民用轮胎

为什么电动车辆需要不同种类的轮胎

Ben Webb研究了电动车辆对于轮胎的不同需求,与内燃机时代的要求做了对比。

主頁 民用轮胎 为什么电动车辆需要不同种类的轮胎
为什么电动车辆需要不同种类的轮胎

轮胎设计是一种科学平衡的艺术,其目标是打造一款有着惊人的抓地力,能够长久使用,同时非常安静的产品,但是,这面临着极具挑战性的妥协,因为,轮胎橡胶的特性互相冲突。性能表现出色的轮胎没那么耐磨,耐磨损度高的轮胎声音很大,而灵活又无声的轮胎,对于驾驶来说形同噩梦。

现在,随着电动车辆时代的到来,设计工作变得更为复杂了,倍耐力的工程师们忙着和诸多汽车制造商一起研发满足要求的产品。电动车辆令人瞩目的扭矩对于轮胎要求很高,因为轮胎需要非常坚固——而这部分难度很高,轮胎需要非常很好的抓地力,但又不能太好,好到耗尽了重要的电池能量。同时,更为安静的引擎会凸显轮胎音量,因而降噪也很重要。

 

 “这关乎于达到正确的平衡——降低轮胎的滚动阻力和噪音,同时提升操控性和安全性,”倍耐力首席可持续发展和风险管控官Filippo Bettini说道,“生产一款低滚动阻力的轮胎是可能的,但是,这样的轮胎抓地力会更差,意味着没那么安全。”

轮胎设计是一门复杂的业务,远不止眼前看到的这些。科学家们尝试了一系列令人震惊的变量实验,包括调整橡胶配方的配比、轮胎结构技术、束带配置方式、胎侧结构、胎面花纹、凹槽宽度和深度……最终目标是为每家汽车制造商的每款车型找到最合适其特征的轮胎。

 

扭矩:瞬时动力

提到电动车辆(EV车辆)对于轮胎的具体需求,最重要的是能承受巨大的扭矩输出,即驱动车辆的旋转力。这就要说到电动引擎和传统内燃引擎在输出和使用动力方式上的基础差异了。

 

传统内燃引擎产生能量的方式是,油料和空气在燃烧室中合并,混合燃烧后产生高压气体,高压气体膨胀后驱动活塞,然后驱动活塞与曲轴的上下运动转化为旋转力。引擎空置时,必须吸入油料和空气才能开始转动,因而,汽油车不可能急停急起。混合油料和空气同样需要时间,这是限制加速的原因。

 

与之形成对比的是,一款电动引擎,其本质是一块高级的电磁铁,只是简单地储存电能,并将之转化为扭矩。一个简单的开关。没有复杂的化学反应,没有延迟。结果非常惊人——令人感到可怕的安静,突然之间的加速,要求抓地力出色而又耐磨损的轮胎将动力传至地面,并控制住车辆。

 

一段舒适行程

然后,就是尽可能最大化两次充电之间的行程了,因此,每伏特更长里程数的车辆就成了赢家,尤其是遇到必须要充电的长途旅程。这关乎轮胎的滚动阻力,即轮胎的变形情况。一款轮胎变形越大,那么就会需要更多能量让车辆前进。

 

一个显而易见的解决方案是打造一款非常坚硬的轮胎,滚动阻力极低,但是,这里面也存在一种妥协——车辆在两次充电之间的里程数更长了,但乘坐的舒适感会大大降低。举例来说,一款金属轮胎甚至可以说没有滚动阻力,但这会让最豪华的电动车变成一具膈人的骨架。

随后,目标就变成了找到适合车辆和使用的平衡。拥有一辆小巧电动车的车主,主要是考量短距离出行,可能会更乐意有很好的操控性和抓地力,以到达更远的地方和使用效率更高。而与之对比,特斯拉的车主可能更倾向于出色的操控,以及能够放心地踩下油门,追求肾上腺素的激增。

 

强大和安静的这一类

由于电动车引擎更为安静,轮胎噪音会更显著——声学效果也成为了轮胎设计中的一个关键要素,特别是胎面花纹、块状尺寸,以及凹槽的宽度和深度。车辆类型将再次影响着制造商的态度。如果是为一辆小型城市电动车生产轮胎,出行速度较慢,噪音较小,那么声学将不是一个大问题;如果是为重型高性能电动车生产的高端产品,那么降噪将是重要的一点。

 

然后要考虑的就是重量了,电动车搭载着很重的电池,这意味着远甚以往的纵向压力。更重的车意味着加速和过弯时的更大压力,要求轮胎结构有着额外的回弹性。为了能提供更好的耐磨损性,这些轮胎来得更不容易——整个车架必须加强,这还包括重构尺寸、各项参数调整和内部钢带的位置。

 

为新时代的电动车生产完美的轮胎,是一项真正复杂的工作——但这同样是一个迷人的挑战,需要严谨的科学论证、创新的思维方式和数以千计的测试里程。这项工作现在正进展顺利,而其成功的回报非常诱人。就像老一代的炼金师那样,今天的材料科学家们必须克服化学规则,进而实现自己的梦想——一款拥有一切美好特质的轮胎。

了解更多
民用轮胎