Ở mảng xe phổ thông, ôtô hybrid được Toyota khởi xướng từ 2020 bằng chiếc Corolla Cross nhập khẩu Thái Lan. Cho đến nay, nhiều thương hiệu khác như Kia, Hyundai, Suzuki, Honda cũng mang xe hybrid về bán nhưng tương quan doanh số vẫn còn rất nhỏ so với xe xăng, dầu trong cùng dải sản phẩm.
Việc trang bị hai hệ truyền động cùng lúc khiến giá thành xe hybrid cao hơn nhiều so với chính mẫu xe ấy nhưng chỉ dùng một động cơ đốt trong cùng dung tích, hoặc xăng hoặc dầu. Trở ngại giá cao cũng như băn khoăn của khách hàng về độ bền pin, chi phí bảo dưỡng… khiến xe hybrid chưa phải là lựa chọn cùa số đông. Ngoài những hạn chế đó, xe hybrid cũng có nhiều ưu điểm như giảm độ ồn, vận hành êm ái hơn và đặc biệt là tiết kiệm nhiên liệu hơn.
Toyota Corolla Cross hybrid tại Việt Nam. Ảnh: Thành Nhạn
Mức độ can thiệp của môtơ điện là mấu chốt giúp giảm thời gian làm việc của động cơ đốt trong, từ đó xe giảm tiêu hao nhiên liệu. Tùy vào cách thiết lập sản phẩm của mỗi hãng, đóng góp của môtơ điện là ít hay nhiều trong quá trình vận hành của xe. Về khoản này, xe hybrid chia làm hai loại chính là mild-hybrid (lai nhẹ) và thuần hybrid.
Mild-hybrid là hình thái đơn giản nhất của xe hybrid, khi môtơ điện công suất nhỏ đi kèm bộ pin dung lượng nhỏ. Môtơ điện bổ trợ thêm cho động cơ đốt trong khi khởi động, tăng tốc chứ không có khả năng vận hành độc lập. Bởi vai trò của môtơ điện khá hạn chế, mức tiết kiệm nhiên liệu so với bản máy xăng là không nhiều. Mục đích chính của mild-hybrid không phải tiết kiệm nhiên liệu, mà là bổ trợ một phần nhỏ cho vận hành.
Hybrid thuần lắp môtơ điện can thiệp nhiều hơn vào quá trình vận hành. Pin trên xe hybrid lớn hơn trên xe mild-hybrid và cho phép môtơ điện vận hành độc lập. Loại xe này chia làm 3 hình thái khác nhau là hybrid nối tiếp, hybrid song song và hybrid kết hợp (vừa nối tiếp, vừa song song) tùy vào cách thiết lập của nhà sản xuất.
Hybrid song song (Parallel Hybrid) là loại phổ biến nhất trên thế giới lẫn tại Việt Nam. Đây là loại sử dụng động cơ đốt trong để dẫn động chính cho xe. Môtơ điện trên xe đóng vai trò bổ trợ cho động cơ đốt trong trong nhiều trường hợp. Dung lượng pin cũng đủ lớn để xe có thể hoạt động chỉ với môtơ điện. Toyota với dải xe hybrid nhiều nhất tại Việt Nam đều lắp loại hybrid song song này.
Trên chiếc Toyota Corolla Cross hybrid, người dùng có thể nhận thấy vai trò và thời điểm can thiệp của môtơ điện trong quá trình vận hành xe. Ví dụ cụ thể bằng video dưới đây:
Ở loại hybrid song song, pin được nạp năng lượng thông qua quá trình phanh (Regenerative Braking) hoặc khi động cơ vận hành. Bất cứ khi nào pin còn đủ năng lượng, thường khoảng 35% pin trở lên, môtơ điện dẫn động chính hoặc bổ trợ máy xăng dù ở dải tốc độ dưới 30 km/h hay trên 80 km/h.
Nếu chân ga của người lái đều, tốc độ ổn định, môtơ điện nắm vai trò dẫn động hoàn toàn cho đến khi pin cần sạc. Khi người lái lên ga, thốc ga để chạy tốc độ cao, môtơ điện bổ trợ động cơ xăng để tăng thêm lực kéo cho xe.
Nhờ sự bổ trợ của môtơ điện, mức tiêu hao nhiên liệu của xe giảm xuống đáng kể so với xe xăng cùng dung tích động cơ. Ví như với Corolla Cross, mức tiêu hao nhiên liệu bản hybrid so với bản xăng thấp hơn khoảng 46%. Ở đường hỗn hợp, mức giảm khoảng 25%.
Hybrid nối tiếp (Series Hybrid) là loại sử dụng môtơ điện dẫn động trực tiếp tới bánh xe. Động cơ đốt trong chỉ có nhiệm vụ chạy máy phát điện để cung cấp năng lượng cho môtơ điện và sạc vào pin. Ở Việt Nam, đại diện cho dòng sản phẩm này là chiếc Nissan Kicks.
Mức tiêu thụ nhiên liệu mỗi 100 km của Kicks trong đô thị là 2,2 lít, đường trường 6,1 lít, hỗn hợp 4,6 lít. Càng sử dụng trong đô thị, mẫu xe Nissan càng tiết kiệm nhiên liệu bởi quá trình phanh liên tục (dừng, di chuyển) giúp tái tạo năng lượng cho pin. Khi tốc độ không cao, pin còn đủ năng lượng, động cơ xăng 1.2 trên Kicks ít hoạt động. Năng lượng từ pin là nguồn cung cấp chính cho môtơ điện dẫn động bánh xe.
Ngược lại khi xe chạy ở đường trường, nhiều đoạn cần tăng tốc, lên dốc hoặc chạy tốc độ cao, động cơ xăng làm việc nhiều hơn để vừa cung cấp năng lượng cho môtơ vừa nạp điện cho pin. Điều này khiến chênh lệch tiêu hao nhiên liệu giữa khi chạy trong thành phố và đường trường trên Kicks là khá lớn, khoảng 177%, tức gần 3 lần.
Hybrid hỗn hợp (Series-Parallel Hybrid) là loại trang bị cả hai loại song song và nối tiếp trên cùng một chiếc xe. Đây cũng cơ cấu hybrid phức tạp và có chi phí sản xuất cao nhất. Tại Việt Nam, những mẫu xe như Honda CR-V hybrid hay Haval H6 hybrid sử dụng cấu hình này.
Mẫu CR-V hybrid lăn bánh tại Hà Nội. Ảnh: Lương Dũng
Trên các xe hybrid hỗn hợp, bộ chia công suất làm nhiệm vụ phân bổ động năng từ động cơ đốt trong và môtơ điện đến bánh xe. Hệ thống này khiến vai trò dẫn động của máy xăng và môtơ điện biến đổi liên tục và bổ trợ cho nhau tùy vào thao tác lái hoặc chế độ lái của tài xế, giúp chiếc xe luôn được tối ưu sức kéo ở mọi dải tốc độ và tiết kiệm nhiên liệu.
Cơ cấu hoạt động luân phiên, lúc song song lúc nối tiếp của môtơ điện và máy xăng giúp cụm pin trên xe hầu như lúc nào cũng được sạc đầy. Xét đường đô thị, phiên bản hybrid của CR-V lắp động cơ xăng 2.0 và môtơ điện có mức giảm tiêu hao nhiên liệu khoảng 65% so với bản máy xăng 1.5 tăng áp. Ở đường hỗn hợp, mức giảm là khoảng 21%.