Bài viết này giới thiệu cách phân loại hệ thống hybrid dựa vào cấu trúc truyền lực (phần 1) nhưng sẽ tập trung vào dạng nối tiếp. Thông qua các phần trình bày về nguyên lý hoạt động, đặc điểm vận hành, ưu – nhược điểm và đánh giá tổng hợp, bạn sẽ có cái nhìn rõ ràng hơn về cấu hình hybrid nối tiếp và vai trò của nó trong các dòng xe hiện nay.
1. Giới thiệu chung
Trong bối cảnh ngành công nghiệp ô tô đang chuyển dịch mạnh mẽ nhằm giảm phát thải và nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng, xe hybrid (Hybrid Electric Vehicle – HEV) nổi lên như một giải pháp trung gian hiệu quả giữa phương tiện sử dụng động cơ đốt trong truyền thống và xe điện thuần túy.
Về nguyên lý, HEV khai thác đồng thời hai nguồn năng lượng: nhiên liệu hóa thạch thông qua động cơ nhiệt và điện năng lưu trữ trong bộ pin thông qua mô tơ điện. Nhờ sự kết hợp này, hệ thống truyền động hybrid cho phép tối ưu hóa chế độ vận hành động cơ, thu hồi năng lượng khi phanh, và giảm đáng kể mức tiêu thụ nhiên liệu cũng như phát thải CO₂ so với xe thông thường.
Tuy nhiên, mức độ đóng góp của hệ thống điện trong quá trình truyền động không đồng nhất giữa các dòng xe hybrid. Chính vì vậy, để đánh giá đúng vai trò, hiệu quả và phạm vi ứng dụng của từng loại HEV, các nhà nghiên cứu và kỹ sư thường phân loại xe dựa trên Theo cấu hình truyền lực (Powertrain Configuration).
Dựa trên cách bố trí này, HEV có thể được chia thành bốn nhóm chính: nối tiếp, song song, hỗn hợp. Mỗi loại truyền lực mang những đặc trưng kỹ thuật riêng về dung lượng pin, công suất mô tơ, phạm vi vận hành bằng điện, từ đó quyết định chi phí, hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu và mức giảm phát thải đạt được. Trong bài này sẽ tập trung nói về loại nối tiếp.
2. Cấu trúc và Nguyên lý hoạt động
Một hệ thống truyền động kiểu nối tiếp bao gồm các thành phần chính sau:
1. Động cơ đốt trong (ICE): hoạt động độc lập với bánh xe, chỉ dẫn động máy phát.
2. Máy phát điện (Generator): biến đổi năng lượng cơ học thành điện năng.
3. Pin điện áp cao (Battery): lưu trữ năng lượng, cấp điện cho motor và nhận năng lượng tái sinh khi phanh.
4. Mô-tơ điện (Traction motor): truyền mô-men trực tiếp đến bánh xe.
Chuỗi truyền năng lượng: ICE → Generator → Battery → Traction Motor
Có thể bạn quan tâm: Khóa học Kỹ thuật sửa chữa xe ô tô Điện – xe ô tô Hybrid
3. Nguyên lý hoạt động
1. EV Mode (chạy điện thuần): motor kéo xe, ICE tắt khi pin đủ năng lượng.
2. Generator Mode (phát điện): ICE hoạt động tại vùng hiệu suất tối ưu để quay máy phát sạc pin hoặc cấp điện trực tiếp cho motor.
3. Assist Mode (kết hợp): khi cần công suất cao (leo dốc/tăng tốc), motor nhận điện từ cả pin và máy phát để cung cấp cho bánh xe.
4. Ưu điểm của cấu hình nối tiếp
Hiệu suất ICE được tối ưu: Vì ICE tách biệt khỏi tải cơ học, tốc độ và mô-men của nó có thể được điều khiển để luôn nằm trong vùng BSFC thấp nhất (vòng tua trung bình – tải ổn định). Cấu trúc cơ khí đơn giản: Không cần hộp số hay ly hợp cơ khí; chuỗi truyền động điện hoàn toàn → giảm độ phức tạp, tăng khả năng kiểm soát mô-men và phản ứng nhanh. Phù hợp với ứng dụng đô thị và Range Extender: Điều này đúng với các hệ thống như Nissan e-Power (dòng xe đô thị) và BMW i3 REx, nơi ICE chỉ hoạt động để duy trì điện năng.
5. Nhược điểm của cấu hình nối tiếp
Hiệu suất giảm ở tải cao hoặc tốc độ cao: Do năng lượng phải đi qua nhiều giai đoạn chuyển đổi: cơ → điện → hóa năng → điện → cơ. Yêu cầu công suất điện lớn: Motor kéo và máy phát phải có công suất danh định cao tương đương ICE → tăng kích thước, trọng lượng, chi phí và yêu cầu làm mát. Tổn hao do quản lý năng lượng phức tạp. Các thiết bị điện công suất lớn sinh nhiệt cao, đòi hỏi hệ thống điều khiển và làm mát tinh vi hơn so với cấu hình song song.
6. Đánh giá kỹ thuật tổng hợp
| Tiêu chí | Nhận xét |
| Hiệu suất đô thị | Ưu thế nhờ tái tạo năng lượng và ICE có thể tắt. |
| Hiệu suất cao tốc | Giảm do tổn hao nhiều tầng chuyển đổi. |
| Độ phức tạp cơ khí | Đơn giản nhất trong các cấu hình hybrid. |
| Độ phức tạp điện – điều khiển | Cao do quản lý năng lượng đa chiều. |
| Chi phí hệ thống | Chi phí motor & inverter cao. |
| Mức phát thải | Rất thấp trong điều kiện đô thị. |
7. Kết luận
Hệ thống truyền động kiểu nối tiếp thể hiện sự đơn giản cơ học và hiệu suất tối ưu trong môi trường đô thị, nhờ ICE luôn hoạt động trong vùng hiệu suất cao nhất hoặc có thể tắt hoàn toàn khi không cần thiết.
Tuy nhiên, cấu hình này chịu tổn hao tích lũy qua các tầng chuyển đổi năng lượng, khiến nó kém hiệu quả trên cao tốc hoặc khi cần công suất lớn liên tục.
Trong bối cảnh xu hướng xe điện hóa hiện nay, Series Hybrid được xem là bước trung gian lý tưởng giữa xe hybrid truyền thống và xe điện thuần (BEV), đặc biệt ở phân khúc Range Extender EVs.
Trên đây là toàn bộ thông tin về chủ đề phân loại hệ thống Hybrid Vehicle dựa vào cấu trúc truyền lực (Phần 1) 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:
