سبب احتياج السيارات الكهربائية إلى إطارات خاصة

من أكبر وعود السيارات الكهربائية أنها توفر حرية نسبية من الصيانة المستمرة للسيارة.

لقد ولت تغييرات الزيت والفلتر ، شمعات الإشعال ، عمليات الضبط ، مصائد جسيمات الديزل ، سائل المعالجة اللاحقة لعادم الديزل ، وعدد لا يحصى من الأجزاء الأخرى التي يجب استبدالها. ليس هناك الكثير من مشبك كاتم الصوت للتعامل معه.

حسنًا ، حدث شيء مضحك في الطريق إلى نعيم قيادة خالية من البنزين. لا تزال القطعة الأخيرة التي تربط السيارة بالطريق إطارًا ، ولا تزال تنثني. يستخدم الهواء ويحتاج إلى استبداله بين الحين والآخر.

ومتطلبات أي محرك على الجر والحمل والضوضاء فريدة تمامًا إذا كان هذا المحرك يئن بصمت. لا توجد طريقة للتغلب عليها: تتطلب المركبات الكهربائية إطارات خاصة بالمركبات الكهربائية.

كيف تختلف إطارات السيارات الكهربائية؟ تحدثنا إلى العديد من شركات الإطارات من أجل فهم أفضل للمكونات التي تدخل في فرن الإطارات في المقام الأول وما أثبتته اختبارات التطوير قبل أن تصل الإطارات إلى الشارع.

نعم ، الإطارات المخصصة لمركبات محرك الاحتراق الداخلي (ICE) ستلائم عجلات سيارة EV الخاصة بك ، ولكن استخدامها بهذه الطريقة سيكون فكرة سيئة.

تم تصميم الإطارات المخصصة للمركبات الكهربائية لتحمل الوزن الإضافي ، والحمل الديناميكي ، ومتطلبات الجر الخاصة بالمركبات الكهربائية ، من بين أشياء أخرى.

من المحتمل أن يؤدي استخدام الإطارات غير الكهربائية إلى تآكل أسرع بكثير ، ومشكلات متعلقة بالحرارة ، وإمكانية دوران العجلات من الراحة ، والتي ، حتى مع التحكم في الجر ، يمكن أن تؤدي إلى فقدان الاستقرار الاتجاهي.

الوزن والحمل

هناك بعض الاختلافات الجوهرية بين سيارات ICE و EVs ، حتى قبل أن تتحرك أي من السيارتين. بشكل عام ، تعتبر المركبات الكهربائية أثقل من السيارات ذات الحجم المماثل أو ذات الفئة المماثلة.

على سبيل المثال ، يبلغ وزن السيارة الكهربائية Mercedes-Benz EQS 450 4Matic 5.597 رطلاً (2539 كجم) ، بينما تزن ICE S500 4Matic 4610 رطلاً فقط (2091 كجم).

هذه السيارات ليست على نفس المنصة ، لكنها تحمل نفس فئة الحجم وتجلس في نفس الفئة العامة.

إن EV أثقل بحوالي 1000 رطل (454 كجم) بسبب حقيقة أن البطاريات تزن كثيرًا. ستتحسن مشكلة الوزن بمرور الوقت ، ولكن في المستقبل القريب ، يجب أن يكون البناء الأساسي لهيكل الإطار على مستوى مهمة دعم مثل هذا الحمل الثقيل.

يعتقد الكثير من الناس أن المركبات المطاطية أو البوليمرات في الإطار فقط هي التي يمكن أن تؤثر على جره وتماسكه.

ولكن بالإضافة إلى هذه المركبات ، يساهم نمط المداس وعمق كتل المداس وحجم الفراغ بينها في إحداث تغييرات كبيرة في الصلابة الإجمالية للإطار وسعة التحميل.

على الجانب الإيجابي لتوزيع الحمل الثابت ، غالبًا ما يتم توزيع وزن البطارية المذهل هذا بالتساوي ، من الأمام إلى الخلف ، في EV. كل بطانة فضية لها سحابة.

إذا تمركز هذا الوزن في مساحة أصغر بكثير في منتصف السيارة ، فسيكون ذلك مفيدًا للكتلة الديناميكية للسيارة أثناء الكبح ، والانعطاف ، والتسارع.

ولا تساعد البطارية الطويلة والواسعة في توفير EV بمجرد تحركها وتغيير اتجاهها بسرعة.

ونظرًا لأن السيارة عبارة عن وحش متحرك ، يجب أن تكون سعة التحميل الديناميكية للإطار أكبر من المهمة. وهذا يعني صلابة هيكلية في ظل نظام EQS البالغ 5،597 رطلاً ، ليس فقط عندما يكون ثابتًا ولكن أثناء الكبح والانعطاف والتسارع.

عدم وجود ضوضاء

بدون احتراق ، تتمتع المركبات الكهربائية بأرضية ضوضاء أقل بشكل كبير من مركبات ICE. ولا يقتصر الأمر على عدم وجود محرك احتراق فحسب ، بل لا يوجد أيضًا ناقل حركة ، ولا طقطقة في نظام الصمامات ، ولا يوجد صوت من العادم أو أنابيب السحب ، ولا حتى أي صوت خافت لحاقنات الوقود عالية الضغط.

كما يعمل المحرك في سيارة ICE على التخلص من بعض ضوضاء الطريق الناتجة عن الإطارات ، مما يضفي مزيدًا من الأهمية على الهدوء من جميع المكونات ، وخاصة الإطارات.

تبدأ الإطارات في إنتاج معظم الأصوات الصادرة من EV (إلى الخارج والداخل) بمجرد وصول السيارة إلى سرعات العديد من شوارع الضواحي ، وترتفع الضوضاء فقط على الطرق السريعة.

أخبرنا روب ويليامز ، نائب الرئيس الأول لشركة Hankook Tire ، أنه في الأرقام التقريبية للغاية ، تمثل ضوضاء مجموعة نقل الحركة 50 بالمائة من إجمالي الضوضاء التي تسمعها سيارة ICE وأن ضوضاء الطريق من السيارة المتحركة تمثل 30 بالمائة.

من ناحية أخرى ، وجدت Hankook أن ضوضاء المحرك الكهربائي للمركبة الكهربائية تمثل 15 بالمائة فقط ، بينما ضوضاء الطريق تبلغ 40 بالمائة وضوضاء الرياح من القيادة عالية السرعة تعادل حوالي 30 بالمائة.

العامل الرئيسي في ضوضاء الإطارات عند السرعة هو نمط مداس الإطار.

تستخدم السيارات التي تعمل بالاحتراق إلغاء الضوضاء النشط والسلبي لسنوات ، ولكن اليوم ، هناك الكثير من برامج محاكاة الكمبيوتر لتصميم أنماط مداس جديدة وأكثر هدوءًا على الأنماط الأعلى صوتًا.

أخبر إيان كوك ، كبير المسؤولين التقنيين بشركة Pirelli North America ، آرس أن الشركة طورت برنامجها الخاص لهذا النوع من المحاكاة.

قبل وجود برنامج محاكاة ، علمنا أنه يمكنك إلغاء الكثير من ضوضاء الإطارات إذا كانت كتل مداس الإطار تختلف في الطول الطولي (أو الميل) حول محيط الإطار ثم التبديل بين الكتل الكبيرة والصغيرة من الكتف الداخلي إلى الكتف الخارجي.

يتمثل الاختلاف اليوم في أنه مع وجود برنامج لإجراء عمليات المحاكاة والحسابات ، يمكن اختبار العديد من التصميمات المختلفة إلى حد كبير في نسبة ضئيلة جدًا من الوقت الذي استغرقته قبل 20 عامًا.

الجر عند التسارع

هنا يكمن أحد أكبر التحديات عند هندسة إطار للمركبة الكهربائية. نظرًا لأن معظم المحركات الكهربائية توفر عزمًا هائلاً بشكل أكثر قوة وبشكل فوري من معظم محركات الاحتراق ، فإنها ترسل صدمة للإطار أكثر أهمية من أي سيارة تعمل بمحرك ICE تقريبًا ذات تصميم موجز مشابه.

لا توجد سيارة احتراق تقريبًا في نفس منطقة السوق ذات الفتحة / العربة / سيارات الدفع الرباعي المدمجة مثل Tesla Model Y ، على سبيل المثال ، يمكن أن تنتج نفس التسارع الفوري. يضع هذا مطلبًا أكبر بكثير على مظروف الأداء لإطارات الطراز Y أكثر من أي شيء آخر في نفس فئة الحجم.

ومع ذلك ، فإن نطاق القيادة يعد أيضًا اعتبارًا مهمًا لمصنعي السيارات وشركات الإطارات ، ناهيك عن المشترين. إذا كان الإطار يوفر قوة جرًا أمامية استثنائية ، فإن العمر الطويل للإطار قد تعرض بالفعل للخطر إلى حد ما مع مركبات المطاط الأكثر ليونة التي يتعين عليها عادةً التضحية بالمتانة الطويلة لتوصيل تلك العضة على سطح الطريق.

حتى في الإطار الزمني القصير نسبيًا الذي كانت السيارات الكهربائية موجودة فيه في السوق ، لاحظ بعض المالكين عمرًا قصيرًا لإطاراتهم مقارنةً بتلك الموجودة في سيارات ICE - في بعض الأحيان بشكل كبير.

وهذا مهم لأن عملاء المركبات الكهربائية يواجهون فاتورة باهظة جدًا لاستبدال إطاراتهم ، وأحيانًا أكثر من مرة.

صديق لهذا المؤلف استبدل الإطارات في سيارته Tesla Model S بعد 4000 ميل فقط بسبب التآكل. يعتبر هذا التوازن بين العمر الطويل والقدرة على الجر أكثر حساسية مع الإطارات المجهزة بالمركبات الكهربائية من تلك الموجودة في سيارات ICE.

نطاق القيادة

تتطلب السيارات الكهربائية مقاومة تدحرج أقل من إطاراتها مقارنة بمركبة ICE للمساعدة في زيادة نطاق قيادة السيارة إلى أقصى حد ، وهو بلا شك أكبر مصدر قلق لمشتري السيارات الكهربائية.

ويريد مصنعو السيارات الكهربائية الحصول على كل لقمة أخيرة في النطاق ، مما يعطي أهمية أكبر لكفاءة الطاقة من الإطارات.

مقاومة التدحرج المنخفضة ليست جديدة ، لكنها تلعب دورًا أصغر بكثير لمعظم سيارات ICE. يقول Pirelli أن تأثير الإطار على مدى السيارة الكهربائية يتراوح ما بين 20 إلى 40 في المائة ، بينما يتراوح بين 15 و 20 في المائة على السيارة التي تعمل بمحرك الجليد.

بالمقارنة مع الإطارات المجهزة في المصنع لسيارة ICE ، يكون إطار EV أكثر صلابة. هذا هو الحال حتى وصولاً إلى نمط المداس.

لكن إيجاد التوازن الصحيح بين مقاومة التدحرج المنخفضة والقبضة ، والتي غالبًا ما يُعتقد أنها متنافية ، هو عمل موازنة.

تعتبر الكفاءة الديناميكية الهوائية أيضًا عاملاً في الإطارات ، على الرغم من عدم معالجتها في كثير من الأحيان. تضفي المنطقة الأمامية للإطار ، كما يراها الهواء القادم ، درجة من السحب الهوائي ، والتي يمكن للمرء أن يفكر فيها على أنها مجرد شكل آخر من أشكال مقاومة التدحرج. تقدم الإطارات العريضة مزيدًا من السحب ، مما يعني انخفاض الكفاءة ، مما يؤدي إلى تأثير سلبي على نطاق القيادة الإجمالي.

هناك حقيقة لا مفر منها وهي أن إطارات السيارات الكهربائية باهظة الثمن ، وأن مشكلات سلسلة التوريد العالمية أدت إلى تفاقم المشكلة.

كل مشكلة أعلاه تجعل إطارات المركبات الكهربائية أكثر تكلفة من إطارات سيارات ICE.

أخيرًا ، بالنظر إلى كل ما سبق ، هناك سوق أصغر بكثير للإطارات الخاصة بالمركبات الكهربائية من إطارات سيارات ICE ، وبالتالي فإن المجال أضيق ، وهناك خيارات أقل ، مما يؤدي إلى ارتفاع الأسعار مقارنة بالإطارات غير الكهربائية.

الخبر السار بالنسبة لمالكي السيارات الكهربائية هو أن المجال بأكمله ينمو ، الأمر الذي من شأنه أن يجعل الذكاء الجماعي وأفضل الممارسات المتعلقة بإطارات السيارات الكهربائية أكثر انتشارًا.