碳纤维车轮可能成为电动汽车续航里程的下一个推动力

澳大利亚的碳革命可能不是世界上最著名的车轮制造商，但它们是最有趣的。 大多数知名并大批量销售的品牌，如 BBS、Rial 和 OZ，都使用金属合金制造车轮，主要是铝。 碳革命使用碳纤维复合材料。 迄今为止，他们主要为福特 GT、谢尔比 GT350 和法拉利 488 Pista 等高性能机器提供超轻量轮毂。 现在他们正在寻求扩展到更多的主流车辆，尤其是那些由电池驱动的车辆。

碳纤维复合材料并不是一个特别新的概念。 在迈凯轮在 1981 年将这种轻质和高强度材料带入一级方程式并在 1990 年代传奇的 F1 上路之前，它们已在航空航天领域使用多年。 2013年，宝马在i3上首次在体积较大的车型上使用了碳复合材料结构。

然而，Carbon Revolution 提出的以车轮为重点的方法可能会比宝马的做法更具成本效益，并提供更大的效率优势。 考虑到电池的成本和质量，最大限度地提高能源效率对于电动汽车从最少的电池中获得最大的续航里程至关重要。

通过简单地减少推进系统和能量存储（又称电池）的工作量，减少任何形式的质量都是提高效率的直接途径。 但并非所有质量减少都具有相同的影响。 我们从牛顿第二运动定律了解惯性。 在一个非常简化的形式中，它归结为一个静止的物体将保持静止，或者一个运动的物体将继续移动，除非施加不平衡的力。

但是惯性有与之相关的方向向量。 加速车辆需要在您想要移动的方向上施加力。 在轮子的情况下，实际上有几个重要的方向，水平、垂直和旋转。

必须克服垂直惯性以遵循道路轮廓，例如颠簸或坑洼。 随着车轮变大（出于审美目的，它们似乎无情地这样做了），它们变得非常沉重并且乘坐质量迅速下降，因为车轮无法以足够快的速度向上或向下加速以跟随道路，从而将这些力传递到机舱中。

必须克服水平惯性来加速、制动或转向车辆。 然而，这是通过实际转动发动机或电机的车轮来实现的，因此必须克服转动惯性。 同样，车轮的直径越大，转动惯量就越大，结果证明这是影响电动汽车效率的一个更大的因素，而不仅仅是车轮的质量。 如果两个不同尺寸的车轮质量相同，重量离中心最远的车轮将需要更多的能量来驱动。

这就是碳纤维车轮可以为电动汽车带来巨大好处的地方，因为与类似尺寸的合金车轮相比，碳纤维车轮的质量减少了 40% 到 50%。 根据 Carbon Revolution 首席执行官 Jake Dingle 的说法，一辆典型 SUV 上的碳纤维车轮可以节省多达 130 磅的垂直移动和旋转质量。 考虑到福特 F-1,600 Lightning 中的大部分电池重达 150 磅，GMC 悍马中重达 2,900 磅以上，这是一个显着的减少，可以改善行驶里程。

但碳复合材料车轮还有更多好处。 与铝或钢相比，复合结构中的交联纤维可以抑制更直接地通过金属传递的道路冲击。 结果是进入机舱的道路噪音减少了 5 分贝。 由于电动汽车没有引擎来掩盖其他环境声音，因此在源头减少这些声音有助于保持安静，而不会增加更多的消音垫。

碳复合材料车轮还提供了更大的成型灵活性，这是铸铝或锻铝无法实现的。 这可以使车轮具有更多的空气动力学形状，从而减少阻力，当然还可以提高效率。

在 EV 上，使用更大直径但更窄的车轮有助于减少空气动力阻力，同时保持轮胎在道路上的合理接触面积。 这就是宝马对 i3 所做的。 如果那些更大、更窄的车轮由碳纤维复合材料而不是铝制成，它们将对续航里程产生更积极的影响。

Carbon Revolution 的车轮是通过树脂传递模塑工艺制造的，不需要像高性能跑车的结构那样手动铺设纤维。 干纤维比其他工艺中使用的树脂预浸渍纤维便宜得多，并且不需要在高压釜中固化。 该公司正在对其产品和流程进行并行工程，以提高生产能力并使许多步骤自动化。

虽然今天碳纤维车轮的价格溢价仍然很高，但随着数量的增加，这种溢价正在缩小。 今年，该公司计划生产约 50,000 个车轮，预计产量为 1 万个，与合金车轮的价值持平。 Carbon Revolution 的第一个 SUV 计划将于 2022 年底推出，Dingle 预计未来六年内将推出约 15 个汽车计划，并在 XNUMX 年中期显着扩大生产。