Công nghệ xe 48V/Mild Hybrid đang trở thành giải pháp quan trọng trong quá trình điện hóa ô tô. Bài viết cung cấp cái nhìn tổng quan về Mild Hybrid, cách hệ thống 48V vận hành, lợi ích thực tế cho người lái và vai trò của công nghệ này trong bối cảnh xe điện chưa thể phổ cập hoàn toàn.
1. Tổng quan về Mild Hybrid
Xe Mild Hybrid giúp động cơ đốt trong truyền thống đạt được hiệu suất cao hơn một cách đáng kể với một sự thay đổi nhỏ. Điều này liên quan đến việc phục hồi động năng khi xe đang phanh (“phục hồi năng lượng”) – giống như Hệ thống phục hồi năng lượng (ERS) trong Formula 1.
Năng lượng này nếu không mất đi nó sẽ được lưu trữ trong pin 48V và được sử dụng để hỗ trợ động cơ và cung cấp năng lượng 48V cho một số hệ thống điện. Bên cạnh đó, xe mild hybrid sẽ tiết kiệm được cỡ khoảng 15% nhiên hiệu hoặc nhiều hơn, nó cũng dẫn đến việc giảm phát thải khí CO2 tương ứng.
Một cấu hình đơn giản nhất là kiểu bố trí P0 (motor điện bố trí ở đầu động cơ), máy phát 12V truyền thống dẫn động bởi dây đai được thay thế bởi một motor 48V. Nó sẽ chuyển đổi năng lượng động học thành năng lượng điện khi phanh và lưu trữ chúng trong bình điện 48V. Motor này cũng có thể hỗ trợ động cơ đốt trong với công suất điện lên đến khoảng 12kW. Thêm vào đó một số thiết bị hệ thống an toàn hiệu suất cao hỗ trợ người lái, hệ thống trợ lực phanh điện có thể sử dụng nguồn điện 48V đáng tin cậy này.
Motor điện 48V này có thể được bố trí linh hoạt trên đường truyền lực của xe với đa dạng mức độ thíc hợp và tiết kiệm nhiên liệu khác nhau. Để đạt được các mục tiêu khí hậu khác nhau ở từng khu vực, xe hybrid nhẹ là thành phần quan trọng đối với các nhà sản xuất ô tô. Công nghệ này đang xuất hiện ngày càng nhiều trên các mẫu xe và hạng xe.
Hơn 4,5 triệu phương tiện đã được trang bị máy 48V, chủ yếu có cấu trúc liên kết P0. Công ty nghiên cứu thị trường IHS Markit dự kiến sản lượng xe mild hybrid 48V hàng năm trên toàn cầu sẽ đạt hơn 10 triệu chiếc vào đầu năm 2025.
Mild Hybrid và 48V
Xe mild hybrid dùng để chỉ một chiếc xe có động cơ đốt trong được hỗ trợ bởi một motor điện nhỏ. Động cơ điện thu hồi năng lượng phanh và cung cấp năng lượng này sau này dưới dạng công suất truyền động bổ sung cho động cơ đốt trong để giảm mức tiêu thụ nhiên liệu tổng thể.
Ngoài ra còn có một số ít loại mild hybrid hoạt động ở điện áp 12V. Do đó, trong hầu hết các trường hợp, motor 48V mạnh hơn được sử dụng, giúp thu hồi nhiều năng lượng hơn và do đó cũng giảm mức tiêu thụ nhiên liệu ở mức độ lớn hơn. Do đó, các chuyên gia thường sử dụng thuật ngữ “Mild hybrid” và “48V” thay thế cho nhau.
Có thể bạn quan tâm: Khóa học Kỹ thuật sửa chữa xe ô tô Điện – xe ô tô Hybrid
2. Vì sao lại cần Mild Hybrid
Công nghệ này mang lại nhiều lợi ích cho người lái xe và nhà sản xuất với một chi phí triển khai thấp.
Một yếu tố rất quan trọng cho một chiếc xe đó là yếu tố bảo vệ môi trường, do đó một số dòng xe năng lượng điện nổi lên chủ yếu là do sự cam kết về chính sách của từng khu vực thị trường như của Châu Âu và Trung Quốc.
Tuy nhiên, sự chuyển đổi này không thể được tăng tốc theo ý muốn, công nghệ, pin, cơ sở hạ tầng và sản xuất cần phải được phát triển đồng thời.
