Различия между автомобилями с ДВС и ЭВ идут вплоть до асфальта.
Одним из самых больших обещаний электромобилей является то, что они обеспечивают относительную свободу от постоянного технического обслуживания автомобиля. Больше нет замены масла и фильтров, свечей зажигания, тюнинга, сажевых фильтров, жидкости для доочистки выхлопных газов и бесчисленных других деталей. Нет даже такой проблемы, как зажим глушителя.
На пути к автомобильному блаженству без бензина произошла забавная вещь. Последняя деталь, соединяющая автомобиль с дорогой, - это шина, и она все еще гнется. Она использует воздух и нуждается в замене время от времени. А требования, которые предъявляет двигатель к тяге, нагрузке и шуму, совершенно уникальны, если этот двигатель тихо воет. Это невозможно обойти: EV требуют шин, предназначенных для EV.
Чем отличаются шины для EV? Мы поговорили с несколькими шинными компаниями, чтобы лучше понять, какие ингредиенты входят в состав шин, и что показали испытания, проведенные перед тем, как шины выйдут на улицы.
Да, шины, предназначенные для обычных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), подойдут для колес вашего EV-автомобиля, но использовать их таким образом было бы плохой идеей. Шины, предназначенные для EV, разработаны таким образом, чтобы выдерживать дополнительный вес, динамические нагрузки и тяговые требования EV, среди прочего. Использование шин, не предназначенных для EV, скорее всего, приведет к гораздо более быстрому износу, проблемам, связанным с нагревом, и потенциальному прокручиванию колес после остановки, что, даже при наличии системы контроля тяги, может привести к потере курсовой устойчивости.
Масса и нагрузка
Существуют некоторые фундаментальные различия между автомобилями ICE и EV, причем еще до того, как автомобиль начнет движение. Как правило, электромобили тяжелее автомобилей ICE аналогичного размера или аналогичного класса. Например, снаряженная масса электрического Mercedes-Benz EQS 450 4Matic составляет 2 539 кг, в то время как масса ДВС S500 4Matic составляет всего 2 091 кг. Эти автомобили не построены на одной платформе, но относятся к одному размерному классу и находятся в одном сегменте. EV тяжелее почти на 454 кг из-за того, что батареи весят очень много. Со временем проблема веса будет решена, но в ближайшем будущем основная конструкция каркаса шины должна выдерживать такую большую нагрузку.
Многие думают, что только резиновая смесь или полимеры шины могут влиять на ее тягу и сцепление. Но помимо этих составов, рисунок протектора, глубина блоков протектора и объем пустот между ними вносят значительные изменения в общую жесткость и грузоподъемность шины.
Положительным моментом для статического распределения нагрузки является то, что огромный вес батареи часто равномерно распределяется спереди назад в EV. Однако у каждого плюса есть и минус. Если бы эта масса была сосредоточена на гораздо меньшей площади в центре автомобиля, это благоприятно сказалось бы на динамической массе автомобиля при торможении, прохождении поворотов и ускорении. Длинная, широкая батарея не поможет EV, когда он движется и быстро меняет направление. А поскольку автомобиль - это подвижный зверь, динамическая грузоподъемность шин должна быть более чем достаточной. Это означает жесткость конструкции под 2538 кг. EQS, причем не только в неподвижном состоянии, но и во время торможения, прохождения поворотов и ускорения.
Шум
При отсутствии двигателя внутреннего сгорания EV имеют значительно более низкий уровень шума, чем автомобили с ДВС. И дело не только в отсутствии двигателя внутреннего сгорания, но и в том, что нет ни трансмиссии, ни лязга клапанов, ни шума от выхлопных или впускных труб, ни даже слабого тиканья топливных форсунок высокого давления. Двигатель в автомобиле с ДВС заглушает часть дорожного шума, создаваемого шинами, поэтому все компоненты, но особенно шины, должны быть очень тихими.
