Xe mild hybrid (MHEV - hybrid nhẹ) là gì và nguyên lý hoạt động

Xe mild hybrid là gì?

Xe mild hybrid (tên tiếng Anh đầy đủ là Mild Hybrid Electric Vehicle - MHEV) là xe hybrid sử dụng động cơ truyền thống được trang bị thêm một mô-tơ điện nhỏ và pin lithium-ion nhỏ. Thông qua bộ máy phát - khởi động (BAS), hệ thống mild hybrid cho phép động cơ phục hồi năng lượng thông qua phanh rồi truyền vào pin. Nguồn năng lượng này sau đó có thể được sử dụng khi xe xuống dốc hoặc giúp hệ thống stop-start vận hành trơn tru. Hầu hết các xe mild hybrid chạy bằng hệ thống điện 48V.

Hệ thống mild hybrid chủ yếu được sử dụng để đáp ứng yêu cầu chặt chẽ về giảm khí thải. Nhằm thỏa mãn những yêu cầu khác nhau giữa các nước và tận dụng được ưu đãi về thuế đối với lượng khí CO2 phát thải, các hãng sản xuất xe đã bổ sung trang bị này trên nhiều dòng xe của mình. Mild Hybrid giúp giảm thiểu tiêu thụ nhiên liệu lên 15% và do đó giảm lượng khí thải ra môi trường tương ứng.

Nguyên lý hoạt động của động cơ mild hybrid

Một chiếc mild hybrid chỉ cung cấp một lượng nhỏ hỗ trợ điện cho động cơ đốt trong chứ không thể hoạt động độc lập, chúng cải thiện hiệu suất sử dụng nhiên liệu hoặc trong một số trường hợp nhất định để tăng công suất xe tạm thời. Nói chung, các hệ thống này hoạt động bằng cách thay thế động cơ khởi động và máy phát điện xoay chiều trong các phương tiện chạy xăng/diesel tiêu chuẩn bằng một động cơ điện nhỏ thường gọi là ISG (Integrated Starter Generator - máy phát điện tích hợp bộ đề). Động cơ điện ISG có ba nhiệm vụ chính:

• Vai trò đầu tiên của động cơ điện là nâng cao hoạt động của hệ thống Start/Stop. Động cơ đốt trong sẽ được tắt trước cả khi xe dừng hẳn. Việc khởi động lại sẽ nhanh, êm và mượt mà hơn đáng kể nhờ động cơ điện 48V có công suất cao.
• Vai trò thứ hai của động cơ điện là hỗ trợ động cơ đốt trong (không thay thế hoàn toàn động cơ đốt trong). Khi tải nhẹ, động cơ điện hỗ trợ động cơ đốt trong giảm tải, cải thiện hiệu suất. Khi tăng tốc, động cơ điện chuyển sang chế độ tăng cường mô-men xoắn, cải thiện khả năng tăng tốc. Đặc biệt là trong các động cơ turbo công suất nhỏ.
• Vai trò cuối cùng của động cơ điện là máy phát điện. Khi người lái buông chân ga hoặc phanh thì ISG hoạt động như một máy phát điện, thu hồi động năng từ các bánh xe và sạc lại cho ắc quy 48V. Bản thân ISG là một động cơ điện xoay chiều, nên cần phải có một bộ đảo điện AC-DC giúp chuyển đổi dòng xoay chiều thành một chiều để sạc pin.

Cấu tạo hệ thống truyền động mild hybrid trên xe Audi Q8

Ở khối pin 48V, cũng sẽ có một bộ đảo điện DC-DC, để chuyển điện áp một chiều 48V thành 12V, sạc cho ắc quy 12V. Điện áp 12V nhằm cung cấp cho các hệ thốn quảng lý động cơ, cửa sổ điện… Do dung lượng lớn, nên pin lithium-ion 48V có thể duy trì dòng điện lớn trong một khoảng thời gian đáng kể mà không cần sạc. Bộ đảo điện AC-DC nhằm chuyển đổi dòng điện một chiều từ pin thành dòng một chiều cho động cơ điện. Ngược lại, cũng sẽ chuyển dòng xoay chiều thành một chiều sạc lại pin khi ở chế độ máy phát.

Có bao nhiêu hệ thống mild hybrid

Có nhiều hệ thống mild hybrid khác nhau phân biệt bởi vị trí của động cơ điện và kiểu kết nối với hệ thống truyền lực. Có 5 vị trí để bố trí động cơ điện:

• Loại BiSG: Động cơ điện đặt bên hông động cơ và dẫn động thông qua dây đai.
• Loại CiSG: Động cơ điện kết nối trực tiếp với trục khuỷu động cơ đốt trong
• Loại TiMG 1: Động cơ điện gắn gắn với trục đầu vào hộp số. Động cơ điện được tính hợp, gắn bên hông hộp số hoặc dẫn động bằng dây curoa (tách khỏi động cơ đốt trong).
• Loại TiMG 2: Động cơ điện nối với hộp số thông qua các bánh răng ở trục đầu ra hộp số (tách khỏi động cơ đốt trong).
• Loại TiMG 3: Động cơ điện kết nối với vi sai cầu sau.

Một trong những hệ thống mild hybrid tốt nhất là của Audi. Nó thiết kế để cải thiện hiệu quả bằng cách làm việc với hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng của ô tô để giảm tốc độ khi xe đến gần các góc cua và bùng binh, thu năng lượng từ phanh tái tạo. Hệ thống có thể ngắt động cơ và để xe chạy trong tối đa 40 giây để tiết kiệm nhiên liệu. Audi cho biết hệ thống MHEV trong chiếc SUV SQ5 mới nhất của họ có thể cắt giảm mức tiêu thụ nhiên liệu 0,7L/100km.

Một động cơ điện đặt bên hông động cơ và dẫn động thông qua dây đai (loại BiSG)

Động cơ mild hybrid có giảm lượng khí thải nhiều không?

Nhược điểm của các loại hybrid nhẹ là chúng không thân thiện với môi trường như nhiều loại full hybrid và plug-in hybrid và không được hưởng lợi từ mức thuế xe hơi thấp nhất. Trong khi khí thải với CO2 96g/km của Puma Ecoboost 125 Hybrid là ấn tượng so với hầu hết các mẫu SUV cỡ nhỏ thông thường, nó cao hơn rất nhiều so với 34g/km plug-in hybrid của Renault Captur E-Tech. Và 219g/km của Q8 50 TDI có thể khá tốt đối với một chiếc SUV hạng sang chạy bằng động cơ diesel, nhưng nó nhạt nhòa so với chỉ 29g/km của BMW X5 xDrive45e plug-in hybrid.

Ưu điểm và nhược điểm của xe mild hybrid so với xe full hybrid

Ưu điểm của xe mild hybrid:

• Giá thành thấp hơn: Xe mild hybrid thường có giá thành thấp hơn so với xe full hybrid do không cần sử dụng các thành phần phức tạp như pin lớn
• Tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải: Mặc dù không có khả năng chạy hoàn toàn bằng điện, nhưng hệ thống mild hybrid vẫn giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu và giảm khí thải so với xe động cơ đốt trong thông thường.
• Dễ dàng bảo trì và sửa chữa: Vì không có các thành phần phức tạp như pin lớn, hệ thống điện tử phức tạp, việc bảo trì và sửa chữa xe mild hybrid thường đơn giản và ít đắt đỏ hơn.

Nhược điểm của xe mild hybrid

• Hiệu suất không cao như full hybrid: Xe mild hybrid không có khả năng chạy hoàn toàn bằng điện và thường có hiệu suất năng lượng thấp hơn so với xe full hybrid.
• Không có tính linh hoạt cao: Không thể chạy hoàn toàn bằng điện và chỉ cung cấp một chút hỗ trợ từ hệ thống hybrid.

Việc lựa chọn giữa xe mild hybrid và xe full hybrid phụ thuộc vào nhu cầu và ngân sách của từng người tiêu dùng. Nếu bạn cần một lựa chọn tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải với giá thành hợp lý, xe mild hybrid có thể là lựa chọn tốt. Tuy nhiên, nếu bạn muốn một hiệu suất lái xe cao hơn và sẵn sàng trả giá cao hơn, xe full hybrid có thể là lựa chọn phù hợp hơn.