Sự phát triển kéo dài một thập kỷ của xe kéo điện: Ai đang định hình thế hệ thiết bị vận tải tiếp theo?

 Trong bối cảnh triển khai sâu rộng chiến lược “ carbon kép ” toàn cầu , ngành vận tải, một trong những lĩnh vực phát thải carbon quan trọng, đang đứng trước nhu cầu cấp thiết về chuyển đổi xanh. Là loại phương tiện chính để vận chuyển đường dài, trọng tâm giảm phát thải của đoàn tàu toa xe sơ mi rơ moóc ban đầu tập trung vào phần đầu kéo (phương tiện chính). Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ năng lượng mới, các công ty xe thương mại đã bắt đầu mở rộng triển vọng đổi mới của mình sang lĩnh vực xe kéo để liên tục cải thiện hiệu quả vận chuyển và giảm lượng khí thải carbon.

Khi xe tải hạng nặng sử dụng năng lượng mới đẩy nhanh quá trình chuyển đổi, ngành công nghiệp xe kéo điện đã nhận được sự chú ý từ cả phía chính sách và thị trường. Ngay từ năm 2024, Ủy ban Kỹ thuật Tiêu chuẩn hóa Ô tô Quốc gia Trung Quốc đã chủ trì triệu tập " Cuộc họp khởi động Dự án Nghiên cứu Yêu cầu Tiêu chuẩn Xe kéo Điện " và hệ thống thông số kỹ thuật xe kéo điện của Trung Quốc đã bước vào giai đoạn xây dựng cơ bản. Liên minh Châu Âu đã đặt ra một mốc thời gian rõ ràng để giảm lượng khí thải carbon từ các loại xe kéo, yêu cầu các sản phẩm sơ mi rơ moóc phải đạt mục tiêu giảm 10 % lượng khí thải carbon vào năm 2030 .

Dưới áp lực của các quy định ngày càng nghiêm ngặt , ngành công nghiệp xe kéo toàn cầu đang đẩy nhanh việc đưa ra thế hệ giải pháp công nghệ thân thiện với môi trường mới - xe kéo điện đã trở thành bước đột phá .

Lần trình diễn thương mại đầu tiên về công nghệ trục dẫn động điện cho rơ moóc có thể bắt nguồn từ Triển lãm xe thương mại Hannover năm 2018. Vào thời điểm đó, SAF-HOLLAND, một nhà sản xuất trục dẫn động điện cho rơ moóc nổi tiếng thế giới, đã trưng bày các sản phẩm trục dẫn động điện cho rơ moóc do mình phát triển, đánh dấu sự gia nhập chính thức của công nghệ này vào thị trường.

Được thúc đẩy bởi làn sóng công nghệ này, các nhà cung cấp xe tải và công ty sản xuất rơ moóc quốc tế bao gồm ZF, WABCO, Schmitz Cargobull, v.v. đã tăng cường đầu tư vào hoạt động R&D và tích cực triển khai trong lĩnh vực công nghệ trục truyền động điện rơ moóc.

Ở giai đoạn phôi thai của quá trình phát triển xe kéo điện, lộ trình kỹ thuật chính thống tập trung vào các hệ thống thu hồi năng lượng thụ động. Công nghệ này lắp đặt động cơ và bộ pin vào trục xe kéo để chuyển đổi năng lượng động học trong quá trình phanh xe thành năng lượng điện và lưu trữ, do đó đạt được mục tiêu thu hồi và sử dụng năng lượng.

Công nghệ trục dẫn động điện của rơ moóc ở giai đoạn này thiên về loại phát điện, chẳng hạn như trục Rotos mà Schmitz Cargobull đã sản xuất hàng loạt và trục dẫn động điện có công suất định mức 17kW của Carrier tại Hoa Kỳ.

Tuy nhiên, công nghệ ở giai đoạn này vẫn còn những hạn chế rõ ràng : thứ nhất, hiệu quả thu hồi năng lượng phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện đường sá và hệ thống chỉ có thể đạt được khả năng bổ sung năng lượng hạn chế; Thứ hai, các hệ thống ban đầu rất tốn kém và trọng lượng pin tăng lên dẫn đến tải trọng giảm đáng kể; Cuối cùng, các chỉ số kinh tế khó có thể đáp ứng được nhu cầu của thị trường. Những điểm yếu kỹ thuật này đã thúc đẩy ngành công nghiệp khám phá các giải pháp tiên tiến hơn.

Cốt lõi của xe kéo điện lạnh Schmitz Cargobull là trục truyền động, bộ pin và máy làm lạnh chạy hoàn toàn bằng điện để thu hồi năng lượng.

Để cung cấp hỗ trợ điện tốt hơn cho xe kéo trong khi thu hồi năng lượng, sau năm 2022, công nghệ xe kéo điện toàn cầu sẽ mở ra giai đoạn phát triển đột phá và công nghệ chính thống sẽ bắt đầu chuyển từ phát điện sang truyền động xe kéo độc lập.

Vào tháng 10 năm 2021, hãng sản xuất xe thương mại khổng lồ của Châu Âu là Krone và Trailer Dynamics đã ký kết quan hệ đối tác chiến lược để cùng nhau ra mắt giải pháp xe kéo điện chuyên nghiệp (e-Trailer), đây cũng là lần đầu tiên khái niệm về xe kéo điện được đề xuất. Công ty Suspensys của Brazil cũng đã hợp tác với công ty sản xuất xe kéo lớn Randon của Brazil để ra mắt một loại xe kéo điện độc lập, hiện đã bắt đầu được sản xuất quy mô nhỏ.

Krone và Trailer Dynamics ra mắt xe kéo điện e-Trailer

Các công ty trong nước cũng đang tích cực tìm hiểu vấn đề này. Một nhà sản xuất rơ moóc đã triển khai bộ pin, trục truyền động điện và bộ điều khiển BMU trên khung gầm của một sơ mi rơ moóc thông qua công nghệ tích hợp mô-đun để xây dựng hệ thống năng lượng hybrid với chức năng truyền động phụ và thu hồi năng lượng.

Vào ngày 14 tháng 5 năm 2024, EU đã sửa đổi khái niệm về xe kéo điện trong Chỉ thị 2018/858. "Rơ moóc điện" được sửa đổi là bất kỳ loại rơ moóc nào có thể hỗ trợ lực đẩy của một tổ hợp xe bằng cách sử dụng hệ thống điện riêng của nó và không thể sử dụng trên đường công cộng nếu không được một xe khác kéo theo.

Điều này có nghĩa là nếu công nghệ trục truyền động điện của rơ moóc chỉ cung cấp khả năng lưu trữ năng lượng (như loại máy phát điện được đề cập ở trên) thì nó không thể được gọi là rơ moóc điện. Chỉ có công nghệ trục truyền động điện có khả năng tạo ra công suất độc lập như loại rơ moóc độc lập mới có thể được gọi là rơ moóc điện.

Vì lý do này, thu hồi năng lượng + hỗ trợ điện đã trở thành trọng tâm của ngành công nghiệp xe kéo điện toàn cầu và xe kéo điện cũng đã mở ra một vòng nghiên cứu và phát triển mới. Lấy Triển lãm ô tô Hannover 2024 làm ví dụ, mẫu sơ mi rơ moóc điện ý tưởng của ZF mang thương hiệu mới "TrailTrax", sơ mi rơ moóc điện KRONE eCOOL LINER và mẫu sơ mi rơ moóc điện eCool Trailer do Trailer Dynamics trưng bày đều thu hút sự chú ý lớn từ những người tham gia.

Cấu trúc trục điện độc lập của Trailer Dynamics dành cho xe kéo tại IAA 2024

Không giống như loại thu hồi năng lượng, rơ moóc điện độc lập đã đạt được những đột phá về công nghệ ở ba khía cạnh: thứ nhất là cải tiến hệ thống truyền động , sử dụng động cơ bên bánh xe hoặc giải pháp truyền động bằng động cơ trung tâm; Thứ hai, việc nâng cấp công nghệ pin và tăng mật độ năng lượng đã cải thiện đáng kể độ bền; Thứ ba, phát triển hệ thống điều khiển thông minh để đạt được khả năng điều chỉnh công suất rơ moóc một cách tự động. Những tiến bộ công nghệ này đã giúp xe kéo điện phát triển từ thiết bị phục hồi năng lượng đơn giản thành phương tiện vận chuyển thông minh có khả năng truyền động phụ.

Bất chấp những tiến bộ liên tục về công nghệ, xe kéo điện độc lập vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức khi ứng dụng thực tế.

