TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu hiệu quả năng lượng của ô tô điện
trong các điều kiện hoạt động khác nhau

BÙI ĐỨC NAM


Ngành Quản Lý Cơng Nghiệp

Giảng viên hướng dẫn:

PGS. TS. Đàm Hồng Phúc
Chữ ký của GVHD

Viện:

-

Cơ khí Động lực
Kinh Tế Quản Lý

HÀ NỘI, 01/2022


ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
1. Họ và tên học viên : Bùi Đức Nam

SHHV : CB190254

2. Chuyên ngành : Kỹ thuật ô tô

Lớp

: QL KT-CN

3. Người hướng dẫn : PGS.TS. Đàm Hoàng Phúc
4. Tên đề tài: Nghiên cứu hiệu quả năng lượng của ô tô điện trong các điều
kiện hoạt động khác nhau.
5. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài: Ơ tơ điện đã và đang được nghên
cứu phát triển và đưa vào sử dụng trong thực tế và vấn đề tiêu thụ năng lượng
điện của nó trong các điều kiện sử dụng khác nhau rất được quan tâm. Đề tài
nghiên cứu hiệu quả năng lượng của ô tô điện trong các điều kiện hoạt động
khác nhau.
6. Mục đích của đề tài (các kết quả cần đạt được): So sánh mức tiêu thụ
năng lượng của ô tô điện trong các điều kiện hoạt động khác nhau.
7. Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết:
-

Xây dựng mơ hình tính tốn năng lượng tiêu hao.

-

Thu thập số liệu chu trình lái nội đơ và cao tốc.

-

Tính tốn và so sánh mức tiêu thụ năng lượng của ô tơ điện với các
chu trình lái khác nhau.


Hà Nội, ngày

tháng

Giáo viên hướng dẫn
Học viên

(Ký và ghi rõ họ tên)

1

năm 2022


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại Viện Cơ Khí Động Lực trường
Đại học Bách khoa Hà Nội, dưới sự dạy bảo, hướng dẫn tận tình của các thầy
giáo trong trường, sự hỗ trợ của Viện Cơ Khí Động Lực cùng bạn bè đồng
nghiệp. Với sự nỗ lực từ bản thân, em đã hoàn thành luận văn thạc sĩ kỹ thuật
chuyên ngành Quản lý kỹ thuật- Công nghệ với nội dung “Nghiên cứu hiệu quả
năng lượng của ô tô điện trong các điều kiện hoạt động khác nhau”.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Đàm Hồng Phúc đã tận
tình hướng dẫn, chỉ bảo cho em những kiến thức quý báu để em hoàn thành luận
văn này.Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy giáo trong bộ mơn Ơ
tơ và Xe Chun Dụng - Viện Cơ Khí Động Lực, các thầy cô giáo trong trường
Đại học Bách khoa Hà Nội, bạn bè, đồng nghiệp ở nhiều lĩnh vực chuyên môn đã
cung cấp tài liệu và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và nghên
cứu đề tài.
Do điều kiện thời gian và trình độ cịn hạn chế nên trong q trình thực hiện
luận văn không tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được ý kiến đóng

góp, chỉ bảo từ thầy cơ giáo, bạn bè, đồng nghiệp để luận văn của em được hoàn
thiện hơn

Hà Nội, tháng 01 năm 2022

2


TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN
Luận văn “Nghiên cứu hiệu quả năng lượng của ô tô điện trong các điều
kiện hoạt động khác nhau” được thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy giáo
PGS.TS Đàm Hoàng Phúc cùng các thầy trong bộ mơn Ơ tơ và xe chun dụng
trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Nội dung luận văn gồm 3 chương trong đó:
Chương I: Tổng quan giới thiệu về ô tô điện bao gồm lịch sử, tình hình nghiên
cứu xe điện trên thế giới. Xu hướng phát triển của xe điện hiện tại và tương lai.
Chương II: Xây dựng mơ hình tính tốn năng lượng tiêu hao của ơ tơ điện. Giới
thiệu về mơ hình PAMVEC, một mơ hình được sử dụng để phân tích ảnh hưởng
của các nhân tố đến sự tiêu hao năng lượng của xe điện trong từng điều kiện vận
hành khác nhau. Lựa chọn các tham số chính để tính tốn các cơng suất hoạt
động của xe từ công suất đầu ra của bánh xe đến các cơng suất của hệ thống
truyền động và tính ra được năng lượng tiêu hao dựa vào các công suất đó.
Tham khảo các chu trình lái đã được nghiên cứu sẵn áp dụng vào cho xe nghiên
cứu trong đề tài.
Chương III: Tính tốn mức tiêu thụ năng lượng và so sánh mức tiêu hao năng
lượng của ô tô điện trong các chu trình lái khác nhau.
Trình bày về mục tiêu của việc khảo sát, lựa chọn đối tượng khảo sát, tính tốn
năng lượng tiêu hao cho các các chu trình lái nội đơ và cao tốc, qua đó tính tốn
chi phí cho cần sạc ắc-quy khi xe hoạt động ở các chu trình khác nhau.

