1845年,在发明电力引爆系统和可灌墨的钢笔之间,苏格兰工程师兼企业家罗伯特·汤姆森(Robert Thomson)获得了首个充气轮胎的专利。这种当时堪称奇迹的发明,如今已成为我们日常生活中不可或缺的一部分,并持续不断地发展演变。
如今,在电动汽车时代,轮胎的重要性被提升到了前所未有的高度。一方面,在乘客安全仍然是首要任务的前提下,合适的轮胎能够显著影响电动汽车的效率,从而直接关系到续航里程;另一方面,轮胎也是噪音和污染的来源。
鉴于全球传统轮胎市场价值高达2000亿美元以上,每年销量高达25亿条,汽车制造商们正摩拳擦掌,迎接纯内燃机汽车时代的终结,并积极投入到研发理想的电动汽车轮胎的竞赛中。这款理想的轮胎需要在环保、性能和效率之间取得完美的平衡。这场竞赛的胜者将赢得巨大的市场份额。
滚动阻力还是使用寿命?
到目前为止,续航里程优化一直是轮胎研发的首要关注点。据米其林称,优质轮胎和劣质轮胎之间的效率差异高达7%。更好的轮胎能够降低滚动阻力,这意味着汽车在停止前能够滑行更远的距离,因此在行驶相同距离时所需的能量更少。效率提高7%将使电动汽车的续航里程相应增加。比如,如果一辆电动汽车使用劣质轮胎能行驶300英里,那么使用优质轮胎则能行驶321英里。
德国大陆集团(Continental)的主要技术开发工程师托马斯·万卡(Thomas Wanka)表示:“有几个轮胎部件会影响滚动阻力,包括橡胶化合物和胎面。”大陆集团通过与电动汽车赛事Extreme E的合作,一直在探索电动汽车轮胎的设计。
制造商们正在试验在轮胎中使用纳米材料,如纳米碳和纳米二氧化硅,以提高性能、牵引力和耐久性。同时,也在研究基于生物的替代化合物,如银胶菊橡胶和蒲公英橡胶。
虽然可以通过减小胎面深度来降低滚动阻力,但这也会缩短轮胎的使用寿命并增加噪音。而大陆集团认为他们已经找到了解决方案。万卡说:“我们开发了特殊的软橡胶化合物,可以在不牺牲里程的情况下同时降低滚动阻力和噪音。”
专注于电动汽车优化的初创轮胎公司Enso的首席执行官贡劳格尔·厄兰德松(Gunnlaugur Erlendsson)表示:“轮胎行业经常认为,提高效率等某一项指标意味着牺牲耐久性或湿地抓地力等其他指标。但高端轮胎和经济型轮胎之间巨大的性能差异证明,制造整体性能更好的轮胎的技术早已存在。向电动汽车的转型使得提高效率、耐久性和减少轮胎污染比以往任何时候都更加重要。”
微粒问题
随着人们对交通运输环境影响的日益关注,污染问题也成为了焦点。电动汽车不产生尾气排放,但这并不意味着它们完全没有排放。虽然电动汽车因额外重量而增加刹车粉尘的说法是无稽之谈(电动汽车的制动通常通过能量回收实现,而不是摩擦),但轮胎磨损产生的颗粒物是另一个问题。米其林的研究表明,平均而言,电动汽车的轮胎磨损比同级别的内燃机汽车高出20%。
这一数据立即被那些试图贬低电动汽车的人所利用,他们声称电动汽车可能比柴油车对环境更糟。米其林则认为,电动汽车轮胎磨损增加20%的原因在于其额外的重量、更大的电机扭矩以及能量回收往往会减少滑行距离。但制造商们希望通过延长轮胎的使用寿命来减少轮胎颗粒物的排放。
不同品牌轮胎的耐久性差异巨大,这直接影响了它们在使用过程中损失的橡胶量。据米其林称,一套四条CrossClimate 2轮胎在行驶2万公里后会脱落1.5公斤的材料,而行业平均水平为3.5公斤,最差的品牌甚至高达8公斤。米其林表示,这得益于CrossClimate 2轮胎的“自适应技术”,该技术旨在根据路面温度进行调整。该公司还开发了一种更耐用的化合物,同时胎面花纹本身也能将压力分布在轮胎与路面的接触区域,从而再次减少磨损。
不过,直接比较轮胎脱落颗粒物与内燃机尾气排放造成的污染是很棘手的。虽然1.5公斤的橡胶颗粒听起来仍然很糟糕,但颗粒大小之间存在显著差异。对公众健康的主要危害是氮氧化物,它会导致“PM2.5”类别中更小的颗粒物(直径小于等于2.5微米)。而对于轮胎,只有1%的颗粒物小于PM10(10微米),小于等于PM2.5的仅占0.2%。城市地区的大部分PM2.5污染仍然来自车辆尾气中的氮氧化物。
事实上,关于轮胎颗粒物对健康影响的研究非常匮乏。少数全面的研究之一还是十多年前,即2012年完成的。
万卡表示:“世界可持续发展工商理事会(WBSCD)轮胎工业项目赞助的研究表明,轮胎和道路磨损颗粒物(TRWP)不会对人类健康构成风险。吸入研究表明,TRWP不太可能通过空气传播对人类构成风险。”
厄兰德松说:“轮胎污染和氮氧化物排放是不同的。氮氧化物是燃料燃烧产生的气体副产品,而轮胎颗粒物是一种固体污染物,类似于燃木炉产生的灰尘。然而,与尾气中的氮氧化物或二氧化碳不同,目前尚无专门限制轮胎污染的全球法规生效。”
生物降解轮胎是答案吗?
生物降解轮胎看起来是解决轮胎污染的一个潜在方案。但这个想法存在一些悖论。万卡说:“轮胎与安全息息相关。它们是车辆与道路之间唯一的接触点。因此,至关重要的是,在轮胎的使用寿命结束之前,不会发生任何降解。”许多轮胎的使用寿命可能长达五年或更长时间。
厄兰德松表示:“虽然轮胎行业越来越多地探索生物基材料,如天然橡胶,但轮胎本身及其产生的污染尚未实现生物降解。在车辆上生物降解的轮胎不利于耐久性。如果驾驶过程中脱落的轮胎颗粒物能够在环境中生物降解,防止它们在我们的空气、陆地和海洋中积累,那将是有益的。”
米其林高级副总裁加里·格思里表示:“我们当前的重点在于生产环节,而非报废处理。” 这意味着在制造过程中更多地使用回收材料,旨在实现循环利用。“我们更希望在轮胎寿命结束后能够将其回收并制造成新轮胎,这比仅仅将其铺在花坛上对地球更有益。这样一来,我们就能减少对原材料的开采。”
米其林确实一直在研究生物降解的轮胎材料,这可能会使整个行业受益。然而,即使成功,这种创新也不太可能向其他制造商开放。“分享知识产权并不是米其林文化的组成部分。”格思里说,“就更广泛的目标而言,我们努力遵守法规,比如了解TRWP在环境中的生物降解方式。当我们认为某些东西对地球有益,并且竞争性不强时,我们会分享。”
更好的电动汽车轮胎就是更好的轮胎
电动汽车由于面临充电基础设施不足和电池成本高昂的问题,对续航里程有着更高的要求,这使得轮胎效率成为研发的关键。但事实上,更高效的轮胎对所有车辆都有益处。
万卡表示:“传统轮胎和电动汽车专用轮胎之间基本上没有区别。更确切地说,某些车型或类别有特定的轮胎要求。更长的使用寿命、更低的滚动阻力和更低的滚动噪音对电动汽车尤其有益,但所有车辆——无论其驱动类型如何——都将受益于技术进步。”
厄兰德松认为,一款优秀的轮胎应该适用于所有车辆。然而,轮胎行业越来越倾向于将产品宣传为“电动汽车专用”。但现实是,由于缺乏足够的法规和消费者认知,消费者难以对最适合自己车辆的产品做出明智选择。“我们清楚电动汽车对轮胎有特殊要求,但现有的更优技术并未在所有轮胎上普及,尤其是在占总销量90%的售后市场。”
轮胎制造商一直在不断提高轮胎的耐久性,这可以使所有类型的车辆受益。万卡说:“凭借我们新的AllSeasonContact 2,大陆集团在提高里程方面比其前代产品提高了16%,同时降低了滚动阻力。”
制造商之间为改进轮胎而展开的竞争非常激烈,甚至延伸到了赛车场上。各公司会在比赛结束后搜寻赛道上的橡胶碎片,然后将其带回实验室进行分析,以期发现竞争对手化合物材料的秘密。
一些与轮胎可持续性相关的主要问题并非来自轮胎本身,而是来自不良的驾驶习惯。米其林的格思里表示,许多司机在轮胎达到法定磨损极限之前很久就更换了轮胎。主要担忧在于,接近法定胎面极限的轮胎存在安全隐患,例如在湿滑路面上制动距离会更长。而结果是,高达50%的轮胎在达到3毫米的胎面深度之前就被更换了,更不用说1.6毫米的法定极限了。这意味着每年有4亿条轮胎被过早报废。
厄兰德松认为,创新已使轮胎在效率、耐用性和静音性方面得到提升。然而,由于行业缺乏足够的激励,这些先进技术并未得到广泛应用。除了安全性,目前的法规尚未涉及轮胎的效率、寿命或噪音。因此,只有高端或专业制造商才会强调这些特性,而更便宜的品牌则主要关注性价比。
全部评论 (0)