Plug-in Hybrid (PHEV) là bước tiến giữa xe hybrid truyền thống và xe điện thuần (EV), cho phép sạc pin trực tiếp từ nguồn điện ngoài. Nhờ đó, xe có thể vận hành hoàn toàn bằng điện ở quãng đường ngắn và tự chuyển sang động cơ xăng khi pin yếu. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động và những ưu điểm vượt trội của hệ thống Plug-in Hybrid trong các dòng xe hiện đại.
1. Xu hướng 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
- 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 mức độ lai hóa (degree of hybridization). Tiêu chí này phản ánh tỷ lệ đóng góp của mô tơ điện vào tổng công suất truyền động, cũng như khả năng vận hành thuần điện.
Dựa trên cơ sở này, HEV có thể được chia thành bốn nhóm chính:
- Micro hybrid, mild hybrid
- Full hybrid và plug-in hybrid (PHEV).
Mỗi cấp độ lai hóa mang những đặc trưng kỹ thuật riêng về dung lượng pin, công suất mô tơ, khả năng sạc và 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 viết này sẽ trình bày về một loại xe Hybrid đó là plug-in hybrid Electric Vehicle (PHEV).
2. Giới thiệu
Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV) là bước tiến tiếp theo trong lộ trình điện hóa, khắc phục hạn chế của Full Hybrid.
Nếu HEV chỉ cho phép chạy điện trong phạm vi rất ngắn (dưới 2 km), thì PHEV được thiết kế với pin lớn hơn nhiều (8–25 kWh hoặc hơn) và khả năng sạc ngoài từ lưới điện. Nhờ đó, PHEV có thể vận hành thuần điện (EV mode) hàng chục km, giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch và phát thải CO₂, đồng thời tạo bước đệm trước khi chuyển hoàn toàn sang BEV.
3. Khái niệm và định nghĩa
- PHEV là phương tiện hybrid trong đó pin có dung lượng lớn (thường 8–25 kWh, một số mẫu mới đã vượt 25 kWh) và có thể sạc từ nguồn ngoài (plug-in).
- Khả năng chạy EV mode điển hình 30–100 km tùy mẫu và chu trình thử nghiệm (WLTP/EPA).
- Motor điện đủ công suất để vận hành xe trong nhiều tình huống mà không cần ICE, với mức độ lại hóa thường cao khoảng (>30%).
4. Kiến trúc hệ thống
Kiến trúc PHEV tương tự HEV nhưng có pin lớn hơn và mạch sạc AC/DC tích hợp. Các thành phần chính gồm:
- ICE: dự phòng khi pin cạn hoặc cần công suất cao.
- Motor điện: thường 50–100 kW, một số mẫu > 100 kW.
- Pin HV: 8–25 kWh, 300–400 V, công nghệ Li-ion.
- On-board charger (OBC): sạc pin từ nguồn AC (3.3–11 kW AC, một số hỗ trợ DC fast charge).
- DC/DC converter: cung cấp cho mạng 12 V (thường được tích hợp với một bộ phận khác).
- Hybrid Transmission: eCVT, hộp số tự động, hoặc power-split,…
5. Cấu hình truyền động
PHEV có thể áp dụng nhiều cấu hình:
- Series PHEV: ICE chỉ phát điện.
- Parallel PHEV: ICE và motor cùng truyền lực bánh xe.
- Series–Parallel (Power-Split): kết hợp linh hoạt, điển hình Toyota Prius.
6. Nguyên lý vận hành
Các chế độ vận hành đặc trưng:
- EV mode: chạy hoàn toàn điện cho đến khi SOC thấp.
- Hybrid mode: ICE hỗ trợ khi pin cạn hoặc tải cao.
- Charge mode: ICE duy trì SOC ở mức an toàn.
- Regenerative braking: thu hồi năng lượng khi phanh/giảm tốc.
- Plug-in charging: sạc pin từ nguồn AC, một số hỗ trợ DC fast charge.
7. Hiệu quả và đánh giá
PHEV mang lại hiệu quả rõ rệt:
- Có thể giảm nhiên liệu > 50% nếu sạc thường xuyên, CO₂ gần mức BEV trong đô thị.
- Nếu không sạc, hiệu quả thấp hơn, thậm chí tốn nhiên liệu hơn HEV do trọng lượng lớn.
- Chi phí sử dụng thấp khi có điện giá rẻ.
Hạn chế: EMS của PHEV là phức tạp nhất trong họ hybrid, cần điều phối giữa ICE, motor và pin lớn. Phụ thuộc hạ tầng sạc và thói quen người dùng.
Có thể bạn quan tâm: Khóa học Kỹ thuật sửa chữa xe ô tô Điện – xe ô tô Hybrid
8. Ứng dụng thực tế và ví dụ
Một số mẫu PHEV điển hình:
- Toyota Prius Prime (~40–50 km EV range).
- Mitsubishi Outlander PHEV (~45–60 km EV range).
- BMW X5 xDrive45e (~80–90 km EV range).
- Volvo XC60 Recharge (~90 km EV range).
- Chevrolet Volt (60–80 km EV range).
9. Ưu điểm và hạn chế
Ưu điểm:
- EV range dài hơn HEV (30–100 km).
- Có thể vận hành đô thị bằng điện hoàn toàn.
- Giảm phát thải mạnh.
Hạn chế:
- Giá thành cao do pin lớn.
- Trọng lượng cao.
- Hiệu quả thấp nếu không sạc.
- Yêu cầu hạ tầng sạc.
10. Xu hướng và Triển vọng
PHEV được coi là lựa chọn trung gian quan trọng trong giai đoạn chuyển tiếp sang BEV. Xu hướng phát triển gồm:
- Pin lớn hơn (15–30 kWh).
- EV range >100 km (theo WLTP).
- Tích hợp công nghệ sạc nhanh và EMS tiên tiến.
Một số hãng coi PHEV là giải pháp chủ lực 10 – 15 năm tới tại các thị trường chưa có hạ tầng BEV.
11. Kết luận
PHEV kết hợp ưu điểm của BEV và HEV: cho phép vận hành điện với quãng dài trong đô thị, đồng thời loại bỏ lo ngại quãng đường nhờ ICE dự phòng. Tuy nhiên, PHEV đòi hỏi pin lớn, chi phí cao và phụ thuộc hạ tầng sạc. Trong thập kỷ tới, PHEV vẫn giữ vai trò cầu nối quan trọng trước khi BEV hoàn toàn phổ biến.
Trên đây là toàn bộ thông tin về chủ đề tổng quan PHEV Plug-in 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:
