Với chủ đề Phân loại hệ thống Hybrid Vehicle dựa vào cấu trúc truyền lực ở phần 1, VATC đã đề cập chi tiết về loại nối tiếp. Còn ngày hôm nay, hãy cùng tìm hiểu phần 2 của Phân loại hệ thống Hybrid Vehicle dựa vào cấu trúc truyền lực – loại song song nhé!
Bạn có thể xem lại nội dung Phần 1 tại đây!
1. Giới thiệu chung
Trong bối cảnh ngành công nghiệp ô tô đang chuyển dịch mạnh mẽ nhằm giảm phát thải và nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng, xe hybrid (Hybrid Electric Vehicle – HEV) nổi lên như một giải pháp trung gian hiệu quả giữa phương tiện sử dụng động cơ đốt trong truyền thống và xe điện thuần túy.
Về nguyên lý, HEV khai thác đồng thời hai nguồn năng lượng: nhiên liệu hóa thạch thông qua động cơ nhiệt và điện năng lưu trữ trong bộ pin thông qua mô tơ điện. Nhờ sự kết hợp này, hệ thống truyền động hybrid cho phép tối ưu hóa chế độ vận hành động cơ, thu hồi năng lượng khi phanh, và giảm đáng kể mức tiêu thụ nhiên liệu cũng như phát thải CO₂ so với xe thông thường.
Tuy nhiên, mức độ đóng góp của hệ thống điện trong quá trình truyền động không đồng nhất giữa các dòng xe hybrid. Chính vì vậy, để đánh giá đúng vai trò, hiệu quả và phạm vi ứng dụng của từng loại HEV, các nhà nghiên cứu và kỹ sư thường phân loại xe dựa trên Theo cấu hình truyền lực (Powertrain Configuration).
Dựa trên cách bố trí này, HEV có thể được chia thành bốn nhóm chính: nối tiếp, song song, hỗn hợp. Mỗi loại truyền lực mang những đặc trưng kỹ thuật riêng về dung lượng pin, công suất mô tơ, phạm vi vận hành bằng điện, từ đó quyết định chi phí, hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu và mức giảm phát thải đạt được.
Trong số các cấu hình truyền lực của xe hybrid điện (Hybrid Electric Vehicle – HEV), truyền động kiểu song song (Parallel Hybrid) là loại được ứng dụng rộng rãi nhất trong thương mại, nhờ hiệu suất cao, cấu trúc cơ khí hợp lý và chi phí sản xuất tối ưu.
Điều này có nghĩa là động cơ đốt trong (ICE) và động cơ điện (motor) có thể cùng hoặc riêng lẻ truyền công suất tới bánh xe. Cấu hình song song hiện diện trong nhiều hệ thống thương mại nổi tiếng như Honda i-MMD, Hyundai Ioniq Hybrid, Kia Niro Hybrid, Mitsubishi Outlander PHEV, v.v.
2. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động
2.1 Cấu trúc tổng thể
Thành phần chính của hệ thống gồm:
- Động cơ đốt trong (ICE) – nguồn công suất cơ khí chính khi xe chạy tốc độ cao.
- Mô-tơ điện (Traction Motor) – hỗ trợ mô-men trong tăng tốc, tái sinh năng lượng khi phanh.
- Pin điện áp cao (Battery pack) – cung cấp và lưu trữ năng lượng điện.
- Hộp số & Ly hợp (Transmission & Clutch) – kết nối cơ khí giữa ICE, motor và bánh xe.
2.2 Nguyên lý hoạt động
Hệ thống có thể vận hành linh hoạt theo các chế độ sau:
| Chế độ | Mô tả hoạt động |
| EV Mode | Motor kéo xe bằng điện năng từ pin, ICE tắt. |
| Hybrid Mode | ICE và motor cùng kéo xe; motor bổ sung mô-men khi tăng tốc. |
| Engine Drive Mode | ICE kéo chính, motor hỗ trợ nhẹ hoặc nghỉ. |
| Regenerative Mode | Motor hoạt động như máy phát khi phanh, sạc lại pin. |
3. Ưu điểm của cấu hình song song
- Hiệu suất cao khi vận hành ở cao tốc: Nhờ ICE nối cơ khí trực tiếp với bánh xe, công suất không cần qua nhiều tầng chuyển đổi điện, nên hiệu suất tổng thể cao hơn cấu hình nối tiếp.
- Mô-tơ điện hỗ trợ mô-men tức thời: Motor điện có mô-men cực đại ngay từ tốc độ thấp, giúp ICE giảm tải trong giai đoạn tăng tốc, qua đó cải thiện hiệu suất và giảm phát thải.
- Cấu trúc dễ tích hợp: Cấu hình này có thể lắp trên nền tảng xe truyền thống, chỉ cần bổ sung motor giữa ICE và hộp số → tiết kiệm chi phí R&D, bảo trì và sản xuất hàng loạt.
4. Nhược điểm của cấu hình song song
- Hiệu suất thấp ở tải nhỏ / tốc độ thấp: Khi xe chạy chậm hoặc tải nhẹ, ICE vẫn quay dù cần công suất nhỏ, nên hoạt động ở vùng BSFC cao, hiệu suất thấp.
- Phức tạp cơ khí và điều khiển: Hệ thống cần bộ ly hợp, hộp số đa tầng hoặc DCT/CVT để phối hợp mô-men giữa ICE và motor → tăng độ phức tạp cơ học và thuật toán điều khiển.
- Giới hạn tái tạo năng lượng: Vì ICE nối cơ khí với bánh xe, một phần mô-men phanh có thể bị hấp thụ bởi ICE, làm giảm hiệu quả tái tạo so với hệ thống nối tiếp (series).
5. Phân loại phụ của Parallel Hybrid – Các cấu hình P0 đến P4
Cấu hình song song được chia thành năm dạng phụ (P0 → P4) dựa trên vị trí và vai trò của motor/generator (MG).
5.1 Tổng quan
| Subtype | Vị trí MG so với ICE / Transmission | Năng lực & ứng dụng | Ví dụ điển hình |
|---|---|---|---|
| P0 | MG đặt trước ICE, nối bằng dây curoa (belt) với trục khuỷu | Hỗ trợ start-stop, tái tạo nhẹ; mô-men nhỏ | GM BAS (Belt Alternator Starter) |
| P1 | MG gắn trực tiếp vào trục khuỷu ICE (ISG) | Start-stop nhanh, hỗ trợ mô-men thấp | Mercedes MHEV 48V ISG |
| P2 | MG sau ly hợp, trước hộp số | Có thể kéo xe bằng điện, tái tạo tốt → phổ biến nhất hiện nay | Hyundai Ioniq, Kia Niro |
| P3 | MG sau hộp số, nối với trục ra | Cung cấp mô-men trực tiếp tới bánh xe, tái tạo mạnh | Honda i-MMD |
| P4 | MG gắn trên cầu phụ hoặc trong bánh xe (hub motor) | Hỗ trợ AWD, mô-men độc lập mỗi trục | Mitsubishi Outlander PHEV (motor cầu sau) |
5.2 Mô tả chi tiết
5.2.1 P0 — Belted Alternator Starter (BAS)
- Motor nhỏ, nối với ICE bằng belt, giới hạn mô-men bởi khả năng chịu lực của dây curoa.
- Chức năng: khởi động nhanh, hỗ trợ tăng tốc nhẹ, thu hồi năng lượng phanh ở mức hạn chế.
- Ưu điểm: chi phí thấp, dễ tích hợp → phù hợp mild hybrid.
- Nhược: không thể vận hành EV Mode.
5.2.2 P1 — Integrated Starter Generator (ISG)
- Motor gắn trực tiếp lên trục khuỷu ICE, hoạt động như máy phát & khởi động.
- Giảm rung động so với P0, hiệu suất cao hơn nhưng vẫn không thể kéo xe bằng điện, khởi động nhanh, hỗ trợ tăng tốc nhẹ, thu hồi năng lượng phanh
- Ứng dụng: hệ thống 48V MHEV của châu Âu.
5.2.3 P2 — Motor giữa ICE và hộp số (phổ biến)
- Motor đặt sau ly hợp, có thể ngắt ICE hoàn toàn → cho phép chế độ EV Mode.
- Công suất motor từ 30–60 kW; có thể thu hồi năng lượng mạnh,…
- Đây là dạng cân bằng chi phí–hiệu suất, được hầu hết các hãng sử dụng.
5.2.4 P3 — Motor sau hộp số
- Motor truyền mô-men trực tiếp tới trục ra bánh xe, không chịu ảnh hưởng tỷ số truyền.
- Ưu: đáp ứng mô-men nhanh, tái sinh hiệu quả.
- Nhược: yêu cầu motor lớn (do không khuếch đại mô-men bằng hộp số).
- Ứng dụng: cấu trúc Dual-motor của Honda i-MMD.
5.2.5 P4 — Motor cầu hoặc hub wheel
- Motor gắn tại cầu phụ hoặc trong bánh xe → cho phép điều khiển mô-men từng trục.
- Dạng này thường kết hợp với P2/P3 để tạo hệ AWD hoặc hybrid phân trục.
- Ứng dụng: Mitsubishi Outlander PHEV, Toyota E-Four.
5.3 Tham khảo ứng dụng phổ biến và hiệu năng giữa các loại phụ
| Subtype | Mức độ hybrid hóa | Hiệu quả tái tạo | Chi phí | Ghi chú |
| P0 / P1 | Mild hybrid | Thấp | Thấp | Chỉ hỗ trợ ICE, không EV drive |
| P2 | Full hybrid | Trung bình – cao | Trung bình | EV Mode, tái tạo mạnh |
| P3 | Full hybrid | Cao | Cao | Phản ứng nhanh, motor mạnh hơn |
| P4 | AWD hybrid | Cao | Cao | Kiểm soát mô-men từng cầu |
6. Hiệu suất vận hành
| Điều kiện vận hành | Hiệu suất hệ thống | Giải thích kỹ thuật |
| Đô thị (tốc độ thấp, tải nhỏ) | Trung bình | ICE hoạt động ở tải thấp → hiệu suất thấp; motor hỗ trợ. |
| Ngoại ô (tốc độ trung bình) | Tốt | ICE hoạt động gần vùng BSFC tối ưu, motor hỗ trợ khi cần. |
| Cao tốc (tốc độ cao, tải ổn định) | Rất tốt | ICE truyền cơ khí trực tiếp → ít tổn hao năng lượng. |
7. Đánh giá tổng hợp
| Tiêu chí | Nhận xét |
| Hiệu suất đô thị | ICE khó đạt vùng BSFC tốt. |
| Hiệu suất cao tốc | Truyền cơ khí trực tiếp, hiệu suất cao. |
| Độ phức tạp cơ khí | Cần bộ phối hợp ICE–motor–transmission. |
| Khả năng tái sinh năng lượng | Tốt, nhưng kém hơn series. |
| Phù hợp thương mại | Phổ biến nhất hiện nay (đặc biệt dạng P2). |
8. Kết luận
Hệ thống truyền động kiểu song song (Parallel Hybrid) là giải pháp thực dụng và phổ biến nhất hiện nay nhờ sự cân bằng giữa hiệu suất – chi phí – khả năng tích hợp.
Trong đó, dạng P2 được xem là tối ưu nhất cho xe hybrid thương mại, cho phép vận hành thuần điện ở tốc độ thấp, tái tạo năng lượng hiệu quả, và duy trì truyền động cơ khí trực tiếp ở tốc độ cao.
Mặc dù cấu hình song song có hiệu suất thấp hơn ở tải nhỏ, song trong điều kiện hành trình và cao tốc – nơi xe vận hành phần lớn thời gian – hiệu suất tổng thể vượt trội so với cấu hình nối tiếp.
Trên đây là toàn bộ thông tin về chủ đề phân loại hệ thống Hybrid Vehicle dựa vào cấu trúc truyền lực (Phần 2) mà trung tâm VATC muốn gửi đến bạn. Hy vọng bài viết này sẽ bổ ích và hữu dụng với bạn.
Nếu bạn có đang đam mê hoặc muốn tìm hiểu về các khóa học trong ngành ô tô thì liên hệ ngay với trung tâm VATC theo thông tin dưới đây để được tư vấn chi tiết nhất nhé!
Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam – VATC
- Địa chỉ: Số 4-6, Đường số 4, Phường Hiệp Bình Phước, Thành Phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
- Điện thoại: 0945711717
- Email: info@oto.edu.vn
Xem thêm:
