Chương 1: Tổng quan về thị trường ô tô điện.1 Nhu cầu sử dụng xe điện hiện nay 1.1 Giới thiệu chung Ô tô điện là một chiếc ô tô cắm điện với lực đẩy có được từ một hoặc nhiều động cơ điện, sử dụng năng lượng thường được lưu trữ trong pin sạc cho ô tô. Kể từ năm 2008, sự phực hưng trong sản xuất xe ô tô điện đã xảy ra do những tiến bộ về pin, sự lo ngại về việc tăng giá dầu và mong muốn giảm phát khí thải nhà kính. Một số quốc gia đã trợ cấp để thúc đẩy việc giới thiệu và áp dụng trên thị trường các loại xe điện mới. So với xe chạy bằng động cơ đốt trong, xe điện êm hơn và không có khí thải ra đuôi xe, và thường tạo ra lượng khí thải thấp hơn nói chung.2 Lịch sử phát triển của ô tô điện Xe điện bắt đầu vào những năm 1820, khi xe ngựa trở nên phổ biến và thế giới đang tìm giải pháp để thay thế điều đó.
Vào thế kỷ 20, ô tô điện đã trở nên phổ biến. Trên thực tế, gần một phần ba tổng số ô tô trên đường là xe EV đời đầu. Mãi cho đến khi sản xuất hàng loạt Ford Model T chạy bằng xăng, xe điện mới rơi vào tình thế phải nhường chỗ cho các loại xe sử dụng động cơ đốt trong (ICEV). Vào đầu những năm 1930, hầu như không còn xe điện nào trên đường.
Công nghệ EV đã bị suy yếu cho đến những năm 1970, khi giá xăng tăng cao kỷ lục và các nhà sản xuất ô tô hàng đầu bắt đầu khám phá các phương pháp năng lượng thay thế. Nhưng chi phí cao, thiếu phạm vi hoạt động và cơ sở hạ tầng sạc còn bị hạn chế của xe điện nên đã hạn chế sự quan tâm của người tiêu dùng. Năm 2003, Martin Eberhard và Marc Tarpenning thành lập công ty tên là Testla Motors, Inc. Trong vòng một thập kỉ kể từ khi thành lập, Tesla đã cách mạng hóa thị trường xe điện, kiểm soát 60% thị trường xe điện.
Những tiến bộ trong công nghệ xe điện đang dần được hoàn thiện: + Công nghệ pin – các hệ thống để giữ cho xe điện hoạt động và an toàn và hiệu suất về động cơ điện là những yếu tố hạn chế chống lại quá trình sản xuất xe điện trong thế kỷ 20. Những đổi mới liên tục trong từng công nghệ này, chẳng hạn như là 1 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Tiến Đạt sự phát minh ra pin lithium-ion đã mở đường cho sự phát triển mạnh mẽ trong sản xuất xe điện và sự chấp nhận của người tiêu dùng. + Tính khả dụng của các trạm sạc – các cơ sở hạ tầng về các trạm sạc điện liên tục được phát triển. Các tối ưu hóa công nghệ khác như bảo vệ dòng điện cao áp, cách ly tín hiệu và công nghệ quản lý pin liên tục thúc đẩy hiệu suất của ô tô điện.3 Vì sao lựa chọn sử dụng xe điện? Trước tình hình các nguyên liệu chất đốt cũng như nguồn dầu khí ngày càng cạn kiệt thì nhu cầu sử dụng nguồn nhiên liệu mới và sạch để thay thế những nguồn nhiên liệu đang sử dụng hiện thời trong việc vận hành các loại phương tiện vận chuyển là một nhu cầu cấp thiết.
