Trong kỷ nguyên F1 hiện đại, tốc độ không còn chỉ đến từ động cơ đốt trong, mà là kết quả của sự kết hợp tinh vi giữa cơ khí và điện năng. Trung tâm của sự chuyển mình này là hệ thống động lực hybrid, với hai thành phần then chốt gồm MGU-H (Motor Generator Unit – Heat) và MGU-K (Motor Generator Unit – Kinetic). Cả hai thuộc hệ thống thu hồi năng lượng ERS, được phát triển trực tiếp từ KERS (Kinetic Energy Recovery System) – công nghệ lần đầu xuất hiện tại F1 vào năm 2009.
Motor Generator Unit – Heat (MGU-H)
MGU-H hay mô-đun mô tơ-máy phát điện nhiệt là mô-đun được bố trí trong cụm tăng áp của xe đua F1, đảm nhiệm việc khai thác năng lượng nhiệt từ dòng khí thải. Bộ tăng áp gồm hai bộ phận chính là tuabin và máy nén, được nối với nhau bằng một trục chung. Tuabin gắn với hệ thống ống xả, trong khi máy nén nối với đường ống nạp.
Khi khí thải làm quay tuabin, chuyển động này đồng thời dẫn động máy nén, giúp hút và nén không khí trước khi đưa vào buồng đốt. Cách bố trí này cho phép động cơ nạp nhiều không khí hơn trong cùng một khoảng thời gian, qua đó tối ưu quá trình đốt cháy nhiên liệu và gia tăng công suất.
MGU-H được bố trí trên trục nối giữa tuabin và máy nén của bộ tăng áp. Tương tự một bộ tăng áp thông thường, hệ thống này khai thác năng lượng từ dòng khí thải. Tuy nhiên, điểm khác biệt nằm ở việc MGU-H sử dụng một mô tơ–máy phát điện gắn trên trục turbo để chuyển đổi năng lượng từ chuyển động quay thành điện năng. Lượng điện này sau đó được dẫn về hệ thống lưu trữ năng lượng, sẵn sàng cung cấp cho các bộ phận khác của xe khi cần.
Nói một cách khái quát, MGU-H trong một số điều kiện nhất định có thể hoạt động như một mô tơ điện. Với những ai quen thuộc với công nghệ tăng áp, hiện tượng "độ trễ turbo" là điều không xa lạ: khi người lái đạp ga, tuabin cần một khoảng thời gian ngắn để đạt đủ tốc độ quay và phản hồi yêu cầu công suất. Trong những khoảnh khắc đó, MGU-H đóng vai trò dẫn động trục turbo, cung cấp năng lượng để tăng tốc tuabin, qua đó giảm thiểu độ trễ và cải thiện khả năng phản hồi của động cơ.
Motor Generator Unit – Kinetic (MGU-K)
MGU-K hay mô-đun mô tơ-máy phát điện động năng là phiên bản phát triển trực tiếp của hệ thống KERS trước đây và có nguyên lý hoạt động tương đồng với MGU-H. Tuy nhiên, thay vì được tích hợp vào cụm tăng áp, MGU-K được nối trực tiếp với trục khuỷu của động cơ.
Khi tay đua tăng ga, MGU-K hoạt động như một mô tơ điện, bổ sung công suất cho động cơ đốt trong. Khi được kích hoạt, hệ thống này có thể cung cấp thêm khoảng 161 hp, song chỉ trong những khoảng thời gian giới hạn theo quy định kỹ thuật.
Ngược lại, khi tay đua giảm tốc, MGU-K chuyển sang chế độ phát điện. Thông qua mô tơ-máy phát điện gắn trên trục khuỷu, hệ thống này thu hồi động năng từ quá trình giảm tốc và biến đổi thành điện năng. Việc thu hồi năng lượng này đồng thời tạo ra lực cản bổ sung, giúp xe giảm tốc hiệu quả hơn, trong khi lượng điện tạo ra được đưa vào hệ thống lưu trữ năng lượng của xe.
Hệ thống động lực (Power Unit)
Như đã đề cập, MGU-H và MGU-K hợp thành hệ thống thu hồi năng lượng ERS của động cơ hybrid F1. Cùng với động cơ đốt trong, ERS cấu thành toàn bộ hệ thống động lực của xe. Trong cấu hình hybrid này, quá trình đốt cháy nhiên liệu và việc thu hồi, tái sử dụng điện năng diễn ra song song, tạo nên nguồn sức mạnh được khai thác trực tiếp trên đường đua.
Hướng tới tương lai
Do chi phí phát triển hệ thống mô tơ - máy phát điện, đặc biệt là MGU-H, quá cao, FIA đã quyết định loại bỏ MGU-H và chỉ giữ lại MGU-K từ mùa giải F1 2026.
Cụ thể, bộ quy định động cơ F1 2026 của FIA được xây dựng với mục tiêu hạ thấp rào cản gia nhập, tạo điều kiện cho các nhà sản xuất mới có thể tham gia ở cấp độ cạnh tranh. Trong khuôn khổ này, MGU-H sẽ chính thức bị loại bỏ do chi phí phát triển cao và gần như không có giá trị ứng dụng trên xe thương mại.
Ngược lại, MGU-K được giữ lại và đóng vai trò trung tâm trong cấu trúc hybrid mới, với công suất điện tăng mạnh theo quy định 2026, phản ánh xu hướng điện hóa và khả năng ứng dụng trực tiếp cho xe hybrid và xe điện thương mại.