HỌC VIÊN

(Ký và ghi rõ họ tên)

3


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ .......................................................................................... 6
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... 8
DANH MỤC KÍ HIỆU ........................................................................................... 9
LỜI NĨI ĐẦU ...................................................................................................... 10
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ................................................................................. 11
1.1. Giới thiệu về ô tô điện ............................................................................... 11
1.1.1. Sơ lược về lịch sử ô tơ điện ................................................................ 11
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và phát triển của ô tô điện trên thế giới .......... 12
1.1.3. Xu hướng và sự phát triển của các loại xe chạy bằng điện trên thế giới
tính đến 2021 ................................................................................................ 18
1.1.4. Tình hình ở Việt Nam ........................................................................ 22
1.1.5. Ưu, nhược điểm khi sử dụng ô tô điện ............................................... 26
1.2. Cấu tạo chung của các hệ thống và bộ phận trong ô tô điện ..................... 27
1.2.1. Các hệ thống trong động cơ điện ....................................................... 27
1.2.2. Các bộ phận chủ yếu trên xe điện ...................................................... 30
1.3. Nguồn động lực học ô tô ........................................................................... 31
1.3.1. Yêu cầu về động cơ cho ô tô điện ...................................................... 31
1.3.2. Các loại động cơ điện dùng cho ô tơ điện .......................................... 32
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH TÍNH TỐN NĂNG LƯỢNG TIÊU HAO
CỦA Ơ TƠ ĐIỆN ................................................................................................. 38
2.2. Tham số của phương trình cân bằng cơng suất tại bánh xe ...................... 41
2.2.1. Cơng suất tải trung bình tại bánh xe.................................................. 41
2.2.2. Tổn thất trung bình do phanh ............................................................ 43
2.3. Các thơng số của chu trình lái .................................................................. 46

2.4. Hệ thống truyền lực của các loại xe điện .................................................. 50
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN MỨC TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG CỦA Ô TÔ ĐIỆN
TRONG CÁC CHU TRÌNH KHÁC NHAU .......................................................... 52
3.1. Đánh giá mơ hình PAMVEC .................................................................... 52

4


3.1.1. Kiểm nghiệm tính chính xác của mơ hình với thơng số vận tốc trung
bình bậc nhất và vận tốc trung bình bậc ba .................................................. 52
3.1.2 Kiểm nghiệm tính chính xác của mơ hình với thơng số gia tốc đặc
trưng ............................................................................................................. 54
3.2. Tính tốn và so sánh mức tiêu thụ năng lượng của ơ tơ điện với các chu
trình lái khác nhau. ........................................................................................... 56
3.2.1. Thông số xe VF-e34 ........................................................................... 56
3.2.2. Đối với chu trình lái trên đường nội đơ NEDC.................................. 58
3.2.3. Đối với chu trình lái trên đường cao tốc HFWET ............................. 61
3.2.3. Đối với chu trình lái NYDC ............................................................... 62
3.2.4. Đối với chu trình lái US06 ................................................................. 63
3.2.4. Đối với chu trình lái UDDS ............................................................... 64
3.2.5. So sánh mức tiêu thụ năng lượng của VF-e34 trong các chu trình khác
nhau .............................................................................................................. 65
KẾT LUẬN ........................................................................................................... 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 70

5


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Ơ tơ điện thời kỳ đầu..................................................................................... 11

Hình 1.2: Phân bổ khoản đầu tư cho nghiên cứu ô tô điện tại Hoa Kỳ từ năm
2009 ............................................................................................................................... 13
Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống cụm xe điện .......................................................................... 13
Hình 1.4: Xe ơ tơ điện i-MiEV được đưa ra thị trường ................................................ 14
Hình 1.5: Ơ tơ bus điện tại hàn quốc ............................................................................ 15
Hình 1.6: Trạm cung cấp nhiên liệu cho xe điện tại Singapo ....................................... 16
Hình 1.7: Thị trường xe điện tồn cầu 2010-2020 ....................................................... 18
Hình 1.8: Tỷ lệ đăng ký và bán xe điện ở một số quốc gia và khu vực 2015-2020 ...... 19
Hình 1.9: Thơng báo của nhà sản xuất xe hơi liên quan đến xe chạy bằng đèn
điện ................................................................................................................................ 21
Hình 1.10: Biểu đồ tính năng xe điện ........................................................................... 22
Hình 1.11: Thơng số kỹ thuật xe Vinfast E34 ............................................................... 23
Hình 1. 12: Các dạng EV dựa trên động lực điện và các nguồn năng lượng............... 29
Hình 1.13: Cấu tạo xe điện ........................................................................................... 30
Hình 1. 14: Đặc tính của ơ tơ điện ................................................................................ 32
Hình 1.15: Động cơ 1 chiều ( DC motor) ..................................................................... 33
Hình 1.16: Động cơ khơng đồng bộ .............................................................................. 33
Hình 1.17: Cấu trúc động cơ từ trở đồng bộ - SynRM và so sánh rotor động cơ
SynRM với động cơ IM của ABB .................................................................................. 34
Hình 1.18: Động cơ từ trở thay đổi – SRM ................................................................... 35
Hình 1.19: Cấu trúc động cơ BLDC và các cảm biến Hall .......................................... 36
Hình 1.20: Nguyên lý điều khiển động cơ BLDC.......................................................... 36
Hình 1.21: So sánh cấu trúc của động cơ SPM và IPM ............................................... 37
Hình 1.22: Đặc tính sinh mơmen của động cơ IPM ..................................................... 37
Hình 2.1: Mơ hình PAMVEC ........................................................................................ 40
Hình 2.2: PAMVEC phân chia cơng suất tải thành 2 thành phần là cản lăn và
cản quán tính để ước lượng tổn thất phanh .................................................................. 46
Hình 2.3: Mơ hình lái giả thiết với giá trị các thơng số cơ bản như sau:
𝑣𝑎𝑣𝑔=10(m/s), Λ=1.1 và ã=0.1m/s2............................................................................ 48
6



