thuần điện đang diễn ra với tốc độ chóng mặt. Nói chung, loại xe này đắt đỏ hơn so với xe hybrid, nhưng nếu nhu cầu di chuyển hàng ngày của chủ xe có thể được đáp ứng với năng lượng thuần điện, không có lí do gì để tiếp tục sử dụng các mẫu xe đốt trong truyền thống.

Nhiều người hoàn toàn có thể bỏ qua dòng xe hybrid và tiến thẳng tới xe thuần điện, từ đó cắt giảm hơn nữa chi phí cho nhiên liệu động cơ, mức khí thải giờ đây cũng giảm về mức tối thiểu. Tuy nhiên, những nỗi lo phổ biến như tầm hoạt động còn bị giới hạn hay thời gian xếp hàng chờ đợi tại các trạm sạc vẫn còn hiện hữu, do đó nhiều người chưa thực sự sẵn sàng cho sự thay đổi này.

Cơ sở hạ tầng phục vụ xe điện tại nhiều nơi trên thế giới vẫn cần thêm thời gian và nguồn lực để phát triển. Trong lúc chờ đợi điều đó xảy ra, các loại xe hybrid vẫn là sự lựa chọn đáng cân nhắc nhất.

Tổng hợp