Tiểu luận nhiên liệu thay thế

1

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại 4.0 hiện nay, nhu cầu về vật chất và tinh thần ngày càng tăng kéo theo
đó vật giá càng leo thang, đặc biệt là giá nhiên liệu và thực phẩm.

Và ở thời điểm mà mọi người hiện nay ít nhất mỗi gia đình đều có một chiếc xe máy
hoặc thậm chí ơ tơ thì nhiên liệu lại đang trở thành một phần thiết yếu của mọi người hiện
nay. Thực trạng hiện nay, các nguồn tài nguyên thiên nhiên đang dần bị khai thác cạn
kiệt, các vấn nạn mơi trường, biến đổi khí hậu,... càng trở nên trầm trọng; trong sự xung
đột của Ukraine và Nga đã làm dấy lên làn sóng tăng mạnh giá nhiên liệu trên tồn thế
giới thì việc giải quyết vấn đề về nhiên liệu ngày càng quan trọng để đáp ứng nhu cầu về
di chuyển của con người. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã nghỉ ra một
phương án đó là thay thế nguồn nhiên liệu hiện tại trên động cơ (xăng, dầu diesel,...) bằng
các nguồn nhiên liệu thay thế khác (nhiên liệu pha ethanol, nitơ hóa lỏng,...) nhưng vẫn
cịn nhiều khó khăn và đang hồn thiện nhưng đây là một trong những phương án tối ưu
nhất hiện tại.

Hiện nay, động cơ điện được sử dụng cực kì rộng rãi trong hầu hết mọi lĩnh vực của
đời sống hàng ngày, từ các thiết bị cơ điện gia dụng (như quạt điện, máy giặt, ...) cho đến
các máy móc dùng trong các ngành sản xuất và xây dựng (như các máy cơng cụ, máy nén
khí, máy bơm, máy xây dựng (với các máy hoạt động bằng điện như máy uốn thép. máy
trộn bê tông,..., máy may, ...); cũng như một số phương tiện giao thông (các phương tiện
giao thơng xanh (hay cịn gọi là các phương tiện giao thông không phát thải) như xe đạp
điện, xe máy điện, ơ tơ điện và thậm chí có cả máy bay điện: các phương tiện hybrid (sử
dụng kết hợp động cơ điện với động cơ đốt trong) như ô tô hybrid hay một số tàu thủy) và
các thiết bị vận chuyển (thang máy, thang cuốn, băng tải), với sự đa dạng về mẫu mã,
chủng loại, thương hiệu và kích thước. Động cơ điện được xem như là biểu tượng vĩ đại
nhất của q trình "điện khí hóa" lĩnh vực sản xuất diễn ra trong cuộc Cách mạng công
nghiệp lần thứ hai. Chúng thay thế cho các hệ thống dẫn động bằng dây đai từ các máy

hơi nước (hoặc các bánh xe nước) tới các máy làm việc trong các phân xưởng sản xuất.

2

Với sự phát triển không ngừng, hiện nay động cơ điện ngày càng đóng vai trị đặc biệt
quan trọng và khơng thể thiếu đối với ngành công nghiệp ô tô hiện đại. Động cơ điện
thường được sử dụng trong xe điện hoặc xe hybrid. Xe điện sử dụng động cơ điện chủ yếu
chuyển động nhờ sử dụng nguồn năng lượng điện từ pin hoặc nguồn điện ngoại vi. Còn
xe hybrid kết hợp giữ động cơ xăng dầu và động cơ điện để tối ưu hóa điện năng và giảm
tiêu thụ nhiên liệu. Động cơ điện trong ô tô hiện đại đang ngày càng phát triển theo chiều
hướng tích cực, nó giúp giảm lượng khí thải, tăng hiệu suất và đưa ra trải nghiệm lái xe
thân thiện với môi trường.

3

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................ 1
MỤC LỤC...................................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1 CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ HIỆN NAY................................5

1.1 Nhiên liệu hóa thạch.............................................................................................5
1.1.1 Xăng..............................................................................................................5
1.1.2 Dầu diesel......................................................................................................5

1.2 Nhiên liệu thay thế trên động cơ...........................................................................6
1.2.1 Khí hidro........................................................................................................6
1.2.2 Khí thiên nhiên CNG.....................................................................................6
1.2.3 Biodiesel........................................................................................................7
1.2.4 Ethanon từ cây ngô........................................................................................7

1.2.5 Rác thải..........................................................................................................7
1.2.6 Propane..........................................................................................................7
1.2.7 Methanon.......................................................................................................8
1.2.8 Điện...............................................................................................................8

1.3 Công dụng nhiên liệu thay thế trên động cơ.........................................................8
1.4 Ưu nhược điểm của NLTT...................................................................................8

1.4.1 Ưu điểm.........................................................................................................8
1.4.2 Nhược điểm...................................................................................................9
CHƯƠNG 2 ĐỘNG CƠ ĐIỆN TRÊN Ô TÔ...............................................................10
2.1 Động cơ điện trên ô tô........................................................................................10
2.2 Các loại động cơ điện ô tô thông dụng...............................................................10

