Khái niệm xe hybrid

Xe hybrid, thường được gọi là xe lai hay xe lai điện, là loại xe sử dụng hai nguồn động lực: Động cơ đốt trong và động cơ điện. Sự hoạt động của xe này là sự kết hợp hoạt động giữa động cơ đốt trong và động cơ điện sao cho tối ưu nhất. Một bộ điều khiển sẽ quyết định khi nào động cơ đốt trong hoạt động, khi nào động cơ điện hoạt động và khi nào cả hai cùng hoạt động.

Ví dụ một lợi ích rõ ràng của xe lai ở điều kiện đường xá Việt Nam là: khi gặp đèn đỏ, hay khi kẹt xe, trên xe lai, không có động cơ nào hoạt động do đó không mất mát công suất vô ích.

Thật bất ngờ rằng, khái niệm xe lai điện là rất cũ như xe hơi. Mục đích cơ bản của xe lai là mặc dù nó không tiết kiệm được nhiều nhiên liệu nhưng chủ yếu để hỗ trợ sự hoạt động của động cơ đốt trong ở mức hiệu quả hơn. Thật ra, trong thời gian gần đây kỹ thuật động cơ đốt trong phát triển ít hơn kỹ thuật động cơ điện.

Chiếc xe hybrid đầu tiên

Những chiếc xe lai đầu tiên được triển lãm ở Paris Salon năm 1899. Nó được chế tạo bởi Pieper, Liège của Bỉ và công ty truyền tải điện Vendovelli và Priestly của Pháp. Xe Pieper là một kiểu xe lai song song với một động cơ xăng nhỏ làm mát bằng gió được hỗ trợ thêm một động cơ điện và các ắc quy chì. Ắc quy sẽ được nạp khi xe đang chạy đều trên đường cao tốc hoặc khi xe hoạt động tại chỗ.

Khi công suất dẫn động yêu cầu cao hơn công suất định mức của động cơ, mô-tơ điện sẽ cung cấp thêm công suất cho động cơ. Nó là một trong hai chiếc xe hybrid đầu tiên và là chiếc xe lai song song đầu tiên và không nghi ngờ rằng nó cũng là chiếc xe khởi động điện đầu tiên.

Mô hình chiếc hybrid đầu tiên

Một chiếc hybrid khác được giới thiệu tại Paris Salon, 1899 là chiếc xe lai kiểu nối tiếp đầu tiên và nó thừa kế từ xe điện thương mại của công ty Vendovelli và Priestly Pháp. Chiếc xe điện này có 3 bánh với 2 bánh sau được dẫn động bởi hai motor độc lập. Thêm vào đó là một động cơ xăng 3/4 hp và một máy phát 1,1 kW được đặt ở thanh dằng và được kéo bởi xe để làm tăng tầm hoạt động của xe bằng cách nạp lại cho ắc quy. Trong trường thiết kế của người Pháp này, thiết kế lai được dùng để tăng thêm phạm vi hoạt động cho một xe điện và không cung cấp thêm năng lượng cho một động cơ đốt trong yếu.

Một người Pháp tên là Camille Jenatzy đã giới thiệu một chiếc xe lai song song tại Paris Slon vào năm 1903. Chiếc xe này kết hợp một động cơ xăng 6 hp và một động cơ điện 14 hp, nó có thể nạp lại cho ắc quy từ động cơ hoặc có thể hỗ trợ động cơ. Một người Pháp khác tên là H.Krieger chế tạo một chiếc xe lai kiểu nối tiếp thứ hai vào năm 1902. Thiết kế của ông dùng hai motor DC dẫn động hai bánh trước, chúng lấy năng lượng từ 44 ngăn ắc quy chì, chúng được nạp lại bằng một máy phát điện một chiều dẫn động bởi động cơ sử dụng cồn đánh lửa cưỡng bức.

Sự cạnh tranh của động cơ xăng

Những xe lai khác, cả hai kiểu song song và nối tiếp đã được chế tạo suốt khoảng thời gian từ 1899 đến 1914. Mặc dù phanh điện đã được sử dụng trong các thiết kế đầu thời gian này nhưng nó không đề cập đến phanh phục hồi năng lượng. Hầu hết, thậm chí tất cả các kiểu xe trên đều sử dụng phanh điện động bằng cách ngắn mạch hoặc lắp đặt điện trở trên phần ứng của motor kéo. Chiếc Lohner-Porsche (1903) là một ví dụ điển hình của phương án này. Việc sử dụng phổ biến ly hợp điện từ và khớp điện từ cũng cần nhắc đến.

Lohner-Porsche (1903)

Những xe lai thế hệ đầu được chế tạo để hỗ trợ thêm cho các động cơ đốt trong yếu ở thời gian này hoặc mở rộng tầm hoạt động của xe điện. Chúng ứng dụng những công nghệ điện cơ bản có sẵn. Mặc dù có nhiều sáng tạo trong các thiết kế, nhưng những chiếc xe lai này không thể cạnh tranh nổi với các động cơ xăng được cải thiện đáng kể sau chiến tranh Thế Giới I. Động cơ xăng có sự cải thiện tột bậc về công suất. Các động cơ trở nên nhỏ hơn, hiệu quả hơn và không cần sự hỗ trợ của các motor điện trong thời gian dài. Sự tăng giá do thêm mô-tơ điện và sự độc hại từ ắc quy chì là hai yếu tố then chốt làm xe lai biến mất sau Chiến tranh Thế Giới I.

Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất trong các mẫu thiết kế đầu của xe lai là khó khăn trong việc điều khiển động cơ điện. Điện tử công suất không phát triển cho đến giữa thập niên 60 và các mô-tơ thế hệ đầu được điều khiển bằng các công tắc cơ khí cùng các điện trở. Chúng bị giới hạn phạm vi hoạt động và hoạt động không hiệu quả. Nếu giải quyết được khó khăn đó, chúng sẽ tương thích với dải hoạt động của một xe lai.

>> “Soi” tường tận lịch sử của xe hybrid (2)

Thảo Anh