Theo nhiều nghiên cứu, hàng trăm triệu ô tô có động cơ đốt trong (ICE) vẫn sẽ được sản xuất trong hai thập kỷ tới. Điều này một phần là do sự chuyển dịch sang phương tiện di chuyển điện ra chậm hơn nhiều ở các khu vực như Châu Phi, Châu Mỹ Latinh và Ấn Độ. Những chiếc xe ICE trong tương lai này sẽ gây ra thêm hàng tỷ tấn khí thải CO2.
Những phương tiện này phải được thiết kế sao cho hiệu quả nhất có thể để giảm thiểu biến đổi khí hậu toàn cầu. Mild Hybrid có thể ngăn chặn 15% -25% lượng khí thải. Bỏ qua công nghệ này đồng nghĩa với việc tiềm năng tiết kiệm này mãi mãi.
Việc trang bị hệ thống hybrid 48V cho tất cả một tỷ phương tiện đốt sẽ được sản xuất vào năm 2040 sẽ tiết kiệm ít nhất hai tỷ tấn CO2 – gấp khoảng ba lần tổng lượng phát thải khí nhà kính của Đức vào năm 2020. Với cấu trúc liên kết phức tạp hơn, có thể tiết kiệm được 4 tỷ tấn và hơn thế nữa thông qua hệ thống hybrid 48V.
3. Lợi ích đối với người lái xe
Việc “nâng cấp” từ động cơ đốt trong thông thường lên động cơ mild hybrid nhẹ 48V giúp người lái tăng đáng kể phạm vi hoạt động.
Ví dụ: với motor 48V, năng lượng phanh được phục hồi khi lái xe với công suất lên tới 15kW/20Hp để sau đó hỗ trợ động cơ lên tới 12 kW/16Hp khi yêu cầu về công suất tăng (Tăng cường). Nó cũng có thể loại bỏ độ trễ turbo ở tốc độ động cơ thấp.
Xe có thể khởi động đặc biệt êm ái nhờ motor 48V và mức tiêu thụ điện năng thoải mái cao. “Coasting” – tức là lái xe khi tắt động cơ ở tốc độ cao – trở nên khả thi và có thể tiết kiệm thêm nhiên liệu.
Nhờ mức tiêu thụ giảm đáng kể, xe hybrid nhẹ là giải pháp tốt hơn không chỉ cho môi trường mà còn cho ngân sách của người lái: Ví dụ, trong suốt quãng đời 150.000 km, Motor 48V tiết kiệm hơn 1.500 lít nhiên liệu so với động cơ đốt thông thường. Điều này có nghĩa là lượng khí thải CO2 ít hơn khoảng 4 tấn và chi tiêu tại trạm xăng ít hơn ít nhất 2.000 €.
Ngày nay, ô tô điện không phải là lựa chọn dành cho tất cả mọi người. Lý do cho điều này có thể là do lái xe đường dài nhiều hoặc thiếu cơ sở hạ tầng sạc đầy đủ tại địa phương. Trong trường hợp này, xe hybrid 48V là một giải pháp thiết thực giúp giảm thiểu gánh nặng về khí hậu và giúp việc lái xe trở nên thoải mái và an toàn hơn.
4. Bố trí motor vào hệ thống truyền lực
Công nghệ Mild hybrid có thể được tích hợp vào tất cả các cấu trúc truyền động hiện có của động cơ đốt trong. Tùy thuộc vào mức hiệu suất mong muốn và mức tiết kiệm CO2, chi phí phát triển sẽ dao động từ rất thấp đến trung bình.
Mild Hybrid luôn yêu cầu lắp đặt một bộ inverter (bộ điều khiển motor) trong hệ thống truyền động bên cạnh động cơ đốt trong. Ngoài ra, một pin 48V nhỏ (~0,5 – 1kWh) được bổ sung để cấp nguồn cho hệ thống điện 48V trên xe. Cuối cùng, bộ chuyển đổi DC/DC cung cấp cho hệ thống điện 12V. Mặt khác, điện áp thấp hơn làm cho các yêu cầu bảo vệ điện áp cao và dây cáp trở nên phức tạp do đó chúng đắt tiền trở nên không cần thiết.
Dựa vào cấu trúc truyền động của xe có thể bố trí motor điện ở 4 vị trí lần lượt là P0, P1, P2, P3, P4.
- P0: Motor điện bố trí ở đầu động cơ đột trong dẫn động thông qua dây đai.
- P1: Motor điện bố trí ở đuôi động cơ.
- P2: Motor điện được bố trí ở đầu hộp số
- P3: Motor điện được bố trí ở đuôi hộp số.
- P4: Motor điện được bố trí ở cầu sau.