4
2.2.1 Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ( PMSM )........................................10
2.2.2 Động cơ cảm ứng AC..................................................................................11
2.2.3 Động cơ DC không chổi than ( BLDC).......................................................11
2.2.4 Động cơ miễn cưỡng chuyển mạch (SRM)..................................................11
2.2.5 Động cơ nam châm vĩnh cửu bên trong ( IMP )...........................................11
2.2.6 Động cơ thông lượng hướng trục ( AFM )...................................................11
2.2.7 Động cơ cảm biến tuyến tính ( LIM )..........................................................12
2.3 Hệ thống điều khiển động cơ..............................................................................12
2.3.1 Khái niệm....................................................................................................12
2.3.2 Lý thuyết căn bản.........................................................................................12
2.3.3 Các thông tin liên lạc giữa ECU với các bộ phận chấp hành khác...............13
2.4 Thách thức và triển vọng phát triển....................................................................15
2.4.1 Những thách thức hiện nay của động cơ điện trong ô tô..............................15
2.4.2 Triển vọng phát triển và cải tiến dự kiến.....................................................15
2.4.3 Thành tựu ô tô sử dụng động cơ điện...........................................................17

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN.............................................................................................21
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................22

5

CHƯƠNG 1 CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU TRÊN Ơ TƠ HIỆN NAY

1.1 Nhiên liệu hóa thạch

1.1.1 Xăng
Xăng hay Ét xăng (tiếng Pháp: essence) là một chất lỏng dễ cháy có nguồn gốc từ

dầu mỏ, được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu trong hầu hết các động cơ đốt trong. Nó
bao gồm chủ yếu là các hợp chất hữu cơ thu được từ quá trình chưng cất phân đoạn
dầu mỏ, được tăng cường với nhiều loại phụ gia.

Đặc tính của hỗn hợp xăng đặc biệt để chống cháy quá sớm (nguyên nhân gây ra hiện
tượng kích nổ máy và làm giảm hiệu quả trong động cơ piston) được đo bằng chỉ số
octane, được sản xuất theo nhiều cấp độ. Sau khi được sử dụng rộng rãi để tăng chỉ số
octane, chì ê-ty-len (dùng chống kích nổ) và các hợp chất chì khác khơng cịn được sử
dụng ở hầu hết các lĩnh vực (chúng vẫn được sử dụng trong hàng không và đua xe hơi).
Các hóa chất khác thường được thêm vào xăng để cải thiện tính ổn định và hiệu suất của
hóa chất, kiểm sốt sự ăn mịn và cung cấp hệ thống làm sạch nhiên liệu. Xăng có thể
chứa các hóa chất chứa oxy như ethanol, MTBE hoặc ETBE để cải thiện quá trình đốt
cháy.

Xăng có thể xâm nhập vào mơi trường khơng có tổ chức, cả dưới dạng lỏng và hơi, do
rò rỉ và xử lý trong quá trình sản xuất, vận chuyển và giao hàng (ví dụ: từ bể chứa, từ sự
cố tràn, v.v.). Là một ví dụ về các nỗ lực kiểm sốt rị rỉ như vậy, nhiều bể chứa dưới lòng
đất được yêu cầu phải có các biện pháp rộng rãi để phát hiện và ngăn chặn rị rỉ đó. Xăng

chứa benzen và các chất gây ung thư được biết đến khác.

1.1.2 Dầu diesel
Dầu diesel, còn gọi là dầu gazole, là một loại nhiên liệu lỏng, sản phẩm tinh chế từ dầu

mỏ có thành phần chưng cất nằm giữa dầu hỏa (kesosene) và dầu bôi trơn công nghiệp
(lubricating oil). Chúng thường có nhiệt độ bốc hơi từ 175 đến 370 độ C. Các nhiên liệu
Diesel nặng hơn, với nhiệt độ bốc hơi 315 đến 425 độ C.

6

Dầu Diesel được đặt tên theo nhà sáng chế Rudolf Diesel, và có thể được dùng trong
loại động cơ đốt trong mang cùng tên, động cơ Diesel.

1.2 Nhiên liệu thay thế trên động cơ

Nhiên liệu thay thế là những nhiên liệu có thể thay thế cho nhiên liệu hiện tại, nhằm tối
ưu một vấn đề nào đó, có thể được áp dụng hoặc mang tính tương lai.

Phương tiện và các máy móc khác có thể được chế tạo để lấy năng lượng từ quá trình
đốt cháy hydrocarbon trong nhiên liệu hóa thạch, theo truyền thống, hoặc chúng có thể
được chế tạo để dựa vào các hóa chất và đầu vào khác.

Thuật ngữ "nhiên liệu thay thế" được đặt ra bởi Bộ Năng lượng Hoa Kỳ trong Đạo luật
Chính sách năng lượng năm 1992, và bao gồm diesel sinh học, điện, ethanol, hydro,
propan và nhiên liệu vẫn đang được phát triển, được dán nhãn nhiên liệu mới nổi. Các
cơng nghệ "Sạch" như gió, mặt trời và thủy điện thuộc loại rộng lớn thứ hai.

1.2.1 Khí hidro
Đứng trước việc dòng xe điện bị hạn chế về mặt phạm vi hoạt động do phải phụ thuộc

vào các trạm sạc pin công cộng, các nhà sản xuất ô tô đang lên kế hoạch chuyển sang
dùng nhiên liệu hydro. Nhờ đó, xe điện có thể nạp nhiên liệu như dịng xe máy xăng/dầu
thông thường. Khi vào trong xe, hydro sẽ chuyển hóa năng lượng hóa học thành điện và
cung cấp cho hoạt động của chiếc xe. Tất cả những gì xe thải ra trong quá trình vận hành
sẽ chỉ là nước và không gây ô nhiễm môi trường.

