Công nghệ ô tô điện mở rộng phạm vi EREV mang lại trải nghiệm êm ái hàng ngày nhưng hiệu suất năng lượng đường dài chưa hẳn vượt trội hơn hybrid hay EV.
Công nghệ xe điện mở rộng phạm vi EREV (hay REEV) đang được nhiều hãng ô tô đẩy mạnh phát triển như một phương án trung gian giữa ô tô thuần điện (EV) và xe hybrid truyền thống. Với kết cấu pin dung lượng lớn phục vụ di chuyển thuần điện hàng ngày kết hợp cùng động cơ đốt trong đóng vai trò máy phát điện dự phòng, EREV giải quyết triệt để tâm lý lo ngại cạn kiệt năng lượng giữa đường. Tuy nhiên, hiệu suất tiêu thụ thực tế của dòng xe này trên các hành trình dài vẫn là vấn đề kỹ thuật cần được phân tích đa chiều.
Nguyên lý vận hành của hệ truyền động EREV
Điểm cốt lõi trong kiến trúc kỹ thuật của EREV là động cơ đốt trong hoàn toàn không kết nối cơ khí trực tiếp với trục bánh xe để dẫn động. Khi pin còn đủ năng lượng, xe vận hành hoàn toàn tương tự một mẫu ô tô điện thông thường, điện từ bộ pin đi qua bộ biến tần điều khiển mô-tơ truyền lực kéo trực tiếp tới bánh xe, kết hợp thu hồi một phần động năng khi giảm tốc.
Chỉ khi dung lượng pin giảm xuống dưới ngưỡng SoC (State of Charge) được nhà sản xuất cài đặt sẵn, động cơ xăng mới bắt đầu khởi động để kéo máy phát điện. Nguồn điện sinh ra từ quá trình này có thể cấp thẳng tới mô-tơ dẫn động hoặc sạc ngược vào bộ pin. Cấu trúc này cho phép nhà sản xuất tối ưu kích thước động cơ xăng nhỏ gọn hơn xe truyền thống, do khối máy không cần gánh vác các yêu cầu công suất tức thời như bứt tốc hay leo dốc, vốn đã được đảm nhiệm bởi hệ thống pin và mô-tơ.
Phân tích hiệu suất năng lượng giữa EREV, EV và hybrid khi đi đường dài
Bản chất của EREV là sản phẩm tạo sự an tâm về cự ly vận hành chứ không phải giải pháp tối ưu hóa chi phí tiêu hao nhiên liệu ở mức tuyệt đối. Báo cáo từ Bộ Năng lượng Mỹ cho thấy xe điện thuần túy có khả năng chuyển hóa 87 đến 91% năng lượng thành công có ích, vượt trội so với mức khoảng 30% của động cơ xăng truyền thống. Trong phạm vi hoạt động của pin, EREV tận dụng trọn vẹn hiệu suất cao của hệ truyền động điện.
Mặc dù vậy, khi bộ pin cạn và xe chuyển sang chế độ sạc cưỡng bức trên đường trường, động cơ xăng phải quay máy phát để biến đổi cơ năng thành điện năng trước khi mô-tơ chuyển ngược thành lực kéo. Chu trình chuyển đổi năng lượng nhiều tầng này làm phát sinh tổn thất nhiệt động học, khiến hiệu suất tổng thể của EREV thấp hơn so với việc lấy điện trực tiếp từ pin của xe EV. So với hệ thống hybrid nối tiếp, EREV mang mức độ điện hóa cao hơn nhờ pin lớn, nhưng khi pin đã kiệt trên cao tốc và máy xăng phải hoạt động liên tục, mức độ tiết kiệm nhiên liệu của EREV chưa chắc đã ưu việt hơn các dòng hybrid có cơ cấu máy xăng dẫn động trực tiếp.
Đặc thù tiếng ồn động cơ và nhóm khách hàng phù hợp
Một khía cạnh kỹ thuật cần lưu ý trong quá trình vận hành EREV là hiện tượng tiếng ồn động cơ phát sinh khi pin rơi xuống dưới ngưỡng cài đặt. Lúc này, máy xăng buộc phải duy trì vòng tua cao để phát điện nạp lại pin trong thời gian ngắn nhất, tạo ra tiếng ồn lớn hơn trong khoang lái. Nếu người điều khiển tiếp tục duy trì dải tốc độ cao hoặc đạp thốc ga liên tục, động cơ đốt trong sẽ phải hoạt động với cường độ nặng nề hơn, kéo dài thời gian máy gầm cho đến khi pin đạt trạng thái an toàn.
Xét về tính thực dụng, dòng xe EREV là lựa chọn phù hợp nhất cho nhóm khách hàng mong muốn tận hưởng sự êm ái của xe điện khi đi làm đô thị mỗi ngày bằng nguồn sạc tại nhà, nhưng vẫn phải thường xuyên di chuyển liên tỉnh trên những chặng đường dài hàng trăm km mà không muốn bị gián đoạn thời gian tại các trạm sạc công cộng. Ngược lại, đối với người chỉ có nhu cầu di chuyển cự ly ngắn và chủ động nguồn sạc thường xuyên, xe điện thuần túy vẫn đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Trong khi đó, người thường xuyên chạy cao tốc đường dài mà thiếu điều kiện cắm sạc định kỳ sẽ nhận thấy EREV chỉ đóng vai trò như một giải pháp tình thế về mặt tiện lợi thay vì một phương tiện tiết kiệm nhiên liệu vượt trội.