电动汽车轮胎配件技术的创新思考

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:为了能够促进电动汽车更好的发展,本文对电动汽车轮胎配件技术创新进行研究。首先阐述了电动汽车轮胎配件技术创新的必要性,然后提出了注重电动汽车轮胎的安全性能、降低轮胎的滚动阻力、提升轮胎里程数、利用科学技术创新轮胎新产品、推出第二代电动汽车轮胎等创新策略,希望可以提供给相关人员一些参考。

  关键词:电动汽车;轮胎配件;技术创新;

  内燃机汽车发展,是现代科技重点成就,使得人们日常生活中交通需求、运输需求得到满足。但是,随着汽车工业的快速发展,化石能源大量消耗,且引起了严重的环境问题。最近几年,随着节能减排的提出,电动汽车得到了广泛的普及,根据相关调查显示,2020年全球电动乘用车年销量已经超出了300万辆,且在车企与政府设定的目标中可以发现,在未来一段时间内电动汽车销量还会不断上涨。随着电动汽车销量的不断上涨,对于汽车配件,特别是电动汽车轮胎配件技术的要求也逐渐提升。因此,在实际工作中,相关人员需要注重对电动汽车轮胎配件技术创新的研究,打破技术壁垒,基于现代化技术创新,促进电动汽车快速发展。

1 电动汽车轮胎配件技术创新的必要性

  在电动汽车发展中,新型电动机逐渐被引入,电动汽车转向、制动、驱动、噪声等也随之发生改变。除了电动汽车关键部位,如电池组、高效率马达、尖端的热管理系统等,电动汽车轮胎也成为了非常重要的组成部分。汽车动力系统电器化给轮胎行业带来了新的挑战和契机,要求配套的轮胎具有低噪声、低滚动阻力等特点,且还需要积极响应提供驱动力的电动机输出的瞬时扭矩。

  针对电动汽车来讲,现阶段存在以下两点问题:其一是为车辆提供动力的蓄电池质量大、单次充电续航里程短。因此,电动汽车轮胎需要对滚动阻力进行降低,且在结构方面应利用高强度的材料,进而配合车辆对上述问题进行解决。此外,电动汽车没有发动机噪声,和常规汽车相比更加安静,使得轮胎噪声、风噪受到了额外关注,因此对于轮胎与路面噪声要求相对较高。在操控性能方面,因为动力传递系统存在一些差异,电动汽车瞬时扭矩输出相对较大,对于轮胎抓地性能要求相对较高。

  在使用环境层面,电动汽车大多是在城市地面使用,行驶路面相对较好,所以电动汽车轮胎性能和普通轮胎性能相比,具有一些特殊要求。例如,普通轿车更加适合在高速公路上进行行驶,在城区使用的轮胎常常是处于低速行驶或者是中速行驶状态,针对于轮胎的干路面侧滑阻力、湿路面侧滑阻力与转向刚度要求相对较低,对轮胎滚动阻力、噪声水平要求相对较高。

  针对轮胎设计来讲,利用一些措施,可以对轮胎与路面的噪声以及滚动阻力进行降低。例如,对轮胎胎面花纹块的厚度进行减小,更多的利用浅的周向花纹沟、较窄的横向花纹沟槽,对胎侧与带束层厚度进行减少,且利用具有较好性能的橡胶配方,可以有效提升轮胎柔韧性,实现对轮胎断面高宽比的减小。但是,一般情况下,这些设计会使轮胎的抓地性能、操控性能、耐磨性能等低于普通标准轮胎。

  从中可以看出,完美的电动汽车轮胎,需要具有良好的抓地性能,更好的对电动马达输出的瞬间扭矩进行处理,保证驾驶安全性。但是,与此同时常常会使轮胎滚动阻力增加,也会导致电动汽车单次充电续航里程缩短,这和电动汽车开发环保要求存在一些差异。因此,电动汽车轮胎配件技术的创新是非常必要的。

2 电动汽车轮胎配件技术的创新策略

  最近几年,电动汽车市场销量不断增加,随之对于轮胎配件技术的要求也不断提高,下文以电动汽车专用轮胎为例,对技术创新进行深入研究。

  2.1 注重电动汽车轮胎的安全性能

  电动汽车、混合动力汽车和具有内燃机的汽车相比,电池组大多较重。较重的汽车想要停止,需要的时间相对较长。从中可以看出,在电动汽车配件中,高品质的轮胎是非常重要的,特别是在苛刻环境下,如湿滑路面,因此电动汽车轮胎的侧壁,可以利用更加坚硬的材料,这样才可以对更大重量进行支撑[3]。

  2.2 降低轮胎的滚动阻力

  在电动汽车轮胎配方中,可以把白炭黑添加到橡胶中,进而对轮胎滚动阻力进行降低的同时,保证轮胎抗湿化性能。针对轮胎骨架材料,在带束层可以挑选具有较高强度的钢丝,在胎体层可以挑选新型高性能显微材料,进而实现对轮胎滚动阻力的降低,并且还可以实现节能减排。在轮胎结构中,为了防止从胎面到胎圈间变形,在变形时可以保证带束层宽度超出行驶面宽度,进而被有效控制。并且,还可以对轮胎断面宽度进行增加,对三角胶高度进行降低,减小胎面部位变形,进而对滚动阻力进行降低。

  此外,在胎面花纹设计工作中,需要保证轮胎高附着性与耐磨性的基础上,设计新的胎面花纹,对轮胎滚动阻力进行降低[4]。例如,XZA轮胎,如图1,是米其林公司推出的一款前轴用轮胎,轮胎花纹是纵向花纹沟,通过轮胎性能函数计算,对沟深进行确定,花纹变形较小,滚动损失也较小,节能效果不错。把白炭黑和聚合物进行科学结合,利用优质的骨架材料、合适的花纹形状、完善的轮廓设计等,可以对轮胎滚动阻力进行降低。

  2.3 提升轮胎里程数

  电动汽车轮胎接地面应该更加柔软,因为化合物材料更加柔软,产生的摩擦力也会更大,进而促使电动汽车的加速度更大,匹配电动机高扭矩特性,充分发挥出最高性能。并且,由于电动汽车轮胎磨损速度和燃油车轮胎磨损速度相比要快百分之三十,因此接地面更加柔软可以使轮胎使用时间延长。且更加柔软的接地面配以坚硬的侧壁,可以使电动汽车续航里程得到扩大,能够扩大大约百分之五至百分之十。国外为了能够实现汽车性能和轮胎的更好匹配,在设计汽车时,生产轮胎的厂商和生产汽车的厂商会共同进行交流和研究,生产汽车的厂商会把和汽车匹配的轮胎动态力学性能要求,向生产轮胎的厂商提出。针对生产轮胎的厂商,在对满足汽车性能要求的轮胎进行设计和生产时,还需要对轮胎动态力学模型进行研发,以便于生产汽车的厂商可以做好悬架系统设计与整车性能模拟仿真计算工作。现如今,我国轮胎基本上都是选配,并没有结合车型设计,所以对整车性能的发挥会造成较大影响。因此,在未来工作中,可以尝试着借鉴国外的模式,结合车型进行轮胎设计,保证电动汽车整车性能,促使各项性能达到最优,如经济性、平顺性、平稳操控、动力性、振动噪声等。此外,还需要注重系统设计分析与开发制造电动汽车专用轮胎,例如,倍耐力推出了电动汽车专用轮胎,在轮胎中有Elect标记,这些轮胎是为电动汽车量身打造的,阻力低、重量轻、强度高、噪音小,可以有效提升电动汽车的动力与续航能力。

  2.4 利用科学技术创新轮胎新产品

  固特异是基于电动技术,属于电动汽车原型胎。根据测试发现,在电动汽车行驶过程中会产生强大、迅疾的扭矩,而电池组使车重加重,因此配备的传统轮胎磨损速度会加快。因此,电动汽车除了需要轮胎具有较高的耐用性,还需要解决电动汽车滚动阻力大的问题;并且很多国家与地区充电设施配备还不够完善,所以消费者对于电动汽的续航里程要求也相对加高。为了应对这些问题,可以利用以下技术,对电动汽车轮胎进行创新。第一,对轮胎胎面进行创新性设计[5]。在设计轮胎胎面时,可以利用系横向花纹槽,这和传统的沟槽相比,橡胶和路面的接触面积更大,即便是湿滑路面,也会表现出较高的性能,且还可以有效解决高强度扭矩问题。并且,该种设计可以降低噪音辐射传播,减少车内外的噪音。第二,高负载构造。通过优化胎里沟槽,可以保证胎面花纹高性能,还可以使电池带来的额外车身重量得到有效支撑。第三,对车辆续航里程进行延长。优化胎面化合物材质属性,可以降低轮胎滚动阻力,进而解决高强度扭矩问题的同时,可以对车辆续航里程进行延长。并且,特别设计的轮胎,其内壁可以减少空气阻力,降低轮胎转动质量,最终降低能耗。

  2.5 推出第二代电动汽车轮胎

  最近几年,我国电动汽车市场需求不断上涨,且人们也越来越关注高科技汽车零配件的研发工作。韩泰轮胎,推出了第二代电动汽车轮胎,不仅操控性较好,还具备较强的处理噪音、降低噪音能力,如图2。第二代电动汽车轮胎,其是为了满足轮胎的严苛要求而设计的,具有先进的降噪技术、优化的花纹块间隙,可以把轮胎花纹块震动频率进行降低,进而降低噪音。并且,该轮胎利用芳纶混合型材料,对轮胎带束层进行加固,有效提升了轮胎的负重能力;在高速行驶、转向时,可以有效控制花纹块移动幅度,有效减少胎面变形,保证轮胎的抓地力、操控性能,提升汽车行驶稳定性。此外,该轮胎利用水松化合物、环保型植物油、针叶树脂等新兴混合材料,具有良好的湿地性能表现,很少出现轮胎打滑情况。

3 结束语

  总而言之,在新时代背景下,电动汽车轮胎配件技术创新是非常重要的,不仅影响着电动汽车的运行,还影响着电动汽车的发展。目前,由于受到多种因素影响,电动汽车轮胎配件技术创新还存在一些问题,严重影响到了电动汽车的发展。因此,在实际工作中,相关人员需要意识到电动汽车轮胎配件技术创新的重要性,并结合实际情况,通过科学合理的手段,以现代化技术为基础,积极主动创新轮胎配件技术,进而供给消费者更加安全、高质量的电动汽车,进一步促进电动汽车发展。

参考文献

  [1]朱波,王海森,郑敏毅,等.电动汽车专用轮胎发展趋势[J].汽车工程师,2018(006):55-58.

  [2]肖福文.低滚阻轮胎对电动客车续驶里程的影响研究[J].机电技术,2018(02):88-91.

  [3]陈楠枰.电动汽车安全保障和创新引领---仅靠政策驱动市场将不可持续[J].交通建设与管理,2016(16):20-25.

  [4]固特异展示全新轮胎技术,助力提高电动汽车性能[J].橡塑技术与装备,2018,44(07):56.

  [5]丰田研发非充气式轮胎打造轻量化电动汽车[J].橡塑技术与装备,2017,43(23):32.

作者:郭杏莉 单位:河南工业贸易职业学院

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