1.2.2 Khí thiên nhiên CNG
Hiện nay, CNG đã được chứng minh là một nhiên liệu thay thế hữu ích. CNG được sản

xuất bằng cách nén khí tự nhiên ở áp suất cao và khơng có chất gây ô nhiễm. Là loại
nhiên liệu không mùi và khơng ăn mịn, CNG hiện đã được sử dụng cho xe. Khi chạy
bằng CNG, xe cần được trang bị bình nhiên liệu lớn. Theo các nghiên cứu, CNG có thể
cắt giảm 40% chi phí sản xuất và 80% khí thải. Chỉ có điều, các trạm nạp nhiên liệu này
vẫn cịn rất ít và q trình lưu trữ cũng rất nguy hiểm.

7

1.2.3 Biodiesel
Diesel sinh học là loại nhiên liệu được sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật. Tuy

không chứa thành phần dầu mỏ nhưng diesel sinh học lại có thể trộn lẫn với diesel gốc
dầu thông thường để trở thành nhiên liệu cho xe. Diesel sinh học được đánh giá là một
nhiên liệu sạch với mức khí thải thấp hơn nhiều so với các loại nhiên liệu thông thường.
Sử dụng dầu diesel sinh học khơng chỉ an tồn cho mơi trường mà cịn mang đến ích lợi
cho nền kinh tế quốc gia. Vì được sản xuất từ đậu tương nên diesel sinh học giúp các quốc
gia giảm sự phụ thuộc vào nguồn dầu nhập khẩu.

1.2.4 Ethanon từ cây ngô
Thân cây ngơ, thức ăn thừa, thậm chí cả lốp xe cũ là sự kết hợp tuyệt vời để cho ra thứ

nhiên liệu Ethanol sinh học. Trong môi trường yếm khí, dưới sức nóng vài nghìn độ C,
khơng có ôxy, hỗn hợp này không cháy mà bị “bẻ gẫy vụn” bởi cacbon ơxít, cacbon đi-
ơxít và hydro. Hỗn hợp khí thu được dạng gas sạch, lạnh và chỉ cần chất xúc tác là tách
được Ethanol và nhiều loại cồn khác.

1.2.5 Rác thải
Quá trình chuyển đổi rác thải thành nhiên liệu hóa lỏng được gọi là khí hóa. Các hạt

rắn được chuyển thành khí tổng hợp bằng nhiệt và sau đó chưng cất với ethanol. Xăng
cũng xuất hiện trong hỗn hợp nhiên liệu làm từ rác nhưng với lượng khá nhỏ. Một số
nước trên thế giới nay đã bắt đầu sử dụng nhiên liệu từ rác thải cho xe.

1.2.6 Propane
Propane là hydrocarbon nhỏ, không phân nhánh này, tồn tại ở dạng lỏng ở nhiệt độ

phịng; hay cịn được gọi là khí hóa lỏng hoặc LPG là một sản phẩm phụ của quá trình chế
biến khí tự nhiên và tinh chế dầu thơ đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ. Kể từ năm
2019, chỉ có một tỷ lệ nhỏ propan được sử dụng ở Hoa Kỳ được sử dụng trong lĩnh vực
giao thông vận tải. Hiện nay đã được sử dụng rộng rãi làm nhiên liệu để nấu ăn và sưởi
ấm, propan cũng là một loại nhiên liệu thay thế phổ biến cho các phương tiện giao thông
(bạn sẽ thấy nhiều chiếc xe buýt trên đường phố có gắn chữ LPG). Propane tạo ra ít khí
thải hơn xăng, và cũng có một cơ sở hạ tầng rất phát triển cho việc vận chuyển, lưu trữ và
phân phối propane.

8

1.2.7 Methanon
Metanol, còn được gọi là cồn gỗ (đây cũng là rượu, nhưng khơng uống được), có thể

được sử dụng làm nhiên liệu thay thế trong các phương tiện chạy bằng nhiên liệu linh
hoạt được thiết kế để chạy trên M85, hỗn hợp 85% metanol và 15% xăng, nhưng các nhà
sản xuất ơ tơ khơng cịn sản xuất xe chạy bằng metanol nữa. Tuy nhiên, methanol có thể
trở thành nhiên liệu thay thế quan trọng trong tương lai, là nguồn cung cấp hydro cần thiết
để cung cấp năng lượng cho các loại xe chạy bằng pin nhiên liệu.

1.2.8 Điện
Điện có thể được sử dụng làm nhiên liệu thay thế vận tải cho các loại xe chạy bằng pin

và pin nhiên liệu. Xe điện chạy bằng pin lưu trữ năng lượng và được sạc lại bằng cách
cắm xe vào nguồn điện tiêu chuẩn. Xe chạy bằng pin nhiên liệu chạy bằng điện được tạo
ra thông qua phản ứng điện hóa xảy ra khi hydro và oxy kết hợp với nhau. Pin nhiên liệu
sản xuất điện mà không cần đốt cháy hoặc gây ô nhiễm.

1.3 Công dụng nhiên liệu thay thế trên động cơ

Nhiên liệu thay thế có nghĩa là bộ sưu tập hóa chất thay thế hoặc các nguồn năng lượng
khác. Do đó, chúng được sử dụng cho nhiều thứ giống như nhiên liệu truyền thống, nghĩa
là để cung cấp năng lượng cho xe cộ, sản xuất điện, nấu ăn và thực hiện cuộc sống hàng
ngày trong thế giới hiện đại.

Sự phổ biến đang phát triển của nhiên liệu thay thế nằm ở cả sức hấp dẫn vốn có của
chúng (những người khơng muốn tạo ra nhiên liệu từ hydro, hoặc, thực tế là nước?) Và
tính chất gây ơ nhiễm và hạn chế của nhiên liệu hóa thạch. Bất kể các ngành công nghiệp
này đang phát triển nhanh như thế nào, chúng là làn sóng tập thể của tương lai.

