Koła z włókna węglowego mogą być kolejnym wzmocnieniem w gamie pojazdów elektrycznych

Australijska rewolucja węglowa może nie jest najbardziej znanym producentem kół na świecie, ale należy do najciekawszych. Większość znanych i sprzedawanych w dużych ilościach marek, takich jak BBS, Rial i OZ, wykonuje swoje koła ze stopów metali, głównie aluminium. Carbon Revolution wykorzystuje kompozyty z włókna węglowego. Do tej pory dostarczali głównie swoje wyjątkowo lekkie koła do maszyn o wysokich osiągach, takich jak Ford GT, Shelby GT350 i Ferrari 488 Pista. Teraz chcą rozszerzyć swoją działalność na bardziej popularne pojazdy, zwłaszcza te zasilane akumulatorami.

Kompozyty z włókna węglowego nie są szczególnie nową koncepcją. Były używane w lotnictwie od wielu lat, zanim McLaren wprowadził ten lekki i wytrzymały materiał do Formuły 1981 w 1990 roku i na drogi w latach 1. w legendarnej F2013. W 3 roku BMW po raz pierwszy zastosowało konstrukcję z kompozytu węglowego w modelu iXNUMX o stosunkowo dużej objętości.

Jednak podejście proponowane przez Carbon Revolution, skupiające się na kołach, może okazać się zarówno bardziej opłacalne, jak i zapewniać większą przewagę w zakresie wydajności niż to, co zrobiło BMW. Biorąc pod uwagę koszt i masę akumulatorów, maksymalizacja efektywności energetycznej ma kluczowe znaczenie dla uzyskania przez pojazdy elektryczne jak największego zasięgu przy jak najmniejszej ilości akumulatorów.

Zmniejszenie masy dowolnego rodzaju jest prostą drogą do poprawy wydajności poprzez proste zmniejszenie obciążenia układu napędowego i magazynowania energii (czyli akumulatora). Ale nie wszystkie redukcje masy mają taki sam wpływ. O bezwładności wiemy z drugiej zasady dynamiki Newtona. W bardzo uproszczonej formie sprowadza się to do tego, że obiekt w spoczynku pozostanie w spoczynku lub obiekt w ruchu będzie się nadal poruszał, chyba że zostanie przyłożona niezrównoważona siła.

Ale bezwładność ma związane z nią wektory kierunkowe. Przyspieszenie pojazdu wymaga użycia siły w kierunku, w którym chcesz się poruszać. W przypadku koła jest właściwie kilka ważnych kierunków, poziomy, pionowy i obrotowy.

Aby podążać za konturami drogi, takimi jak wyboje lub dziury, należy pokonać bezwładność pionową. Gdy koła stają się większe, co wydaje się nieuchronnie robić ze względów estetycznych, stają się bardzo ciężkie, a jakość jazdy gwałtownie spada, ponieważ koło nie może przyspieszyć w górę lub w dół wystarczająco szybko, aby podążać za drogą, przenosząc w ten sposób te siły do ​​​​kabiny.

Aby przyspieszyć, zahamować lub skierować pojazd, należy pokonać bezwładność poziomą. Osiąga się to jednak poprzez faktyczne obracanie kół z silnika lub silników, więc należy przezwyciężyć bezwładność obrotową. Ponownie, im większa średnica koła, tym większa bezwładność obrotowa, a to okazuje się być większym czynnikiem wpływającym na wydajność pojazdu elektrycznego niż sama masa koła. Jeśli dwa koła o różnych rozmiarach mają taką samą masę, to to, które jest najbardziej oddalone od środka, będzie wymagało więcej energii do napędzania.

Właśnie tam koła z włókna węglowego mogą być ogromną korzyścią dla pojazdów elektrycznych dzięki redukcji masy o 40 do 50% w porównaniu z felgami aluminiowymi o podobnej wielkości. Według dyrektora generalnego Carbon Revolution, Jake'a Dingle'a, karbonowe koła w typowym SUV-ie mogą zaoszczędzić do 130 funtów masy, która porusza się pionowo i obraca. Biorąc pod uwagę masę akumulatorów, które mogą ważyć do 1,600 funtów w Fordzie F-150 Lightning lub ponad 2,900 funtów w GMC Hummer, jest to znacząca redukcja, która poprawiłaby zasięg jazdy.

Koła z kompozytu węglowego mają jednak więcej zalet. W porównaniu z aluminium lub stalą usieciowane włókna w strukturze kompozytu tłumią uderzenia, które są przenoszone bardziej bezpośrednio przez metal. Rezultatem jest do 5 dB mniej hałasu drogowego dochodzącego do kabiny. Ponieważ pojazdy elektryczne nie mają silnika, który maskowałby inne dźwięki otoczenia, wyciszenie tych dźwięków u źródła pomaga zachować ciszę bez dodawania większej ilości dźwiękochłonnych mat.

Koła z kompozytu węglowego oferują również większą elastyczność w kształtowaniu, co nie jest możliwe w przypadku odlewanego lub kutego aluminium. Może to umożliwić koła o bardziej aerodynamicznym kształcie, które zmniejszają opór i oczywiście poprawiają wydajność.

W pojeździe elektrycznym zastosowanie koła o większej średnicy, ale węższego, może pomóc zmniejszyć opór aerodynamiczny przy zachowaniu rozsądnej powierzchni styku opony z nawierzchnią. Tak właśnie zrobiło BMW z i3. Gdyby te większe, węższe koła były wykonane z kompozytu włókna węglowego zamiast aluminium, miałyby jeszcze bardziej pozytywny wpływ na zasięg.

Koła Carbon Revolution są wytwarzane w procesie formowania transferowego żywicy, który nie wymaga ręcznego układania włókien, jak w przypadku konstrukcji samochodu sportowego o wysokich osiągach. Włókna suche są znacznie tańsze niż włókna preimpregnowane żywicą stosowane w innych procesach i nie wymagają utwardzania w autoklawie. Firma prowadzi współbieżną inżynierię swoich produktów i procesów w celu zwiększenia mocy produkcyjnych i zautomatyzowania wielu etapów.

Chociaż koła z włókna węglowego nadal mają dziś znaczną premię cenową, to kurczą się wraz ze wzrostem wolumenów. W tym roku firma planuje wyprodukować około 50,000 1 felg, a przy 2022 milionie sztuk oczekuje parytetu wartości z felgami aluminiowymi. Pierwszy program SUV-ów Carbon Revolution rozpocznie się pod koniec 15 roku, a Dingle spodziewa się około XNUMX programów pojazdów w ciągu najbliższych sześciu lat, przy znacznym wzroście produkcji do połowy dekady.