Khi nghe tới vấn đề cấp độ lái xe tự động, thì dƣờng nhƣ tâm lý của mọi ngƣời đều cảm thấy hơi lo lắng và dẫn tới nhiều sự thắc mắc. Các dòng xe điện mới nhất đều đƣợc các nhà sản xuất chăm chút đến các chức năng hiện đại và xe tự hành là chức năng cải tiến nhất. Cấp độ lái tự động theo Hiệp hội Kỹ sƣ ô tô phân ra sáu cấp độ nhƣ sau:
Cấp độ 0: Hoàn toàn không có khả năng tự xử lý tình huống
Ở cấp độ này, chiếc xe không có khả năng tự động với bất kỳ chức năng lái nào. Tài xế chịu trách nhiệm cho tất cả các thao tác vận hành.
Cấp độ 1: Hỗ trợ tài xế
Ở cấp độ này, xe có khả năng tự động trong một số chức năng nhƣ cảnh báo lệch làn, giữ duy trì làn đƣờng, kiểm soát hành trình thích ứng hoặc phanh tự động (nhƣng chỉ thực hiện một chức năng chứ không kết hợp hai hay nhiều). Tài xế cần điều khiển để kiểm soát xe. Hầu hết các loại ô tô cao cấp ra mắt trong vòng 1 năm trở lại đây đều hỗ trợ đầy đủ các chức năng của tự lái cấp độ 1.
Cấp độ 2: Tự động hóa một phần
Ở cấp độ này, bằng cách kết hợp hai hay nhiều chức năng tiên tiến nhƣ tự động cảnh báo lệch làn, duy trì làn đƣờng và phanh hoặc chuyển hƣớng và tăng tốc, xe có thể chủ động hơn. Nhƣng tài xế cũng cần “cảnh giác” những tình huống bất ngờ để kịp xử lý.
Cấp độ 3: Tự động hóa có điều kiện
Ở cấp độ này, thƣờng gọi là “không cần nhìn đƣờng”, cấp độ này cho phép ngƣời lái xe rãnh mắt làm những việc khác ở tốc độ dƣới 60km/h.
Cấp độ 4: Tự động hóa ở mức cao
Ở cấp độ này, xe có thể tự chuyển hƣớng, phanh hoặc tăng tốc, thậm chí tránh vật cản thông qua việc liên tục giám sát tình trạng đƣờng sá. Cấp này cho ngƣời lái xe có thể ngủ nghỉ nếu muốn. Và đƣợc kích hoạt trên các cung đƣờng ở tình trạng hoàn hảo.
85 Cấp độ 5: Tự động hóa toàn diện
Ở cấp độ cao nhất này, đúng nghĩa là “chiếc xe tự động lái”, có thể vận hành trong mọi tình huống và điều kiện mà không cần con ngƣời can thiệp vào. Tài xế có thể thoải mái ngủ nghỉ, thƣ giãn hoặc làm những việc mình thích khi chiếc xe lƣu thông trên đƣờng.
Hiện nay, hãng xe điện nổi tiếng thế giới Tesla cung cấp sự lựa chọn cao nhất ở mức tự động cấp độ 2 nhƣ trên là bằng cách kết hợp hai hoặc nhiều tính năng hỗ trợ ngƣời lái tiên tiến nhƣ tự động cảnh báo chệch làn, duy trì làn đƣờng và phanh hoặc chuyển hƣớng và tăng tốc, xe có thể chủ động hơn trong xử lý một số tình huống. Mặc dù tài xế có thể vận hành mà không phải chú ý nhiều ở cấp độ này, nhƣng vẫn luôn phải “cảnh giác” để tham gia và sẵn sàng can thiệp kiểm soát trong tình huống bất ngờ.