1.4 Ưu nhược điểm của NLTT

1.4.1 Ưu điểm
 Thải ít khí carbon monoxit, hyrdrocarbon và carbon dioxit hạn chế ô nhiễm môi

trường
 Là nguồn nhiên liệu có thể sản xuất bằng các nguồn tái tạo

9

 Đa dạng
 Giá thành rẻ hơn so với nhiên liệu hiện tại
 Dễ sử dụng
1.4.2 Nhược điểm
 Khơng phả nguồn nhiên liệu thay thế nào cũng có sẵn ngoài tự nhiên

 Có một số nhiên liệu rất khó tổng hợp
 Hiệu suất về động cơ không bằng các nguồn nhiên liệu hiện tại

 Chưa áp dụng được phổ biến, một số chỉ là dự án tương lai
 Một số nhiên liệu thay thế không phù hợp với động cơ hiện tại

10

CHƯƠNG 2 ĐỘNG CƠ ĐIỆN TRÊN Ô TÔ

2.1 Động cơ điện trên ô tô
Động cơ thuần điện là loại động cơ hoạt động theo nguyên lý chuyển hóa điện năng

thành động năng. Trong đó, trên mỗi chiếc xe ơ tơ điện sẽ được trang bị một tấm pin
(Lithium-ion) để tích trữ năng lượng và cấp điện cho khối động cơ cảm ứng gồm phần
đứng yên (stator) và phần chuyển động Rotor.

Khi có dịng điện đi qua, Stator sẽ tạo ra một lực từ trường đủ lớn để giúp cho phần
Rotor có thể quay và từ đó giúp xe lăn bánh. Pin của xe điện thường là loại Lithium-ion.

Các mẫu xe thuần điện sở hữu rất nhiều ưu điểm vượt trội như: không cần nguyên liệu
(xăng, dầu) từ đó giảm thiểu phát thải CO2 ra môi trường, mô-men xoắn cực cao giúp xe
bức tốc nhanh chóng, xe hoạt động êm ái hơn.

Xe ô tô điện hiện được xem là xu hướng chung đối với thị trường ô tô trong tương lai.
Loại xe này khi vận hành không gây ô nhiễm mơi trường. Tuy nhiên, dịng xe này có mẫu
mã chưa quá đa dạng nên nhiều hãng xe thường phát triển xe xăng và xe điện đồng thời.
Bên cạnh đó, vấn đề về việc sản xuất, nâng cấp pin cho xe điện cũng là một vấn đề khó
dành cho hầu hết các thương hiệu ô tô lớn trên thế giới nên các hãng xe đang ngày càng
tích cực cải tiến và phát triển hồn thiện

2.2 Các loại động cơ điện ô tô thông dụng
2.2.1 Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ( PMSM )
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) là một động cơ điện sử dụng nam châm
vĩnh cửu được nhúng trong roto để tạo ra từ trường. Cuộn dây stato của động cơ sau đó
được cấp điện bằng dòng điện xoay chiều (AC), làm cho roto đi theo từ trường quay.
Dưới đây là tổng quan về cấu trúc và nguyên tắc làm việc của PMSM

11

2.2.2 Động cơ cảm ứng AC
Động cơ cảm ứng AC còn được gọi là Động cơ không đồng bộ, là một loại động cơ

điện được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau. Tên của nó "khơng đồng bộ"
xuất phát từ thực tế là roto không bao giờ bắt kịp với từ trường quay do stato tạo ra. Dưới
đây là tổng quan về cấu trúc và nguyên lý làm việc của Động cơ cảm ứng AC

2.2.3 Động cơ DC không chổi than ( BLDC)
Động cơ DC không chổi than (BLDC) là một loại động cơ điện hoạt động sử dụng

nguồn điện một chiều (DC). Không giống như động cơ DC chổi than truyền thống, động
cơ BLDC khơng có chổi than và cổ góp để kết nối điện. Thay vào đó, họ sử dụng bộ điều
khiển điện tử để đạt được giao hoán Dưới đây là tổng quan về cấu trúc và nguyên lý làm
việc của Động cơ DC không chổi than.

2.2.4 Động cơ miễn cưỡng chuyển mạch (SRM)
Động cơ miễn cưỡng chuyển mạch (SRM) là một động cơ điện hoạt động dựa trên

nguyên tắc thay đổi miễn cưỡng từ tính trong q trình quay. Khơng giống như động cơ
nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ cảm ứng, SRM có roto khơng có nam châm vĩnh cửu
hoặc cuộn dây. Thay vào đó, roto thường được làm bằng lõi sắt nhiều lớp và stato chứa
nhiều pha cuộn dây. Dưới đây là tổng quan về cấu trúc và nguyên lý làm việc của Động
cơ miễn cưỡng chuyển mạch

2.2.5 Động cơ nam châm vĩnh cửu bên trong ( IMP )
Động cơ nam châm vĩnh cửu bên trong (IPM) là một loại động cơ điện kết hợp các tính

năng của cả Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) và Động cơ cảm ứng. Nó có
nam châm vĩnh cửu được nhúng trong roto, nâng cao hiệu suất và hiệu quả của nó. Dưới
đây là tổng quan về cấu trúc và nguyên lý làm việc của Động cơ nam châm vĩnh cửu bên
trong

2.2.6 Động cơ thông lượng hướng trục ( AFM )
Động cơ thông lượng hướng trục (AFM), còn được gọi là động cơ bánh kếp hoặc động

cơ đĩa, là một loại động cơ điện trong đó từ thơng chạy song song với trục của roto và
stato. Thiết kế này khác với các động cơ thông lượng hướng tâm phổ biến hơn, nơi từ

12

thơng chạy xun tâm ra ngồi hoặc vào trong. Dưới đây là tổng quan về cấu trúc và
nguyên lý làm việc của Động cơ thông lượng hướng trục

2.2.7 Động cơ cảm biến tuyến tính ( LIM )
Động cơ cảm ứng tuyến tính (LIM) là một động cơ điện cung cấp chuyển động tuyến

tính thay vì chuyển động quay, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng yêu cầu chuyển
động tuyến tính trực tiếp. Nguyên lý làm việc cơ bản của Động cơ cảm ứng tuyến tính
tương tự như động cơ cảm ứng quay, nhưng nó được đặt theo kiểu tuyến tính. Dưới đây là
tổng quan về cấu trúc và nguyên lý làm việc của Động cơ cảm ứng tuyến tính

2.3 Hệ thống điều khiển động cơ

2.3.1 Khái niệm
Hệ thống điều khiển động cơ gồm có ba nhóm các cảm biến ( và các tín hiệu đầu ra của

cảm biến), ECU động cơ và các bộ chấp hành.

Các chức năng của ECU động cơ được chia thành điều khiển ESA, điều khiển ISC,
chức năng chẩn đoán và các chức năng an tồn và dự phịng và các chức năng khác. Các
chức năng này và các chức năng của bộ chấp hành được giải thích ở từng phần riêng phía
dưới đây.

2.3.2 Lý thuyết căn bản
a, Loại điều khiển bằng khóa điện

Relay chính EFI được điều khiển trực tiếp từ khóa điện. Khi bật khóa đến vị trí ON,
dịng điện chạy vào cuộn dây của Relay chính EFI, làm cho tiếp điểm đóng lại. Việc này
cung cấp điện cho các cực +B VÀ +B1 của ECU động cơ.

Điện áp của ắc quy luôn luôn cung cấp cho cực BATT của ECU động cơ để tránh cho
các mã chẩn đoán và các dữ liệu khác trong bộ nhớ của nó khơng bị xóa khi tắt khóa điện
OFF

b, Loại điều khiển bằng ECU động cơ
Relay chính EFI được điều khiển bởi ECU động cơ.

13
Loại này yêu cầu cung cấp điện cho ECU động cơ trong vài giây sau sau khi tắt khóa
điện OFF. Do đó việc đóng hoặc ngắt của Relay chính EFI được ECU động cơ điều khiển.
Khi bật khóa điện ON, điện áp của ắc quy được cấp đến cực IGSW của ECU động cơ
và mạch điều khiển Relay chính EFI trong ECU động cơ truyền một tính hiệu đến cực M-
REL của ECU động cơ, bật mở Relay chính EFI. Tín hiệu này làm cho dịng điện chạy
vào cuộn dây, đóng tiếp điểm của relay chính EFI và cấp điện cho cực +B của ECU động
cơ.
Điện áp của ắc quy luôn luôn cung cấp cho cực BATT có lý do giống như loại điều
khiển bằng khóa điện.
Ngồi ra một số kiểu xe có một relay đặc biệt cho mạch sấy nóng cảm biến tỷ lệ khơng
khí-nhiên liệu, u cầu một lượng dịng điện lớn.
Trong các kiểu xe mà ECU động cơ điều khiển hệ thống khóa động cơ, Relay chính
EFI cũng được điều khiển bởi tín hiệu của cơng tắc báo mở khóa

2.3.3 Các thơng tin liên lạc giữa ECU với các bộ phận chấp hành khác
Các tín hiệu liên lạc được truyền đi giữa các ECU khác nhau và được dùng để điều

chỉnh cho nhau.
a, Tín hiệu liên lạc của hệ thống TRC ( điều khiển lực kéo )

Các tín hiệu mở bướm ga được đo bằng các cảm biến vị trí bướm ga chính và phụ và
được chuyển đến các ECU điều khiển trượt từ ECU động cơ. Ngược lại tín hiệu TR được

truyền đến ECU động cơ từ ECU điều khiển trượt để thông báo rằng việc điều chỉnh lực
kéo đang hoạt động.Khi ECU điều khiển trượt truyền tín hiệu TR, ECU động cơ thực hiện
đầy đủ các loại hiệu chỉnh liên quan đến việc điều chỉnh lực kéo, như là làm chậm thời
điểm đánh lửa.

14

b, Tín hiệu liên lạc ABS ( Hệ thống chống bó cứng phanh )
Tín hiệu này được truyền đi khi hệ thống ABS đang làm việc. Nó được sử dụng để điều
khiển việc cắt nhiên liệu và khi cần thiết giảm tác dụng hãm của động cơ.

c, Tín hiệu liên lạc của hệ thống EHPS ( Hệ thống lái có trợ lực điện- thủy
lực)

Khi nhiệt độ nước làm mát hoặc tốc độ của động cực kỳ thấp, mô tơ bơm cánh gạt của
hệ thống EHPS sẽ hoạt động, nó có thể gây ra một tải trọng lớn ở máy phát điện. Để tránh
điều này ECU của hệ thống lái trợ lực truyền tín hiệu này đến ECU động cơ để ISC tăng
tốc độ chạy không tải lên.

d, Các tín hiệu liên lạc của hệ thống thông tin đa chiều
Đối với các tín hiệu liên lạc chỉ cần chuyển và nhận các tín hiệu của các ECU thơng tin
khác nhau. Trong các xe sử dụng hệ thống thông tin đa chiều, ECU động cơ, ECU của A/
C, ECU chống trộm, đồng hồ taplo... gắn quanh ECU trung tâm và ECU thân xe. Điều
này cho phép các tín hiệu cảm biến cần thiết cho ECU nhận được qua một ECU khác
khơng liên quan với tín hiệu này trong mạng thơng tin. ECU động cơ cũng có thể nhận
được các tín hiệu cảm biến cần thiết từ một ECU khác hoặc cũng có thể chuyển theo các
tín hiệu cần thiết cho các ECU khác thông qua các cực MPX1 bà MPX2 của nó.

e, Tín hiệu về góc mở bướm ga
Tín hiệu góc mở bướm ga từ cảm biến vị trí bướm ga do ECU động cơ xử lý và sau đó

được kết hợp với các tín hiệu khác được truyền đến ECU ETC .ECU điều khiển hệ thống
treo và các hệ thống khác.

f, Tín hiệu về tốc độ động cơ
Tín hiệu về tốc độ động cơ là tín hiệu NE và được đưa vào ECU động cơ. Sau đó dạng
sóng của nó được sửa để nó có thể truyền đến ECU điều khiển con trượt...

15
g, Tín hiệu liên lạc của hệ thống mã khóa khóa động cơ
ECU động cơ liên lạc với ECU chìa thu phát hoặc bộ khuếch đại chìa thu phát để đảm
bảo rằng động cơ chỉ có thể được khởi động một chìa khóa có cùng ID như đã được đăng
ký trong ECU động cơ hoặc ECU chìa thu phát. Khi cố khởi động động cơ bằng một chìa
khóa khác với chìa có ID đã đăng ký ECU động cơ ngăn chặn việc phun nhiên liệu và
đánh lửa để tránh việc khởi động động cơ.

2.4 Thách thức và triển vọng phát triển
2.4.1 Những thách thức hiện nay của động cơ điện trong ô tô
Dung lượng pin: Một trong những thách thức lớn nhất của động cơ điện là dung lượng
và hiệu suất của pin. Hiện nay, pin lithium-ion là loại pin chủ đạo, nhưng chúng vẫn đối
mặt với giới hạn về dung lượng và thời gian sử dụng. Điều này tạo ra những hạn chế đối
với khoảng cách di chuyển và thời gian sử dụng ô tô điện.

Hạ cấp linh kiện: Một số linh kiện cần thiết cho động cơ điện vẫn đang trong giai đoạn
phát triển và chưa đạt đến sự hoàn hảo như motor, hệ thống quản lý năng lượng, và hệ
thống làm mát.

Hạ tầng sạc: Hạ tầng sạc cũng là một thách thức quan trọng. Việc xây dựng và phát
triển hạ tầng sạc toàn cầu đủ mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của ô tô điện là
một cơng việc phức tạp và địi hỏi sự đầu tư lớn.

Chi phí đầu tư ban đầu để sản xuất và mua ô tô điện vẫn cao hơn so với ô tô sử dụng
động cơ đốt trong. Điều này làm tăng ngưỡng cửa để người tiêu dùng chấp nhận công
nghệ mới này.

2.4.2 Triển vọng phát triển và cải tiến dự kiến
Nghiên cứu và phát triển pin tiên tiến đang diễn ra để cải thiện dung lượng và hiệu

suất của pin. Các loại pin mới như pin lithium-sulfur và pin chất lượng cao đang được
nghiên cứu để giải quyết nhược điểm của pin lithium- ion.

16

Nâng cao hiệu suất của động cơ và hệ thống truyền động là một ưu tiên hàng đầu. Sự
phát triển của các loại vật liệu như graphene và công nghệ motor hiệu suất cao đang giúp
đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc tăng cường hiệu suất của ô tô điện.

Hệ thống quản lý năng lượng thông minh sẽ giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng
và tăng cường sự tùy chính để đáp ứng đa dạng nhu cầu của người lái xe.

Chính phủ và tổ chức có thể đóng vai trị quan trọng trong việc khuyến khích sử dụng ơ
tơ điện thơng qua các chính sách hỗ trợ tài chính, giảm thuế và khuyến khích nghiên cứu
và phát triển.

Chính sách quốc tế và xu hướng: Nhiều quốc gia đang đặt mục tiêu giảm phát thải và
thúc đẩy sử dụng xe điện, tạo áp lực cho các nhà sản xuất ô tô để phát triển và tích hợp
động cơ điện vào sản phẩm của họ.

Động cơ điện đóng vai trị quan trọng trong việc chuyển đổi ngành ơ tơ sang hướng
thân thiện và bền vững với mơi trường. Nó giúp giảm thiểu tác động tiêu cực lên môi
trường và sức khỏe con người.

Sự phổ biến của ô tô điện đồng nghĩa với việc chia sẻ trách nhiệm bảo vệ môi trường
giữa cả ngành sản xuất và người tiêu dùng, đóng góp vào một cộng đồng ơ tơ xanh tồn
cầu.

Phát triển cơng nghệ: Sự tiến bộ trong động cơ điện đóng góp vào việc phát triển công
nghệ trong lĩnh vực ô tô, bao gồm pin hiệu suất cao, hệ thống quản lý năng lượng và điều
khiển tự động, đồng thời tạo ra cơ hội cho inovasi và tự động hóa trong ngành cơng
nghiệp ơ tô.

Đổi mới thiết kế ô tô: Động cơ điện mở ra cơ hội cho thiết kế ô tô sáng tạo hơn, với
không gian nội thất linh hoạt hơn do không cần đến các bộ phận truyền động truyền
thống.