Hình 2.4: Chu kì lái giả thiết với giá trị các thông số cơ bản như sau:
𝑣𝑎𝑣𝑔=10.5m/s ( tăng lên 5%) , Λ=1.1 và ã=0.1m/s2 .................................................. 48
Hình 2.5: Chu kì lái giả thiết với giá trị các thông số cơ bản như sau:
𝑣𝑎𝑣𝑔=10m/s , Λ=1.155 ( tăng lên 5%) và ã=0.1m/s2 ................................................. 49
Hình 2.6: Chu kì lái giả thiết với giá trị các thông số cơ bản như sau:
𝑣𝑎𝑣𝑔=10m/s , Λ=1.1và ã=0.105m/s2 (tăng lên 5%) .................................................. 49
Hình 2.7: Sơ đồ hệ thống truyền lực của xe điện .......................................................... 50
Hình 3.1: Chu trình lái mẫu giả thiết............................................................................ 52
Hình 3.2: Đồ thị vận tốc và cơng suất theo thời gian ................................................... 52
Hình 3.3: Đồ thị vận tốc và công suất theo thời gian ................................................... 54
Hình 3.4: Đồ thị vận tốc và cơng suất theo thời gian ................................................... 55
Hình 3.5: Hình ảnh thiết kế xe VF-e34 ......................................................................... 57
Hình 3.6: Hình vận tốc theo thời gian của chu trình lái NEDC ................................... 58
Hình 3.7: Tính tốn năng lượng battery chu trình lái NEDC (W)................................ 60
Hình 3.8: Biểu đồ vận tốc của chu trình lái trên đường cao tốc (Highway fuel
economy test – HWFET ................................................................................................. 61
Hình 3. 9: Tính tốn năng lượng battery chu trình lái HFWET (W) ............................ 62
Hình 3.10: Tính tốn năng lượng battery chu trình lái NYDC (W) .............................. 63
Hình 3.11: Tính tốn năng lượng battery chu trình lái US06 (W ................................. 64
Hình 3.12: Tính tốn năng lượng battery chu trình lái UDDS (W).............................. 65

7


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Thông số của một số chu trình lái đã được khảo sát thực tế. ...................... 50
Bảng 3. 1: Thông số xe VF-e34 ..................................................................................... 56
Bảng 3.2: Thơng số chu trình lái NEDC ....................................................................... 58

Bảng 3.3: Bảng tổng hợp năng lượng tiêu thụ năng lượng của chu trình NEDC ........ 60
Bảng 3. 4: Thơng số chu trình lái cao tốc HFWET được tính bằng phương pháp
PAMVEC ....................................................................................................................... 61
Bảng 3.5: Thơng số chu trình lái NYDC được tính bằng phương pháp PAMVEC ...... 62
Bảng 3.6: Thông số chu trình lái US06 được tính tốn bằng phương pháp
PAMVEC ....................................................................................................................... 63
Bảng 3.7: Thơng số chu trình lái UDDS được tính toán bằng phương pháp
PAMVEC ....................................................................................................................... 64
Bảng 3.8: Bảng tổng hợp của VF-e34 trong các chu trình khác nhau ......................... 65
Bảng 3.9: Bảng tổng hợp thơng số của các chu trình lái được khảo sát ...................... 66
Biểu đồ 3.1: Năng lượng trung bình (KW) ................................................................... 67
Biểu đồ 3.2: Điện năng trung bình trên 100 km (KWh) ................................................ 67
Biểu đồ 3.3: Số tiền trung bình cần trả trên 100km ...................................................... 68

8


DANH MỤC KÍ HIỆU
Ý nghĩa

Kí hiệu

ρ

tỉ trọng khơng khí (1,2kg/𝑚3 )

𝐶𝐷

hệ số cản khơng khí


A

diện tích cản của xe (𝑚2 )

𝐶𝑅𝑅

hệ số cản lăn

g

gia tốc trọng trường (9,81 m/𝑠 2 )

Z

độ cản dốc (%)

𝑘𝑚

hệ số kể đến quán tính quay

𝑣

vận tốc xe (m/s)

𝑣𝑎𝑣𝑔

vận tốc trung bình

𝑣𝑟𝑚𝑐


vận tốc trung bình bậc 3

Λ

tỉ lệ vận tốc

𝑎

gia tốc xe (m/𝑣 2 )

𝑃𝑟𝑜𝑎𝑑

công suất tải (W)

𝑃𝑎𝑒𝑟𝑜

cơng suất cản khí động (W)

𝑃𝑟𝑜𝑙𝑙

cơng suất cản lăn (W)

𝑃𝑎𝑐𝑐𝑒𝑙

công suất tăng tốc (W)

𝑃𝑔𝑟𝑎𝑑𝑒

công suất cản dốc (W)


9


LỜI NĨI ĐẦU
Giao thơng vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân,
đặc biệt là đối với các nước có nền kinh tế phát triển. Có thể nói rằng mạng lưới
giao thơng vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển
nhất thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải.
Với mục đích nâng cao chất lượng và tính kinh tế của xe chạy trên các
điều kiện hoạt động khác nhau, em đã thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài
nghiên cứu hiệu quả năng lượng của ô tô điện trong các điều kiện hoạt động
khác nhau, tên tiếng anh là Research of the energy efficiency of electric cars
under different operating conditions. Đồ án này trình bày một mơ hình mới để
tính tốn năng lượng và suất tiêu hao nhiên liệu khi chạy trên các điều kiện hoạt
động khác nhau.
Trong quá trình thực hiện đề tài chúng em đã nhận được sự hướng dẫn tận
tình của PGS. Đàm Hồng Phúc cùng các thầy trong Bộ Mơn Ơtơ và xe chuyên
dụng. Mặc dù đã cố gắng nhưng do kiến thức có hạn và thời gian làm đồ án tốt
nghiệp cịn hạn chế cho nên khơng tránh khỏi những sai xót. Kính mong nhận
được sự đóng góp ý kiến của các thầy để chúng em có thể hồn thiện hơn trong
tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2022

