Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai

Từ năm 1997 đến nay, Toyota luôn là hãng ô tô tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ xe xanh hybrid lai xăng-điện, mở ra một cuộc cách mạng cho những chiếc xe hơi tương lai.

Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai ảnh 1
 Sản xuất ô tô là một trong những ngành chịu ảnh hưởng sâu sắc nhất của biến đổi khí hậu và sự cạn kiện nguồn năng lượng hoá thạch bởi sản phẩm do ngành công nghiệp này làm ra trực tiếp tiêu thụ xăng dầu và xả ra môi trường một lượng lớn khí thải độc hại hằng năm. Các tổ chức quốc tế cũng như chính phủ các nước ngày càng đặt ra nhiều những quy định mới trong việc hạn chế lượng khí thải của phương tiện, thị trường thì ngày càng quan tâm hơn đến mức tiêu thụ nhiên liệu của xe, khiến các nhà sản xuất ô tô buộc phải liên tục cải tiến công nghệ cho các sản phẩm của mình.
Đứng trước những thách thức ấy, ngay từ năm 1997, Toyota đã là nhà tiên phong trong việc phát triển và đưa vào sản xuất mẫu xe Prius với động cơ hybrid lai xăng - điện thân thiện với môi trường, mở ra một hướng phát triển hoàn toàn mới cho ngành sản xuất ô tô thế giới.

Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai ảnh 2
 Trải qua 20 năm cải tiến và phát triển, công nghệ động cơ lai độc quyền của Toyota với tên gọi Hybrid Synergy Drive (HSD) luôn hướng đến khả năng tiết kiệm nhiên liệu tối đa, khả năng vận hành linh hoạt và những trải nghiệm tiện nghi của người sử dụng. Vậy các kỹ sư của Toyota đã làm thế nào để có thể kết hợp một động cơ đốt trong truyền thống với mô-tơ điện? 

Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai ảnh 3

Các bộ phận cấu thành của hệ thống Hybrid Synergy Drive (HSD):

 HSD được cấu thành từ 6 bộ phận chính, mỗi bộ phận đảm nhiệm những vai trò khác nhau. Bao gồm: động cơ đốt trong, mô-tơ điện, máy phát, bộ chia động năng, ắc-quy và bộ điều khiển trung tâm.

Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai ảnh 4

Động cơ đốt trong: tương tự như các động cơ đốt trong truyền thống khác trên xe Toyota, động cơ sử dụng trong HSD thường là loại 4 xi-lanh thẳng hàng, dung tích từ 1.5 đến 1.8 lít, DOHC, sản sinh công suất cực đại khoảng 80 -100 mã lực tuỳ thế hệ. Động cơ đốt trong trong hệ thống HSD đảm nhận nhiệm vụ cung cấp sức mạnh chính cho xe.

Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai ảnh 5
 Mô-tơ điện: là thành phần quan trọng nhất tạo nên sự khác biệt trong vận hành của một chiếc xe lai. Mô-tơ điện này có công suất khoảng 30 mã lực, có nhiệm vụ hỗ trợ cho động cơ chính. Dựa vào tính chất sản sinh mô-men xoắn cực đại ngay từ khi bắt đầu quay, mô-tơ điện sẽ khởi động và hoạt động độc lập giúp xe tăng tốc lên một tốc độ nhất định trước khi động cơ chính bắt đầu tham gia vào quá trình truyền động.

Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai ảnh 6
 Máy phát: ngoài máy phát điện thông thường tương tự như mọi xe hơi, công nghệ hybrid HSD còn bao gồm một máy phát nữa với công suất lớn hơn. Hoạt động trên nguyên lý sử dụng lực quay từ động cơ để quay rô-to gồm các cuộn dây đồng bên trong một stato tĩnh mà thực chất là một từ trường. Từ đó sinh ra dòng điện lớn dùng để sạc ắc-quy sử dụng cho mô-tơ điện của xe.

Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai ảnh 7
 Bộ chia động năng: hay còn được gọi với cái tên khác là hộp số vô cấp điện tử, đảm nhận hai nhiệm vụ cực kỳ quan trọng. Thứ nhất, bộ chia động năng hoạt động như một hộp số vô cấp CVT, nó thay đổi tỷ số truyền tới bánh sau tuỳ theo điều kiện vận hành của xe, nhờ đó luôn giữ động cơ đốt trong hoạt động trong dải vòng tua đạt hiệu suất cao nhất. Nhiệm vụ thứ hai của chi tiết này đó là phân chia và kết hợp lực kéo giữa mô-tơ điện và động cơ đốt trong, đảm bảo hai động cơ xăng, điện luôn hoạt động với hiệu suất tối ưu nhất mang lại khả năng vận hành và tăng tốc mượt mà cho xe.

Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai ảnh 8
 Ắc-quy: các dòng xe hybrid của Toyota được trang bị một ắc-quy lớn phía sau xe, được cấu thành từ nhiều các khối pin Ni-MH nhỏ, có nhiệm vụ cung cấp điện năng cho mô-tơ điện. Ắc-quy này sẽ liên tục được sạc lại trong quá trình động cơ đốt trong hoạt động thông qua máy phát. Hệ thống máy tính sẽ giữ dung lượng ắc-quy luôn trong khoảng 38 - 82% để tối đa tuổi thọ và khả năng lưu trữ điện của ắc quy.

Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai ảnh 9
 Bộ điều khiển trung tâm: được ví như một bộ não thông minh, có nhiệm vụ quản lý và điều hành mọi hoạt động của toàn bộ các chi tiết trong hệ thống Hybrid Synergy Drive, đảm bảo cho chiếc xe luôn vận hành ổn định theo nhu cầu của người lái.

Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai ảnh 10

Quy trình hoạt động của Hybrid Synergy Drive:

Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai ảnh 11
 Ở tốc độ chậm, chỉ có mô-tơ điện vận hành 
 Với 6 chi tiết cấu thành tích hợp những công nghệ tiên tiến, tuy nhiên quy trình hoạt động của hệ thống này lại khá đơn giản. Ban đầu khi người lái ấn nút khởi động xe, sẽ chỉ có mô-tơ điện được kích hoạt, màn hình trên xe hiện thông báo "Sẵn sàng khởi hành". Khi nhấn ga, toàn bộ lực kéo của xe sẽ do mô-tơ điện đảm nhiệm và tăng tốc xe lên khoảng 40km/h. Tới tốc độ này, động cơ đốt trong sẽ ngay lập tức được kích hoạt, tham gia vào hệ truyền động của xe, đồng thời sản sinh dòng điện sạc cho ắc-quy.
Trong các tình huống xuống dốc hoặc phanh, động cơ đốt trong sẽ dừng hoàn toàn, bánh xe lúc này sẽ quay máy phát và sạc điện cho ắc-quy. Nhờ có HSD, động cơ đốt trong trên xe sẽ được chạy hoặc dừng liên tục tuỳ theo từng điều kiện vận hành, giúp động cơ luôn hoạt động trong dải vòng tua cho hiệu suất cao, từ đó giảm mức tiêu hao nhiên liệu cũng như lượng khí thải ra môi trường.
Các dòng xe hybrid mới nhất của Toyota có tầm hoạt động độc lập của mô-tơ điện khoảng gần 2km với tốc độ dưới 40km/h. Đối với các xe plug-in hybrid có ắc quy lớn hơn và khả năng cắm sạc từ bên ngoài thì tầm hoạt động lên tới khoảng 35km. Nhờ sự hỗ trợ của mô-tơ điện và hệ thống phân chia lực kéo thông minh, mẫu xe hybrid tiên phong Toyota Prius trở thành xe hybrid tiết kiệm nhiên liệu hàng đầu thế giới trong suốt nhiều năm liền kể từ khi mới ra mắt. Nếu mẫu Prius thế hệ đầu tiên có mức tiêu hao trung bình 28km/lít (3,57 lít/100km), thì xe Prius thế hệ mới nhất - thế hệ thứ 4 - có mức tiêu hao trung bình chỉ 40,8km/lít (2,45 lít/100km).

