Xe hybrid hay còn gọi là xe lai nghĩa là kết hợp sử dụng 2 bộ truyền động, một động cơ chạy xăng/dầu và một mô tơ chạy điện. Đặc điểm quan trọng nhất của xe hybrid là khả năng tiết kiệm nhiên liệu, thân thiện môi trường, vận hành mạnh mẽ và yên tĩnh.

Tùy thuộc vào hệ thống, động cơ hybrid sẽ sử dụng hai nguồn năng lượng theo các cách khác nhau để tạo nên sự vận hành mạnh mẽ mà vẫn đạt hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu tối ưu.

TỪ NHỮNG BƯỚC ĐI ĐẦU TIÊN

Vào năm 1899, kỹ sư Ferdinand Porsche đã tạo nên một bước tiến mới với chiếc xe hybrid đầu tiên. Mặc dù có nhiều tài liệu ghi về những chiếc xe hybrid khác trong khoảng thời gian này, nhưng sản phẩm của Porsche nổi bật hơn cả. Được đặt tên là "System Lohner-Porsche Mixte," chiếc xe này đã sử dụng động cơ xăng để cung cấp năng lượng cho động cơ điện bánh trước, đánh dấu sự ra đời của xe sử dụng động cơ hybrid thương mại đầu tiên.

Mixte có thể coi là một dạng của xe hybrid loại "Range Extender" và được chào đón nồng nhiệt với hơn 300 chiếc được sản xuất. Tuy nhiên, sự xuất hiện của dây chuyền lắp ráp ô tô đầu tiên của Henry Ford vào năm 1904, cùng với giá xăng rẻ và quy định về khí thải còn hạn chế, đã làm suy giảm nhu cầu về xe sử dụng động cơ hybrid và thu hẹp thị trường.

Mặc dù những chiếc xe sử dụng động cơ hybrid đầu tiên vào những năm 1910 được sản xuất với chất lượng và số lượng tốt, tuy nhiên xe bán rất chậm do giá cao hơn so với xe sử dụng động xăng. Xe sử dụng động cơ hybrid dường như đã bị lãng quên trong hơn 50 năm, trở thành lựa chọn ít người quan tâm, trong khi xe xăng thống trị đường phố.

Nhưng vào những năm 1960, Quốc hội Hoa Kỳ đã thúc đẩy việc sử dụng phương tiện điện để giảm ô nhiễm không khí. Chính phủ Hoa Kỳ đã đầu tư vào sự phát triển của công nghệ hybrid, nhưng kết quả chưa đáng kể cho đến khi lệnh cấm xuất khẩu dầu mỏ của Ả Rập vào năm 1973. Cuộc khủng hoảng này đã làm tăng giá xăng và giảm nguồn cung, đặt ra câu hỏi lớn về nguồn cung cấp năng lượng. Từ đó, xe sử dụng động cơ hybrid trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.

Trong 25 năm tiếp theo, các hãng sản xuất ô tô đã đầu tư hàng tỷ USD vào nghiên cứu và phát triển công nghệ hybrid. Tuy nhiên, ít mẫu xe có thể đối đầu được với xe xăng về mức giá và hiệu suất, đồng thời giảm sự phụ thuộc vào xăng dầu.

Vào cuối những năm 1990, một số mẫu xe chạy hoàn toàn bằng điện đã được giới thiệu, nhưng không tạo được sự quan tâm rộng rãi và nhanh chóng bị ngừng sản xuất. Mọi thay đổi đến khi Toyota giới thiệu chiếc sedan Prius tại Nhật Bản vào năm 1997, đưa ra một giải pháp thay thế khả thi cho các phương tiện chạy bằng khí đốt.

Sau đó 2 năm, Honda Insight trở thành mẫu xe HEV (Hybrid Engine Vehicle) đầu tiên được sản xuất hàng loạt tại Hoa Kỳ. Mặc dù Insight có thể coi là mẫu xe đầu tiên, nhưng Toyota Prius sedan, ra mắt tại Hoa Kỳ vào năm 2000, thực sự đã đánh thức công nghệ hybrid.

