2020年,無疑是新能源汽車加速普及的一年。無論是純電動汽車,還是插電式混動汽車,亦或是非插電混合動力汽車,都在以超越以往的速度被市場接受。
這一過程中,人們越來越關注車輛的續航里程,電池系統的能量密度,甚至是車輛的電子電氣架構,但有一個技術往往容易被忽略,卻是重要性和安全性上超過前面任何一項內容的存在,那就是輪胎。
第一重變化:增負
由於車輛的動力總成變化,傳統的發動機變速箱,被電池、電控、電機取代。看似是減負,但在實際的車重上確實實實在在的增重,同樣尺寸的純電動汽車與燃油車,前者至少要重300kg左右,通常燃油車的自重鮮有2噸以上(非承載車身的大型越野車除外),但在電動車當中卻是分普遍。
另一方面,電機的扭矩特性與內燃機有著本質的區別。自然吸氣內燃機的扭矩曲線是從零開始線性上升,在60%的最大轉速達到扭矩的90%,但電機可以在10%的轉速達到扭矩的90%輸出,這就意味著,電動車的峰值扭矩要比燃油車來得早得多,特別在起步階段就有很大機率面臨大扭矩。
所以綜合增重與增力兩方面因素,我們套用一下簡單的牛頓第二定律率,就可以想象給輪胎帶來的挑戰有多大。根據牛頓第二定律:力(F)=質量(m)×加速度(a)。這裡面質量可以理解為車重,加速度可以理解為扭矩,這兩者的同時增大,而地面的摩擦阻力不變的情況下,意味著輪胎要在從靜止到啟動,從低速到高速加速階段,承載著數倍乃至數十倍的增負。所以能否抵禦住增負的壓力,就是對新能源汽車輪胎的第一重考驗。而這裡面又將分解為,輪胎對於車重的支撐是否強度足夠,另一方面是在瞬間大扭矩下,輪胎的抓地力是否可以足夠,特別是起步時的靜摩擦力。
第二重變化:節能與靜音
純電動汽車,對於續航里程有著非常敏感的指標要求,所以從輪胎的角度而言,能夠儘可能降低滾動阻力,提升車輛的續航是非常重要的指標。
德國馬牌研發的輪胎降噪技術ContiSilent™使輪胎無論在何種路面都可降低車內噪音
另外,相比燃油汽車,電動汽車電驅動系統噪聲小,胎噪反而更加明顯。因此,電動汽車輪胎的設計需要更多地考慮降噪的因素。
輪胎行業有一個“魔鬼三角”理論,指的是輪胎的三項指標,即滾動阻力、耐磨性和抗溼滑性。這三項指標是相對平衡的,如果有一項指標發生了改變,其他兩項也會隨之改變。比如,如果一款輪胎的滾動阻力小,那麼,它的耐磨性就會提升,但它的抗溼滑性便會隨之降低。這樣帶來的結果就是車輛在行駛中燃油經濟性會出色一些,但是在操控性和安全性上就會有所降低。
所以這樣看似矛盾的效能需求,在電動車用輪胎上,就對橡膠配方、輪胎高寬比、輪胎體積、胎面材料、胎面花紋的設計發起新的挑戰。用技術的方法去解決這些看似矛盾的需求。
第三代變化:感測器
未來,電動汽車的整個神經體系都要實現智慧化,其中也包括輪胎。電子電氣架構的進化,已經為輪胎提出了增加內部感測器來的需求。
按照目前的方向,這些感測器可以感知路面狀況,比如,根據路面的光滑程度來計算制動的時間和力道,透過輪胎和地面接觸的聲音來判斷輪胎是否虧氣和路面情況。因此,電動汽車輪胎不再是普通輪胎,而是智慧化輪胎,特別是在高效能的電動汽車上。
現實的無解與有解
所以綜合這三方面的變化來看,嚴格意義上講,現實市場中完全為電動汽車研發的專用輪胎是鳳毛菱角(部分企業推出了最佳化過靜態摩擦力,靜音效能的輪胎,並稱之為純電動專用胎,但並不包含新型感測器)。
但這並不意味著純電動汽車缺少好的輪胎選擇。從最近新上市的幾款熱門純電動車就能看出一些端倪。Polestar2採用的是馬牌輪胎的SC6系列,賓士EQA用的是EC6,蔚來ET7用的是SC6。再翻看例如比亞迪、廣汽、長安等企業的新能源產品,也一水是馬牌等頭部品牌的身影。所以我們可以透過車企的選擇發現其中的奧妙,電動車變化無論是增負,還是對燃油經濟性和靜音性的高要求,在燃油車使用的高效能輪胎上都已然有了解決方案,從使用的層面上看,只要消費者選擇大品牌的高效能輪胎,便可應付純電動車的改變。
當然,作為面向純電動汽車的專屬輪胎,僅僅具備駕駛素質還是不夠的。BAO師傅認為,當輪胎能夠與車輛的神經網路相連,透過感測器與雲端計算,對路況進行精準判斷,對能耗進行精確測量,並對輪胎的磨損狀況進行實時的診斷,具備這樣的能力才與智慧電動車專屬輪胎相配。所幸的是,諸如馬牌等頭部企業,早已對此展開了研究,正在積極推進面向未來輪胎的落地,而這項技術的革新,無疑將在安全與便捷性上,給智慧電動車的普及帶來莫大的助力。