Xe hybrid tại thị trường Việt Nam:

Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai ảnh 12

 Tại một đất nước có điều kiện đường xá giao thông cũng như phương tiện công cộng chưa được tốt như Việt Nam thì việc phát triển xe hybrid có thể được xem là một hướng đi hợp lý, bởi hai lý do.

Thứ nhất, tình trạng ùn tắc giao thông vẫn đang diễn ra trên quy mô cả nước với xu hướng ngày càng gia tăng, đặc biệt là tại các thành phố lớn khi đây là nơi tập trung dân cư đông đúc. Mỗi ngày, những người tham gia giao thông trong thành phố đều phải tiêu tốn rất nhiều thời gian cũng như tiền của khi di chuyển vào giờ cao điểm bởi thời gian xe hoạt động trên đường có thể dài gấp 2 - 3 lần so với khi đường thông thoáng. Điều này không chỉ gây tốn nhiên liệu một cách vô ich mà còn ảnh hưởng xấu đến bầu không khí cũng như không gian sống bởi khí thải và tiếng ồn.

Tuy nhiên, nếu người dân chuyển sang sử dụng các loại xe hybrid hoặc plug-in hybrid thì những ảnh hưởng từ ùn tắc giao thông sẽ ngay lập tức được giảm bớt. Khi di chuyển chậm trong các đoạn đường tắc, người lái có thể chuyển sang chế độ "EV" để chạy hoàn toàn bằng điện, lúc này động cơ đốt trong không hoạt động nên sẽ không tiêu tốn nhiên liệu, không gây tiếng ồn cũng như thải khí độc hại ra môi trường.

Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai ảnh 13
 Công nghệ Plug-in Hybrid cho phép sạc điện cho xe từ nguồn điện dân dụng
 Thứ hai, việc phổ biến sử dụng xe hybrid hoặc plug-in hybrid là việc làm hoàn toàn có thể ứng dụng ngay mà không gặp phải các rào cản về công nghệ và cơ sở hạ tầng. Đối với xe hybrid, ắc-quy sẽ tự động được sạc đầy khi động cơ đốt trong hoạt động cũng như khi xe giảm tốc độ hoặc xuống dốc. Điều đó có nghĩa việc sử dụng xe hơi của người tiêu dùng sẽ không có gì thay đổi so với việc sử dụng các mẫu xe động cơ đốt trong thuần tuý.
Đối với xe plug-in hybrid, điểm khác biệt duy nhất là người sử dụng sẽ phải cắm sạc ắc-quy khi hết điện thông qua bộ sạc chuyên dụng theo xe sử dụng điện 220V từ hộ gia đình, điều này cũng không khác gì với việc sạc xe máy điện hay các thiết bị điện tử. Đối lại, xe plug-in cho quãng đường hoạt động bằng điện độc lập dài hơn lên tới khoảng 40km với tốc độ đối đa ở mức 135km/h. Đặc biệt ở loại xe này, khi đã chạy với tốc độ ổn định trên đường cao tốc, sẽ chỉ có mô-tơ điện hoạt động, động cơ đốt trong chỉ làm việc khi người lái nhấn ga mạnh để tăng tốc.

Toyota và công nghệ xanh Hybrid dẫn bước tương lai ảnh 14
 Trên xe Hybrid, ắc-quy sẽ được tự sạc mỗi khi xe giảm tốc độ
 

 

Tuấn Anh
(Theo Nghe nhìn Việt Nam)
Ý kiến của bạn sẽ được biên tập trước khi đăng. Xin vui lòng gõ tiếng Việt có dấu
Nhập mã bảo mật (*)     Refresh
Tin khác