Chiếc Lucid Air trong vài năm tới cũng có kế hoạch đƣợc nâng cấp lên hệ thống tự lái cấp 3. Audi hay Honda cũng đã ra mắt hệ thống cấp độ 3 này ở chiếc A8 và Legend. Tuy nhiên vẫn đƣợc ra mắt ở cấp độ thử nghiệm là chính. Và hiện nay hầu hết các hãng xe đều hƣớng tới cấp độ này và phổ biến ra thị trƣờng [17].
4.2.2 Tổng quan về hệ thống Autopilot trên xe Tesla
Tesla gọi tính năng này là chức năng tăng cƣờng về mặt an toàn và tiện nghi cho ngƣời lái. Những chiếc xe mới của Tesla sẽ có 8 camera, một radar, 12 cảm biến siêu âm, những chiếc xe cũ từ 2014 đến 2016 thì chỉ có 1 camera và các cảm biến, radar yếu hơn. Trung tâm của hệ thống là một máy tính rất mạnh mẽ, nó sẽ lấy dữ liệu từ camera theo thời gian thực kết hợp với các điểm dữ liệu của radar, cảm biến để xử lý.
Tesla cung cấp 2 gói tự lái cho xe của họ, và bạn sẽ phải mua: gói Autopilot và gói Full Self-Driving. Tuy nhiên cả hai đều yêu cầu có ngƣời ngồi trong cabin và bạn phải đặt tay lên vô lăng, hiện tại xe Tesla chƣa gọi là xe tự hành hoàn toàn.
Với gói Auto pilot: xe sẽ có chức năng nhƣ Adaptive Cruise Control (hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng), tự động đánh lái khi lệch làn…
Với gói Full Self-Driving: xe sẽ có thêm chức năng gợi ý và tự động chuyển làn, tự đỗ, gọi xe từ xa, nhận diện biển báo dừng và tín hiệu giao thông để tự động giảm tốc độ…
86 Tesla luôn hỗ trợ cập nhật phần mềm OTA, giống nhƣ cách update điện thoại, máy tính của mình, nên sau một đêm thức dậy thì xe đã có chức năng mới, không cần mang xe ra hãng để nâng cấp phần mềm nhƣ đa số các hãng xe khác. Những chức năng tự lái cũng đƣợc cập nhật cho chủ xe theo cách này [17].
4.2.3 Cách hệ thống autopilot vận hành
Chiếc xe cần tài xế vì tài xế là ngƣời thấy đƣợc những gì diễn ra xung quanh, có thể biết đƣợc tình huống này nên làm gì, tình huống kia thì nên hành xử ra sao. Bản thân 1 chiếc xe vô tri vô giác thì không làm đƣợc chuyện đó.
Tesla xử lý vấn đề bằng cách khiến cho chiếc xe cũng có thể thấy đƣợc môi trƣờng xung quanh nhƣ con ngƣời, và cũng có khả năng ra quyết định giống nhƣ một ngƣời tài xế thực tế.
Để thấy đƣợc môi trƣờng xung quanh:
Xe Tesla nhìn môi trƣờng bằng 8 camera đặt xung quanh xe. Ngày xƣa xe Tesla chỉ có 1 camera hƣớng về phía trƣớc mà thôi, sau này Tesla nâng cấp lên hệ thống mạnh mẽ hơn để xe có thể nhìn đƣợc mọi hƣớng xung quanh nó. Phía trƣớc, phía sau, bên hông xe đều có camera cả. Những camera này đều đƣợc kết nối vào hệ thống máy tính trung tâm. Camera sẽ nhìn đƣợc xe, làn đƣờng, ngƣời đi bộ, biển báo giao thông, các vật cản, lề đƣờng, các tòa nhà xung quanh…
Nhƣng nếu chỉ có camera không thôi thì chƣa đủ. Camera sẽ bị hạn chế về khả năng nhìn trong tối, thời gian phản hồi, cũng nhƣ cần nhiều sức mạnh để xử lý. Thế nên Tesla lắp thêm các cảm biến siêu âm để tăng khả năng nhận biết môi trƣờng cho xe trong nhiều điều kiện khác nhau. Ví dụ khi đi trong tối, trong mƣa thì các cảm biến siêu âm này vẫn hoạt động bình thƣờng do chúng nhận biết các vật thể không phải bằng hình ảnh mà bằng sóng siêu âm. Cảm biến va chạm, cảm biến lùi trên chiếc ô tô hiện nay của bạn cũng hoạt động theo cách tƣơng tự [17].
Xe Tesla còn có hệ thống radar nằm phía trƣớc. Radar sẽ phát ra tín hiệu và ghi nhận sóng phản xạ về để biết khoảng cách giữa các xe chạy phía trƣớc là bao nhiêu, giống nhƣ cách radar quân sự phát hiện máy bay của địch ngay cả khi chúng còn ở rất xa.
87 Tất nhiên radar trên xe thì sẽ không mạnh nhƣ radar quân sự mà chỉ vừa đủ để lái trên đƣờng.
Hình 4.5: Hệ thống camera, cảm biến và radar của Tesla Model 3 [17]
88 Để nhận thức và đƣa ra quyết định
Con ngƣời có mắt để nhìn, có tay để sờ, nhƣng chỉ nhìn không thì chƣa đủ. Chúng ta có não để xử lý tín hiệu hình ảnh do mắt, tay đƣa vào, nhờ có não mà bạn biết đƣợc đó là biển báo cấm, đó là làn đƣờng, còn xa xa là một anh cảnh sát giao thông đang đứng. Nếu không có não chúng ta chỉ đơn giản là thấy ảnh và không biết nó là gì và bạn nên làm gì.
Thế nên một phần quan trọng trong hệ thống Autopilot của Tesla đó là chiếc máy tính trung tâm, đóng vai trò tiếp nhận tín hiệu từ các camera, cảm biến và radar, đƣa qua xử lý để “phiên dịch” xem hình ảnh đó có thể là gì, và đƣa ra quyết định xe nên thực hiện hành động nào. Bên dƣới là hình ảnh bo mạch của hệ thống nhận thức nằm trong xe.
Hình 4.7: Vi xử lý của Tesla [17]
Trên bo mạch này có những bộ xử lý rất mạnh mẽ vì nó phải tiếp nhận rất nhiều thông tin cùng lúc. CPU, GPU, RAM, bộ lƣu trữ… đều có đầy đủ, nhƣ một cái máy tính thực thụ. Nhiều ngƣời nói rằng những chiếc xe tự lái ngày nay mang theo cả một siêu máy tính thì cũng không phải là sai.
Không chỉ Tesla mà các hệ thống thông minh trên nhiều dòng xe hiện đại ngày nay sử dụng trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence - AI) để phân biệt các vật thể, các đối tƣợng mà camera ghi nhận. Trí tuệ nhân tạo ứng dụng vào việc xử lý hình ảnh giúp Tesla
89 biết đƣợc đó là một chiếc xe, kia là biển báo dừng, đằng xa là ngƣời đi bộ, kia là lề đƣờng…
4.2.4 Hạn chế của tính năng Autopilot
Tesla nói rằng có nhiều yếu tố có thể ảnh hƣởng đến khả năng tự lái của xe, ví dụ nhƣ tầm nhìn kém do thời tiết (mƣa gió, sƣơng mù, tuyết…), ánh sáng quá sáng (do xe đi ngƣợc chiều, do mặt trời chiếu thẳng vào xe), các đối tƣợng quá to che mất xe phía trƣớc, các lớp sơn đặc biệt khiến radar không thể phản xạ tín hiệu, đƣờng xá hƣ hỏng, thời tiết quá nóng hoặc quá lạnh… Hay chỉ đơn giản là bụi bặm che mất camera thì tính năng autopilot cũng không hoạt động tốt.
Và dĩ nhiên Autopilot của Tesla chỉ mới dừng lại ở cấp độ 2 vì vậy phải cần tài xế giữ lấy vô lăng để xử lý những tình huống khẩn cấp. Trong tƣơng lai khi mà công nghệ phát triển hơn việc xe tự hành hoàn toàn xử lý đƣợc các tình huống mà không cần sự có mặt của tài xế sẽ là bƣớc đột phá cho nền công nghệ xe tự hành [17].
90
Chƣơng 5. XE ĐIỆN CÓ LÀ SỰ THAY THẾ HOÀN HẢO CHO XE CHẠY NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH
5.1 Ƣu điểm của xe điện so với ô tô sử dụng động cơ đốt trong
Thân thiện với môi trƣờng
Xe ô tô điện khôngthải ra bất kỳ loại khí nào gây nguy hiểm đến sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng xung quanh. Ngƣợc lại, nếu so sánh, trung bình xe có động cơ xăng sản sinh 350g CO2/1,6 km. Cũng cần chú ý rằng, tuy không trực tiếp thải ra khí thải độc hại nhƣng quá trình sản xuất xe điện lại có những ảnh hƣởng nhất định đến môi trƣờng. Dù vậy, những ảnh hƣởng này sẽ giảm dần khi công nghệ phát triển.
Tuy nhiên việc sản xuất điện - nguồn nhiên liệu duy nhất của xe điện là quá trình có thể tạo ra tác động nhất định tới hệ sinh thái, nhƣng đã đƣợc quy hoạch để quản lý. Điều này khác hoàn toàn so với việc thả nổi hàng triệu xe sử dụng động cơ đốt trong xả khói khắp đƣờng phố gây ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe con ngƣời và chỉ hậu kiểm bằng kiểm soát khí thải. Các chuyên gia đã chỉ ra tác động của việc sản xuất điện phụ thuộc vào nguồn điện của từng khu vực. Ở những nơi nhƣ California, New York và Tây Bắc Thái Bình Dƣơng có nhiều năng lƣợng tái tạo từ năng lƣợng mặt trời, gió, địa nhiệt, sóng..., xe điện tác động ít nhất tới môi trƣờng. Với những nƣớc sử dụng phần lớn sức nƣớc để sản xuất điện nhƣ Việt Nam (tỉ trọng 37%), thì phát thải CO2 ít hơn so với những nƣớc sử dụng đa số nhiệt điện nhƣ Nhật Bản. Nguyên nhân bởi các đập thủy điện hoàn toàn không sử dụng nhiên liệu (nhƣ dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên) nên quá trình tạo ra điện không tạo ra CO2.
Không gây tiếng ồn động cơ
Động cơ diesel và động cơ xăng là tác nhân lớn gây ra tình trạng ô nhiễm tiếng ồn một trong những tác nhân gây hại cho sức khỏe con ngƣời. Với tốc độ 104 km/h, trung bình xe ô tô truyền thống phát ra âm thanh khoảng 70 dB. Tuy nhiên, các loại xe điện sẽ yên tĩnh và có âm thanh nhẹ nhàng hơn, âm thanh mà chúng tạo ra chủ yếu đến từ những luồng gió đi qua thân xe hoặc tiếng lốp tiếp xúc với mặt đƣờng. Mà những âm thanh này cũng chỉ có khi xe chạy ở tốc độ cao. Vì lý do an toàn đối với ngƣời đi bộ, đặc biệt là
91 ngƣời khiếm thị, những chiếc ô tô điện sẽ phải có hệ thống tạo ra tiếng ồn khi chạy ở tốc độ thấp nhằm giúp ngƣời đi bộ dễ dàng nhận biết loại xe này đang di chuyển.
Chi phí vận hành và bảo dƣỡng thấp
Thói quen hàng trăm năm của ngƣời sử dụng ô tô xăng, dầu sẽ thay đổi hoàn toàn. Tại Mỹ, trung bình chi phí đổ xăng, dầu cho ô tô khoảng 2.000-4.000 USD/ngƣời/năm. Khi sử dụng xe điện, chi phí này đƣợc loại bỏ, thay vào đó là chi phí điện. Tuy vậy, chi phí điện rẻ hơn nhiều lần so với xăng.
So với ô tô dùng động cơ đốt trong (ICEV), xe điện có ít hạng mục bảo dƣỡng hơn, giúp giảm chi phí sử dụng. Nếu động cơ đốt trong có hàng trăm bộ phận cơ khí chuyển động và hao mòn theo thời gian, mỗi motor điện chỉ gồm 2 phần chính là phần xoay (rotor) và phần tĩnh (stator) để biến năng lƣợng điện thành chuyển động xoay. Bên cạnh đó, động cơ điện cũng không cần nhớt bôi trơn, nƣớc làm mát, dây đai dẫn động, lọc nhớt, lọc gió… Đây là những chi tiết cần thay thế và kiểm tra định kỳ. Với cấu tạo không có động cơ đốt trong, hộp số phức tạp và lƣợc giản nhiều bộ phận truyền động, danh mục bảo dƣỡng chính của xe điện đƣợc thu ngắn và độ phức tạp cũng thấp hơn. Nhờ đó, các mẫu xe điện có chi phí sử dụng, chăm sóc tiết kiệm hơn ô tô truyền thống.
Ô tô điện hầu nhƣ không phải thực hiện bảo dƣỡng liên quan đến hệ truyền động trong khoảng 1-2 năm đầu tiên. Tất cả xe điện bán ra tại Mỹ đều đƣợc bảo hành 8 năm hoặc 100.000 dặm cho gói pin - bộ phận quan trọng nhất của một chiếc ô tô điện. Trong vòng vài năm đầu, ngƣời dùng xe điện chỉ phải bảo dƣỡng cho lốp, phanh và giảm xóc. Chi phí bảo dƣỡng lớn nhất có thể cho một chiếc xe điện là thay thế pin. Không giống nhƣ các loại pin thông thƣờng, xe điện có pin sạc lớn, phức tạp đƣợc xả và sạc liên tục, dẫn đến suy thoái và mất mát theo thời gian. Trong trƣờng hợp hiếm hoi mà pin xe điện bị lỗi và cần thay thế, nhà sản xuất thƣờng sẽ thay thế bảo hành pin. Tuy nhiên, nếu xe hết hạn bảo hành, thay thế pin xe điện sẽ rất đắt tiền. Phần lớn các chủ sở hữu xe điện sẽ không phải thay thế pin của ô tô, nhƣng đó là rủi ro khi sử dụng một chiếc xe điện.
92 Ƣu đãi về thuế và các khuyến khích từ chính phủ
Nhiều quốc gia trên thế giới đã phát triển các dòng xe ô tô thân thiện với môi trƣờng. Họ cũng đƣa ra các chính sách khác nhau hỗ trợ tài chính, thuế... để ƣu tiên phát triển, sử dụng xe điện.
Chẳng hạn, Hàn Quốc miễn thuế tiêu thụ đặc biệt, thuế phƣơng tiện với các loại xe điện chạy pin và ô tô điện sử dụng nhiên liệu hydro. Ngƣời mua xe điện tại Hàn Quốc sẽ đƣợc giảm tối đa 2.000 USD thuế tiêu dùng cá nhân (thuế đóng một lần); giảm 1.400 USD thuế mua xe. Chính phủ nƣớc này cũng đƣa ra hỗ trợ giá 13.000 USD với các phƣơng tiện chạy điện hoàn toàn, tuy nhiên khoản trợ cấp này đã giảm dần từ 2014 đến nay.
Trung Quốc miễn thuế tiêu dùng, giảm 50% lệ phí đăng ký với ô tô điện chạy pin. Còn Thái Lan, Indonesia... đƣa ra loạt ƣu đãi thuế, phí trong 5 năm để khuyến khích ngƣời dân các nƣớc này sở hữu, dùng xe điện.
Hiệu suất động cơ điện cao hơn động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong là loại động cơ nhiệt. Trong quá trình làm việc nhiệt năng do đốt