Học viên thực hiện


10


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về ô tô điện
1.1.1. Sơ lược về lịch sử ô tô điện
a. Thời kỳ đầu
Ơ tơ điện khơng phải một khái niệm mới mà trên thực tế đã có lịch sử lâu
đời. Từ đầu thế kỷ 19, xe chạy bằng nguồn năng lượng điện đã có vị thế cạnh
tranh tương đương với xe chạy bằng động cơ hơi nước.
Vào khoảng những năm 1832 và 1839, Robert Anderson người Scotland
đã phát minh ra loại xe điện chuyên chở đầu tiên. Năm 1842, hai nhà phát minh
người Mỹ là Thomas Davenport Và Scotsmen Robert Davidson trở thành những
người đầu tiên đưa ắc quy vào sử dụng cho ô tô điện. Đến những năm
1865,Camille Faure đã thành công trong việc nâng cao khả năng lưu trữ điện
trong ắc quy, giúp cho xe điện có thể di chuyển một quãng đường dài hơn. Pháp
và Anh là hai quốc gia đầu tiên đưa ô tô điện vào phát triển trong hệ thống giao
thơng vào cuối thế kỷ 18 [1].

Hình 1.1: Ơ tơ điện thời kỳ đầu
b. Suy yếu và biến mất
Đến đầu thế kỷ 20, ô tô điện trở nên yếu thế so với ô tô sử dụng động cơ
đốt trong do những nguyên nhân chính sau:
- Vào thời điểm này, người ta đã tìm ra những mỏ dầu lớn trên thế giới
dẫn đến việc hạ giá thành của dầu và các sản phẩm dẫn xuất trên toàn cầu. Vấn
đề nhiên liệu cho xe chạy động cơ đốt trong trở nên đơn giản.
11


- Về giá thành, năm 1928, một chiếc xe chạy điện có giá khoảng

1750USD, trong khi đó một chiếc xe chạy xăng chỉ có giá khoảng 650USD [1].
- Về mặt kỹ thuật, công nghệ chế tạo động cơ đốt trong và cơng nghiệp ơ
tơ có những tiến bộ vượt bậc: Charlé Kettering đã phát minh ra bộ khởi động cho
xe chạy xăng, Henry Ford đã phát minh ra các động cơ đốt trong có giá thành
hạ,…
Kết quả là đến năm 1935, ô tô điện đã gần như biến mất do không thể cạnh tra
được với xe chạy động cơ đốt trong [1].
c. Sự trở lại và phát triển
Bắt đầu từ thập niên 60, 70 của thế kỷ trước, thế giới phải đối mặt với vấn
đề lớn mang tính tồn cầu:
- Vấn đề năng lượng: các nguồn năng lượng hóa thạch như dầu mỏ, than
đá không phải là vô tận, chúng có khả năng bị cạn kiệt và khơng thể tái tạo được.
Các phương tiện giao thông sử dụng trực tiếp nguồn năng lượng này (xăng, dầu)
chắc chắn sẽ không tồn tại trong tương lai. Trong khi đó, điện năng là loại năng
lượng rất linh hoạt, nó có thể được chuyển hóa từ nhiều nguồn năng lượng khác,
trong đó có các nguồn năng lượng tái tạo vô tận như năng lượng gió, mặt trời,
sóng biển, …Do vậy, các phương tiện sử dụng điện là phương tiện của tương lai.
- Vấn đề mơi trường: khơng khó để nhận ra rằng mơi trường hiện nay
đang bị ô nhiễm nghiêm trọng, mà một trong những nguyên nhân chính là khí
thải từ các phương tiện giao thơng, đặc biệt là ơ tơ. Ơ tơ điện là lời giải triệt để
cho vấn đề này do nó hồn tồn khơng có khí thải.
Như vậy, ta thấy rằng ô tô điện là giải pháp tối ưu cho cả hai vấn đề lớn,
đó là lý do khiến nó trở thành mối quan tâm đặc biệt từ nửa sau thế kỷ 20 trở lại
đây và càng ngày càng trở thành mối quan tâm lớn của ngành công nghiệp ô tô
và các nhà khoa học trên tồn thế giới.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và phát triển của ô tô điện trên thế giới
a. Hoa Kỳ
Năm 2009, trong chuyến thăm Trung tâm Nghiên cứu Ơ tơ điện Edison tại
miền Nam California, tổng thống Mỹ Barack Obama đã duyệt khoản chi 2,4 tỷ
USD cho việc nghiên cứu ô tô điện.


12


2,4 tỷ đô-la
cho ô tô điện

500 triệu đôa
cho việc nghiên cứu các
hệ truyền động động
cơ điện, .v.v.

1,5 tỷ đô-la
cho việc nghiên cứu
hệ thống nguồn
năng lượng hiệu
suất cao

400 triệu đô-la cho việc
nghiên cứu các vấn đề về
cơ sở hạ tầng như các
trạm nạp ắc quy, .v.v.

Hình 1.2: Phân bổ khoản đầu tư cho nghiên cứu ô tô điện
tại Hoa Kỳ từ năm 2009
Từ cơ cấu khoản chi trên, ta thấy rằng nguồn năng lượng và hệ truyền
động là những vấn đề then chốt trong nghiên cứu ô tô điện. Các vấn đề này sẽ
được trình bày chi tiết ở những bài sau của loạt bài này.
b. Châu Âu
Tại Châu Âu, xe plug-in hybrid và các bộ biến đổi điện tử công suất là

những vấn đề chính được quan tâm nghiên cứu. Ô tô điện lai (plug-in hybrid
electric vehicle) là loại xe sử dụng hỗn hợp cả năng lượng xăng và điện như tên
gọi “hybrid”. Thuật ngữ “plug-in” cho biết rằng xe có bộ nạp tích hợp sẵn, người
dùng chỉ cần cắm điện vào nguồn lưới dân dụng mà không cần một bộ nạp bên
ngồi. Một số dịng xe hybrid đã được lưu hành tại Việt Nam như Toyota Prius,
Ford Escape Hybrid, Honda Civic Hybrid, v.v.

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống cụm xe điện
13


c. Nhật Bản
Tại Nhật Bản, các hãng ô tô lớn đang lần lượt đưa các mẫu xe thuần điện
(pure Evs) ra thị trường. Nissan “trống giong cờ mở” với Nissan Leaf, tuy vậy
Mitsubishi mới là hãng đầu tiên tung ra xe điện thương phẩm với i-MiEV. Xe iMiEV đã được giới thiệu ở Việt Nam tại triển lãm Ơ tơ Vietnam Motor Show
2010.
Để có thể đưa ra thị trường mẫu xe ô tô điện i-MiEV, hãng Mitsubishi
Motors đã mất hơn 40 năm nghiên cứu. Từ khi ấp ủ những ý tưởng đầu tiên về xe
ơ tơ điện, chính thức bắt đầu nghiên cứu từ năm 1966, cho đến nay, hãng
Mitsubishi Motors đã chế tạo ra 10 mẫu xe concept với hơn 500.000 km chạy thử
nghiệm trên tồn cầu. Lộ trình nghiên cứu được cho trong hình sau:
Trong giới nghiên cứu, các trường đại học lớn ở Nhật đều có những phịng
thí nghiệm, trung tâm nghiên cứu về ơ tơ điện. Trung tâm nghiên cứu dưới sự
lãnh đạo của Giáo sư Yoichi Hori (sau đây gọi tắt là Hori-Lab) tại Viện Khoa học
Công nghiệp, Trường Đại học Tokyo là một trong những đơn vị tiên phong
nghiên cứu về xe điện tại Nhật Bản. Những nghiên cứu của Hori-Lab tập trung
vào 2 lĩnh vực chính:
(i)

Điều khiển chuyển động (Motion Control).


(ii)

Hệ thống năng lượng cho xe (Vehicle Power System).

Hình 1.4: Xe ơ tơ điện i-MiEV được đưa ra thị trường

14


d. Hàn Quốc và Trung Quốc

Hình 1.5: Ơ tơ bus điện tại hàn quốc
Công nghệ truyền tải điện không dây ứng dụng trong xe điện được khai
thác mạnh mẽ bởi các nhà nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ tiên
tiến Hàn Quốc (KAIST) với dự án chế tạo xe điện nạp năng lượng từ dưới đất
trong suốt quá trình hoạt động (OnLine Electric Vehicle-OLEV). Các sản phẩm
xe bus điện thuộc dự án này đang chạy thử nghiệm rất tốt trong khuôn viên của
KAIST và Công viên Grand Seoul [4].
Trung Quốc không chỉ đầu tư sản xuất ô tô mà cả xe điện và họ đã thành công.
Rất nhiều tỉnh thành của quốc gia này đã sử dụng xe điện làm phương tiện vận tải
công cộng mang lại hiệu quả kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường. Đồng thời xe
điện cũng được sử dụng làm phương tiện vận tải trong các công viên, khu du
lịch, khu thể thao. Ngồi ra xe điện cịn được xuất khẩu sang các nước trong khu
vực.
Tại thành phố Thượng Hải, xe bus điện sử dụng siêu tụ của hãng
SINAUTEC đang gây tiếng vang mạnh mẽ. Siêu tụ được nạp nhanh chóng tại
mỗi điểm dừng của xe bus.
e. Khu vực Đông Nam Á
Các quốc gia trong khu vực như Thái Lan và Singapore đều đang có chính

sách thúc đẩy cơng nghiệp sản xuất ô tô điện và khuyến khích người dùng
chuyển sang lựa chọn các dòng xe nhiên liệu sạch.
15


* Tại Singapore
Chủ tịch Komoco Motors - Nhà phân phối của Hyundai tại Singapore cho
biết dự kiến sẽ có 30.000 chiếc ô tô điện thương hiệu Hyundai được sản xuất tại
Singapore từ năm 2022. Trong số đó, khoảng 6.000 chiếc được bán ở thị trường
nội địa. Hyundai sẽ xuất khẩu số xe cịn lại. Thơng tin trên tờ Straits Times cho
biết nhà máy sản xuất tại Singapore bắt đầu khởi công xây dựng vào tháng 10 tới.
Hồi đầu năm nay, một trung tâm R&D cũng được thành lập tại quốc đảo này
nhằm nghiên cứu, thử nghiệm cơng nghệ trên tồn bộ chuỗi cung ứng ơ tơ trong
đó có cả quy trình sản xuất xe điện. Động thái của Hyundai gây bất ngờ khi chọn
một quốc gia khơng có nền cơng nghiệp sản xuất ô tô để đặt nhà máy sản xuất.
Dự án xe điện của Hyundai cũng "lấp đi khoảng trống" mà Dyson để lại khi hoãn
dự án đầu tư sản xuất xe điện trị giá 2,5 tỷ USD vì khơng tìm được phương án
thương mại hóa.
Ford Motor từng đóng cửa nhà máy sản xuất tại quốc đảo và đến hiện tại
Singapore chưa có nhà máy sản xuất ơ tơ nào. Elon Musk cũng phàn nàn rằng
quốc gia này không hỗ trợ cho sự phát triển xe điện khi Singapore từ chối xe điện
Tesla.

Hình 1.6: Trạm cung cấp nhiên liệu cho xe điện tại Singapo

16


Thực tế cho thấy, Singapore đang có kế hoạch loại bỏ dần các phương tiện
chạy bằng nhiên liệu hóa thạch vào năm 2040. Chính phủ Singapore cũng thực

hiện biện pháp khuyến khích các phương tiện sử dụng nhiên liệu sạch như xe
hybrid và ô tô điện như hỗ trợ mức phí đăng ký lên tới 20.000 đơ la Singapore;
đồng thời sẽ đầu tư để tăng số lượng trạm sạc điện lên 28.000 vào năm 2030.
* Tại Thái Lan
Trong khu vực, Thái Lan là quốc gia đang đầu tư mạnh mẽ nhất cho xe
điện. Chính phủ Thái Lan đã quan tâm và bắt đầu có những chính sách thu hút
đầu tư nước ngồi để thúc đẩy ngành cơng nghiệp xe điện kể từ năm 2015. Tháng
3/2020, Thái Lan công bố kế hoạch đưa Thái Lan trở thành trung tâm của xe điện
vào năm 2025 với mục tiêu sản xuất 250.000 xe điện, 3.000 xe buýt điện và
53.000 xe máy điện. Ủy ban chính sách xe điện quốc gia Thái Lan cũng được
thành lập và đang thảo luận về các đặc quyền đầu tư mới để kích thích hơn nữa
nhu cầu về xe điện. Tiến sĩ Yossapong Laoonual, Chủ tịch Hiệp hội Xe điện Thái
Lan cho biết Chính phủ Thái Lan có kế hoạch tăng số lượng xe điện (cả xe
PHEV và BEV) lên 1,2 triệu chiếc vào năm 2036. Để có thể thực hiện, quốc gia
này đang dùng nhiều biện pháp khuyến khích đầu tư tăng nguồn cung xe điện,
tăng nhu cầu trong nước thông qua mua sắm hay ưu đãi nhằm thu hút đầu tư cơ
sở hạ tầng cho xe điện. Vị này cũng cho rằng các chính sách hỗ trợ của chính phủ
sẽ mang lại lợi thế cạnh tranh cho ngành công nghiệp ô tô của Thái Lan. Nhờ các
chính sách thu hút đầu tư, Thái Lan đã trở thành một trung tâm sản xuất ô tô hàng
đầu.
* Tại Indonesia
Indonesia đang nỗ lực trở thành cường quốc phát triển xe điện. Chính phủ
tích cực thu hút đầu tư của các cơng ty từ nước ngồi nhằm đưa xe điện chiếm
1/4 lượng ô tô sản xuất hàng năm cho đến 2030 và hút được nhiều dự án “béo
bở”. Chẳng hạn như khoản đầu tư 2 tỷ USD của Toyota trong đó có một phần
cho sản xuất xe điện; hay dự án sản xuất pin xe điện của Hyundai và LG Chem.
Ngồi ra, Indonesia cũng có các biện pháp khuyến khích của chính phủ nhằm

17



thúc đẩy người dân sử dụng phương tiện chạy bằng điện thay cho các loại xe
chạy bằng xăng.
1.1.3. Xu hướng và sự phát triển của các loại xe chạy bằng điện trên thế giới
tính đến 2021
Hơn 10 triệu ơ tơ điện đã có mặt trên các con đường trên thế giới vào năm
2020 với các mẫu xe điện chạy bằng pin đang thúc đẩy sự mở rộng.
Trong biểu đồ dưới đây tập trung vào 2 loại xe điện bao gồm BEV và
PHEV phổ biến trên thị trường hiện nay. Lưu ý: Xe điện bao gồm xe điện chạy
bằng pin (BEV), xe điện hybrid cắm điện (PHEV) và xe điện chạy bằng pin
nhiên liệu (FCEV).

Hình 1.7: Thị trường xe điện tồn cầu 2010-2020

18


Số liệu đăng ký mua ô tô điện tăng ở các thị trường lớn vào năm 2020 bất chấp
đại dịch Covid-19 hiện nay:

Hình 1.8: Tỷ lệ đăng ký và bán xe điện ở một số quốc gia và khu vực 2015-2020
Ơ tơ điện đã có một năm kỷ lục vào năm 2020, với châu Âu vượt qua Trung
Quốc để trở thành thị trường lớn nhất
 Toàn cầu:
Sau một thập kỷ tăng trưởng nhanh chóng, vào năm 2020, nguồn cung ơ tơ
điện tồn cầu đạt mốc 10 triệu chiếc, tăng 43% so với năm 2019 và chiếm 1% thị
phần. Xe điện chạy bằng pin (BEV) chiếm 2/3 số lượng xe điện đăng ký mới và
2/3 lượng hàng tồn kho vào năm 2020. Trung Quốc, với 4,5 triệu xe điện, có đội
xe lớn nhất, mặc dù vào năm 2020, châu Âu có mức tăng hàng năm lớn nhất đạt
được 3,2 triệu. Nhìn chung, thị trường toàn cầu đối với tất cả các loại ô tô đã bị

ảnh hưởng đáng kể bởi những tác động kinh tế của đại dịch Covid-19. Phần đầu
của năm 2020 chứng kiến lượng đăng ký ô tô mới giảm so với năm trước. Điều
này được bù đắp một phần bởi hoạt động mạnh hơn trong nửa cuối năm, dẫn đến
mức giảm 16% so với cùng kỳ năm ngoái. Đáng chú ý, với việc đăng ký xe hơi
19


thông thường và tổng thể mới giảm, thị phần bán xe điện toàn cầu đã tăng 70%
lên mức kỷ lục 4,6% vào năm 2020. Khoảng 3 triệu xe ô tô điện mới được đăng
ký vào năm 2020. Lần đầu tiên, châu Âu dẫn đầu với 1,4 triệu xe đăng ký mới.
Tiếp theo là Trung Quốc với 1,2 triệu xe đăng ký và Hoa Kỳ đăng ký 295 000 ô
tô điện mới.
 Châu Âu:
Nhìn chung, thị trường xe hơi của châu Âu giảm 22% vào năm 2020. Tuy
nhiên, số lượng đăng ký xe điện mới tăng hơn gấp đôi lên 1,4 triệu chiếc, chiếm
thị phần bán hàng là 10%. Tại các thị trường lớn, Đức đã đăng ký 395 000 ô tô
điện mới và Pháp đăng ký 185 000. Vương quốc Anh tăng hơn gấp đôi số đăng
ký đạt 176 000. Ô tô điện ở Na Uy đạt thị phần bán hàng cao kỷ lục 75%, tăng
khoảng một phần ba so với 2019. Thị phần bán ô tô điện vượt 50% ở Iceland,
30% ở Thụy Điển và đạt 25% ở Hà Lan. Sự gia tăng đăng ký ô tô điện ở châu Âu
bất chấp suy thoái kinh tế phản ánh hai biện pháp chính sách. Đầu tiên, năm 2020
là năm mục tiêu đối với các tiêu chuẩn khí thải CO2 của Liên minh châu Âu
nhằm hạn chế lượng khí thải carbon dioxide (CO2) trung bình trên mỗi km chạy
xe ơ tơ mới. Thứ hai, nhiều chính phủ châu Âu tăng cường các chương trình trợ
cấp cho xe điện như một phần của các gói kích cầu nhằm chống lại tác động của
đại dịch. Ở các nước châu Âu, đăng ký BEV chiếm 54% số lượng đăng ký ô tô
điện vào năm 2020, tiếp tục vượt xa tỷ lệ đăng ký xe điện plug-in hybrid
(PHEV). Tuy nhiên, mức đăng ký BEV tăng gấp đôi so với năm trước trong khi
mức PHEV tăng mạnh. Tỷ lệ BEV đặc biệt cao ở Hà Lan (82% tổng số đăng ký ô
tô điện), Na Uy (73%), Vương quốc Anh (62%) và Pháp (60%).

 Hoa Kỳ
Thị trường xe hơi Mỹ giảm 23% vào năm 2020, mặc dù lượng đăng ký xe
điện giảm ít hơn so với thị trường chung. Vào năm 2020, 295.000 ô tô điện mới
đã được đăng ký, trong đó khoảng 78% là BEV, giảm so với 327.000 vào năm
2019. Thị phần bán hàng của họ đã tăng lên 2%. Các ưu đãi liên bang giảm vào
năm 2020 do các khoản tín dụng thuế liên bang dành cho Tesla và General
Motors, chiếm phần lớn các đăng ký xe điện đạt đến giới hạn của họ.
20


 Các nước khác
Thị trường ô tô điện ở các quốc gia khác vẫn phục hồi vào năm 2020. Ví dụ,
ở Canada, thị trường ô tô mới thu hẹp 21% trong khi số lượng đăng ký ô tô điện
mới không thay đổi so với năm trước là 51.000. New Zealand là một ngoại lệ
đáng chú ý. Do phản ứng mạnh mẽ của đại dịch, nước này đã chứng kiến sự sụt
giảm 22% số lượng đăng ký ô tô điện mới vào năm 2020, cùng với sự sụt giảm
của thị trường ô tô là 21%. Sự sụt giảm dường như liên quan phần lớn đến lượng
đăng ký EV đặc biệt thấp vào tháng 4 năm 2020 khi New Zealand dãn cách toàn
nược. Một ngoại lệ khác là Nhật Bản, nơi thị trường ô tô mới được ký kết hợp
đồng là 11% so với mức năm 2019 trong khi lượng đăng ký ô tô điện giảm 25%
vào năm 2020. Thị trường ô tô điện ở Nhật Bản đã giảm về mức tuyệt đối và
tương đối hàng năm kể từ năm 2017, khi nó đạt đỉnh điểm 54 000 lượt đăng ký
và 1% thị phần bán hàng. Năm 2020, có 29 000 lượt đăng ký và chiếm 0,6% thị
phần bán hàng.
18 trong số 20 OEM (Original equipment manufacturer) lớn nhất đã cam kết
tăng cường cung cấp và bán xe điện. Cụ thể được thể hiện trên hình 1.9:

Hình 1.9: Thơng báo của nhà sản xuất xe hơi liên quan đến xe chạy bằng đèn
điện
21



1.1.4. Tình hình ở Việt Nam
a. Vấn đề trong nước
Ở Việt Nam, do tình trạng kỹ thuật kém của các phương tiện giao thông,
ngành giao thông đường bộ đang là một trong những ngành tiêu thụ nhiều năng
lượng và gây ô nhiễm lớn hiện nay. Do trữ lượng dầu thô của nước ta có hạn, sản
lượng khai thác giảm dần từ mức cao nhất là 20 triệu tấn năm 2005 xuống cịn
13-15 triệu tấn những năm gần đây. Theo tính tốn của Viện năng lượng, Bộ
Cơng thương, từ năm 2015 trở đi Việt Nam sẽ phải nhập khẩu dầu thô (IE2007).
Điều này tạo ra áp lực ngày càng cao lên an ninh cung cấp năng lượng cho giao
thơng vận tải.

Hình 1.10: Biểu đồ tính năng xe điện
Như vậy ơ tơ điện là giải pháp tối ưu để bảo vệ môi trường và đảm bảo an
ninh năng lượng quốc gia. Trên thế giới đã có những bước tiến lớn trong nghiên
cứu chế tạo ô tô điện - loại “phương tiện sạch của tương lai”. Do vậy để thu hẹp
khoảng cách công nghệ và bảo vệ môi trường cũng như đảm bảo an ninh năng
lượng cho Việt Nam chúng ta cần phải tiến hành nghiên cứu các công nghệ tiên
tiến của ô tơ điện và nhanh chóng có được sản phẩm ban đầu phù hợp với điều
kiện giao thông Việt Nam. Việc nghiên cứu sản xuất ô tô điện là cơ hội cho

22


chúng ta tiếp cận trực tiếp với xu thế mới, cũng như góp phần bảo vệ mơi trường
của thế giới.
Hiện nay, nhu cầu về xe điện là nhu cầu có thật tại Việt Nam. Các nhà sản
xuất ô tô điện nước ngồi cũng đang xây dựng lộ trình để đưa sản phẩm của họ
vào Việt Nam. Một trong những ví dụ là hãng Mitsubishi-Nhật Bản. Nhà sản

xuất này đã giới thiệu xe chạy điện nổi tiếng của mình có tên i-MiEV tại triển
lãm Việt Nam Motor Show 2010. Xe i-MiEV sử dụng ắc quy lithium-ion và
động cơ điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu cơng suất 47kW. Xe có thể chở 4
người, tốc độ tối da 130km/h. Theo công bố thì giá bán xe trước thuế tại Nhật
Bản là 47.544 USD.
Gần đây, cái tên Vinfast- Công ty sản xuất ô tơ của Việt Nam, dường như
khơng cịn xa lạ. Đầu năm 2021, công ty mới cho ra mắt sản phẩm xe điện đầu
tiên của mình mang tên VF E34. VF e34 được trang bị loại pin lithium-ion với
dung lượng 42kWh. Đối với chế độ sạc thường, pin ô tô điện VinFast VF e34 sẽ
được sạc đầy trong khoảng 8h. Quãng đường xe di chuyển được mỗi lần sạc đầy
là 300km. Động cơ ơ tơ điện VinFast VF e34 có cơng suất tối đa 110kW và mômen xoắn cực đại 242 Nm. Xe sở hữu hệ dẫn động cầu trước (FWD). Bên cạnh
đó, VinFast cũng cung cấp giải pháp sạc nhanh cho phép xe đi được 180km chỉ
sau 15 phút sạc.

Hình 1.11: Thông số kỹ thuật xe Vinfast E34
23


b. Nghiên cứu ô tô điện tại Việt Nam
Trong khi làn sóng nghiên cứu ơ tơ điện đang nổi lên mạnh mẽ trên thế giới thì
tại Việt Nam, đối tượng này chưa nhận được sự quan tâm thích đáng của các nhà
khoa học, giới doanh nghiệp cũng như các nhà làm chính sách. Qua khảo sát tình
hình những năm vừa qua, có thể khẳng định rằng ở Việt Nam chưa hề có một
nghiên cứu nào thực sự bài bản, khoa học và mang tính hệ thống về ơ tơ điện.
Trong vài năm trở lại đây, một số sản phẩm xe điện mang tính thử nghiệm đã
được nghiên cứu chế tạo bởi các nhà khoa học và những nhà sáng chế khơng
chun Việt Nam. Một số sản phẩm mang tính sao chép đơn thuần, chế tác lại về
mẫu mã và sau đó cũng khơng tiếp tục phát triển. Có thể kể ra một số sản phẩm
do người Việt tự thiết kế và chế tạo, như năm 2008, ông Trần Văn Tâm sống tại
Củ Chi – thành phố Hồ Chí Minh đã tự nghiên cứu và chế tạo xe điện 3 bánh có

sức chứa 3 người, tốc độ 35km/h, sử dụng động cơ một chiều 48V – 800W, 4 ắc
quy khô 12V/50Ah, chạy 40km nạp một lần. Đây là thành công đáng khích lệ đối
với một nhà sáng chế nghiệp dư, tuy nhiên những chỉ tiêu chất lượng của xe còn
thấp, xe được chế tạo với phương pháp mang tính kỹ thuật, chưa có hàm lượng
khoa học và quy trình cơng nghệ. Trong khi thế giới đã có những bước tiến lớn
trong công nghệ chế tạo ô tô điện, Việt Nam cho đến nay vẫn đứng ngồi dịng
chảy của xu thế tất yếu này. Nếu khơng nhanh chóng triển khai nghiên cứu, nước
ta sẽ lại tiếp tục bị lệ thuộc vào thế giới. Tuy nhiên, phần lớn chúng ta vẫn chưa
thấy được tính cấp thiết của việc nghiên cứu ơ tơ điện tại Việt Nam. Để làm rõ
vấn đề này, ta cần trả lời hai câu hỏi:
(i) Việt Nam có cần ơ tơ điện khơng?
(ii) Việt Nam có cần nghiên cứu ơ tơ điện khơng?
i) Việt Nam có cần ơ tơ điện khơng?
Ơ tơ điện góp phần giải quyết vấn đề ùn tắc giao thông. Ùn tắc giao thông
tại Việt Nam đang là một vấn nạn, sự bùng nổ về số lượng xe ơ tơ là một trong
những ngun nhân chính của vấn đề này. Ơ tơ điện dĩ nhiên khơng thể giải
quyết trọn vẹn bài tốn phức tạp này, nhưng có thể góp một phần vào lời giải mà
bấy lâu nay chúng ta đang đau đầu tìm kiếm. Các cơng nghệ trợ lái điện, điều
24