|虎嗅车组
作者|李
编辑|周到
头部| Pixabay
题目《暗信号发现智能汽车100项创新》由虎嗅汽车出品。聚焦智能汽车的关键创新点,结合行业、商业、用户的视角,为读者解码智能汽车行业的关键创新,分析其背后的技术原理以及将带来的变革。
问:为什么电动车开得这么慢?答:没有电。
问:那电动车为什么开这么快?答:赶紧充电!
开电动车不是在充电,就是在充电的路上。应对续航焦虑是每个车主成为一名合格的电动车驾驶员之前必须通过的考试。那么问题来了,为什么这些号称一手掌握尖端技术的汽车公司,却无法保证最便宜的燃油车的寿命?
原因是影响电动车续航的不可控因素太多了。这里就说几个:地区、温度、路况、红绿灯、风向、风速、胎压、司机体重、驾驶习惯、驾驶心情等。
所以,你要想让这个电动车为你服务好,你得先把它服务好。比如时刻关注天气预报,晴天开电动车;比如换成四个高到适合脚的特殊轮胎。
你可能会问,电动车有必要用专用轮胎吗?直接从加油车上剥下四个轮胎,省时省力省钱。
答案是必要的,非常必要的。
在行业电动化的大潮中,汽车企业关注和宣传的重点是三电技术,自动驾驶和车辆性能。相比之下,车企很少给轮胎这么厚黑黑的,看起来没多少技术含量的零件曝光太多。
子午线轮胎示意图
事实上,无论是燃油车还是电动车,轮胎都是车辆最关键的部件:它是车辆与路面之间唯一的传力载体。一方面要承受车辆的重量,与悬架共同作用,减轻车辆行驶时的冲击力;另一方面,要保证车轮与路面的附着力,提高车辆的牵引力、制动性和通过性。
对于重度越野,花纹夸张的AT轮胎需要更换,高平胎率的运动轮胎需要在下赛道时更换,雪地轮胎需要在冬季更换。在某种程度上,轮胎的质量决定了汽车的安全性、动力性、舒适性、操纵稳定性等方面。
由于驾驶形式的改变,电动汽车与燃油汽车的区别是显而易见的,体现在以下三个方面:
第一,电动车比较重。
车辆上的燃油压力部件是发动机和变速箱,电动车是三电系统(电池、电机、电控)中的电池。
比如三菱2.0T 4G63发动机重量150kg,大众1.8T EA888发动机重量144kg。常见的自动挡重量在70-90kg之间,大众AQ250 6速自动挡84kg,手动挡更轻,大众MQ200 5速手动挡只有33.5kg,家用车把一个动力总成的总重量控制在250kg以内,属于刚刚及格的水平。
但是,电池很难减重。单个80度三元锂电池的重量是400kg,磷酸铁锂电池的重量是485kg,整个电池系统的重量已经是燃料动力总成的两倍,包括外壳、绝缘层、冷却系统等部件。
一般来说,纯电动汽车的质量要比同尺寸的燃油汽车大20%左右。没有电池技术的突破,这种重量差异会长期存在。
第二,电动车起步更快。
功率=扭矩×转速。动力接近时,扭矩决定了一辆车的加速性能。涡轮增压发动机需要低速起步,逐渐进入峰值扭矩释放转速区间,然后开始下降。不需要电机,扭矩出来就是峰值。另外,没有变速箱和换挡机构带来的扭矩损失,使得电动汽车的扭矩释放更加高效和直接。
第三,电动车车主对轮胎噪音更敏感。
因为省略了很大一部分机械结构,电动车最大的噪音源从发动机的轰鸣声变成了路面噪音、轮胎噪音、风噪、电机噪音。因此,如何屏蔽这些噪音对于高端电动车来说尤为重要。
本体差异对电动汽车轮胎的适应特性提出了新的要求。直接抄燃油车轮胎不是没用,而是用的不合适。
第一,电动车更重的整备质量意味着更严重的轮胎磨损,即使是同样长度的路况,电动车显然更耗胎。根据英国检测机构Emission Analytics的研究,轮胎每增加500kg,磨损率会增加20%;第二,较大的车重导致电动车制动距离更长。众所周知,制动性能是关系到行车安全的重要因素,电动车需要可以制动的轮胎;三是电机初始扭矩大,速度快,对轮胎抓地性能的要求比燃油车轮胎高;第四,电动汽车为了延长续航里程,要求轮胎具有更低的滚动阻力;第五,电动车的胎压比燃油车高,需要轮胎适应高充气压力。
简单来说,电动车轮胎要同时达到燃油车轮胎能做到和不能做到的:在滚动阻力、抓地性能、耐磨性、静音性能、载重性能和轻量化之间取得微妙的平衡。
达到一个平衡,砸钱只是小事。真正的难点在于,这些因素紧密相连,相互制约,环环相扣,形成了一个结构牢固的“魔鬼三角”,是现有技术难以打破的,即耐磨性、抗湿滑性和滚动阻力。
这三个方向不可能同时改善。必须牺牲一两个性能来提高剩下的两个或一个性能。简单来说,耐磨性强,使用寿命延长,轮胎自重会增加,导致湿滑阻力和续航里程损失;或者说,滚动阻力小了,续航能力增加了,轮胎轻了,耐磨性自然不如以前了。
所以,这是和魔鬼的交易。现有的米其林、倍耐力、固特异、马代等头部轮胎企业的选择是放弃一定的耐磨性,专注于降低滚动阻力和轮胎自重,以换取更长的续航时间、更好的性能和一定的降噪。
具体做法是从结构设计和配方调整两方面入手。
结构方面,首先优化了胎面花纹,与普通轮胎相比,减少了纵向沟槽和横向沟槽,增加了胎面花纹的刚性,降低了滚动阻力和轮胎噪音。其次,减小轮胎胎冠半径,采用芳纶/尼龙混合帘线作为胎冠带束层材料,可以增加胎冠刚度,减少周向变形,降低滚动阻力。
这一步,轮胎企业会“方便地”在轮胎内侧加一层聚氨酯泡沫夹层,这样可以减少轮胎滚动时传入车内的声波,降低共振噪音,提高车内安静度。
所以,如果你觉得自己的电动车在行驶中轮胎噪音很大,不妨把轮毂拆下来,看看这层聚氨酯泡沫是不是还活着。
在配方调整上,轮胎胎面胶的配方决定了胎面的大部分性能。而胎面胶的滚动阻力约占整个轮胎滚动阻力的49%。因此,各轮胎企业在配方的补强和研发上不遗余力,在降低胎面胶动态变形滞后损失的同时,保证了轮胎的抗湿滑性、行驶性能、操纵稳定性和行驶安全性。
有人认为电动车专用轮胎是典型的“投机概念”智商税,这些性能燃油车轮胎也有。普通人察觉不到细微的差别,更换的时候要多花钱。
如果只看现有电动车专用轮胎的售价,这个观点是很有道理的,因为电动车专用轮胎确实很贵。
首先,电动车专用轮胎产品线基本由米其林、固特异、马牌、倍耐力四大国际一线品牌掌控。锦湖、优客马浩、普利司通、钟毅等国内轮胎厂还没来得及布局。
比如比亚迪唐EV搭载的是马牌CSC5 SUV 265/40R22 106V,售价2059元,而比亚迪唐燃油版搭载的是马牌UC6 235/55R18 100V,售价仅779元。大众ID.4配备固特异EFFCIIENT GRIP,售价1715元,大众途观即使配备最贵的米其林Primacy LC博越也只要1300元,最便宜的汉泰Dynapro HP只要650元。
我们来看看80万高集成度的HiPhi-X上使用的22寸米其林PS EV专用轮胎,其中一款价格超过3500元,是目前中国市场上销售的电动车上最贵的轮胎。其他国产电动车,如蔚来ET7、智极L7、吉氪001、北汽至尊福克斯Alpha S、广汽阿亚恩LX等,单个轮胎价格普遍在1500元以上。
然而,高价电动车专用轮胎的性能优势也超过了同门燃油轮胎。
2021年,瑞典汽车杂志Vi Bilagare在夏季轮胎测试中对米其林郝跃4和米其林E岳翎进行了专业测试。结果表明,E岳翎的滚动阻力性能比郝跃4号高39.5%,节能性高3.1%,静音性高5%。这种轮胎具有电动车的特殊品质。
与非EV产品相比,倍耐力P Zero All Season Plus搭配倍耐力全新EV轮胎Elect,滚动阻力降低15%,有效提升续航能力。
所以更贵的价格换取更高的匹配度,更长的续航,更安静的车厢,才是正经事。毕竟买电动车花了不少钱,买轮胎也不要犹豫。