Làm số sàn cho xe hybrid, Toyota muốn thay đổi cuộc chơi xe điện

Điện khí hóa đã vô tình đưa hộp số sàn vào tình thế lấp lửng và mơ hồ. Hầu hết các loại xe điện thuần túy chỉ cần đến hộp số một cấp (mặc dù Taycan của Porsche có hộp số 2 cấp) và thậm chí hầu hết các mẫu xe hybrid hiện nay đều đi kèm với hộp số tự động.

Bởi lẽ, sẽ cực kỳ khó khăn cho ECU trên xe để có thể quyết định sẽ vận hành xe bằng động cơ xăng hay động cơ điện khi có sự can thiệp của con người trong việc điều khiển bộ ly hợp.

Mặc dù các loại xe lai điện nhẹ (mild hybrid) với máy phát khởi động tích hợp (ISG, Integrated Starter Generator) vẫn đi kèm với hộp số sàn, hầu hết các mẫu hybrid thực thụ thường không đi kèm với hộp số như vậy (hộp số sàn trên xe hybrid lần cuối cùng được nhìn thấy trên mẫu Honda CR-Z).

Tuy nhiên, Toyota vẫn chưa muốn từ bỏ số sàn. Ngay cả trong kỉ nguyên của xe điện, hãng xe Nhật đang phát triển loại hộp số sàn có thể mô phỏng cảm giác lái một chiếc xe động cơ đốt trong trên xe hybrid.

Điều này nghe có vẻ kỳ lạ và mông lung khi đưa vào thực tế. Tuy nhiên, mới đây báo chí đã tiết lộ một bộ hồ sơ bằng sáng chế, trong đó bật mí về cách mà Toyota sẽ hiện thực hoá niềm vui lái số sàn trên xe lai điện.

1. Đây không phải là lần đầu tiên có sự kết hợp giữa động cơ hybrid và số sàn

Như đã đề cập, hệ thống hybrid sử dụng số sàn đã từng tồn tại rất lâu đời trên mẫu Honda CR-Z hoặc thậm chí là Honda Insight. Vì vậy, bạn có thể tự hỏi liệu sự đổi mới lần này sẽ như thế nào.

Để giúp bạn hiểu rõ thêm vấn đề, trước tiên chúng ta phải nói về 3 loại động cơ hybrid: nối tiếp, song song và kết hợp (nối tiếp kết hợp với song song).

Đầu tiên là hybrid nối tiếp. Trong trường hợp này, chúng tôi xin lấy ví dụ cách thức hoạt động của công nghệ e-Power của Nissan. Với e-Power, động cơ đốt trong không bao giờ truyền động trực tiếp cho các bánh xe.

Thay vào đó, nó chỉ hoạt động như một máy phát điện để sạc pin cung cấp năng lượng cho động cơ điện. Chính động cơ điện sẽ truyền động trực tiếp cho các bánh xe.

Mặt khác, hệ thống hybrid song song sử dụng đồng thời cả động cơ đốt trong và động cơ điện để truyền động trực tiếp đến các bánh xe. Thông thường, các động cơ điện trên xe hybrid song song sẽ được kẹp giữa động cơ đốt trong và hộp số (do đó có tên song song do sự sắp xếp của nó tương tự như mạch điện song song).

Hãy nghĩ đến hệ thống truyền động động cơ tích hợp hỗ trợ (IMA, Integrated Motor Assist) cũ của Honda trong Civic Hybrid và CR-Z, đó là lý do tại sao việc lắp hộp số tay trong hybrid song song rất dễ dàng và đơn giản.

Cuối cùng, hybrid kết hợp là loại kết hợp của 2 loại trên (hoặc có thể gọi là hybrid phân chia năng lượng). Đây là công nghệ vốn rất nổi tiếng trên các mẫu xe Toyota và Lexus, và là loại hybrid phổ biến nhất về mặt doanh số.

Đúng như tên gọi, động cơ đốt trong trong hệ thống hybrid kết hợp song song nối tiếp có thể vừa hoạt động như một máy phát điện để sạc pin hoặc cung cấp năng lượng trực tiếp cho các bánh xe. Đây là lý do tại sao xe hybrid của Toyota và Lexus có thể chạy ở chế độ hoàn toàn bằng điện trong một số tình huống và tự chuyển đổi giữa xăng và điện.