Từ đó, Prius đã trở thành biểu tượng của công nghệ hybrid. Hãng đã phát triển thành loại xe hybrid phổ biến nhất trên thế giới và đã làm nền tảng cho nhiều mẫu xe khác, dù phải đối mặt với sự cạnh tranh từ Honda Insight thế hệ thứ hai và Chevrolet Volt.

ĐẾN GIẢI PHÁP "XANH"

Tại Việt Nam, xe sử dụng động cơ hybrid cũng đang dần trở nên phổ biến, nhiều hãng xe lớn như Toyota, Honda, Hyundai,... đã giới thiệu các mẫu xe này. Trong đó, Toyota là hãng ô tô tiên phong với các sản phẩm như Corolla Cross, Camry, Corolla Altis, mới nhất là Toyota Yaris Cross.

Xe hybrid toàn phần (còn gọi là xe hybrid song song) là loại xe hybrid có hai động cơ hoạt động độc lập hoặc kết hợp với nhau tùy theo điều kiện vận hành. Pin của động cơ điện có thể tự sạc bằng năng lượng từ động cơ đốt trong.

Xe sử dụng động cơ hybrid toàn phần có thể chạy hoàn toàn bằng điện, bằng xăng/dầu hoặc kết hợp cả hai. Động cơ điện thường hoạt động riêng lẻ ở tốc độ thấp và trung bình, nhưng chỉ di chuyển được quãng đường ngắn do giới hạn dung lượng pin. Tuy nhiên, pin lại có ưu điểm là có thể tự sạc nhanh bằng động cơ đốt trong. Ở loại xe này, động cơ đốt trong vừa truyền lực cho xe, vừa tạo năng lượng để sạc pin cấp điện cho động cơ điện.

Mild hybrid electric vehicle – MHEV (xe lai nhẹ) có động cơ điện và động cơ đốt trong, nhưng động cơ điện chỉ đóng vai trò hỗ trợ. Trong khi xe hybrid toàn phần có thể chạy bằng động cơ điện độc lập, thì MHEV chỉ sử dụng động cơ điện để giúp động cơ đốt trong khởi động lại sau khi tắt, tăng lực kéo và tái tạo năng lượng khi phanh.

Ưu điểm của MHEV là giá thành thấp hơn xe hybrid toàn phần do kết cấu đơn giản hơn. Ngoài ra, MHEV giúp tiết kiệm nhiên liệu khoảng 10-15% so với xe chỉ chạy bằng động cơ đốt trong. Nhược điểm là hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu và tối ưu công suất không bằng xe hybrid toàn phần. Nguyên nhân là do động cơ điện chỉ đóng vai trò phụ, phù hợp với các mẫu xe cỡ nhỏ và cỡ trung, nơi mà hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu không phải là yếu tố quan trọng nhất.

Xe plug-in hybrid (PHEV) có pin của động cơ điện được sạc bằng cách cắm vào nguồn điện bên ngoài, chứ không phải do động cơ đốt trong nạp đầy. Xe PHEV hoạt động tương tự như xe hybrid thông thường, nhưng có thể di chuyển được quãng đường dài hơn bằng điện. Điều này là do dung lượng pin của xe PHEV lớn hơn. Trong trường hợp hết pin, động cơ đốt trong sẽ hoạt động như xe Hybrid thông thường.

So với các loại xe hybrid khác, xe PHEV có khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải tốt hơn. Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả này, người dùng cần sạc pin thường xuyên. Nếu không sạc pin, xe PHEV sẽ hoạt động như xe hybrid thông thường, và không có lợi thế về tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải.

Theo Toyota, xe sử dụng động cơ hybrid có thể tiết kiệm nhiên liệu gấp 1,5 đến 2 lần so với xe chỉ có động cơ đốt trong. Ngoài ra, xe hybrid có thể mang lại nhiều lợi ích bởi mẫu xe này không cần thêm cơ sở hạ tầng mới, nó có thể sử dụng hạ tầng như những xe thông thường hiện nay. Hơn nữa, những mẫu xe hybrid còn rất phù hợp ở các đô thị lớn vì hybrid giúp tiết kiệm nhiên liệu hơn rất nhiều trong những trường hợp bị tắc đường.