Vấn đề đầu tiên là vấn đề kiểm soát phối hợp . Do hệ thống truyền động của xe chính và rơ moóc độc lập với nhau nên rất khó đạt được sự kết hợp hoàn hảo trong các điều kiện như tăng tốc và phanh. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến sự thoải mái khi lái xe mà còn có thể gây ra một số nguy cơ về an toàn. Đặc biệt với sự phát triển không ngừng của công nghệ mạng thông minh, nhu cầu phối hợp tích hợp giữa xe chính và xe kéo ngày càng trở nên rõ ràng. Rơ moóc điện có sự phối hợp tích hợp giữa xe chính và rơ moóc đã trở thành xu hướng phát triển mới.

Công nghệ cộng tác tích hợp trên rơ moóc chính không chỉ có các đặc điểm kỹ thuật của một rơ moóc điện độc lập mà quan trọng hơn, nó thiết lập cơ chế liên kết thông minh giữa rơ moóc chính và máy kéo. Khi tài xế vận hành máy kéo, ý định lái xe của người đó sẽ được hệ thống điều khiển thông minh của rơ moóc chính phân tích và chỉ định các hành động phối hợp cho rơ moóc chính. Các hướng dẫn điều khiển sẽ được truyền đến rơ moóc theo thời gian thực, do đó đạt được phản ứng chính xác và đồng bộ của các hành động từ rơ moóc chính.

Khi rơ moóc điện và xe chính được phát triển theo cách tích hợp, hệ thống điện của xe chính và rơ moóc không còn độc lập với nhau nữa mà cơ chế liên kết thông minh và phản ứng nhanh được hiện thực hóa trong điều kiện tăng tốc, phanh và các điều kiện làm việc khác. Chế độ điều khiển cộng tác này phá vỡ những hạn chế của xe chính và xe kéo truyền thống hoạt động độc lập, đồng thời cải thiện đáng kể khả năng xử lý, độ an toàn và hiệu quả năng lượng của toàn bộ xe.

Hiện nay, các công ty châu Âu đã đi đầu trong việc khám phá điều này . Các công ty phụ tùng ô tô lớn như ZF và công ty xe tự hành Einride của Thụy Điển đã thử nghiệm tương tác thông tin nhiều hơn giữa xe kéo và máy kéo trên thế hệ nguyên mẫu xe kéo điện mới và đã bắt đầu khám phá khái niệm xe kéo chính.

Tuy nhiên, sự cộng tác tích hợp thực sự đòi hỏi phải phá vỡ các ranh giới của công ty và đạt được sự liên kết sâu sắc của toàn bộ hệ thống xe, điều này đặt ra yêu cầu cao hơn về sự cộng tác trong chuỗi công nghiệp.

Do đó, trước những khó khăn của ngành, CIMC Vehicles ( 301039.SZ) đã hợp tác chặt chẽ với các công ty ô tô đối tác chiến lược để xây dựng nền tảng đổi mới công nghệ tàu hỏa chạy hoàn toàn bằng điện (EV-RT). Sự hợp tác của công ty với Tập đoàn ô tô Thiểm Tây đã trở thành hình mẫu trong ngành. Công ty tiên phong trong mô hình phát triển "tích hợp đầu kéo và rơ moóc", hiện thực hóa thiết kế đồng bộ của máy kéo và rơ moóc. Hai bên lấy mô hình kinh doanh "đầu máy tốt và rơ moóc tốt" làm cơ sở hoạt động, tập trung vào các cải tiến có hệ thống như "điều khiển phối hợp chính và rơ moóc" và "thu hồi năng lượng phanh phối hợp chính và rơ moóc", liên tục thúc đẩy các đột phá về công nghệ và đột phá về kịch bản ứng dụng trong các đoàn tàu đầu máy chạy hoàn toàn bằng điện.

Tàu điện gắn đầu hoàn toàn ( EV-RT) do CIMC Vehicles phát triển

Dựa trên bước đột phá này, CIMC Vehicles đã nhanh chóng thúc đẩy quá trình thương mại hóa sản phẩm của mình.

Năm 2024, CIMC Vehicles đã tung ra thị trường xe trộn bê tông J-RT1.0 chạy hoàn toàn bằng điện đầu tiên , hiện đã được đưa vào vận hành theo từng lô tại thị trường Tây An. Các ứng dụng chính là vận tải cảng và hậu cần bê tông. Tàu hỏa đeo đầu có khả năng điều khiển đáng tin cậy và mức tiêu thụ năng lượng giảm 37,7%.