Шины начинают издавать большую часть звука, исходящего от EV (как снаружи, так и изнутри), когда автомобиль достигает скорости многих пригородных улиц, а на шоссе шум только усиливается.
Роб Уильямс, старший вице-президент Hankook Tire, рассказал, что в очень круглых цифрах шум силового агрегата составляет 50 процентов от общего шума, слышимого от автомобиля с ДВС, а дорожный шум от движущегося автомобиля составляет 30 процентов. С другой стороны, Hankook обнаружил, что шум электродвигателя EV составляет всего 15 процентов, шум дороги - 40 процентов, а шум ветра при движении на высокой скорости - около 30 процентов. Основным фактором, влияющим на шум шин на скорости, является рисунок протектора шины.
В автомобилях с двигателем внутреннего сгорания уже много лет используется активное и пассивное шумоподавление, но сегодня существует гораздо больше программ компьютерного моделирования для разработки дизайна новых и более тихих рисунков протектора по сравнению с более громкими.
Ян Кок, главный технический директор Pirelli North America, рассказал Ars, что компания разработала собственное программное обеспечение для такого рода моделирования. До появления программного обеспечения для моделирования мы узнали, что можно уменьшить шум от шины, если блоки протектора шины меняют продольную длину (или шаг) по окружности шины, а затем чередуют большие и маленькие блоки от внутреннего плеча к внешнему. Разница сегодня в том, что с помощью программного обеспечения для моделирования и расчетов можно испытать множество самых разных конструкций за ничтожный процент времени, которое требовалось 20 лет назад.
Тяга при ускорении
Здесь кроется одна из самых больших проблем при разработке шин для EV. Поскольку большинство электродвигателей обеспечивают огромный крутящий момент более агрессивно и мгновенно, чем большинство двигателей внутреннего сгорания, они посылают более значительный удар по шине, чем почти любой автомобиль ICE с аналогичной конструкцией. Почти ни один автомобиль с двигателем внутреннего сгорания в той же зоне рынка компактных хэтчей/ универсалов/ внедорожников, что и Tesla Model Y, например, не может произвести такое же мгновенное ускорение. Это предъявляет гораздо более высокие требования к эксплуатационным характеристикам шин Model Y, чем почти все остальные в том же размерном классе.
Однако запас хода также является важным фактором для автопроизводителей и шинных компаний, не говоря уже о покупателях. Если шина обеспечивает исключительное сцепление с дорогой, то длительный срок службы шины уже в определенной степени скомпрометирован более мягкими резиновыми смесями, которым обычно приходится жертвовать долговечностью, чтобы обеспечить такое сцепление с дорожным покрытием.
Срок службы шин
Даже за относительно короткий период времени, в течение которого EV находятся на рынке, некоторые владельцы отмечают короткий срок службы шин по сравнению с шинами автомобилей с ДВС - иногда очень короткий. И это важно, потому что покупатели EV сталкиваются с довольно крупными счетами за замену шин, иногда не один раз. Друг этого автора только что заменил шины на своей Tesla Model S после всего лишь 6437 км пробега из-за износа. Этот баланс между долговечностью и сцеплением с дорогой еще более тонкий для шин, установленных на EV, чем для автомобилей с ДВС.
Затраты
Неизбежным фактом является то, что шины для EV стоят дорого, а глобальные проблемы с цепочкой поставок только усугубляют проблему. Каждая из вышеперечисленных проблем делает шины для EV более дорогими, чем шины для автомобилей с ДВС.
Наконец, учитывая все вышесказанное, рынок шин для EV гораздо меньше, чем рынок шин для автомобилей с ДВС, поэтому поле для выбора более узкое, и выбор меньше, что приводит к росту цен по сравнению с шинами для не электромобилей. Хорошей новостью для владельцев EV является то, что все это поле растет, что должно сделать коллективный разум и лучшие практики по шинам для EV более распространенными.