Bền bỉ và êm dịu: Động cơ điện thường ít có bộ phận chuyển động so với động cơ đốt
trong, giảm ma sát và tiếng ồn, tạo ra trải nghiệm lái xe êm dịu và bền bỉ.

17

Diversification và tích hợp: Sự chuyển đổi sang động cơ điện mở ra cơ hội cho các
doanh nghiệp để đa dạng hóa sản phẩm và tích hợp các tính năng thơng minh và kết nối
trong ô tô.

Tất cả những yếu tố này cùng nhau đang thúc đẩy sự chuyển đổi của ngành công
nghiệp ô tô từ động cơ đốt trong truyền thống sang động cơ điện, với mục tiêu tăng cường
hiệu suất và giảm tác động tiêu cực đối với môi trường.

2.4.3 Thành tựu ô tô sử dụng động cơ điện
Xe điện hay EV là một phương tiện giao thông sử dụng một hoặc nhiều động cơ điện

để tạo lực đẩy. Xe điện có thể sử dụng bộ gom dịng, với điện từ bên ngồi xe, hoặc có
thể chạy tự động bằng pin (đơi khi được sạc bằng tấm quang năng, hoặc bằng pin
nhiên liệu hay máy phát điện). Xe điện bao gồm tàu và xe đường bộ, xe mặt nước và xe
dưới nước, máy bay điện và tàu vũ trụ điện.

Xe điện lần đầu xuất hiện từ giữa thế kỷ 19, khi mà điện là phương pháp ưa chuộng
cho động cơ xe đường bộ, với sự thoải mái và dễ vận hành hơn xe chạy xăng thời
bấy giờ. Động cơ đốt trong trở thành cơ chế vận hành thống trị cho ô tô và xe tải trong
khoảng 100 năm, nhưng động cơ điện trở nên phổ biến cho những loại xe khác như tàu
lửa và xe cỡ nhỏ.

Trong thế kỷ 21, xe điện chứng kiến sự trỗi dậy trở lại nhờ vào những tiến bộ công
nghệ và nỗ lực tập trung vào năng lượng tái tạo và giảm thiểu tác động của giao thơng vận
tải lên biến đổi khí hậu, ô nhiễm không khí, và những vấn đề môi trường khác. Project
Drawdown miêu tả xe điện là một trong 100 giải pháp hiện đại tốt nhất để giải quyết biến
đổi khí hậu.

Chính phủ các nước, bao gồm Hoa Kỳ và Liên minh châu Âu, bắt đầu giới thiệu các ưu
đãi dành cho xe điện từ cuối thập niên 2000, dẫn đến thị trường xe điện ngày càng phát
triển kể từ 2010. Sự quan tâm của người dân ngày càng tăng cùng với những kế hoạch
phát triển xanh, đặc biệt kể từ sau đại dịch COVID-19, được kỳ vọng sẽ khiến thị trường
xe điện tiếp tục tăng trưởng. Trong đại dịch COVID-19, các đợt phong tỏa đã giảm lượng
khí nhà kính thải ra từ các phương tiện chạy bằng xăng hay dầu diesel. Năm 2021, Cơ

18

quan Năng lượng Quốc tế nói rằng chính phủ nên nỗ lực nhiều hơn trong việc đạt chỉ tiêu
khí hậu, bao gồm những chính sách hỗ trợ xe điện. Doanh số xe điện có thể tăng từ 2% thị
phần toàn cầu năm 2016 lên 30% năm 2030, với hầu hết sự tăng trưởng dự kiến diễn ra ở
Trung Quốc, Bắc Mỹ, và châu Âu. Một đánh giá năm 2020 cho rằng những nước đang

phát triển ít có khả năng sử dụng xe điện 4 bánh rộng rãi, nhưng xe điện 2 bánh có thể
tăng trưởng mạnh. Xe điện 2 bánh và 3 bánh có nhiều hơn bất kỳ loại xe điện nào khác.

Động cơ điện có nguồn gốc từ năm 1827, khi mục sư người Hungary Ányos Jedlik chế
tạo động cơ điện thô sơ nhưng khả dụng đầu tiên, cùng với stator, rotor, và commutator;
một năm sau, ơng dùng nó cho một chiếc ô tô tí hon. Năm 1835, giáo sư Sibrandus
Stratingh của Đại học Groningen, Hà Lan, tạo ra một ô tô điện cỡ nhỏ, và giữa năm 1832
và 1839, Robert Anderson người Scotland phát minh xe ngựa chạy điện thô đầu tiên, sử
dụng pin sơ cấp không sạc được. Năm 1835, Thợ rèn và nhà sáng chế người Mỹ Thomas
Davenport chế tạo một tàu điện đồ chơi, chạy bằng một động cơ điện đơn giản. Năm
1838, Robert Davidson sáng chế một tàu điện có khả năng đạt vận tốc 6 km/h. Ở Anh,
năm 1840 một bằng sáng chế được cấp cho việc dùng đường ray tàu để dẫn điện, và ở Mỹ
các bằng sáng chế tương tự được cấp cho Lilley và Colten năm 1847. Năm 1881,
Gustave Trouvé thử nghiệm chiếc xe điện chở người đầu tiên với nguồn điện riêng trên
đường phố Paris.

Xe điện sản xuất hàng loạt xuất hiện đầu tiên ở Mỹ vào đầu những năm 1900. Năm
1902, công ty ô tô Studebaker gia nhập thị trường ô tô với xe điện, mặc dù công ty cũng
bắt đầu bán xe chạy xăng từ năm 1904. Tuy nhiên, với sự ra đời của dây chuyền lắp ráp ơ
tơ ít tốn kém bởi Ford, thị phần ơ tô điện giảm sút đáng kể.

Do thiếu lưới điện và những hạn chế của pin sạc thời bấy giờ, ô tô điện không nhận
được nhiều sự quan tâm; tuy nhiên, tàu điện bắt đầu trở nên phổ biến nhờ vào chi phí thấp
và tốc độ cao. Đến thế kỷ 20, vận tải bằng đường ray tàu điện trở nên phổ biến

rộng rãi với những tiến bộ trong đầu máy tàu điện. Qua thời gian, động cơ điện dần
được áp dụng cho những loại phương tiện chuyên dụng như xe nâng hạ, xe cứu

19

thương, máy kéo và xe vận chuyển đơ thị, ví dụ như xe đưa sữa ở Anh; trong hầu hết thế
kỷ 20, Vương quốc Anh là nước sử dụng xe điện đường bộ nhiều nhất.

Tàu điện được dùng để vận tải than, bởi nó khơng tiêu hao lượng ơxy ít ỏi trong mỏ. Sự
thiếu thốn tài nguyên năng lượng hóa thạch buộc Thụy Sĩ điện hóa mạng lưới tàu điện của
họ. Một trong những pin sạc đầu tiên – pin niken-sắt – được Edison chọn dùng cho ô tô
điện.

Xe điện là một trong những loại ô tô đầu tiên, và trước khi động cơ đốt trong hiệu
quả xuất hiện, ô tô điện giữ nhiều kỷ lục tốc độ và quãng đường vào đầu những năm
1900. Những công ty bán xe điện bao gồm Baker Electric, Columbia Electric, Detroit
Electric, và tại một thời điểm xe điện từng bán chạy hơn xe chạy bằng xăng. Năm 1900,
28 phần trăm ô tô chạy trên đường phố Hoa Kỳ là xe điện. Xe điện phổ biến đến mức
Tổng thống Woodrow Wilson và điệp vụ của ơng đi vịng quanh Washington, D.C.
trong chiếc Milburn Electrics, với phạm vi 60–70 mi (100– 110 km) mỗi lần sạc.

Đa số nhà sản xuất ô tô dân dụng chọn xe chạy xăng trong thập niên đầu tiên của thế
kỷ 20, tuy nhiên xe tải điện vẫn được sử dụng cho đến những năm 1920. Một số thay đổi
đã làm giảm sút sự phổ biến của xe điện. Cơ sở hạ tầng đường xá được cải thiên yêu cầu
quãng đường đi lớn hơn so với mức thông thường của xe điện, và việc phát hiện những
mỏ dầu lớn tại Texas, Oklahoma, và California hạ giá thành xăng dầu, giúp giá xe động
cơ đốt trong rẻ hơn trên quãng đường dài. Xe điện nhiều lúc được quảng cáo là xe cao cấp
cho phụ nữ, phần nào có thể đã khiến nam giới khơng ưa chuộng. Ngồi ra, xe động cơ
đốt trong trở nên dễ dàng vận hành hơn với sự ra đời của starter điện bởi Charles
Kettering năm 1912, khiến việc dùng thanh quay bằng tay khơng cịn cần thiết eliminated
the need of a hand crank for starting a gasoline engine, và tiếng ồn của xe đốt trong được
khắc phục với sự sáng chế của bộ giảm thanh động cơ bởi Hiram Percy Maxim năm
1897. Cuối cùng, quy trình sản xuất hàng loạt xe chạy xăng bởi Henry Ford năm 1913 hạ
giá thành của xe chạy xăng đáng kể so với xe điện.

Nổi tiếng nhất dòng xe điện hiện nay là xe điện Tesla. Với những ưu thế vượt

trội:

20

- Cơng nghệ hiện đại, an tồn

Các dịng xe của Tesla được sở hữu công nghệ tối tân, hiện đại. Các công nghệ

của xe điện Tesla có thể sánh với các bộ phim viễn tưởng như “Back to the future".
Một trong số các công nghệ mà Tesla sẽ áp dụng trong tương lai chính là hệ thống xe ô tô
tự động lái.

Tesla là hãng xe điện với công nghệ tối tân, tiên tiến bậc nhất

- Cơ sở hạ tầng đầy đủ

Điểm hạn chế lớn nhất của các dòng xe điện là giới hạn về phạm vi di chuyển. Để có
thể di chuyển với phạm vi như những chiếc ô tô thông thường, xe điện buộc phải được sạc
pin hàng giờ đồng hồ dài.

Tuy nhiên, đối với Tesla, nhà sáng lập Elon Musk khơng chỉ tập trung phát triển các
dịng xe điện mà còn xây dựng một hệ thống sạc điện rộng lớn, trải rộng với hơn
3.574 trạm siêu áp trên toàn cầu. Ngoài ra, một điểm nổi bật là người dùng chỉ cần
khoảng 30 phút để sạc đầy 80% pin cho ơ tơ của mình.

Tesla sở hữu hệ thống trạm siêu áp trải rộng trên tồn cầu

- Nhiều tính năng ẩn thú vị

Ngoài những đặc điểm nổi bật về thiết kế, xe điện Tesla cịn có những tính năng ẩn khá
thú vị. Những tính năng ẩn này có thể được gọi chung bằng cụm từ “Trứng phục sinh"
(Easter Egg) và được Tesla cài vào ô tô.

Các tính năng này có thể là giọng nói của Rick và Morty trong kích hoạt chế độ Sentry
Mode bằng giọng nói hay nhân vật hoạt hình trong trị chơi điện tử quen thuộc Mario
Kart.

Về ưu điểm và nhược điểm xe điện Tesla:

ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM