Xe điện hybrid plug-in (PHEV) là loại xe điện hybrid có bộ pin có thể được sạc lại bằng cách cắm cáp sạc vào nguồn điện bên ngoài, bên cạnh máy phát điện chạy bằng động cơ đốt trong và phanh tái sinh trên xe.
Xe điện Plug-in Hybrid là gì?
Plug-in Hybrid Electric Vehicle, viết tắt là PHEV, dịch nguyên nghĩa là Xe điện lai có cắm điện, tức là xe điện Hybrid có thể cắm sạc điện bên ngoài. Sau đây chúng ta gọi là Xe điện Plug-in Hybrid hoặc Xe Plug-in Hybrid hay đơn giản là PHEV.
Xe điện Plug-in Hybrid (PHEV) sử dụng bộ pin tương đối lớn để cung cấp năng lượng cho động cơ điện kéo kết hợp với một loại nhiên liệu khác, chẳng hạn như xăng hoặc dầu diesel, để cung cấp năng lượng cho động cơ đốt trong hoặc nguồn động lực khác. PHEV có thể sạc pin thông qua thiết bị sạc như cắm điện tại các trạm sạc, động cơ đốt trong và phanh phục hồi. Sử dụng điện từ lưới điện để chạy xe một phần hoặc toàn bộ thời gian giúp giảm chi phí vận hành và sử dụng nhiên liệu so với các phương tiện thông thường. PHEV cũng có thể tạo ra mức khí thải thấp hơn, tùy thuộc vào nguồn điện và tần suất vận hành xe ở chế độ hoàn toàn bằng điện.
Có một số PHEV hạng nhẹ được bán trên thị trường và các loại xe hạng trung hiện đang tham gia vào thị trường. Các loại xe hạng trung và hạng nặng cũng có thể được chuyển đổi sang PHEV. Mặc dù PHEV thường đắt hơn các loại xe điện hybrid HEV và xe thông thường tương tự, một số chi phí có thể được thu hồi thông qua tiết kiệm nhiên liệu, ưu đãi.
Nguồn động lực Plug-in Hybrid: động cơ đốt trong và động cơ điện
PHEV có động cơ đốt trong và động cơ điện, sử dụng năng lượng được lưu trữ trong pin. PHEV thường có bộ pin lớn hơn so với xe điện hybrid HEV. Điều này giúp bạn có thể lái những quãng đường vừa phải chỉ sử dụng điện (khoảng 25 đến 100km ở các mẫu xe hiện tại), thường được gọi là “phạm vi điện” (electric range) của xe.
Trong quá trình lái xe trong đô thị, hầu hết năng lượng của PHEV có thể đến từ nguồn điện dự trữ. Ví dụ: một người lái xe PHEV hạng nhẹ có thể lái xe đến và đi làm bằng nguồn điện hoàn toàn, cắm sạc cho xe vào ban đêm và sẵn sàng cho một chuyến đi hoàn toàn bằng điện khác vào ngày hôm sau. Động cơ đốt trong cung cấp năng lượng cho xe khi pin gần hết, trong quá trình tăng tốc nhanh hoặc khi có tải nhiều như bật hệ thống sưởi hoặc điều hòa không khí. Một số PHEV hạng nặng hoạt động theo cách ngược lại, với động cơ đốt trong được sử dụng để lái xe đến và đi từ nơi làm việc và điện được sử dụng để cung cấp năng lượng cho thiết bị phụ trợ của xe hoặc kiểm soát khí hậu của xe khi ở nơi làm việc.
Các tùy chọn lái xe và nhiên liệu
Pin PHEV có thể được sạc bằng nguồn điện bên ngoài, động cơ đốt trong hoặc thông qua phanh tái tạo. Trong quá trình phanh, động cơ điện hoạt động như một máy phát điện, sử dụng năng lượng để sạc pin, từ đó thu hồi lại năng lượng mà lẽ ra đã bị mất.
Mức tiêu thụ nhiên liệu PHEV phụ thuộc vào khoảng cách lái xe giữa các lần sạc pin. Ví dụ, nếu chiếc xe không bao giờ được cắm điện để sạc, mức tiết kiệm nhiên liệu sẽ tương đương với một chiếc xe điện hybrid có kích thước tương tự. Nếu xe được lái một quãng đường ngắn hơn phạm vi sử dụng điện hoàn toàn của nó và được cắm điện để sạc giữa các chuyến đi, thì có thể chỉ sử dụng năng lượng điện. Do đó, sạc xe liên tục là cách tốt nhất để tối đa hóa lợi ích của điện.
