TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu phương pháp tính chọn nguồn
động lực cho ơ tơ điện
NGUYỄN BÁ VŨ


Ngành Kỹ thuật Ơ tơ

Giảng viên hướng dẫn:

PGS.TS. Đàm Hồng Phúc
Chữ ký của GVHD

Viện:

Cơ khí động lực

HÀ NỘI - 2020


LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Đàm Hoàng Phúc - Giảng viên Viện Cơ
khí động lực - Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã tận tình hướng dẫn học viên hoàn
thành đề tài này, đồng cảm ơn toàn thể các thầy cơ Viện Cơ khí động lực đã giúp
đỡ học viên rất nhiều về kiến thức chuyên môn và tạo điều kiện về tài liệu tra
cứu.

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN
Xe điện đang là xu thế trong tương lai với rất nhiều nghiên cứu chuyên

sâu, và phương pháp tính tốn, nghiên cứu nguồn động lực cho ơ tơ điện cũng có
nhiều điểm khác biệt so với ơ tơ truyền thống sử dụng động cơ đốt trong. Bài báo
đề xuất phương pháp tính tốn nguồn động lực cho ơ tơ điện dựa trên các tiêu chí
về vận hành (vận tốc cực đại, khả năng leo dốc, khả năng tăng tốc) và kiểm
nghiệm lại các kết quả bằng phần mềm chuyên dụng Advisor đã được sử dụng
rộng rãi. Sự khác biệt không lớn giữa các kết quả thu được cho thấy tính khả thi
của phương pháp tính tốn nguồn động lực đã đề xuất.

HỌC VIÊN
Ký và ghi rõ họ tên

Nguyễn Bá Vũ

i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ i
MỤC LỤC............................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................... v
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ................................................................................ 1
1.1. Giới thiệu về ô tô điện .................................................................................... 1
1.1.1. Sơ lược về lịch sử ô tô điện ......................................................................... 1
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và phát triển của ơ tơ điện trên thế giới .................... 3
1.1.3. Tình hình ở Việt Nam .................................................................................. 8
1.1.4. Ưu, nhược điểm khi sử dụng ô tô điện ...................................................... 12
1.1.5. Nhu cầu sử dụng ô tô điện phục vụ du lịch và sử dụng trong các cơ sở y tế.. 13
1.2. Cấu tạo chung của các hệ thống và bộ phận trong ô tô điện ........................ 16
1.2.1. Các hệ thống trong động cơ điện ............................................................... 16

1.2.2. Các bộ phận chủ yếu trên xe điện .............................................................. 19
1.3. Nguồn động lực học ô tô ............................................................................... 20
1.3.1. Yêu cầu về động cơ cho ô tô điện .............................................................. 20
1.3.2. Các loại động cơ điện dùng cho ô tô điện.................................................. 21
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN NGUỒN ĐỘNG LỰC HỌC
CHO Ô TÔ ĐIỆN............................................................................................... 27
2.1. Động lực học động cơ đốt trong ................................................................... 27
2.1.1. Tốc độ tối đa. ............................................................................................. 27
2.1.2. Khả năng leo dốc. ...................................................................................... 28
2.1.3. Khả năng gia tốc. ....................................................................................... 29
2.2. Động lực học với động cơ điện. .................................................................... 32
2.2.1. Tốc độ tối đa. ............................................................................................. 32
2.2.2. Khả năng leo dốc. ...................................................................................... 32
2.2.3. Hành trình tối đa. ....................................................................................... 32
2.2.4. Khả năng gia tốc. ....................................................................................... 33
CHƯƠNG 3: KIỂM NGHIỆM BẰNG ADVISOR......................................... 39
3.1. Giới thiệu phần mềm Advisor....................................................................... 39
3.1.1. Giới thiệu tính năng ................................................................................... 39
3.1.2. Hướng dẫn sử dụng advisor: ...................................................................... 40

ii


3.2. Tính tốn, lựa chọn truyền động điện. .......................................................... 44
3.2.1. Chọn loại động cơ điện. ............................................................................. 44
3.2.2. Tính chọn động cơ điện. ............................................................................. 46
3.3. Kiểm nghiệm kết quả bằng phần mềm Advisor ............................................ 52
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 55


iii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Thông số xe tham khảo Nissan Lift..................................................... 46
Bảng 3.2. Các hệ số E1 và E2 cho các loại động cơ ............................................ 48
Bảng 3.3: Hệ số sử dụng và tổng công suất các phụ tải không liên tục. ............ 51

iv


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Ơ tơ điện thời kỳ đầu .............................................................................. 1
Hình 1.2. Phân bổ khoản đầu tư cho nghiên cứu ô tô điện tại Hoa Kỳ từ năm
2009 ........................................................................................................................ 3
Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống cụm xe điện ................................................................... 4
Hình 1.4. Xe ơ tơ điện i-MiEV được đưa ra thị trường ......................................... 5
Hình 1.5: Ơ tơ bus điện tại hàn quốc...................................................................... 5
Hình 1.6 : Trạm cung cấp nhiên liệu cho xe điện tại Singapo ............................... 7
Hình 1.7: Biểu đồ tính năng xe điện ..................................................................... 9
Hình 1.8: Ơ tơ điện tại Viêt nam .......................................................................... 10
Hình 1.9 : Ơ tơ điện hãng nissan .......................................................................... 13
Hình 1.10 : Ơ tơ điện sử dụng tại Chicago ........................................................... 14
Hình 1.11 : Tàu điện tại Paris – lyon ................................................................... 14
Hình 1.12 : Tàu điện ngầm tiện dụng nhất ở pháp ............................................... 15
Hình 1.13 : Xe điện Mai Linh tại Đà Lạt ............................................................. 15
Hình 1.14 : Xe điện trong sân golf ....................................................................... 16
Hình 1.15: Các dạng EV dựa trên động lực điện và các nguồn năng lượng ........ 17
Hình 1.16: Cấu tạo xe điện ................................................................................... 19
Hình 1.17: Đặc tính của ơ tơ điện ........................................................................ 21

Hình 1.18: Động cơ 1 chiều ( DC motor) ............................................................ 21
Hình 1.19: Động cơ khơng đồng bộ ..................................................................... 22
Hình 1.20: Cấu trúc động cơ từ trở đồng bộ - SynRM và so sánh rotor động cơ
SynRM với động cơ IM của ABB ....................................................................... 23
Hình 1.21: Động cơ từ trở thay đổi – SRM ......................................................... 24
Hình 1.22: Cấu trúc động cơ BLDC và các cảm biến Hall. ................................. 25
Hình 1.23: Nguyên lý điều khiển động cơ BLDC ............................................... 25
Hình 1.24: So sánh cấu trúc của động cơ SPM và IPM ....................................... 26
Hình 1.25: Đặc tính sinh mơmen của động cơ IPM. ............................................ 26
Hình 2.1: Đồ thị đặc tính tốc độ của gia tốc ........................................................ 30
Hình 2.2: Xác định biến thiên tốc độ theo thời gian khi tăng tốc ........................ 30
Hình 2.3: Xác định biến thiên quãng đường theo thời gian và tốc độ theo quãng
đường.................................................................................................................... 31

v


Hình 2.4: Đường cong momen xoắn lý thuyết .................................................... 33
Hình 2.5: Đường mô men xoắn và công suất thực tế (nét liền) và lý thuyết (nét
đứt) ....................................................................................................................... 35
Hình 2.6: Đường cong momen xoắn và cơng suất thực tế tính tốn theo công thức
(4-12) ( đường nét liền) và đường lý tưởng ta đang xét ( đường nét đứt ) .......... 36
Hình 2.7: Đường cong momen xoắn và cơng suất của động cơ đốt trong với 5 tay số
.............................................................................................................................. 37
Hình 2.8: Momen xoắn trung bình của động cơ .................................................. 37
Hình 2.9: Đường công suất của động cơ Saturn 1.9L và truyền 5 cấp ................ 38
Hình 3.1: Giao diện phần mềm advisor ............................................................... 39
Hình 3.2: Giao diện khởi động advisor ................................................................ 41
Hinh 3.3: Giao diện nhập thơng số xe ................................................................. 42
Hình 3.4: Giao diện nhập thơng số chu trình lái .................................................. 43

Hình 3.5: Giao diện kết quả ................................................................................. 43
Hình 3.7: Các loại động cơ điện chính. ............................................................... 44
Hình 3.8: Đường đặc tính cơ của 3 loại động cơ điện. ....................................... 45
Hình 3.9: Sơ đồ tính chọn ắc quy. ....................................................................... 50
Hình 3.10: Các thông số đầu vào cho mô phỏng động lực học xe điện .............. 53
Hình 3.11: Mơ hình xe điện trong Advisor .......................................................... 53
Hình 3.12: Kết quả mơ phỏng trong Advisor ...................................................... 53

vi


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 thông 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.
- 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].

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 khơng phải là vơ tận, chúng có khả năng bị cạn kiệt và không thể tái tạo được.
Các phương tiện giao thông sử dụng trực tiếp nguồn năng lượng này (xăng, dầu)
chắc chắn sẽ khơng 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 vơ 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 môi trường hiện nay
đang bị ô nhiễm nghiêm trọng, mà một trong những nguyên nhân chính là khí
thải từ các phương tiện giao thông, đặc biệt là ô tô. Ô tô 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 ơ tơ
và các nhà khoa học trên tồn thế giới.

2


1.1.2. Tình hình nghiên cứu và phát triển của ơ 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. Khoản chi từ ngân sách này được phân bổ
như sau:
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.
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
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. Ơ 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.

3


Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống cụm xe điện
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 ơ 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 ô tô 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

4


vào 2 lĩnh vực chính: (i) Điều khiển chuyển động (Motion Control) và (ii) Hệ
thống năng lượng cho xe (Vehicle Power System).

Hình 1.4. Xe ơ tơ điện i-MiEV được đưa ra thị trường
d. Hàn Quốc và Trung Quốc

Hình 1.5: Ơ tô 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 nghẹ 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

5



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 ơ tơ điện và khuyến khích người dùng
chuyển sang lựa chọn các dòng xe nhiên liệu sạch.
* 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.

6



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

7


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 ơ tơ hàng đầu.

Chính phủ cũng đưa ra mức miễn thuế tiêu thụ đặc biệt cho các nhà sản
xuất ô tô sản xuất xe điện chạy pin (BEV) ở Thái Lan trong giai đoạn 2020-2022.
Đồng thời, các nhà đầu tư trong ngành công nghiệp ô tơ có thể hưởng nhiều ưu
đãi hơn từ Ủy ban đầu tư Thái Lan (BoI) nếu xây dựng nhà máy ở một số khu
vực nhất định.
Thái Lan cũng chuẩn bị nhiều nguồn lực cho sự phát triển của nền công
nghiệp xe điện, trong đó, nguồn nhân lực được chú trọng khi đã mở rộng đào tạo
nhân lực kỹ thuật.
BoI Thái Lan cho hay, số lượng đăng ký xe điện (cả PHEV và HEV) ở
Thái Lan trong năm 2019 là 30.676 xe, đạt tốc độ tăng trưởng 51% so với năm
2018.
* 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 thúc đẩy người dân sử dụng phương tiện chạy bằng điện thay cho các loại
xe chạy bằng xăng truyền thống như đánh thuế phương tiện dựa trên lượng khí
thải và có ưu đãi cho người sử dụng.
1.1.3. 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).


8


Điều này tạo ra áp lực ngày càng cao lên an ninh cung cấp năng lượng cho giao
thơng vận tải.

Hình 1.7: 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
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.
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

9



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: (a) Việt Nam có cần ơ tơ điện khơng? (b) Việt Nam có cần nghiên cứu ơ
tơ điện khơng?

Hình 1.8: Ơ tơ điện tại Viêt nam
a) Việt Nam có cần ơ tơ điện khơng?
Ơ tơ điện góp phần giải quyết vấn đề ùn tắc giao thơng. Ùn tắc giao thông
tại Việt Nam đang là một vấn nạn, sự bùng nổ về số lượng xe ô tô là một trong

10



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
khiển độc lập 4 bánh, v.v. cho phép người lái điều khiển ô tô điện rất linh hoạt,
cơ động, phù hợp với các con đường nhỏ và hẹp (so với nước ngoài) ở Việt Nam.
Ơ tơ điện thân thiện với mơi trường. Ơ nhiễm khơng khí do khí thải từ các
xe ơ tô chạy xăng và dầu diezel gây tổn hại cho môi trường và sức khỏe của
người dân. Trong trường hợp này, ơ tơ điện với lượng khí thải hồn tồn bằng 0
là giải pháp lý tưởng.
Ơ tơ điện góp phần chấn hưng ngành công nghiệp ô tô nước ta. Một vấn
đề quan trọng làm đau đầu những nhà quản lý là sự yếu kém và lạc hậu của
ngành công nghiệp ô tô Việt Nam. Các chính sách nhằm hỗ trợ công nghiệp ô tô
phát triển gần như không mang lại hiệu quả. Việc nhanh chóng bắt tay vào
nghiên cứu ơ tô điện sẽ giúp ngành công nghiệp ô tô Việt Nam có khả năng tiếp
cận với xu thế cơng nghệ của thế giới.
b) Việt Nam có cần nghiên cứu ơ tô điện không?
Nếu như câu trả lời cho câu hỏi thứ nhất khá dễ dàng nhận được sự đồng
thuận thì câu hỏi thứ hai này lại có nhiều ý kiến trái ngược.
Có nhiều ý kiến cho rằng Việt Nam khơng cần nghiên cứu ơ tơ điện vì:
- Thế giới đã làm hết rồi, khơng cịn gì cho chúng ta nghiên cứu nữa.
- Chúng ta chỉ cần nhập khẩu xe để dùng hoặc nhận chuyển giao cơng
nghệ từ nước ngồi mà khơng cần phải nghiên cứu.
Cần phải khẳng định rằng đó là những quan niệm không đúng. Như phần
trên của bài báo đã khảo sát, ô tô điện trên thế giới mới đang trong q trình
nghiên cứu, phát triển; cịn rất nhiều vấn đề mà các nhà khoa học và giới cơng
nghiệp Việt Nam có thể nghiên cứu song hành cùng thế giới. Các hãng ô tô đưa
ra các mẫu xe thương phẩm khơng có nghĩa đó đã là những sản phẩm hồn thiện.
Lịch sử phát triển cơng nghệ nói chung và ơ tơ nói riêng cho thấy từ lúc một sản

phẩm mới được giới thiệu tới khi nó (tạm) hồn chỉnh về cơng nghệ (bão hịa về
nghiên cứu) là cả một khoảng thời gian dài.
Việc nhập khẩu xe hay nhập khẩu công nghệ đều dẫn tới sự lệ thuộc vào
nước ngoài. Nếu như người ta dễ dàng nhận thấy tác hại của việc nhập khẩu hoàn

11


tồn sản phẩm thì lại đặt niềm tin rất lớn vào sự chuyển giao cơng nghệ từ nước
ngồi. Sự lệ thuộc, mất tự chủ, bị “nô dịch” về khoa học, công nghệ là những hệ
quả trước mắt của việc nhập khẩu công nghệ thụ động như nước ta hiện nay.
1.1.4. Ưu, nhược điểm khi sử dụng ô tô điện
a. Ưu điểm khi sử dụng ơ tơ điện
- Ơ tơ điện sẽ làm giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch.
- Làm giảm chi phí năng lượng đến 90%.
- Nâng hiệu suất sử dụng năng lượng lên 70% (bằng cách nạp lại điện
năng) so với hiệu suất 15% (kể cả hệ thống truyền lực) trong các ứng dụng động
cơ đốt trong.
- Tạo ra mô men xoắn cao hơn và đường đặc tính mơ men xoắn khơng đổi,
giúp xe có khả năng tăng tốc nhanh hơn.
- Giảm bớt hiệu ứng nhà kính và tình trạng nóng lên của trái đất.
- Ít gây ồn so với động cơ đốt trong.
- Không thải ra khí xả độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
- Hồn tồn có thể đáp ứng tầm hoạt động dưới 500km, bằng loại ắc quy
Lithium-ion.
- Nạp điện tại nhà hoặc nơi công cộng đơn giản, thuận tiện hơn so với các
cây xăng.
- Có thể thu hồi năng lượng trong quá trình phanh (bằng cách chuyển động
năng của xe thành điện năng lưu trữ vào ắc quy).
- Ngoại trừ ắc quy, chi phí sản xuất các bộ phận khác rẻ hơn sơ với sử

dụng động cơ đốt trong vì số chi tiết rời ít hơn và khơng địi hỏi gia cơng chính
xác.
- Chi phí tái nạp rẻ hơn nhiều so với xăng và dầu.
- Chi phí bảo dưỡng như thay dầu nhớt, làm mát, bảo dưỡng, kiểm duyệt
khí thải được giảm bớt hoặc loại bỏ hồn tồn.
- Có thể cung cấp điện trở lại cho một số thiết bị điện dân dụng nếu cần.
- Ngay cả khi nguồn điện dung để nạp ắc quy được tạo ra từ các nhà máy
nhiệt điện dùng nhiên liệu hóa thạch thì hiệu quả sử dụng năng lượng của chúng
vẫn cao hơn nhiều so với động cơ đốt trong.
- Giảm thiểu quan ngại về cháy nổ.

12


- Ơ tơ điện có triển vọng hơn cả xe sử dụng Hidro lỏng vì sự phổ dụng và
chi phí phân phối rất thấp, không cần đầu tư một hệ thống trạm nhiên liệu quy
mô lớn và cực kỳ đắt tiền. Ngoài ra, hiệu quả chuyển đổi năng lượng của xe còn
cao hơn ắc quy nhiên liệu hidro lỏng.
- Điện có thể tạo ra từ các nguồn thủy điện, địa nhiệt, gió, hidro, mặt trời
hoặc hạt nhân… là các nguồn năng lượng khơng phát thải khí độc hại gốc
cacbon.
b. Nhược điểm khi sử dụng ô tô điện
- Bị giới hạn về thời gian hoạt động và thời gian nạp lại đầy điện.
- Giá thành sản xuất cho ắc quy điện cịn q đắt, nằm trong khoảng từ
1500USD/xe (ắc quy chì-axit) cho đến 20000USD/xe (ắc quy Lithium-ion).
- Khối lượng vận chuyển bị hạn chế, tốc độ thấp.
- Một số loại ắc quy hoạt động kém hiệu quả khi gặp thời tiết lạnh giá. Các
trạm điện công cộng chưa phổ biến.
- Người sử dụng phải đối mặt với nguy cơ bị điện giật, nhiễm điện từ.
1.1.5. Nhu cầu sử dụng ô tô điện phục vụ du lịch và sử dụng trong các cơ sở y tế

a. Phương tiện cá nhân
xe ô tô điện: xe sử dụng nguồn điện ắc quy, dùng năng lượng mặt trời, các
loại xe này được ứng dụng trên cả ô tô cá nhân, ô tô tải phục vụ trong cộng đồng.

Hình 1.9 : Ơ tơ điện hãng nissan

13


Hình 1.10 : Ơ tơ điện sử dụng tại Chicago
b. Các phương tiện công cộng
Tàu điện: được sử dụng và ứng dụng từ rất lâu, đây là loại phương tiện
dùng chở khách trong thành phố và khá phổ biến ở các nước trên thế giới cũng
như nước ta.

Hình 1.11 : Tàu điện tại Paris – lyon
Mê trô: là loại phương tiện vận chuyển hành khách trong thành phố cũng
như đường dài, như các tuyến mê trô trong các thành phố lớn ở châu âu và tuyến
đường dài từ Paris đến London.

14


Hình 1.12 : Tàu điện ngầm tiện dụng nhất ở pháp
c. Các phương tiện dùng chuyên biệt trong các lĩnh vực giải trí thể thao,
các lĩnh vực cơng nghiệp, các loại xe chuyên dùng trong các ngành.
Xe điện dùng trong các công viên: là loại xe điện dùng chuyên chỏ khách
trong công viên, các loại tàu điện cao tốc, cảm giác mạnh trong cơng viên.

Hình 1.13 : Xe điện Mai Linh tại Đà Lạt


15


Loại xe điện dùng trong thể thao, phục vụ các mục đích khác nhau, như
trong lĩnh vực sân golf, bóng đá…

Hình 1.14 : Xe điện trong sân golf
1.2. Cấu tạo chung của các hệ thống và bộ phận trong ô tô điện
1.2.1. Các hệ thống trong động cơ điện
Trước đây, các xe điện chủ yếu được chuyển đổi từ các ô tô thông thường
bằng cách thay thế động cơ đốt trong và thùng nhiên liệu với một động cơ điện
và pin trong khi giữ lại tất cả các thành phần khác. Nhược điểm là khối lượng
lớn, tính linh hoạt và hiệu suất là những nguyên nhân làm cho xe điện khó áp
dụng rộng rãi.
Hiện nay, ơ tơ hiện đại được tạo ra có chú ý dựa vào nguyên bản của thân
và khung sườn được thiết kế riêng, điều này đáp ứng các yêu cầu về cấu trúc duy
nhất cho ô tô và làm cho các nguồn động lực đẩy bằng điện sử dụng linh hoạt hơn
Một động cơ điện cơ bản được minh họa trong hình nó bao gồm ba hệ
thống chủ yếu:
- Hệ thống động lực điện
- Hệ thống năng lượng
- Hệ thống phụ trợ
Hệ thống lực điện bao gồm: hệ thống điều khiển xe, bộ chuyển đổi điện,
các động cơ điện, truyền động cơ khí và bánh chủ động.
Hệ thống năng lượng bao gồm nguồn năng lượng, bộ phận quản lý năng
lượng và bộ phận tiếp năng lượng điện.

16



Hệ thống phụ trợ bao gồm trợ lực lái, điều hòa, nguồn cung cấp năng
lượng phụ trợ.
Dựa trên các yếu tố đầu vào điều khiển từ chân ga và bàn đạp phanh, hệ
thống điều khiển xe cung cấp tín hiệu điện thích hợp cho bộ chuyển đổi năng
lượng điện có chức năng điều chỉnh dòng điện giữa điện động cơ và nguồn năng
lượng.
Những nguồn năng lượng được tái sinh trong q trình phanh có thể được
nạp vào nguồn năng lượng chính, hầu hết pin EV dễ dàng có khả năng tiếp nhận
nguồn năng lượng này.
Bộ phận quản lý năng lượng cùng với bộ phận điều khiển kiểm soát hoạt
động phanh tái sinh và phục hồi năng lượng của nó, nó cũng kết hợp với các bộ
phận tiếp năng lượng để kiểm sốt q trình này và giám sát việc sử dụng các
nguồn năng lượng.
Nguồn cung cấp năng lượng phụ có chức năng cung cấp năng lượng cần
thiết với các điện áp khác nhau cho tất cả các thành phần phụ của xe như: điều
hịa khơng khí, trợ lực lái, hệ thống chiếu sáng
Có nhiều loại EV có thể cấu tạo khác nhau do các biến thể dựa trên đặc
điểm của động lực điện và các nguồn năng lượng, như trong hình.

Hình 1.15: Các dạng EV dựa trên động lực điện và các nguồn năng lượng

17


Hình 1.15a cho thấy hình thức đầu tiên của xe điện, trong đó một động cơ
điện thay thế cho động cơ đốt trong của xe thơng thường. Nó bao gồm một động
cơ điện, một li hợp, hộp số, và một vi sai. Khớp ly hợp và hộp số có thể được
thay thế bằng hộp số tự động.
Với một động cơ điện có cơng suất liên tục trong một phạm vi tốc độ dài,

một tỉ số truyền cố định có thể thay thế cho hộp số nhiều cấp và giảm bớt sự cần
thiết của một ly hợp. Cấu hình này khơng chỉ làm giảm kích thước và trọng
lượng của truyền động cơ khí, nó cịn đơn giản hóa cho người trong việc điều
khiển xe bởi vì sự thay đổi tỉ số truyền là khơng cần thiết.
Tương tự hình 1.15b động cơ điện có cặp bánh răng cố định và bộ vi sai
có thể được bố trí tích hợp thành cụm trong khoảng giữa hai bán trục bánh xe chủ
động, việc điều khiển càng đơn giản hơn và chắc chắn.
Trong hình 1.15d truyền động vi sai được thay thế bằng cách sử dụng hai
động cơ điện, mỗi động cơ điện dẫn động một bánh xe và hoạt động ở một tốc độ
khác nhau khi chiếc xe chuyển hướng hay quay vòng.
Nhằm tiếp tục đơn giản hóa việc điều khiển xe, động cơ có thể được đặt
phía trong một bánh xe
Một cặp bánh răng nhỏ được đặt trong bánh xe để giảm tốc độ và nâng cao
mơmen động cơ.
Loại bỏ hồn tồn truyền động bánh răng giữa động cơ điện và bánh xe
chủ động, đầu ra của roto của động cơ điện tốc độ thấp đặt bên trong bánh xe có
thể được kết nối trực tiếp với các bánh xe
Việc kiểm soát tốc độ của động cơ điện tương đương với việc kiểm sốt
tốc độ của bánh xe, và vì thế tốc độ của xe được điểu khiển.
Tuy nhiên, việc sắp xếp đòi hỏi các động cơ điện phải có một mơmnen
xoắn cao hơn để khởi động và tăng tốc xe

18