Vào năm 2025, CIMC Vehicles sẽ tiếp tục phát triển xe ben gắn đầu chạy hoàn toàn bằng điện (xe ben EV-RT2.0-7A) và xe trộn gắn đầu chạy hoàn toàn bằng điện (xe trộn EV-RT 2.0); Năm 2026, chuẩn bị ra mắt xe tải lạnh thông minh gắn trên đầu chạy điện hoàn toàn và xe hậu cần phụ tùng xe điện hoàn toàn thông minh.

Ngoài việc liên tục cải tiến thiết kế và sản xuất tàu hỏa chạy hoàn toàn bằng điện, CIMC Vehicles còn tích cực xây dựng các kênh để thâm nhập thị trường. Năm nay, công ty có kế hoạch đầu tư vào một cơ sở lắp ráp tàu móc đầu chạy điện thuần túy tại Lô Châu , đồng thời đầu tư vào bốn cửa hàng móc đầu chạy điện thuần túy tại Tứ Xuyên, Trùng Khánh, Vân Nam và Quý Châu để bán và cung cấp dịch vụ sau bán hàng móc đầu chạy điện thuần túy. Các cửa hàng này cùng với cơ sở lắp ráp tại Luzhou tạo thành đơn vị tiếp thị xe kéo chạy hoàn toàn bằng điện ở khu vực Tây Nam, kết nối mối quan hệ giữa người dùng, đơn vị vận hành, nhà sản xuất và chính quyền địa phương nơi đăng ký xe, đồng thời cung cấp dịch vụ cho vay mua ô tô và trao đổi xe cũ.

Với sự cải tiến liên tục của ma trận sản phẩm xe kéo điện thuần túy và sự bố trí liên tục của mạng lưới bán hàng, các giải pháp tùy chỉnh cho các tình huống cụ thể như hậu cần cảng, phân phối đô thị và xây dựng kỹ thuật sẽ tiếp tục xuất hiện và CIMC Vehicles được kỳ vọng sẽ nắm bắt được không gian thị trường rộng lớn cho xe kéo điện.

Theo dữ liệu từ "Xe chuyên dụng", thị trường máy kéo năng lượng mới của Trung Quốc đã tăng trưởng bùng nổ vào năm 2024, với doanh số bán hàng hàng năm đạt 55.800 xe và tỷ lệ thâm nhập thị trường tăng lên 17,43%, gần gấp ba lần so với mức 5,87% vào năm 2023. Dữ liệu này chứng minh đầy đủ rằng máy kéo năng lượng mới đã bước vào giai đoạn ứng dụng trên diện rộng. Trong bối cảnh này, sơ mi rơ moóc tích hợp công nghệ cộng tác móc chính chắc chắn sẽ mở ra thời kỳ cơ hội vàng cho sự phát triển đồng bộ và có thể tạo nên sự bùng nổ thị trường trong nhiều kịch bản ứng dụng khác nhau trong 5-10 năm tới.

Li Guiping, Chủ tịch kiêm Tổng giám đốc điều hành của CIMC Vehicles, đã từng tuyên bố trước công chúng: "Trong hành trình khởi nghiệp lần thứ ba, chúng tôi hy vọng sẽ trở thành nhà khám phá, xây dựng và vận hành toàn bộ chuỗi giá trị của tàu hỏa chạy hoàn toàn bằng điện". Giải pháp công nghệ cộng tác tích hợp gắn trên xe chính do CIMC Vehicles đề xuất đã nắm bắt chính xác giai đoạn cửa sổ chiến lược cho quá trình chuyển đổi năng lượng mới của xe thương mại và đã tạo ra giải pháp thiết bị vận chuyển năng lượng mới có khả năng cạnh tranh toàn cầu thông qua đổi mới công nghệ có hệ thống.

Công nghệ cộng tác tích hợp xe kéo chính không chỉ lấp đầy khoảng cách công nghệ trong lĩnh vực tích hợp hệ thống xe kéo điện của đất nước tôi mà quan trọng hơn, nó sẽ thúc đẩy quá trình chuyển đổi của Trung Quốc từ một nước đi sau công nghệ trở thành người thiết lập tiêu chuẩn trong lĩnh vực xe kéo điện.

Đây là cuộc thi đổi mới công nghệ nhưng cũng là cơ hội quan trọng để thúc đẩy quá trình chuyển đổi và nâng cấp toàn bộ ngành xe thương mại.