電動(dòng)汽車輪胎配件技術(shù)的創(chuàng)新研究

郭杏莉

摘要：為了能夠促進(jìn)電動(dòng)汽車更好的發(fā)展，本文對(duì)電動(dòng)汽車輪胎配件技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行研究。首先闡述了電動(dòng)汽車輪胎配件技術(shù)創(chuàng)新的必要性，然后提出了注重電動(dòng)汽車輪胎的安全性能、降低輪胎的滾動(dòng)阻力、提升輪胎里程數(shù)、利用科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新輪胎新產(chǎn)品、推出第二代電動(dòng)汽車輪胎等創(chuàng)新策略，希望可以提供給相關(guān)人員一些參考。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車;輪胎配件;技術(shù)創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：U469.72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）16-0212-02

0? 引言

內(nèi)燃機(jī)汽車發(fā)展，是現(xiàn)代科技重點(diǎn)成就，使得人們?nèi)粘Ｉ钪薪煌ㄐ枨?、運(yùn)輸需求得到滿足。但是，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，化石能源大量消耗，且引起了嚴(yán)重的環(huán)境問題。最近幾年，隨著節(jié)能減排的提出，電動(dòng)汽車得到了廣泛的普及，根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，2020年全球電動(dòng)乘用車年銷量已經(jīng)超出了300萬輛，且在車企與政府設(shè)定的目標(biāo)中可以發(fā)現(xiàn)，在未來一段時(shí)間內(nèi)電動(dòng)汽車銷量還會(huì)不斷上漲。隨著電動(dòng)汽車銷量的不斷上漲，對(duì)于汽車配件，特別是電動(dòng)汽車輪胎配件技術(shù)的要求也逐漸提升。因此，在實(shí)際工作中，相關(guān)人員需要注重對(duì)電動(dòng)汽車輪胎配件技術(shù)創(chuàng)新的研究，打破技術(shù)壁壘，基于現(xiàn)代化技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)電動(dòng)汽車快速發(fā)展。

1? 電動(dòng)汽車輪胎配件技術(shù)創(chuàng)新的必要性

在電動(dòng)汽車發(fā)展中，新型電動(dòng)機(jī)逐漸被引入，電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)、噪聲等也隨之發(fā)生改變。除了電動(dòng)汽車關(guān)鍵部位，如電池組、高效率馬達(dá)、尖端的熱管理系統(tǒng)等，電動(dòng)汽車輪胎也成為了非常重要的組成部分。汽車動(dòng)力系統(tǒng)電器化給輪胎行業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)和契機(jī)，要求配套的輪胎具有低噪聲、低滾動(dòng)阻力等特點(diǎn)，且還需要積極響應(yīng)提供驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)輸出的瞬時(shí)扭矩。

針對(duì)電動(dòng)汽車來講，現(xiàn)階段存在以下兩點(diǎn)問題：其一是為車輛提供動(dòng)力的蓄電池質(zhì)量大、單次充電續(xù)航里程短。因此，電動(dòng)汽車輪胎需要對(duì)滾動(dòng)阻力進(jìn)行降低，且在結(jié)構(gòu)方面應(yīng)利用高強(qiáng)度的材料，進(jìn)而配合車輛對(duì)上述問題進(jìn)行解決。此外，電動(dòng)汽車沒有發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，和常規(guī)汽車相比更加安靜，使得輪胎噪聲、風(fēng)噪受到了額外關(guān)注，因此對(duì)于輪胎與路面噪聲要求相對(duì)較高。在操控性能方面，因?yàn)閯?dòng)力傳遞系統(tǒng)存在一些差異，電動(dòng)汽車瞬時(shí)扭矩輸出相對(duì)較大，對(duì)于輪胎抓地性能要求相對(duì)較高。

在使用環(huán)境層面，電動(dòng)汽車大多是在城市地面使用，行駛路面相對(duì)較好，所以電動(dòng)汽車輪胎性能和普通輪胎性能相比，具有一些特殊要求。例如，普通轎車更加適合在高速公路上進(jìn)行行駛，在城區(qū)使用的輪胎常常是處于低速行駛或者是中速行駛狀態(tài)，針對(duì)于輪胎的干路面?zhèn)然枇?、濕路面?zhèn)然枇εc轉(zhuǎn)向剛度要求相對(duì)較低，對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力、噪聲水平要求相對(duì)較高。

針對(duì)輪胎設(shè)計(jì)來講，利用一些措施，可以對(duì)輪胎與路面的噪聲以及滾動(dòng)阻力進(jìn)行降低。例如，對(duì)輪胎胎面花紋塊的厚度進(jìn)行減小，更多的利用淺的周向花紋溝、較窄的橫向花紋溝槽，對(duì)胎側(cè)與帶束層厚度進(jìn)行減少，且利用具有較好性能的橡膠配方，可以有效提升輪胎柔韌性，實(shí)現(xiàn)對(duì)輪胎斷面高寬比的減小。但是，一般情況下，這些設(shè)計(jì)會(huì)使輪胎的抓地性能、操控性能、耐磨性能等低于普通標(biāo)準(zhǔn)輪胎。

從中可以看出，完美的電動(dòng)汽車輪胎，需要具有良好的抓地性能，更好的對(duì)電動(dòng)馬達(dá)輸出的瞬間扭矩進(jìn)行處理，保證駕駛安全性。但是，與此同時(shí)常常會(huì)使輪胎滾動(dòng)阻力增加，也會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)汽車單次充電續(xù)航里程縮短，這和電動(dòng)汽車開發(fā)環(huán)保要求存在一些差異。因此，電動(dòng)汽車輪胎配件技術(shù)的創(chuàng)新是非常必要的。

2? 電動(dòng)汽車輪胎配件技術(shù)的創(chuàng)新策略

最近幾年，電動(dòng)汽車市場銷量不斷增加，隨之對(duì)于輪胎配件技術(shù)的要求也不斷提高，下文以電動(dòng)汽車專用輪胎為例，對(duì)技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行深入研究。

2.1 注重電動(dòng)汽車輪胎的安全性能

電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和具有內(nèi)燃機(jī)的汽車相比，電池組大多較重。較重的汽車想要停止，需要的時(shí)間相對(duì)較長。從中可以看出，在電動(dòng)汽車配件中，高品質(zhì)的輪胎是非常重要的，特別是在苛刻環(huán)境下，如濕滑路面，因此電動(dòng)汽車輪胎的側(cè)壁，可以利用更加堅(jiān)硬的材料，這樣才可以對(duì)更大重量進(jìn)行支撐[3]。

2.2 降低輪胎的滾動(dòng)阻力

在電動(dòng)汽車輪胎配方中，可以把白炭黑添加到橡膠中，進(jìn)而對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力進(jìn)行降低的同時(shí)，保證輪胎抗?jié)窕阅堋ａ槍?duì)輪胎骨架材料，在帶束層可以挑選具有較高強(qiáng)度的鋼絲，在胎體層可以挑選新型高性能顯微材料，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力的降低，并且還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。在輪胎結(jié)構(gòu)中，為了防止從胎面到胎圈間變形，在變形時(shí)可以保證帶束層寬度超出行駛面寬度，進(jìn)而被有效控制。并且，還可以對(duì)輪胎斷面寬度進(jìn)行增加，對(duì)三角膠高度進(jìn)行降低，減小胎面部位變形，進(jìn)而對(duì)滾動(dòng)阻力進(jìn)行降低。

此外，在胎面花紋設(shè)計(jì)工作中，需要保證輪胎高附著性與耐磨性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)新的胎面花紋，對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力進(jìn)行降低[4]。例如，XZA輪胎，如圖1，是米其林公司推出的一款前軸用輪胎，輪胎花紋是縱向花紋溝，通過輪胎性能函數(shù)計(jì)算，對(duì)溝深進(jìn)行確定，花紋變形較小，滾動(dòng)損失也較小，節(jié)能效果不錯(cuò)。把白炭黑和聚合物進(jìn)行科學(xué)結(jié)合，利用優(yōu)質(zhì)的骨架材料、合適的花紋形狀、完善的輪廓設(shè)計(jì)等，可以對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力進(jìn)行降低。

2.3 提升輪胎里程數(shù)

電動(dòng)汽車輪胎接地面應(yīng)該更加柔軟，因?yàn)榛衔锊牧细尤彳?，產(chǎn)生的摩擦力也會(huì)更大，進(jìn)而促使電動(dòng)汽車的加速度更大，匹配電動(dòng)機(jī)高扭矩特性，充分發(fā)揮出最高性能。并且，由于電動(dòng)汽車輪胎磨損速度和燃油車輪胎磨損速度相比要快百分之三十，因此接地面更加柔軟可以使輪胎使用時(shí)間延長。且更加柔軟的接地面配以堅(jiān)硬的側(cè)壁，可以使電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程得到擴(kuò)大，能夠擴(kuò)大大約百分之五至百分之十。國外為了能夠?qū)崿F(xiàn)汽車性能和輪胎的更好匹配，在設(shè)計(jì)汽車時(shí)，生產(chǎn)輪胎的廠商和生產(chǎn)汽車的廠商會(huì)共同進(jìn)行交流和研究，生產(chǎn)汽車的廠商會(huì)把和汽車匹配的輪胎動(dòng)態(tài)力學(xué)性能要求，向生產(chǎn)輪胎的廠商提出。針對(duì)生產(chǎn)輪胎的廠商，在對(duì)滿足汽車性能要求的輪胎進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)，還需要對(duì)輪胎動(dòng)態(tài)力學(xué)模型進(jìn)行研發(fā)，以便于生產(chǎn)汽車的廠商可以做好懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)與整車性能模擬仿真計(jì)算工作?，F(xiàn)如今，我國輪胎基本上都是選配，并沒有結(jié)合車型設(shè)計(jì)，所以對(duì)整車性能的發(fā)揮會(huì)造成較大影響。因此，在未來工作中，可以嘗試著借鑒國外的模式，結(jié)合車型進(jìn)行輪胎設(shè)計(jì)，保證電動(dòng)汽車整車性能，促使各項(xiàng)性能達(dá)到最優(yōu)，如經(jīng)濟(jì)性、平順性、平穩(wěn)操控、動(dòng)力性、振動(dòng)噪聲等。此外，還需要注重系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析與開發(fā)制造電動(dòng)汽車專用輪胎，例如，倍耐力推出了電動(dòng)汽車專用輪胎，在輪胎中有Elect標(biāo)記，這些輪胎是為電動(dòng)汽車量身打造的，阻力低、重量輕、強(qiáng)度高、噪音小，可以有效提升電動(dòng)汽車的動(dòng)力與續(xù)航能力。

2.4 利用科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新輪胎新產(chǎn)品

固特異是基于電動(dòng)技術(shù)，屬于電動(dòng)汽車原型胎。根據(jù)測試發(fā)現(xiàn)，在電動(dòng)汽車行駛過程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大、迅疾的扭矩，而電池組使車重加重，因此配備的傳統(tǒng)輪胎磨損速度會(huì)加快。因此，電動(dòng)汽車除了需要輪胎具有較高的耐用性，還需要解決電動(dòng)汽車滾動(dòng)阻力大的問題;并且很多國家與地區(qū)充電設(shè)施配備還不夠完善，所以消費(fèi)者對(duì)于電動(dòng)汽的續(xù)航里程要求也相對(duì)加高。為了應(yīng)對(duì)這些問題，可以利用以下技術(shù)，對(duì)電動(dòng)汽車輪胎進(jìn)行創(chuàng)新。第一，對(duì)輪胎胎面進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)[5]。在設(shè)計(jì)輪胎胎面時(shí)，可以利用系橫向花紋槽，這和傳統(tǒng)的溝槽相比，橡膠和路面的接觸面積更大，即便是濕滑路面，也會(huì)表現(xiàn)出較高的性能，且還可以有效解決高強(qiáng)度扭矩問題。并且，該種設(shè)計(jì)可以降低噪音輻射傳播，減少車內(nèi)外的噪音。第二，高負(fù)載構(gòu)造。通過優(yōu)化胎里溝槽，可以保證胎面花紋高性能，還可以使電池帶來的額外車身重量得到有效支撐。第三，對(duì)車輛續(xù)航里程進(jìn)行延長。優(yōu)化胎面化合物材質(zhì)屬性，可以降低輪胎滾動(dòng)阻力，進(jìn)而解決高強(qiáng)度扭矩問題的同時(shí)，可以對(duì)車輛續(xù)航里程進(jìn)行延長。并且，特別設(shè)計(jì)的輪胎，其內(nèi)壁可以減少空氣阻力，降低輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量，最終降低能耗。

2.5 推出第二代電動(dòng)汽車輪胎

最近幾年，我國電動(dòng)汽車市場需求不斷上漲，且人們也越來越關(guān)注高科技汽車零配件的研發(fā)工作。韓泰輪胎，推出了第二代電動(dòng)汽車輪胎，不僅操控性較好，還具備較強(qiáng)的處理噪音、降低噪音能力，如圖2。第二代電動(dòng)汽車輪胎，其是為了滿足輪胎的嚴(yán)苛要求而設(shè)計(jì)的，具有先進(jìn)的降噪技術(shù)、優(yōu)化的花紋塊間隙，可以把輪胎花紋塊震動(dòng)頻率進(jìn)行降低，進(jìn)而降低噪音。并且，該輪胎利用芳綸混合型材料，對(duì)輪胎帶束層進(jìn)行加固，有效提升了輪胎的負(fù)重能力;在高速行駛、轉(zhuǎn)向時(shí)，可以有效控制花紋塊移動(dòng)幅度，有效減少胎面變形，保證輪胎的抓地力、操控性能，提升汽車行駛穩(wěn)定性。此外，該輪胎利用水松化合物、環(huán)保型植物油、針葉樹脂等新興混合材料，具有良好的濕地性能表現(xiàn)，很少出現(xiàn)輪胎打滑情況。

3? 結(jié)束語

總而言之，在新時(shí)代背景下，電動(dòng)汽車輪胎配件技術(shù)創(chuàng)新是非常重要的，不僅影響著電動(dòng)汽車的運(yùn)行，還影響著電動(dòng)汽車的發(fā)展。目前，由于受到多種因素影響，電動(dòng)汽車輪胎配件技術(shù)創(chuàng)新還存在一些問題，嚴(yán)重影響到了電動(dòng)汽車的發(fā)展。因此，在實(shí)際工作中，相關(guān)人員需要意識(shí)到電動(dòng)汽車輪胎配件技術(shù)創(chuàng)新的重要性，并結(jié)合實(shí)際情況，通過科學(xué)合理的手段，以現(xiàn)代化技術(shù)為基礎(chǔ)，積極主動(dòng)創(chuàng)新輪胎配件技術(shù)，進(jìn)而供給消費(fèi)者更加安全、高質(zhì)量的電動(dòng)汽車，進(jìn)一步促進(jìn)電動(dòng)汽車發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[3]陳楠枰.電動(dòng)汽車 安全保障和創(chuàng)新引領(lǐng)——僅靠政策驅(qū)動(dòng)市場將不可持續(xù)[J].交通建設(shè)與管理，2016（16）：20-25.

[4]固特異展示全新輪胎技術(shù)，助力提高電動(dòng)汽車性能[J].橡塑技術(shù)與裝備，2018，44（07）：56.

[5]豐田研發(fā)非充氣式輪胎打造輕量化電動(dòng)汽車[J].橡塑技術(shù)與裝備，2017，43（23）：32.