HEV là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe hybrid

HEV (Hybrid Electric Vehicle) là xe sử dụng kết hợp động cơ đốt trong và hệ thống truyền động điện. Thay vì chỉ sử dụng động cơ đốt trong như xe truyền thống, hệ thống hybrid có thể phối hợp động cơ và mô-tơ điện để tạo lực kéo, đồng thời thu hồi một phần năng lượng trong quá trình giảm tốc.

HEV thông thường không cần kết nối với nguồn điện bên ngoài để sạc pin. Năng lượng cho hệ thống điện được bổ sung trong quá trình vận hành, chủ yếu thông qua phanh tái sinh và hoạt động của động cơ đốt trong tùy theo kiến trúc hybrid.

Tóm tắt: HEV là xe hybrid kết hợp động cơ đốt trong với một hoặc nhiều mô-tơ điện và hệ thống lưu trữ năng lượng. Hệ thống điều khiển sẽ phân bổ công suất giữa động cơ và mô-tơ điện tùy điều kiện vận hành. Khác với PHEV, HEV thông thường không cần sạc từ nguồn điện bên ngoài.

HEV là gì và hệ truyền động hoạt động theo nguyên lý nào?

HEV là viết tắt của Hybrid Electric Vehicle, tức xe sử dụng hệ truyền động kết hợp giữa động cơ đốt trong và hệ thống điện.

Điểm đặc trưng của HEV nằm ở khả năng phối hợp hai nguồn tạo công suất. Động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu để tạo năng lượng cơ học, trong khi mô-tơ điện sử dụng năng lượng được lưu trữ trong hệ thống pin để hỗ trợ hoặc tạo lực kéo tùy kiến trúc.

Hệ thống điều khiển hybrid liên tục theo dõi tốc độ xe, yêu cầu công suất, trạng thái pin và các điều kiện vận hành để quyết định cách phân bổ năng lượng.

Do đó, HEV không đơn giản là một chiếc xe xăng được bổ sung thêm pin và mô-tơ. Đây là một hệ truyền động được thiết kế để hai nguồn năng lượng có thể phối hợp với nhau trong nhiều trạng thái vận hành khác nhau.

Cấu tạo của hệ thống HEV

Mỗi nhà sản xuất có thể sử dụng một kiến trúc hybrid khác nhau, nhưng một hệ thống HEV điển hình thường bao gồm các nhóm thành phần chính sau.

Động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu để tạo công suất cơ học. Tùy kiến trúc hybrid, động cơ có thể trực tiếp truyền công suất tới bánh xe, cung cấp công suất cho máy phát hoặc đảm nhiệm đồng thời nhiều nhiệm vụ.

Mô-tơ điện

Mô-tơ điện chuyển đổi năng lượng điện thành mô-men xoắn để hỗ trợ hoặc tạo lực kéo cho xe.

Trong quá trình giảm tốc, mô-tơ có thể hoạt động theo chiều ngược lại để chuyển một phần năng lượng cơ học thành điện năng và đưa trở lại hệ thống lưu trữ.

Pin hybrid

Pin hybrid lưu trữ năng lượng điện để cung cấp cho hệ thống truyền động điện. Dung lượng và đặc tính của bộ pin được thiết kế phù hợp với kiến trúc hybrid, nhu cầu công suất và chiến lược quản lý năng lượng của xe.

Bộ điện công suất và bộ điều khiển

Hệ thống điện công suất thực hiện việc biến đổi và điều khiển dòng điện giữa pin, mô-tơ và các thành phần liên quan.

Bộ điều khiển hybrid phối hợp dữ liệu từ nhiều hệ thống trên xe để xác định cách sử dụng động cơ và mô-tơ điện trong từng điều kiện.

Hệ thống truyền động

Hệ thống truyền động kết nối công suất từ động cơ và mô-tơ tới bánh xe. Cách kết nối này phụ thuộc vào kiến trúc hybrid mà nhà sản xuất lựa chọn.

Ở một số thiết kế, hệ thống có thể sử dụng hộp số hoặc bộ truyền động chuyên dụng để phân bổ công suất giữa các nguồn.

Dòng năng lượng trong quá trình vận hành

HEV không hoạt động theo một trạng thái cố định. Cách sử dụng động cơ và mô-tơ điện thay đổi theo tốc độ, tải trọng, yêu cầu công suất và trạng thái năng lượng của xe.

Khi khởi hành

Ở những hệ thống cho phép, mô-tơ điện có thể đảm nhiệm hoặc hỗ trợ quá trình khởi hành. Động cơ đốt trong không nhất thiết phải cung cấp toàn bộ mô-men ngay từ trạng thái đứng yên.

Khi tăng tốc

Khi người lái yêu cầu công suất lớn hơn, động cơ đốt trong và mô-tơ điện có thể phối hợp để tạo lực kéo phù hợp.

Cách phối hợp cụ thể phụ thuộc vào kiến trúc của từng hệ thống hybrid.

Khi chạy ổn định

Ở trạng thái chạy ổn định, hệ thống điều khiển có thể điều chỉnh tỷ lệ đóng góp của động cơ và mô-tơ điện dựa trên tải, tốc độ và trạng thái năng lượng.

Khi cần công suất lớn

Khi xe leo dốc, tăng tốc mạnh hoặc chở tải lớn, hệ thống có thể huy động đồng thời động cơ đốt trong và mô-tơ điện nếu kiến trúc truyền động cho phép.

Khi giảm tốc

Trong quá trình giảm tốc, mô-tơ điện có thể chuyển sang chế độ phát điện để thu hồi một phần năng lượng động năng của xe và đưa năng lượng này trở lại hệ thống lưu trữ.

Khi dừng

Ở nhiều hệ thống hybrid, động cơ đốt trong có thể tự động dừng khi xe dừng hoặc khi điều kiện vận hành cho phép. Hệ thống điện tiếp tục duy trì các chức năng cần thiết của xe.

Phanh tái sinh giúp HEV thu hồi năng lượng như thế nào?

Phanh tái sinh (Regenerative Braking) là cơ chế thu hồi động năng khi xe giảm tốc hoặc phanh, chuyển hóa năng lượng này thành điện năng thông qua mô-tơ điện để sạc lại cho pin hybrid, giúp tăng hiệu suất sử dụng năng lượng của xe mà không làm thất thoát thành nhiệt lượng.Thay vì để toàn bộ năng lượng động học bị lãng phí, phanh tái sinh biến mô-tơ điện thành máy phát điện tạm thời trong quá trình giảm tốc.

Khi giảm tốc, mô-tơ có thể hoạt động như một máy phát. Năng lượng cơ học từ bánh xe được chuyển đổi thành điện năng và đưa về hệ thống lưu trữ trong giới hạn mà hệ thống cho phép.

Tuy nhiên, không phải toàn bộ năng lượng giảm tốc đều có thể thu hồi. Mức năng lượng thu được phụ thuộc vào tốc độ, mức giảm tốc, trạng thái pin, giới hạn của hệ thống và điều kiện vận hành.

Vì vậy, phanh tái sinh nên được hiểu là cơ chế thu hồi một phần năng lượng, không phải cơ chế tạo ra năng lượng mới.

Các kiến trúc truyền động hybrid

HEV có thể được xây dựng theo nhiều kiến trúc truyền động khác nhau. Ba cách tiếp cận thường được sử dụng để mô tả hệ thống hybrid là nối tiếp, song song và nối tiếp–song song.

Hybrid nối tiếp

Trong kiến trúc nối tiếp, động cơ đốt trong có thể dẫn động máy phát để tạo điện, trong khi mô-tơ điện đảm nhiệm việc tạo lực kéo cho bánh xe.

Như vậy, công suất từ động cơ không nhất thiết truyền cơ học trực tiếp tới bánh xe.

Hybrid song song

Trong kiến trúc song song, động cơ đốt trong và mô-tơ điện đều có thể tham gia truyền công suất tới bánh xe.

Hệ thống có thể phối hợp hai nguồn công suất tùy theo điều kiện vận hành và yêu cầu của người lái.

Hybrid nối tiếp–song song

Kiến trúc nối tiếp–song song kết hợp các đặc điểm của hai cách bố trí trên, cho phép hệ thống thay đổi cách truyền và phân bổ công suất theo điều kiện vận hành.

Thiết kế thực tế của từng nhà sản xuất có thể khác nhau đáng kể. Vì vậy, không nên suy luận rằng mọi xe HEV đều sử dụng cùng một cấu trúc chỉ vì cùng được gọi là xe hybrid.

Các mức độ điện hóa trong hệ thống hybrid

Không phải mọi hệ thống hybrid đều có mức độ tham gia của mô-tơ điện giống nhau. Từ mild hybrid đến full hybrid, vai trò của mô-tơ điện, dung lượng hệ thống lưu trữ năng lượng và khả năng hỗ trợ động cơ có thể khác nhau.

MHEV chủ yếu sử dụng mô-tơ điện để hỗ trợ động cơ đốt trong, chẳng hạn trong quá trình khởi động, tăng tốc hoặc thu hồi năng lượng khi giảm tốc. Trong khi đó, các hệ thống full hybrid có thể cho phép xe vận hành chỉ bằng năng lượng điện trong một số điều kiện nhất định, tùy kiến trúc.

Vì vậy, khi tìm hiểu một mẫu xe cụ thể, người mua nên xem thông số và kiến trúc truyền động của chính mẫu xe đó thay vì chỉ dựa vào nhãn “hybrid”.

Cách phân loại MHEV, FHEV/SHEV và PHEV tại Việt Nam được quy định trong Thông tư 45/2026/TT-BXD; đây là lớp phân loại pháp lý của Việt Nam và không nên đồng nhất với mọi hệ thống thuật ngữ được sử dụng trên thế giới.

HEV có cần sạc từ nguồn điện bên ngoài không?

HEV thông thường không cần kết nối với nguồn điện bên ngoài để bổ sung năng lượng cho hệ thống pin hybrid.

Năng lượng điện có thể được bổ sung thông qua phanh tái sinh và thông qua động cơ đốt trong kết hợp với hệ thống phát điện, tùy theo kiến trúc của xe.

Thuật ngữ “tự sạc” đôi khi được sử dụng trong truyền thông để mô tả đặc điểm này. Tuy nhiên, về mặt kỹ thuật, cách diễn đạt chính xác hơn là HEV không cần sạc từ nguồn điện bên ngoài.

Hệ thống không tạo ra năng lượng miễn phí. Năng lượng điện thu hồi hoặc chuyển đổi đều có nguồn gốc từ nhiên liệu hoặc từ năng lượng cơ học của xe.

HEV có thể chạy hoàn toàn bằng điện không?

Khả năng vận hành chỉ bằng năng lượng điện phụ thuộc vào kiến trúc và thiết kế của từng hệ thống hybrid.

Không nên khẳng định rằng mọi HEV đều có thể chạy bằng điện hoặc mọi HEV đều không thể chạy bằng điện.

Ở những hệ thống full hybrid, mô-tơ điện có thể đảm nhiệm lực kéo trong một số điều kiện nhất định, chẳng hạn khi khởi hành hoặc ở tốc độ thấp. Khi yêu cầu công suất thay đổi, động cơ đốt trong có thể được kích hoạt và phối hợp với hệ thống điện.

Phạm vi, tốc độ và điều kiện để xe vận hành bằng điện phụ thuộc vào thiết kế cụ thể của từng mẫu xe.

Mức tiêu thụ nhiên liệu trong điều kiện sử dụng thực tế

Một trong những lý do HEV được quan tâm là khả năng giảm mức sử dụng nhiên liệu trong những điều kiện vận hành phù hợp.

Hệ thống hybrid có thể tận dụng mô-tơ điện ở những thời điểm thích hợp, giảm thời gian động cơ hoạt động ở trạng thái không hiệu quả và thu hồi một phần năng lượng khi giảm tốc.

Tuy nhiên, không nên hiểu rằng mọi HEV luôn tiêu thụ ít nhiên liệu hơn trong mọi điều kiện. Mức tiêu thụ thực tế phụ thuộc vào thiết kế xe, khối lượng, công suất, tốc độ, tải trọng, địa hình, phong cách lái xe, nhiệt độ và điều kiện giao thông.

Đối với người mua xe, số liệu tiêu thụ nhiên liệu công bố nên được xem cùng phương pháp thử nghiệm và điều kiện sử dụng dự kiến.

Ưu điểm và giới hạn của HEV

HEV vì vậy không phải một cấu hình giống nhau trên mọi mẫu xe. Giá trị của công nghệ nằm ở cách hệ thống phối hợp động cơ đốt trong và hệ thống điện trong điều kiện sử dụng cụ thể.

HEV, PHEV và BEV trong cùng một bức tranh

Điểm khác biệt quan trọng nằm ở cách mỗi kiến trúc lấy, lưu trữ và chuyển đổi năng lượng. Trong khi HEV vẫn phụ thuộc vào động cơ đốt trong và nhiên liệu hóa thạch, thì xe thuần điện (BEV) loại bỏ hoàn toàn khí thải phát thải, tối ưu chi phí vận hành và nhận được nhiều chính sách ưu đãi hạ tầng sạc vượt trội từ VinFast.

Nếu muốn nhìn toàn bộ bức tranh từ BEV đến HEV, PHEV và REEV, có thể tham khảo bài BEV, HEV, PHEV và REEV khác nhau thế nào?.

Những điểm người mua xe HEV cần đánh giá

Không nên chỉ nhìn vào nhãn “hybrid” khi đánh giá một mẫu xe. Người mua nên xem xét cấu trúc kỹ thuật và cách chiếc xe thực sự vận hành.

• Kiến trúc hybrid: xe sử dụng hệ thống nối tiếp, song song hay nối tiếp–song song?
• Vai trò của mô-tơ điện: mô-tơ chỉ hỗ trợ động cơ hay có thể trực tiếp tạo lực kéo?
• Khả năng vận hành bằng điện: xe có thể sử dụng mô-tơ điện trong những điều kiện nào?
• Hệ thống pin: dung lượng, vị trí, phương thức quản lý và điều kiện bảo hành.
• Phanh tái sinh: hệ thống thu hồi năng lượng hoạt động như thế nào?
• Hệ thống truyền động: động cơ và mô-tơ truyền công suất tới bánh xe theo cách nào?
• Mức tiêu thụ nhiên liệu: xem cả số liệu thử nghiệm và điều kiện sử dụng thực tế.
• Dịch vụ sau bán hàng: khả năng bảo dưỡng, chẩn đoán và sửa chữa hệ thống hybrid.

Những yếu tố này giúp người mua hiểu rõ chiếc xe đang xem xét thay vì chỉ dựa vào tên gọi hoặc một con số quảng cáo.

Những hiểu lầm thường gặp về HEV

HEV là xe điện?

HEV là xe hybrid, sử dụng đồng thời hệ thống động cơ đốt trong và hệ thống truyền động điện. HEV không giống BEV, vốn sử dụng pin làm nguồn năng lượng chính cho hệ truyền động.

HEV luôn chạy bằng điện ở tốc độ thấp?

Không phải mọi HEV đều có cùng khả năng vận hành bằng điện. Điều này phụ thuộc vào kiến trúc và thiết kế của hệ thống hybrid.

HEV tự tạo ra năng lượng miễn phí?

Không. Hệ thống chỉ thu hồi hoặc chuyển đổi một phần năng lượng có sẵn từ nhiên liệu và quá trình vận hành của xe.

Mọi HEV đều có cùng cấu tạo?

Không. Các nhà sản xuất có thể sử dụng kiến trúc nối tiếp, song song, nối tiếp–song song hoặc những cách triển khai khác.

HEV luôn tiết kiệm nhiên liệu hơn xe xăng?

Không nên khẳng định tuyệt đối. Hiệu quả nhiên liệu phụ thuộc vào thiết kế xe và điều kiện sử dụng thực tế.

Kết luận

HEV là một kiến trúc truyền động kết hợp động cơ đốt trong với hệ thống điện nhằm phân bổ và quản lý năng lượng trong quá trình vận hành.

Điểm cốt lõi của công nghệ hybrid không chỉ nằm ở việc bổ sung mô-tơ điện mà ở cách toàn bộ hệ thống phối hợp giữa động cơ, mô-tơ, pin, điện công suất, phanh tái sinh và hệ thống truyền động.

Nếu bạn đang cân nhắc chuyển sang giải pháp di chuyển thuần điện hiện đại, tiết kiệm chi phí tối đa và nhận ưu đãi thuế trước bạ 0%, hãy liên hệ ngay VinFast Hưng Thịnh Phát qua Hotline: 0974 489 876 hoặc ghé đại lý để được tư vấn và đăng ký lái thử các dòng xe điện VinFast VF 2, VF 3, VF 5, VF 6, VF 7, VF 8, VF 9, mới nhất ngay hôm nay!

Nếu đang tìm hiểu toàn bộ nhóm xe điện hóa, bài BEV, HEV, PHEV và REEV khác nhau thế nào? sẽ giúp đặt HEV vào bức tranh tổng thể.

Nguồn tham khảo

• SAE International – J1715_202209: Hybrid Electric Vehicle (HEV), Electric Vehicle (EV) Terminology
• U.S. Department of Energy – Hybrid Electric Vehicles
• U.S. Department of Energy – How Hybrid Electric Vehicles Work
• U.S. Environmental Protection Agency – Automotive Trends
• Thông tư 45/2026/TT-BXD – Cổng Thông tin điện tử Chính phủ