Колеса из углеродного волокна могут стать следующим стимулом для линейки электромобилей

Австралийская компания Carbon Revolution, возможно, не самый известный производитель колес в мире, но одна из самых интересных. Большинство брендов, которые известны и продаются в больших объемах, такие как BBS, Rial и OZ, делают свои колеса из металлических сплавов, в основном из алюминия. Carbon Revolution использует композиты из углеродного волокна. На сегодняшний день они в основном поставляли свои исключительно легкие колеса для высокопроизводительных машин, таких как Ford GT, Shelby GT350 и Ferrari 488 Pista. Теперь они стремятся расшириться на более массовые автомобили, особенно на аккумуляторные.

Композиты из углеродного волокна не являются особенно новой концепцией. Они использовались в аэрокосмической отрасли в течение многих лет, прежде чем McLaren привнесла этот легкий и высокопрочный материал в Формулу-1981 в 1990 году и на дороги в 1-х годах в легендарной Формуле-2013. В 3 году BMW впервые применила конструкцию из углеродного композита в модели относительно большого объема с iXNUMX.

Тем не менее, подход, предложенный Carbon Revolution с упором на колеса, может оказаться как более рентабельным, так и более эффективным, чем то, что сделала BMW. Учитывая стоимость и массу аккумуляторов, максимальное повышение энергоэффективности имеет решающее значение для электромобилей, чтобы получить максимальный запас хода при наименьшем количестве аккумуляторов.

Уменьшение массы любого рода — это прямой путь к повышению эффективности за счет простого снижения нагрузки на двигательную установку и аккумуляторную батарею. Но не все сокращения массы имеют одинаковый эффект. Мы знаем об инерции из второго закона Ньютона. В очень упрощенной форме это сводится к тому, что объект в состоянии покоя останется в покое или объект в движении будет продолжать двигаться, если не будет приложена неуравновешенная сила.

Но с инерцией связаны векторы направления. Для ускорения транспортного средства требуется сила в направлении, в котором вы хотите двигаться. В случае с колесом на самом деле есть несколько важных направлений: горизонтальное, вертикальное и вращение.

Необходимо преодолеть вертикальную инерцию, чтобы следовать контурам дороги, таким как неровности или выбоины. По мере того, как колеса становятся больше, что они, кажется, неумолимо делают в эстетических целях, они становятся очень тяжелыми, а качество езды быстро ухудшается, потому что колесо не может ускоряться вверх или вниз достаточно быстро, чтобы следовать за дорогой, тем самым передавая эти силы в кабину.

Горизонтальную инерцию необходимо преодолевать для ускорения, торможения или управления транспортным средством. Однако это достигается за счет фактического вращения колес от двигателя или двигателей, поэтому необходимо преодолеть инерцию вращения. Опять же, чем больше диаметр колеса, тем больше инерция вращения, и это оказывается более важным фактором эффективности электромобиля, чем просто масса колеса. Если два колеса разного размера имеют одинаковую массу, то тому из них, вес которого находится дальше всего от центра, потребуется больше энергии для движения.

Вот где колеса из углеродного волокна могут быть огромным преимуществом для электромобилей благодаря снижению массы на 40–50% по сравнению с легкосплавными дисками аналогичного размера. По словам генерального директора Carbon Revolution Джейка Дингла, карбоновые колеса на типичном внедорожнике могут сэкономить до 130 фунтов массы, которая движется вертикально и вращается. Учитывая большую массу батарей, которые могут весить до 1,600 фунтов в Ford F-150 Lightning или более 2,900 фунтов в GMC Hummer, это заметное снижение, которое улучшит запас хода.

Но преимуществ у карбоновых композитных дисков больше. По сравнению с алюминием или сталью сшитые волокна в композитной структуре амортизируют дорожные удары, которые более непосредственно передаются через металл. В результате шум от дороги в салоне снижается на 5 дБ. Поскольку у электромобилей нет двигателя для маскировки других окружающих звуков, уменьшение этих звуков в источнике помогает сохранять тишину без добавления дополнительных звукопоглощающих ковриков.

Колеса из углеродного композита также обеспечивают большую гибкость при формировании, что невозможно с литым или кованым алюминием. Это может позволить колесам более аэродинамической формы, которые уменьшают сопротивление и, конечно же, повышают эффективность.

На электромобиле использование большего диаметра, но более узкого колеса может помочь уменьшить аэродинамическое сопротивление, сохраняя при этом разумное пятно контакта шины с дорогой. Именно это BMW сделала с i3. Если бы эти более крупные и узкие колеса были сделаны из углеродного волокна, а не из алюминия, они оказали бы еще более положительное влияние на запас хода.

Колеса Carbon Revolution изготавливаются с помощью процесса литья смолы, который не требует ручной укладки волокон, как это было бы сделано для чего-то вроде структуры высокопроизводительного спортивного автомобиля. Сухие волокна значительно дешевле, чем предварительно пропитанные смолой волокна, используемые в других процессах, и не требуют отверждения в автоклаве. Компания занимается параллельным проектированием своих продуктов и процессов, чтобы увеличить производственные мощности и автоматизировать многие этапы.

Хотя сегодня колеса из углеродного волокна по-прежнему имеют значительную надбавку к цене, она сокращается по мере роста объемов. В этом году компания планирует выпустить около 50,000 1 дисков, а на уровне 2022 млн единиц ожидается паритет стоимости с легкосплавными дисками. Первая программа по производству внедорожников Carbon Revolution запускается ближе к концу 15 года, и Дингл ожидает около XNUMX автомобильных программ в течение следующих шести лет со значительным расширением производства к середине десятилетия.