电动车轮胎为什么又大又扁？一文读懂电动车轮胎设计原理

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电动车轮胎为什么又大又扁？一文读懂电动车轮胎设计原理

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电动车的轮胎为什么那么贵，动辄2000一条？这背后涉及电池重量、电机扭矩、续航里程等多重因素。本文将从专业角度为您解析电动车轮胎的设计原理，揭秘为什么电动车轮胎看起来又大又扁。

厂家在设计电动汽车时,轮胎尺寸和参数的选择确实需要权衡多方面因素,既要满足车辆动力性、经济性的要求,又要兼顾行驶的舒适性与安全性。
下面就从几个关键因素来逐步分析:

电池重量
电动汽车的电池组往往比较重,会显著增加整车质量。为了适应较重的车重,轮胎需要有足够的载重指数,通常要选择尺寸较大、扁平比较低的轮胎。较宽的轮胎接地面积大,有利于承载,扁平比低也能减少胎侧变形,提高稳定性。但过于宽大的轮胎又会增加滚动阻力和花纹噪音。
电机扭矩
电机的高扭矩输出特性使电动车起步和加速响应非常迅猛,这对轮胎的抓地性能提出了更高要求。花纹设计宜注重排水性能,胎面胶配方宜偏重干地抓地力,以充分发挥电动车的动力优势。同时,轮胎要有足够的抗变形能力,经受高扭矩带来的大推力。
续航里程
轮胎的滚动阻力系数会直接影响电耗,进而影响续航。低滚阻轮胎能减少滚动过程的能量损失,节省电量,有效提升续航里程。宜选择重量较轻、硬度适中、花纹深度较浅且沟槽细密的花纹。特殊的硅化合物胎面胶配方也有助于降低滚阻。但过度追求低滚阻又可能损失一些操控性和湿地性能。
舒适安全
电动车内相对安静,因此轮胎噪音更易被察觉。选用吸音海绵,优化花纹沟槽排列,加入隔音条等设计,有助于降低花纹噪音,提升乘坐舒适度。另外,轮胎还要匹配电控系统,对车辆的制动和转向给予支持,确保行驶安全。
综上,电动汽车轮胎设计应在动力性、经济性、舒适性、安全性间寻求最佳平衡点:
尺寸上,宜选择较宽、扁平比较低,但又不过于夸张的规格;
花纹上,湿地排水与干地抓地兼顾,同时兼有低噪音、低滚阻的特点;
胎体强度、刚性适度提升,既能承载,又不至过于生硬;
胎压可适当调高,以降低滚动阻力,但要控制在安全范围内;
材料上可选用特殊配方,在降低滚阻的同时提供必要的抓地力。

那么，市面上很多电车，为什么轮胎看起来都是又大又扁像赛车那样呢？我们试着从滚动阻力的角度来分析——轮胎的滚动阻力(Rolling Resistance)主要与以下几个参数有关:
轮胎变形
轮胎在滚动时,胎面与地面接触部分会发生变形,这个变形过程会消耗能量,产生滚动阻力。轮胎的尺寸、扁平比、帘布层数和角度等结构参数,以及充气压力,都会影响胎体的变形量。
胎面橡胶
胎面橡胶的材料属性对滚阻有直接影响。橡胶变形时,内部分子链会产生相对运动而耗散能量,这与橡胶的组分、配方、硫化工艺等因素相关。不同配方的橡胶,其滞后损失(Hysteresis Loss)不同,造成滚阻差异。
花纹设计
花纹块的尺寸、形状、排列方式等会影响胎面变形。花纹越深、花纹块越大,变形也越大,滚动阻力就越大。花纹沟槽的断面形状、长宽比例,也会影响变形和能量损耗。
轮胎载荷
轮胎所承受的载荷会影响其变形量。载荷越大,变形越大,滚动阻力也越大。在相同载荷下,轮胎尺寸越大,相对变形就小,可以降低滚阻。
速度与温度
轮胎在不同速度下滚动,内部变形的频率也不同,导致滚阻有所差异。同时,速度越高,轮胎温度升高,也会影响橡胶的特性。温度变化会改变橡胶的滞后损失,进而影响滚动阻力。

因此,要设计低滚阻轮胎,可以从以下几个方面入手:
优化轮胎结构:在保证承载和操控性能的前提下,适当增大轮胎尺寸,降低扁平比,调整帘布角度,减少胎体变形。
改进胎面配方:采用滞后损失更小的特殊橡胶材料,如溶聚丁苯橡胶(SSBR)等。优化混炼工艺,提高橡胶均匀性。改善硫化体系,减少硫化不均。
精细化花纹:减小花纹深度,缩小单个花纹块尺寸,优化花纹排列,降低局部变形。采用非对称花纹,减少侧向力的作用。
轻量化设计:在保证强度的前提下,尽量降低轮胎自重。可以优化胎体帘布材料,简化帘布层数,采用轻质填充物等措施。
优化充气压力:适当提高轮胎的充气压力,可以减小在载荷下的变形,从而降低滚动阻力。但充气压力也不宜过高,以免损失乘坐舒适性。
改善散热性能:优化花纹沟槽断面设计,加快胎面的热量传导与散失。选用导热性更好的材料,控制轮胎温升,减少温度对滚阻的影响。
设计低滚阻轮胎是一个系统工程,需要在轮胎各个领域深入研究,平衡各项性能指标。随着新材料、新工艺、新结构的不断应用,轮胎的滚动阻力有望进一步降低,为节能和环保做出更大贡献。