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碳纖維使得電動汽車車輪更輕、更安靜、更高效

2022-03-15 ? 字號

在過去幾年中,汽車的車輪變得越來越大。設計師喜歡在汽車上安裝大輪子,尤其是大型卡車和SUV上,因為它們有助于使大型車輛看起來更小。估計隨著電動汽車的普及,這一趨勢將持續存在,因為它在幫助隱藏車軸之間的鋰離子電池板的額外高度方面特別有效。

問題是,大輪子可能看起來不錯,但這種美感是有代價的。更大的輪子更重,如果擔心操控性的話,車輪是最不適合增加重量的地方,因為它是非簧載質量。這就是為什么有些車輪是用鋁合金而不是沖壓鋼制成的,但如果直徑為 22 英寸或更大,即使是鋁制車輪也很重。

汽車工業首先通過賽車開始使用碳纖維復合材料,額外的重量是好的單圈速度的敵人,F1 設計師約翰·巴納德意識到他可以制造至少與鋼和鋁制成的汽車一樣堅固但輕得多的汽車。碳纖維在公路汽車中并不那么普遍,但許多超級跑車都擁有碳纖維底盤,你會發現一些高性能汽車的車身面板也是由這種材料制成的。

用碳纖維制造車輪這一突破不是發生在一級方程式賽車,而實際上發生在澳大利亞迪肯大學的 SAE 方程式車隊中。2004 年,Ashley Denmead 和他的隊友們正在尋找一種方法來減輕他們汽車的重量,而前一年他們的汽車重達 750 磅(340 公斤)。

減少非簧載質量至關重要。Denmead解釋說 “這讓我們很早就認識到,為這些汽車購買的車輪確實不適合這些車輛,沒有人制造適合 200 公斤 [440 磅] 汽車的車輪。我們運行的這種尺寸的車輪適合1,200 公斤 [2,646 磅] 的汽車,所以我們認為應該嘗試自己制造車輪,這在當時聽起來是個好主意?!?/span>

在接下來的幾年的比賽中,這一設計得到了不斷完善,直到 Carbon Revolution于 2007 年成立,當時 Denmead(Carbon Revolution 的工程總監)和他的同事畢業。最初的 Formula SAE 車輪是手工制作的,今天Carbon Revolution 使用樹脂傳遞模塑工藝,我們已經看到邁凱輪蘭博基尼等公司將其用于車身面板甚至底盤桶。

到目前為止,Carbon Revolution 的車輪主要為高端性能汽車增光添彩,作為原始設備安裝在一些法拉利以及福特 GT500和雪佛蘭即將推出的 Corvette Z06 上。對于諸如此類的偏向軌道的機器來說,較輕的車輪等同于更靈敏的操控性,因此意味著更快的單圈時間。但對于電動汽車來說,目標是更大的行駛距離。

在考慮電動汽車應用時,另一個好處是碳纖維車輪不會像金屬車輪那樣傳遞噪音,因此整體駕駛體驗更安靜。具體來說,Carbon Revolution 表示,碳纖維電動汽車車輪可以將效率提高約 5%,并將噪音降低約 5 分貝;而且重量減輕效果非常顯著,如一個 19 英寸的碳纖維車輪可能重 31 磅(14 千克),而類似尺寸的合金車輪重 66 磅(30 千克)。

信息來源:碳纖維及復合材料技術

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