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轮胎|应对新能源汽车发展规划轮胎胎面配方应用新材料( 二 )


（3） 新能源汽车是利用携带的电池提供能量 ， 但电池容量容易受到限制 ， 同时电池的重量也是不可忽视的 ， 因此新能源汽车配套零部件必须满足续航里程长等特点 。
【轮胎|应对新能源汽车发展规划轮胎胎面配方应用新材料】2、新能源汽车对轮胎性能的要求
由于新能源汽车与传统汽车在动力来源、运行工况等方面存在不小的差异 ， 因此新能源汽车的轮胎设计需要从表1所述的几个方面进行考虑和平衡 。
表1 新能源汽车轮胎性能特点
轮胎|应对新能源汽车发展规划轮胎胎面配方应用新材料
本文图片

（1）超低滚动阻力
新能源汽车的设计初衷就是节约能源 ， 因此超低滚动阻力是新能源汽车轮胎的首要要求 。 电池技术发展的滞后使得电动汽车的充电容量受限 ， 单次充电续航里程短 ， 同时车辆电池重量的增加也会影响续航里程 。 为了减少电池的电力消耗 ， 延长续航里程 ， 电动汽车轮胎要求具有更低的滚动阻力 。
（2）高负荷
新能源汽车（尤其是纯电动汽车）都会有蓄电装置 ， 汽车的整车质量在一般情况下要比同尺寸的燃油汽车大 ， 因此电动汽车对轮胎负荷能力提出了更高的要求 。
（3）轻量化
由于新能源汽车增加了电池质量 ， 这就要求新能源汽车在整车设计的时候进行轻量化的设计 。 轮胎作为车辆的不可或缺的一部分 ， 其轻量化设计是必然要求 ， 这就需要采用高性能、轻质材料来实现 ， 因此对轮胎新材料的应用研究提出了更高要求 。
（4）高耐磨和高抓地性能
新能源汽车电动机初始扭矩大 ， 车辆提速快 ， 需要轮胎具有更好的抓地性能 ， 避免轮胎打滑 ， 同时需要提高耐磨性能 ， 保障行驶安全 。 这就要求新能源汽车轮胎具有非常好的抓地性能和耐磨性能 。 由于负荷的增加 ， 这也要求轮胎具有非常好的耐磨性能 。
（5）低噪声
新能源汽车没有发动机带来的噪声 ， 比常规内燃机汽车更安静 ， 轮胎噪声的大小就会格外引人关注 ， 新能源汽车的发展也对轮胎噪声的控制提出了更严格的要求 。
综上所述 ， 设计并生产一款好的新能源汽车轮胎 ， 其性能需要具有非常低的滚动阻力和噪声、较佳的抓着和耐磨性能 。 由于以上的许多性能之间是相互制约对立的 ， 这就给轮胎制造企业在轮胎结构设计和原材料选择方面提出了新的挑战和更高的要求 。
3、新能源汽车胎面配方设计
轮胎胎面在整个轮胎中占据着非常重要的地位 ， 它决定着轮胎的滚动阻力、抓着性能和耐磨性能等 。 其中轮胎接近50%的滚动阻力来源于胎面 ， 轮胎的胎面也是车辆与地面的唯一接触部位 ， 轮胎的行驶里程和寿命也通常通过胎面的磨损情况来判断 。 在轮胎胎面配方设计的过程中 ， 原材料的选择和用量对胎面的性能具有至关重要的作用 ， 本文通过橡胶组分、填料组分、偶联剂和加工助剂等方面详细讲述了各种原材料的选取标准和设计原理 ， 以期对新能源汽车轮胎胎面配方设计者具有参考作用 。
3.1 能量耗散机理
轮胎胎面的滚动阻力、抓着性能和耐磨性能都是由能量耗散决定的 ， 只不过是作用频率不同 ， 其中滚动阻力的作用频率为10～100 Hz ， 抓着性能的作用频率是102～106 Hz[7] 。 通过研究橡胶能量耗散的作用机理和影响因素 ， 可以针对不同的设计要求进行轮胎配方的设计和原材料的选取 。
橡胶材料作为一种黏弹性材料 ， 在受到周期性的外力作用时 ， 将会出现应变明显滞后应力的现象 ， 这一现象称为滞后现象 。 滞后现象的发生是由于橡胶烃分子链的链段在运动时受到内摩擦的作用 ， 当外力变化时 ， 链段的运动跟不上外力的变化 ， 所以形变落后于应力有一个相位差(δ) 。 相位差δ越大说明链段运动越困难 ， 越跟不上外力的变化 。 形变的变化落后于应力的变化 ， 发生滞后现象 ， 则每一循环变化中就要消耗功 ， 称为滞后损失 。 损失的功一是用于改变分子链段的构象；二是用于提供链段运动克服链段间内摩擦所需要的能量 ， 它转化为热量 。 内摩擦阻力越大 ， 滞后现象越严重 ， 消耗的功亦越大 ， 即内摩擦越大 。 炭黑和白炭黑等补强剂的加入明显增大了内摩擦 ， 所以填充胶较纯胶的滞后性显著增加[8] 。


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