5. Lợi ích của nguồn điện 48V trên xe và chúng có thể thay thế cho 12V không
Lượng tải điện trên ô tô ngày nay cao hơn nhiều so với trước đây. Các tính năng an toàn và tiện nghi như hệ thống treo hoặc hệ thống sưởi kính chắn gió tiêu tốn nhiều năng lượng.
Do mức điện áp cao hơn bốn lần, motor 48V có thể thu hồi và có động năng cao hơn đáng kể. Nó cung cấp cho người tiêu dùng hiệu suất cao một cách đáng tin cậy và hỗ trợ các chức năng lái xe bổ sung như khởi động thoải mái, tăng tốc và xuống dốc. Đồng thời, 48V đủ thấp để không gây nguy hiểm cho con người. Ngược lại với các hệ thống điện áp cao, hệ thống điện trên tàu 48V không có yêu cầu an toàn đặc biệt.
Một chiếc hybrid nhẹ 48V thực sự có hai hệ thống điện. Hệ thống 12V thông thường tiếp tục cung cấp điện cho tất cả các thiết bị tiêu thụ điện áp thấp, chẳng hạn như radio, đèn pha hoặc bộ điều chỉnh cửa sổ.
Việc không chuyển các thành phần này sang mức điện áp khác sẽ dẫn đến việc tích hợp hệ thống ít phức tạp hơn. Bộ chuyển đổi DC/DC kết nối hai hệ thống điện – do đó năng lượng phanh được phục hồi cũng có thể cung cấp cho hệ thống điện 12V.
6. So sánh với Full Hybrid, Plug-in Hybrid và Electric Car
6.1 Mild-Hybrid
Với xe mild hybrid, động cơ chính là động cơ đốt trong. Motor chủ yếu phục vụ mục đích nâng cao hiệu quả: Năng lượng phanh được phục hồi, lưu trữ trong một pin nhỏ 48V (~0,5 – 1 kWh) và được sử dụng để tạo thêm mô-men xoắn và cung cấp cho hệ thống điện trên xe.
Điều này giúp tiết kiệm 15-25% mức tiêu thụ nhiên liệu, tùy thuộc vào cấu trúc liên kết. Hoàn toàn không thể lái xe bằng điện hoặc chỉ với những hạn chế nghiêm trọng.
6.2 Full-Hybrid
Full Hybrid năng lượng chỉ được cung cấp cho hệ thống từ bên ngoài thông qua nhiên liệu, trong khi động năng của xe sẽ phục hồi thành năng lượng điện trong quá trình phanh và cung cấp lại năng lượng đó sau đó.
Điểm khác biệt: Xe hybrid hoàn toàn có thể hoạt động bằng motor trên điện áp cao và có pin lớn hơn (thường là 1,3 – 2 kWh). Do đó, yêu cầu an toàn và chi phí hệ thống cao hơn đáng kể. Có thể lái những quãng đường ngắn hoàn toàn bằng động cơ điện.
6.3 Plug-in-Hybrid
Xe plug-in hybrid có hai bộ truyền động chính động cơ đốt trong và động cơ điện cao áp. Pin lớn hơn (thường khoảng 10-20 kWh) sẽ làm tăng thêm chi phí và trọng lượng.
Đổi lại, việc lái xe hoàn toàn bằng điện thường có thể thực hiện được trong khoảng 40-80 km và về mặt lý thuyết, động cơ đốt trong chỉ cần thiết cho những chuyến đi xuyên xa. Pin được sạc qua công sạc từ lưới điện, chẳng hạn như nguồn điện gia đình.
6.4 E-Auto (BEV)
Xe điện chạy bằng pin (BEV) hoàn toàn không cần động cơ đốt trong. Tuy nhiên, nó yêu cầu pin lớn hơn – dung lượng pin khoảng 10-20 kWh trên 100 km, tùy thuộc vào kiểu xe. Ở đây, việc sạc cũng diễn ra thông qua ổ cắm điện tại nhà – hoặc tại mạng lưới các trạm sạc công cộng đang ngày càng phát triển.
Trên đây là toàn bộ thông tin về chủ đề công nghệ xe 48V/Mild Hybrid mà trung tâm VATC muốn gửi đến bạn. Hy vọng bài viết này sẽ bổ ích và hữu dụng với bạn.
Nếu bạn có đang đam mê hoặc muốn tìm hiểu về các khóa học trong ngành ô tô thì liên hệ ngay với trung tâm VATC theo thông tin dưới đây để được tư vấn chi tiết nhất nhé!
Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam – VATC
- Địa chỉ: Số 4-6, Đường số 4, Phường Hiệp Bình Phước, Thành Phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
- Điện thoại: 0945711717
- Email: info@oto.edu.vn
Xem thêm:
