Xe điện: Hướng tới một tương lai bền vững với trí tuệ nhân tạo

Thị trường ô tô đứng trước thềm một cuộc chuyển đổi lớn với sự ra đời của xe điện, giải quyết mối lo ngại về khí thải nhà kính toàn cầu và sử dụng nguồn năng lượng cạn kiệt. Nhu cầu tăng nhanh đối với những phương tiện này xuất phát từ sự thay đổi trong ba lĩnh vực chính: hành vi của người tiêu dùng, quy định và tích hợp công nghệ AI trong quy trình.

Theo EV-Volume.com , “tổng cộng 10,5 triệu chiếc BEV (Xe điện chạy bằng pin) và PHEV (Xe điện cắm điện) mới đã được giao trong năm 2022, tăng +55 % so với năm 2021.”

“Rõ ràng là xe điện là tương lai, và tương lai đó đang đến nhanh hơn nhiều người dự đoán. Dave Lewis, Giám đốc điều hành của di chuyểnEV .

Trung Quốc bất chấp các đợt bùng phát và đóng cửa lẻ tẻ của Covid, đã vươn lên dẫn đầu bảng xếp hạng với mức tăng +82% doanh số bán xe điện hàng năm vào cuối năm 2022.

Các khoản trợ cấp của chính phủ Trung Quốc cho xe điện, sự mở rộng của ngành công nghiệp xe điện mini và sự xuất hiện của các thương hiệu tương đối phải chăng hơn là một vài yếu tố góp phần vào sự tăng trưởng bùng nổ của ngành này ở Trung Quốc.

Theo sát Trung Quốc, châu Âu chiếm khoảng 11% tổng doanh thu được tạo ra. Các luật và quy định nghiêm ngặt về khí hậu thúc đẩy ngành vận tải châu Âu, “Phù hợp cho 55” chương trình xác định cách luật biến “việc đạt được mục tiêu khí hậu của EU là giảm ít nhất 55% lượng khí thải của EU vào năm 2030 trở thành một nghĩa vụ pháp lý.”

Tuy nhiên, thị trường EV ở châu Âu đang nằm trong tầm ngắm của một cuộc khủng hoảng năng lượng sắp xảy ra sau cuộc xâm lược của Nga vào Ukraine. Chi phí điện ngày càng tăng đang ảnh hưởng đến khả năng chi trả của việc lái xe điện, đến mức chúng có thể trở nên đắt hơn khi vận hành so với các loại xe chạy bằng khí đốt. Sự tăng giá điện này có khả năng cản trở sự chuyển đổi của lục địa sang phương tiện giao thông điện.

“Khi chúng tôi xem xét điều này (sự chuyển đổi sang xe điện) trước cuộc khủng hoảng năng lượng, chúng tôi đã xem xét điểm bùng phát vào khoảng năm 2023 đến năm 2024. Nhưng nếu bạn cho rằng bạn có mức thuế trong tương lai là 0,55 đô la, thì điểm bùng phát sẽ chuyển sang năm 2026, ” Maria Bengtsson nói , một đối tác tại Ernst & Young.

Một số quốc gia đang định hình các chính sách của họ xung quanh mối đe dọa của biến đổi khí hậu và cạn kiệt nguồn tài nguyên tái tạo. Chính quyền Biden đang thúc đẩy nước Mỹ khử cacbon bằng cách giới thiệu mục tiêu 50% xe điện vào năm 2030.

"Ngày nay, gần như tất cả các nhà sản xuất ô tô đã đặt phương tiện không phát thải làm trọng tâm trong các chiến lược dài hạn của họ - và có lẽ quan trọng hơn là các kế hoạch đầu tư trung hạn của họ," theo S&P toàn cầu di động . Báo cáo nhấn mạnh rằng xe điện không còn là một ngành công nghiệp mới chớm nở mà đã đạt đủ sức hút để trở thành xu hướng chủ đạo tại các thị trường như Trung Quốc, Đức, Pháp và Vương quốc Anh.

Việc áp dụng xe điện chủ yếu được thúc đẩy bởi những tiến bộ trong công nghệ, việc tích hợp AI vào ô tô đã dẫn đến việc nâng cao các tính năng giúp lái xe dễ dàng và an toàn.