Năng lượng điện nổi lên như một dạng năng lượng phù hợp để thay thế cho các loại nguyên liệu hóa thạch đang gây ra nhiều vấn để xấu cho môi trường hiện nay. Ví dụ như lượng khí thải độc hại thải ra môi trường của các loại phương tiện vận chuyển dùng năng lượng điện thấp hơn rất nhiều, gần như không đáng kể so với các loại phương tiện sử dụng nhiên liệu xăng, dầu, khí đốt gây ra. Vì vậy xe hệ thống điện ra đời và ngày càng phát triển trên thế giới hiện nay. Hầu hết các nhà sản xuất tập trung phát triển hệ thống xe điện là những phương tiện phổ biến như: xe ô tô điện, xe mô tô điện, xe đạp điện.
Công nghệ ngày càng phát triển và hiện đại trong lĩnh vực thiết kế bộ điều khiển với nhiều tính năng cho xe điện, tạo nhiều thuận tiện cho việc điều khiển cũng như thích ứng với phương tiện sử dụng nguồn nhiên liệu mới này.4 Đối tượng sử dụng xe điện. Xe điện được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như các máy bốc hàng, máy xếp dỡ hàng. trong phương tiện giao thông đi lại như ô tô điện, xe máy điện. - Phương tiện cá nhân: + Xe ô tô điện: xe ô tô điện sử dụng nguồn điện ắc quy, pin, dùng năng lượng mặt trời.
Các loại xe này ứng dụng trên các ô tô cá nhân, ô tô tải. + Xe máy điện và xe đạp điện: Là phương tiện được nhiều người ưa thích và được phát triển mạnh mẽ thời gian gần đây. - Các phương tiện công cộng: 2 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Tiến Đạt + Tàu điện cao tốc: Tàu điện được ứng dụng từ rất lâu là loại phương tiện dùng chở khách trong thành phố và nó khá phổ biến ở các nước phát triển trên thế giới. + Xe buýt điện: Được ứng dụng để chuyên chở hành khách trong nội thành, tiết kiệm được chi phí vận hành.
- Các phương tiện dùng trong các lĩnh vực vui chơi giải trí, thể thao và du lịch: + Xe điện dùng trong công viên, khu vui chơi giải trí là loại xe điện chuyên dùng chở hành khách. Các loại tàu điện cao tốc. + Loại xe điện dùng trong thể thao: phục vụ các mục đích khác nhau như trong lĩnh vực bóng đá, golf. - Các loại phương tiện phục vụ trong y tế: Xe điện sẽ được sử dụng trong các bệnh viện để vận chuyển nhanh chóng bệnh nhân vũng như các y tá bác sĩ để kịp thời cứu chữa bệnh nhân.2 Giới thiệu các loại xe ô tô trên thị trường 1.1 Xe ô tô chạy bằng động cơ đốt trong.
Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt tạo ra công cơ học dưới dạng moment xoắn. Bằng cách đốt nhiên liệu bên trong động cơ, chính vì vậy tiếng ồn tạo ra từ động cơ xăng là khá cao. Hiện nay, động cơ đốt trong đang được sử dụng rất rộng rãi, nhưng bởi vì một số nhược điểm như nguồn nhiên liệu, ảnh hưởng xấu đến môt trường, tiếng ồn. đã dẫn đến việc ô tô chạy bằng động cơ đốt trong đang dần bị thay thế bởi các loại ô tô có nguồn nhiên liệu sạch ít có hại cho môi trường, hoặc là ô tô chạy bằng điện.2 Xe ô tô hybrid (lai điện – động cơ đốt trong).
Ô tô hybrid là dòng xe sử dụng động cơ tổ hợp, được kết hợp giữa động cơ chạy bằng năng lượng thông thường (xăng, diesel.) với động cơ điện lấy năng lượng từ một ắc quy cao áp. Điểm đặc biệt là ắc quy được nạp điện với cơ chế nạp thông minh như khi phanh xe, xuống dốc., gọi là quá trình phanh tái tạo năng lượng. Nhờ vậy mà ô tô có thể tiết kiệm được nhiên liệu khi vận hành bằng động cơ điện đồng thời tái sinh được năng lượng điện để dùng khi cần thiết. 3 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Tiến Đạt Xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho đến nay, ô tô hybrid đã luôn được nghiên cứu và phát triển như một giải pháp hiệu quả về kinh tế và môi trường.
Có thể nói, công nghệ hybrid là chìa khóa mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên mới của những chiếc ô tô, đó là ô tô không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi là ô tô sinh thái. Với xu hướng là từng bước cải tiến, chế tạo ra ô tô có mức ô nhiễm thấp nhất và giảm tối thiểu sự tiêu hao nhiên liệu, ô tô hybrid đang được sự quan tâm nghiên cứu và phát triển ở nhiều hãng ô tô trên thế giới. Ngày càng có nhiều mẫu xuất hiện trên thị trường và càng có nhiều người tiêu dùng loại ô tô này.1: Xe ô tô hybrid 1.3 Xe ô tô điện 100% BEV (battery electric vehicle) là một trong những chiếc xe ra đời sớm nhất, có hiệu suất năng lượng hơn động cơ đốt trong, fuel cell và các loại ô tô khác. BEV không nhả khói, không ồn và ít gây ô nhiễm môi trường.
BEV được sử dụng trên ô tô tải nhẹ, mô tô, xe máy điện. Từ đầu thế kỷ 20 đến nay, ô tô điện vẫn liên tục phát triển nhưng do sự phát triển vượt bậc của ô tô sử dụng động cơ đốt trong nên ô tô điện không được sử dụng rộng rãi. Ngày nay, do sự khan hiếm nhiên liệu dầu mỏ và yêu cầu cắt giảm ô nhiễm môi trường cộng với sự phát triển vượt bậc của ngành kỹ thuật điện, điện tử, người ta đã có 4 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Tiến Đạt thể chế tạo ra các loại ô tô điện tốc độ cao, quãng đường hoạt động dài nên ô tô điện sẽ được sử dụng rộng rãi trong tương lai. So sánh ô tô điện và ô tô sử dụng động cơ đốt trong - Về mức độ gây ô nhiễm môi trường: + Ô tô điện ít gây ồn hơn ô tô sử dụng động cơ đốt trong.
+ Ô tô điện ít phát sinh các chất gây ô nhiễm môi trường như: CO, HC, bồ hóng và các chất độc hại khác hơn ô tô sử dụng động cơ đốt trong. + Ít thải ra chất CO2 gây hiệu ứng nhà kính. - Về hiệu quả sử dụng năng lượng: + Hiệu suất biến đổi năng lượng của động cơ điện rất cao khoảng 90% (động cơ đốt trong khoảng 30 - 40%). + Ô tô điện có thể thu lại được một phần năng lượng khi phanh.
+ Chi phí sử dụng năng lượng của ô tô điện thấp hơn chi phí sử dụng năng lượng của ô tô sử dụng động cơ nhiệt (ô tô điện có thể chỉ tốn chi phí bằng 1.5 lít xăng cho 100km đường chạy). - Về mặt kỹ thuật: + Điều khiển tốc độ của ô tô điện dễ dàng và chính xác. + Mômen của động cơ điện rất lớn, đặc biệt là ở tốc độ thấp. Nên khả năng tăng tốc của ô tô điện tốt, điều này rất có lợi cho động cơ lắp trên ô tô.
+ Kết cấu của ô tô điện đơn giản. + Chi phí bão dưỡng thường xuyên của ô tô điện thấp. + Ô tô điện ít bị rung động hơn ô tô sử dụng động cơ nhiệt nên tuổi thọ của các thiết bị lắp trên ô tô bền hơn. Hiện nay ô tô điện có những nhược điểm quan trọng sau: + Năng lượng dự trữ thấp, thời gian nạp điện lâu, nên quãng đường hoạt động của ô tô điện ngắn hơn ô tô sử dụng động cơ nhiệt.