Cấu hình dẫn động Plug-in Hybrid PHEV
Có nhiều cách khác nhau để kết hợp sức mạnh từ động cơ điện và động cơ đốt trong. Hai cấu hình chính là song song và nối tiếp. Một số PHEV sử dụng hộp số cho phép chúng hoạt động ở cấu hình song song hoặc cấu hình nối tiếp, chuyển đổi giữa hai cấu hình dựa trên cấu hình dẫn động.
- Parallel hybrid: PHEV song song kết nối động cơ và động cơ điện với các bánh xe thông qua khớp nối cơ khí. Cả động cơ điện và động cơ đốt trong đều có thể truyền động trực tiếp đến các bánh xe.
- Series plug-in hybrid: PHEV nối tiếp chỉ sử dụng động cơ điện để dẫn động các bánh xe. Động cơ đốt trong dùng để tạo ra dòng điện cho động cơ. Loại xe này thường được gọi là xe điện mở rộng phạm vi (Extended range). Động cơ điện dẫn động các bánh xe gần như toàn bộ thời gian, nhưng chiếc xe có thể chuyển sang hoạt động giống như một chiếc hybrid song song ở tốc độ đường cao tốc khi pin cạn kiệt.
Các thành phần chính xe điện Plug-In Hybrid
#1. Động cơ đốt trong (đánh lửa bằng tia lửa) và các hệ thống liên quan
Đây là động cơ đốt trong thông thường, thường là động cơ xăng. Làm nhiệm vụ cung cấp năng lượng chính cho xe, sạc điện cho bộ pin kéo.
Như các ô tô truyền thống, xe điện Hybrid cũng bao gồm động cơ đốt trong, hệ thống nhiên liệu, nạp nhiên liệu, bình nhiên liệu, hệ thống xả và hệ thống cấp khí nạp.
#2. Ắc quy (phụ trợ)
Trong xe điện hybrid, ắc quy phụ trợ có điện áp thấp (đây là ắc quy trong các xe thông thường) cung cấp điện để khởi động ô tô trước khi ắc quy truyền động điện hoạt động; nó cũng cung cấp năng lượng cho các phụ kiện xe.
#3. Hệ thống làm mát (Thermal system)
Bao gồm hệ thống làm mát cho động cơ đốt trong, hệ thống làm mát cho động cơ điện, pin điện kéo, các bộ điều khiển điện tử công suất.
#4. Động cơ điện kéo (Electric traction motor)
Sử dụng năng lượng từ bộ pin kéo, động cơ này dẫn động các bánh xe của xe. Một số loại xe sử dụng động cơ máy phát điện thực hiện cả chức năng truyền động và tái tạo. Gọi là động cơ điện kéo bởi vì nó tham gia tạo sức kéo cho ô tô.
#5. Hộp số, hệ thống truyền lực
Hộp số, hệ thống truyền lực có vai trò truyền công suất từ động cơ đốt trong và động cơ điện kéo đến các bánh xe để làm cho xe chuyển động.
#6. Bộ pin kéo (Traction battery pack)
Đây là một bộ pin lớn hơn ắc quy thông thường, nó lưu trữ điện năng để sử dụng cho động cơ điện kéo. Được gọi là Bộ pin kéo vì nó cung cấp năng lượng cho động cơ điện truyền động (thực hiện chức năng kéo như động cơ đốt trong). Pin trong PHEV lớn hơn nhiều so với pin HEV, thường dao động từ 8kWH đến 18kWh.
#7. Bộ chuyển đổi DC/DC (DC/DC converter)
Thiết bị này chuyển đổi nguồn DC điện áp cao hơn từ bộ pin kéo thành nguồn DC điện áp thấp hơn cần thiết để chạy các phụ kiện của xe và sạc lại ắc quy phụ.
#8. Máy phát điện (Electric generator)
Tạo ra điện từ các bánh xe quay trong khi phanh, cũng như khi động cơ đốt trong hoạt động, chuyển năng lượng đó trở lại bộ pin kéo. Một số loại xe sử dụng động cơ máy phát điện thực hiện cả chức năng truyền động và tái tạo.
#9. Bộ điều khiển điện tử công suất (Power electronics controller)
Bộ phận này quản lý dòng năng lượng điện được cung cấp bởi pin kéo, điều khiển tốc độ của động cơ điện kéo và mô-men xoắn mà nó tạo ra.
#10. Cổng sạc
Cổng sạc cho phép xe kết nối với nguồn điện bên ngoài để sạc bộ pin kéo.
#11. Bộ sạc tích hợp
Lấy điện AC đầu vào được cung cấp qua cổng sạc và chuyển nó thành nguồn DC để sạc pin kéo. Nó cũng giao tiếp với thiết bị sạc và theo dõi các đặc điểm của pin như điện áp, dòng điện, nhiệt độ và trạng thái sạc trong khi sạc.