Theo Nghiên cứu và Thị trường , “Thị trường trí tuệ nhân tạo ô tô (AI) toàn cầu được dự đoán sẽ phát triển mạnh với tốc độ CAGR là 29,2% và trị giá hơn 34,30 tỷ USD trong năm dự báo 2022-2030”.

Nó lưu ý thêm rằng sự tăng trưởng trong thị trường AI ô tô là sự phản ánh trực tiếp nhu cầu ngày càng tăng “đối với các phương tiện tinh vi và sự chuyển dịch của ngành công nghiệp ô tô sang điện”.

Những thách thức như phạm vi lái xe hạn chế, thời gian sạc lâu và khả năng tích hợp với lưới điện thông minh đang được giải quyết bằng việc giới thiệu Công nghệ AI.

“ Độ nhạy của xe điện tăng lên dẫn đến có nhiều dữ liệu hơn từ chiếc xe đó. Dữ liệu này có thể được sử dụng bởi các nhà sản xuất, đại diện dịch vụ và tài xế,” Cliff Rice từ Tự động hóa Rockwell .

Ông giải thích thêm rằng các nhà sản xuất có thể sử dụng dữ liệu này để cải thiện các thuật toán hỗ trợ người lái, hiểu các kiểu lái xe cho nhu cầu bảo trì và cung cấp các bản cập nhật phần mềm và chẩn đoán nâng cao để nâng cao hiệu suất của xe và tăng tuổi thọ của chúng.

Phân tích dự đoán đang đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy công nghệ pin. Sử dụng bảo trì dự đoán, các công nghệ này đang cải thiện hiệu quả và độ tin cậy của pin. Điều này rất quan trọng vì nó đảm bảo rằng pin hoạt động ở mức tối ưu, mang lại hiệu suất cao và giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc.

“Pin là thành phần rất phức tạp – về mặt hóa học, điện học và phần mềm,” Rikard Vinge nói , Nhà khoa học dữ liệu tại Volvo. “Nhưng phân tích dữ liệu có thể giúp chúng tôi hiểu rõ hơn về chúng: cách chúng được sử dụng, cách chúng bị ảnh hưởng bởi người lái xe, cách chúng bị ảnh hưởng bởi các bộ phận khác trong xe.”

Ngoài trải nghiệm người dùng, các kỹ sư đang sử dụng AI để cải thiện thiết kế và hiệu quả làm việc của các bộ phận.

“Bằng cách sử dụng AI trong phương pháp thiết kế tản nhiệt tổng quát, chúng tôi có thể tạo và mô phỏng hàng nghìn lần lặp lại một thiết kế chỉ trong vài ngày, hoàn toàn tự động. Để hoàn toàn nắm bắt được quy mô và tốc độ chơi ở đây, trong thời gian cần thiết để một kỹ sư nhiệt tạo ra một thiết kế, chúng tôi đã tạo ra 1.000,” Giám đốc điều hành Diabatix cho biết, Liên minh Vervecken.

Một số công ty đang hợp tác với các tên tuổi công nghệ lớn để cung cấp cho người dùng của họ những gì tốt nhất của cả hai công nghệ.

Ford có hợp tác với Google để tận dụng các dịch vụ đám mây và kiến thức chuyên môn về trí tuệ nhân tạo và máy học của Google. Tesla đòn bẩy AI để cập nhật phần mềm qua đám mây cung cấp cho người dùng của họ các dịch vụ từ xa. Volkswagen và Microsoft cũng đã chung tay để giải phóng sức mạnh của Azure IoT và PowerBI bằng cách cung cấp các giải pháp năng suất và viễn thông.

Các OEM chính (Nhà sản xuất thiết bị gốc) tin chắc rằng việc chuyển đổi sang ngành công nghiệp di động điện tử giờ đây là không thể tránh khỏi.

Doanh số bán BEV và PHEV của BYD Auto đã tăng gấp ba lần nhờ tập trung nỗ lực sản xuất và bán xe điện, giúp BYD Auto trở thành nhà sản xuất PHEV và BEV hàng đầu vào năm 2022. Tesla thống trị doanh số bán BEV toàn cầu với 17% thị phần, trong khi Tập đoàn Volkswagen chỉ có một Doanh số bán xe điện ở châu Âu tăng 10% khi doanh số bán hàng PHEV giảm.

Các nhà sản xuất ô tô lâu đời đang đổi mới mô hình kinh doanh của họ với hy vọng thích ứng với một thế giới mới, nơi điện thay thế xăng và dầu diesel truyền thống. Các nhà sản xuất ô tô đang mua lên mỗi pin họ có thể nhận được khi các nhà máy tiến hành cải tạo để chế tạo xe điện. Một số doanh nghiệp đang buộc phải tìm đối tác do chi phí sản xuất xe điện cao, trong khi những doanh nghiệp khác đang trở thành ứng cử viên mua lại.

Những người chơi nổi bật trong ngành đang cải tiến động cơ đốt trong truyền thống của họ để trở thành người đi đầu trong việc loại bỏ chúng hoàn toàn. Những tên tuổi hàng đầu như Tesla, Volkswagen, Toyota, General Motors và Nissan đang giới thiệu những mẫu xe mới trên thị trường.

Quá trình chuyển đổi sang ngành công nghiệp xe điện đang mang lại nhiều cơ hội đổi mới trong lĩnh vực công nghệ pin, hệ thống phanh, hệ thống lái và bố trí động cơ đẩy. Năm 2020, hơn 18.000 các đơn đăng ký bằng sáng chế đã được thực hiện, với tỷ lệ cấp bằng sáng chế trung bình là 50%, theo xu hướng bằng sáng chế toàn cầu trong lĩnh vực Xe điện (EV).

Mặc dù xu hướng nộp bằng sáng chế cho thấy tốc độ của công nghệ, nhưng nó cũng đưa ra một bức tranh công bằng về những thay đổi mới đang diễn ra trong ngành. Theo một báo cáo được Văn phòng Bằng sáng chế Châu Âu (EPO) công bố vào năm 2020, hồ sơ bằng sáng chế cho pin và các công nghệ lưu trữ điện khác đã tăng 14% hàng năm trên toàn thế giới, 88% trong số đó mang lại sự đổi mới trong công nghệ pin.

Xe điện tăng nhu cầu cao nhất về nguồn cung cấp Lithium cho sản xuất pin. Nếu nhu cầu ngày nay được dự báo đến năm 2050, riêng thị trường Hoa Kỳ sẽ yêu cầu khai thác gấp ba lần những gì hiện đang được sản xuất trên toàn cầu, nhưng liệu nó có nhất thiết phải diễn ra theo cách này không?

MỘT báo cáo gần đây nhận thấy rằng “Nhu cầu về lithium có thể giảm tới 92% vào năm 2050 so với các kịch bản sử dụng nhiều lithium nhất. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng ba biện pháp can thiệp chính sách chính: giảm sự phụ thuộc vào xe hơi, pin EV có kích thước phù hợp và tạo ra một hệ thống tái chế mạnh mẽ.”

Cơ sở hạ tầng sạc hiện tại cho các loại pin này không có khả năng đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. Mặc dù các khoản đầu tư khổng lồ đang được tiến hành, sự hoài nghi xuất hiện do chi phí, sự lựa chọn và "lo lắng về phạm vi," tăng vọt ở những khu vực mà các bộ pin trước đây không mang lại phạm vi lái xe đáng kể và mất nhiều thời gian sạc. Phương tiện và bộ sạc nhanh nhất- Lucid Air có thể cung cấp khoảng 300 dặm của phạm vi trong 20 phút, 100-200 dặm mỗi giờ sạc là điển hình cho EV trung bình.

Để giảm bớt những lo ngại như vậy, đã có một nỗ lực nhanh chóng để thiết lập mạng lưới sạc nhanh trên toàn quốc, với các tiện ích đang tìm cách tăng doanh số bán điện. Nhiều hơn 60 tiện ích đã hợp lực để thành lập Liên minh Đường cao tốc Điện Quốc gia, nhằm mục đích phát triển mạng lưới sạc nhanh trên toàn quốc dọc theo các đường cao tốc chính ở Hoa Kỳ. Số lượng bộ sạc nhanh đã tăng lên đáng kể, với hơn 6.500 có sẵn ngày hôm nay, và thậm chí còn nhiều hơn nữa các cam kết đang thực hiện.

General Motors Co. và Pilot Co. kế hoạch để hợp tác và xây dựng một mạng lưới các trạm sạc trên khắp Hoa Kỳ, được thiết lập để tăng khoảng 20% số lượng bộ sạc nhanh có sẵn cho người lái xe Mỹ.

Khi thế giới chuyển đổi từ đội xe chạy bằng xăng sang xe điện, người ta ước tính rằng hàng triệu người sẽ phụ thuộc vào lưới điện theo nhiều cách khác nhau. Điều này có nghĩa là công suất phát điện sẽ phải tăng lên để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng mà không gây căng thẳng cho lưới điện. Theo Bộ Năng lượng , Hoa Kỳ, mức tiêu thụ điện sẽ tăng 38% vào năm 2050, chủ yếu là do sự tham gia nhiều của xe điện.

Nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Texas, Austin đã thực hiện các kịch bản đánh giá theo từng tiểu bang trong đó mọi ô tô cá nhân, xe tải và SUV đều được chuyển đổi thành mô hình điện cắm điện. Các học thấy rằng mức tiêu thụ năng lượng của bang đã tăng lên 17 % ở Wyoming và 55 % ở Maine. \

Các sự tiêu thụ dao động từ 20-30 phần trăm ở hầu hết các bang. Một số bang cho thấy khả năng sẵn có để đảm nhận các tải vượt mức trong khi đối với những bang khác, các giả định trường hợp lý tưởng về thời gian sạc được thực hiện để truyền nguồn. Dung lượng của lưới điện để sạc xe điện phụ thuộc rất nhiều vào thời gian cắm điện trong ngày. Khả năng lưới điện bị quá tải sẽ giảm đáng kể nếu được sạc ở giờ cao điểm khi mức tiêu thụ ít hơn.

Với tất cả những suy đoán và khả năng, thế giới tưởng tượng “không phát thải” dường như không thừa nhận những gì xảy ra với các phương tiện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch chạy trên đường hiện nay. Một ý tưởng đang lan truyền là chuyển đổi ô tô chạy bằng động cơ truyền thống sang ô tô điện.

Tại một sự kiện công nghiệp gần đây, Giám đốc điều hành của Toyota, Akio Toyoda, báo hiệu rằng doanh nghiệp sẽ tham gia vào thị trường chuyển đổi bằng cách trưng bày hai chiếc Corolla cổ điển đã được chuyển đổi thành năng lượng điện và hydro.

Giám đốc điều hành Toyoda cho biết: “Thực tế là chúng ta không thể đạt được lượng khí thải carbon bằng không vào năm 2050 chỉ bằng cách chuyển tất cả doanh số bán ô tô mới sang xe điện. họp báo. “Điều quan trọng là cung cấp các tùy chọn cho những chiếc xe yêu thích đã có chủ.”

Trong khi một số chuyên gia ủng hộ ý tưởng tu sửa, những người khác tin rằng ô tô điện khó có thể là một lựa chọn khả thi cho những cá nhân có nguồn tài chính hạn chế.

“Nếu bạn đang nghĩ làm thế nào để tôi trang bị thêm một chiếc ô tô ICE thành một chiếc xe điện, thì tôi không nghĩ điều đó sẽ xảy ra. Mọi người sẽ đơn giản mua xe điện như một loại xe thay thế như thường lệ, nhưng họ có thể kết hợp hai công nghệ này bằng cách có một chiếc xe hybrid cắm điện trước,” Trevor Curwin từ Sheeva.ai .

Sự mở rộng nhanh chóng của ngành công nghiệp xe điện, bất chấp những thách thức do các yếu tố và hạn chế bên ngoài gây ra, cung cấp một dấu hiệu mạnh mẽ rằng xe điện sẽ tiếp tục tồn tại và sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc định hình tương lai của giao thông vận tải.