XE ĐIỆN,

Chúng ta đang không nói về một loại xe mới, khi nói về xe điện hiện nay thì theo tôi nó đại diện cho một cuộc cách mạng tiếp theo của nền văn minh nhân loại. Khởi đầu là xe ô tô điện, nhưng với cùng một nguyên lý làm việc thì tàu cao tốc, tàu thủy, máy bay, các loại xe off-road và máy móc công nghiệp đều sẽ chuyển từ xăng dầu sang điện trong tương lai gần. Cách mạng công nghiệp 4.0 sẽ bắt đầu từ những thay đổi này.

Hãy bắt đầu với xe điện, hôm nay mình muốn mang đến cho mọi người một thông tin khái quát nhất về phân loại, cấu trúc của xe điện cũng như là lịch sử phát triển của mỗi dòng xe điện khác nhau. Nghiên cứu này được mình và các đồng nghiệp tại Hàn Quốc thực hiện lần đầu vào năm 2019, và hiện nay mình đã chỉnh sửa và update thêm vài mẫu xe mới nhất với sự bổ sung đầy tự hào em xe VF8.

Xe điện được chia cơ bản thành 2 loại, XE LAI ĐIỆN (hybrid EV) và XE THUẦN ĐIỆN (Pure EV). Mỗi loại cũng sẽ được chia ra làm 2 dòng xe khác nhau.

--->> Xe lai điện (Hybrid Electric Vehicles) là xe có cả động cơ xăng và điện, bao gồm PLUG-IN HYBRID EV (PHEV) và HYBRID EV (HEV). PHEV là dòng xe lai điện với battery và motor điện lớn hơn HEV, nó có thể chạy ở chế độ toàn điện với quãng đường từ vài chục đến 100km, do pin lớn hơn nên PHEV có cả on-board charger tích hợp bên trong để sạc battery tại nhà. Còn HEV là xe lai điện với battery và motor điện nhỏ hơn, hầu như mục đích chính của phần điện này là để hỗ trợ start-up và phanh tái sinh (regenerative). Do battery nhỏ nên nó không có OBC và ko cần sạc từ nguồn ngoài. HEV thường tiết kiệm nhiên liệu hơn xe xăng truyền thống đến 50%, trong khi PHEV còn tiết kiệm nhiều hơn nữa. Không có nhiều sự cạnh tranh toàn cầu về xe hybrid khi mà Toyota gần như thống trị thế giới về xe hybrid, nhưng hiện nay, các nhà sản xuất Hàn Quốc đã chen chân vào cuộc chơi và dần rút ngắn khoảng cách.

--->> Xe Thuần Điện (Pure Electric Vehicles) hiện nay có 2 dòng xe chính, được phân chia dựa vào nguồn điện cung cấp cho xe. Dòng xe đầu tiên và phổ biến nhất hiện nay là BATTERY ELECTRIC VEHICLE (BEV), là xe điện chạy bằng pin điện (battery) thường thấy ở xe của Tesla hay Vinfast... Đây là dòng xe cạnh tranh khốc kiệt nhất khi mà cả thế giới đang tập trung vào nó.

Dòng thứ 2 là FUEL CELL ELECTRIC VEHICLE (FCEV), cấp điện bằng fuel cell (chủ yếu hiện nay là Hydrogen H2), H2 sẽ được nạp vào bình chứa trong xe, sau đó được đẩy qua một tấm màng gọi là Fuel Cell Stack, phản ứng với Oxygen O2 trong không khí để tạo ra điện, chất thải duy nhất ở đây là nước tinh khiết H2O. Hiện chỉ có 2 hãng xe sản xuất hàng loạt FCEV (passenger car) đó là Toyota và Hyundai, ngoài ra hãng Nikola cũng đang phát triển dòng xe tải sử dụng FC và đang thu được kết quả khả quan. Do giá thành sản xuất của FC stack và việc tách H2 từ nước biển hiện nay khá cao cộng với việc cơ sở hạ tầng để vận chuyển và cung cấp H2 đang hạn chế, nên FCEV theo mình vẫn cần thêm thời gian để có thể trở nên phổ biến. Có một ưu điểm vượt trội của FCEV so với BEV đó là thời gian nạp nhanh hơn và trọng lượng/công suất nhẹ hợn. FC technology sẽ là chìa khóa cho những phương tiện công suất lớn như máy bay, tàu thủy, tàu cao tốc hoặc các xe off-road.

Có một ưu điểm cơ học chung của các dòng xe điện, kể cả xe lai và xe thuần điện đó là chúng đều sử dụng phanh tái sinh, nghĩa là động năng của xe khi đạp thắng sẽ được chuyển thành điện năng sạc ngược lại cho battery. Do đó, hệ thống phanh cơ học (cụ thể là bố thắng và đĩa) sẽ có tuổi thọ rất cao. Nhược điểm chung của xe điện hiện nay là giá thành cao hơn xe xăng truyền thống, nhưng nhược điểm này sẽ sớm được san phẳng khi cả thế giới đang tập trung vào việc phát triển công nghệ để giảm giá thành cho xe điện.

Tổng kết lại về cấu trúc các dòng xe điện (powertrain) và milestone in mass production (mốc thời gian sản xuất hàng loạt) của chúng có thể được tổng hợp trong 2 hình dưới đây, ngoại trừ mẫu xe đầu tiên củ các dòng, bảng chỉ đưa ra thêm một vài tên xe tiêu biểu, hiện nay đã có thêm rất nhiều OEM khác tham gia vào cuộc chơi.

Trong hình 1 (powertrain), những ô có màu xanh lá cây, xanh da trời, đỏ, cam, xanh tím là các sản phẩm của điện tử công suất (Power Electronics), do đó, không quá khi nói rằng power electronics là một trong những công nghệ cốt lõi để sản xuất ra một chiếc xe điện.

Hy vọng những chia sẻ trên sẽ giúp những người quan tâm đến xe điện có được một cái nhìn khái quát, và giúp cho các bạn trẻ có thêm động lực để tìm đến power electronics nhiều hơn trong tương lai.

30 tháng chạp, 2022.

Một ngày cuối năm không buồn không vui!

Chúc mọi người một năm mới an lành với thật nhiều sức khỏe.

Thân!

Trần Ngọc Hải.