Với suy nghĩ này, làm thế nào để bạn tích hợp hộp số sàn trong một chiếc xe vốn chỉ được điều khiển bởi động cơ điện?

2. Ý tưởng nghe qua có vẻ cực kỳ phức tạp nhưng cách vận hành lại dễ dàng

Để đạt được điều này, Toyota sử dụng hộp số sàn cực kỳ phức tạp đi kèm với một van con thoi với 3 xi lanh ly hợp. Một trong 3 xi lanh đó vẫn là xi lanh chính được liên kết trực tiếp với bộ ly hợp thực tế.

Trong khi đó, 2 xi lanh còn lại được kết nối với bàn đạp ly hợp thực tế (được đánh số 102) và xi lanh còn lại được liên kết với ECU (được đánh số 112 và 114). Sau đó, một van (được đánh số 116) sẽ mở ra tùy thuộc vào việc xi lanh nào trong số 2 xi lanh có nhiều áp suất hơn để không gây nhầm lẫn cho hệ thống.

Vì vậy, làm thế nào để hệ thống vô cùng phức tạp này hoạt động?

Nó không phức tạp như trên các bản vẽ bằng sáng chế. Cách bạn lái xe vẫn không khác gì so với hướng dẫn sử dụng truyền thống, nhưng ECU vẫn có thể tự nhấn ly hợp và ngắt kết nối hộp số khỏi động cơ và để động cơ điện chạy trong khi khởi động và dừng, cũng như khi chạy trớn.

Điều này có phần tiên tiến hơn hệ thống hybrid song song IMA được trang bị thủ công của Honda vì CR-Z không thể chạy ở chế độ điện thuần túy.

3. Người lái có cần thực hành nhiều để thành thạo hộp số sàn mới?

Không hoàn toàn!

Ít nhất là trên lý thuyết. Như đã đề cập, van mở sẽ hoạt động tùy thuộc vào xi lanh nào trong số 2 xi lanh có nhiều áp suất hơn cho dù đó là chính ECU hay chân người lái tác động bao nhiêu lực lên bàn đạp ly hợp.

Điều này về cơ bản có nghĩa là trong những trường hợp bình thường, bàn đạp ly hợp sẽ được ECU tự động nhấn xuống khi bạn bắt đầu khởi hành hoặc dừng lại, nhưng nếu bạn không thích cách ECU quản lý hệ thống truyền lực của xe, bạn hoàn toàn có thể đạp ly hợp và gạt ECU ra khỏi quá trình vận hành hoàn toàn.

Bằng sáng chế thậm chí còn mô tả một chế độ truyền động trong đó ECU bị vô hiệu hóa hoàn toàn, và giờ đây bạn vận hành hệ thống hybrid được trang bị thủ công như trên xe số sàn truyền thống. Chỉ cần đừng quên rằng ở chế độ lái này, động cơ bây giờ thực sự có thể chết máy nhé.

4. Tại sao Toyota lại phát triển số sàn trong thời điểm xe điện đang dần lược bỏ hộp số?

Khi thế giới hướng tới một tương lai điện hoá, tại sao Toyota dường như đầu tư rất nhiều vào việc tạo ra một hộp số sàn phức tạp cho xe hybrid?

Thực ra, dưới sự lãnh đạo của CEO Akio Toyoda, nhà sản xuất xe hơi Nhật Bản muốn tiếp tục phục vụ những người đam mê lái xe. Đó không phải là một sự đổi mới sẽ thay đổi thế giới, nhưng đó là một sự đổi mới sẽ giúp xe hơi trở nên thú vị ngay cả trong thời đại điện khí hóa.

Chế tạo một chiếc xe hybrid sử dụng số sàn có lẽ không phải là công nghệ mà cả thế giới cần, nhưng đó là một công nghệ phức tạp sẽ làm hài lòng những người đam mê lái xe trong một biển xe chạy trong im lặng và hầu như không còn bất kỳ kết nối cơ học nào giữa người và xe.

Đây chắc chắn sẽ là một yếu tố thay đổi cuộc chơi giữa những người đam mê xe trong không gian xe điện khi bằng sáng chế ra đời. Tuy nhiên, có lẽ nó sẽ không thể thay đổi cái cách nhàm chán mà xe điện đang tạo ra khi chỉ đơn thuần đưa hành khách đi từ A đến B.