Hiện nay, cùng sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, xe hybrid cũng đang được các nhà sản xuất, các trung tâm nghiên cứu và các nhà khoa học trong nước nghiên cứu, phát triển. Mục tiêu chung của các nghiên cứu là phát huy tối đa ưu điểm của xe hybrid và đưa chúng trở thành một
loại phương tiện phổ biến ở Việt Nam. Dưới đây là một số kết quả nghiên cứu đã đạt được trong thời gian qua ở Việt Nam về xe hybrid.
Nhóm nghiên cứu của tác giả Bùi Văn Ga đã thực hiện nghiên cứu thiết kế hệ thống động lực trên xe hybrid 2 chỗ ngồi [24]. Hệ thống phối hợp được thiết kế theo kiểu nối tiếp, bao gồm ĐCĐT (động cơ xăng) có dung tích 110cc, công suất cực đại đạt 5,5 kW sử dụng nhiên liệu LPG (Liquified Petroleum Gas); ĐCĐ 1 chiều kiểu ZYT145/06-90 của Trung Quốc, điện áp 90V, tốc độ quay 3000 v/ph, mô men xoắn cực đại 60 Nm; Máy phát điện xoay chiều R263-A có điện áp 28 V và công suất 4,5 kW. Tuy nhiên, do hệ thống được thiết kế theo kiểu nối tiếp, năng lượng điện nạp vào ắc-quy chủ yếu lấy từ lưới điện dân dụng khi
xe không hoạt động. ĐCĐT sử dụng nhiên liệu LPG chỉ có nhiệm vụ kéo máy phát điện cung cấp thêm năng lượng khi xe chạy đường dài hay vượt dốc. Vì vậy, vấn đề ở đây là việc lưu trữ năng lượng điện yêu cầu khối lượng ắc quy lớn nên ảnh hưởng đến tổng khối lượng xe hybrid. Ngoài ra, để có thể sử dụng được LPG thay thế cho nhiên liệu thông thường, thì yêu cầu phải thực hiện một số cải tiến trên ĐCĐT và không gian bố trí trên xe.
Năm 2009, nhóm nghiên cứu của tác giả Bùi Văn Ga tiếp tục nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo thử nghiệm xe máy hybrid điện – LPG [25]. Hệ thống được thiết kế gồm một ĐCĐ được lắp trực tiếp vào moay ơ bánh xe trước có công suất 500 W và một ĐCĐ lắp ở bánh sau có công suất 1000 W. Trong khi đó, ĐCĐT được sử dụng động cơ Honda GX80 có công suất 2200 W được hoán cải sang sử dụng nhiên liệu LPG. Sơ đồ bố trí hệ thống được thể hiện trên Hình 1.19.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi hoạt động ở chế độ hybrid và nhiên liệu LPG, phát thải độc hại giảm 4 lần so với chạy bằng nhiên liệu xăng. Tuy nhiên, giá thành của xe sau khi chế tạo tương đối cao do sử dụng tới 2 ĐCĐ lắp ở mỗi bánh xe. Hơn nữa việc chọn cụm động cơ LPG - máy phát điện phải cân bằng với ĐCĐ và động cơ phải được cải tạo sang chạy LPG nên kết cấu khá phức tạp. Kết quả thử nghiệm cho
Hình 1.19 Sơ đồ bố trí hệ thống hybrid LPG-
22
thấy xe đạt được tốc độ 55 km/h khi chạy bằng điện, thấp hơn khoảng 10% so với công suất tính toán. Với bình LPG chứa 1 kg nhiên liệu và 4 bình ắc-quy N12V-35AH nạp đầy xe có thể chạy được 160 km. Hệ thống động lực hybrid điện - LPG cho phép xe gắn máy đạt mức độ phát thải ô nhiễm theo tiêu chuẩn Euro IV.
Cũng trong năm 2009, tác giả Hồ Sĩ Xuân Diệu đã nghiên cứu chế tạo hệ thống động lực ô tô Hybrid 2 chỗ ngồi với nguồn động lực ĐCĐT sử dụng nhiên liệu LPG như Hình 1.20. Kết quả tác giả đã lắp đặt và thử nghiệm thành công hệ thống phối hợp nguồn động lực dùng các cặp bánh răng hành tinh – mặt trời ăn khớp. Tuy nhiên, do tác giả sử dụng các cặp bánh răng hành tinh – mặt trời ăn khớp dẫn đến việc điều khiển các chế độ khá phức tạp và có tổn hao cơ giới [26].
Kết quả thử nghiệm mô hình xe
hybrid LPG-điện 2 chỗ ngồi cho thấy được ưu việt của hệ thống hybrid. Quãng đường tối đa mà xe hoạt động với ĐCĐ là 50 km và lượng nhiên liệu tiêu thụ khi xe hoạt động bằng ĐCĐT là 0,7 kg LPG trong quãng đường vận hành 30 km. Tính toán sơ bộ, khi xe chỉ hoạt động bằng ĐCĐ mức chi phí là 30.000 đồng/100 km, khi hoạt động với ĐCĐT sử dụng LPG thì chi phí là 44.870 đồng/100 km (tính tới thời điểm 9/2009). Như vậy, sử dụng xe hybrid mang lại lợi ích về mặt kinh tế đáng kể.
Tác giả Nguyễn Văn Định – Khoa Cơ khí, Trường Đại học Nha Trang đã thực hiện nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình xe hybrid hai chỗ ngồi [27]. Hình 1.21 cho thấy hệ thống hybrid được thiết kế
bao gồm một ĐCĐT có dung tích 110cc dẫn động bánh sau và máy phát điện, 2 ĐCĐ có công suất 350W được lắp trực tiếp vào moay ơ 2 bánh trước. Hệ thống điều khiển điện tử cho phép ô tô phối hợp công suất các động cơ ở các chế độ làm việc khác nhau. Hệ thống điều khiển có nhiệm vụ khởi động/ngắt ĐCĐT, phân phối điện năng đến hai ĐCĐ. Khi ắc-quy đã nạp đầy, hệ thống sẽ ngắt ĐCĐT và máy phát điện. Khi điện áp ắc-quy xuống thấp, hệ thống điều khiển sẽ khởi
động ĐCĐT và máy phát để nạp điện vào cho ắc quy. Ngoài ra, hệ thống điều khiển còn thực hiện nhiệm vụ điều khiển tốc độ cho 2 ĐCĐ. Trong suốt quá trình tăng tốc và leo dốc, cả ĐCĐT và ĐCĐ sẽ cung cấp năng lượng đến các bánh xe nhằm đảm bảo công suất truyền động.
Hình 1.21 Mô hình xe hybrid hai chỗ ngồi Hình 1.20 Xe hybrid LPG-điện 2 chỗ ngồi
23
Kết quả đạt được, mô hình có thể chạy với vận tốc tối đa 40 km/h, có khả năng di chuyển ở địa hình dốc lên đến 18%. Tuy nhiên, do sử dụng điều khiển phối hợp ĐCĐ và ĐCĐT nên kết cấu khá phức tạp. Sản phẩm nghiên cứu được sử dụng mô hình trực quan, phục vụ quá trình đào tạo trong chuyên ngành Kỹ thuật ô tô.