相比燃油車,電動(dòng)車輪胎想要的更多。
作者 | 周永亮
編輯 | 靖宇
在燃油車時(shí)代,評(píng)價(jià)一輛車好壞的重要指標(biāo)之一是加速性能。特斯拉作為顛覆者,最初也是從這一點(diǎn)打開突破口。如今,最新款的特斯拉 Model 3 高性能全輪驅(qū)動(dòng)版,百公里的加速成績(jī)已經(jīng)達(dá)到 3.3 秒,最高時(shí)速 261 公里/小時(shí),CLTC 工況下續(xù)航里程 675 公里,售價(jià)不到 40 萬(wàn)。
這不僅遠(yuǎn)超同級(jí)別的燃油車,甚至可以與百萬(wàn)級(jí)的跑車媲美。據(jù)了解,超跑法拉利 488 的百公里加速成績(jī)?cè)?3 秒左右,但它的售價(jià)也高達(dá) 315 萬(wàn)元到 449 萬(wàn)元,遠(yuǎn)高于特斯拉高性能版的價(jià)格。
在這背后,是電動(dòng)車和燃油車在動(dòng)力結(jié)構(gòu)上的差異。傳統(tǒng)燃油車時(shí)代,消費(fèi)者關(guān)注的更多的是「三大件」發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、變速箱;但電動(dòng)車則更看重電池、電機(jī)、電控等。在用戶體驗(yàn)上,電動(dòng)車主關(guān)注更多的是加速性能、續(xù)航里程、智能化程度和無(wú)人駕駛等。
雖然這帶來(lái)了更好的加速性能和駕駛體驗(yàn),但有資料顯示,傳統(tǒng)燃油車的輪胎,已經(jīng)不適合電動(dòng)車的特性。一般而言,燃油車輪胎使用壽命,平均在 5 年左右,而新能源車輪胎則下降到 4 年,這都是新能源車輪胎承受更多壓力的后果。
輪胎,已經(jīng)成為新能源車的新「戰(zhàn)場(chǎng)」。
常開車的朋友,肯定都會(huì)有這樣的經(jīng)驗(yàn),就是不同性能的汽車,最好匹配相應(yīng)的輪胎。舉個(gè)簡(jiǎn)單例子,主打運(yùn)動(dòng)性能的車,比如寶馬的 M 系列,一般要配備扁平比更高的輪胎;SUV 考慮到通過(guò)性等因素,使用的輪胎會(huì)與轎車有所不同;大尺寸的車型,一般也會(huì)配備更大尺寸的輪胎。
可能很多人會(huì)有疑問(wèn),目前很多新能源汽車主要是轎車和 SUV 車型,那配備跟燃油車類似的輪胎,難道不行嗎?答案是還真不行。
相比傳統(tǒng)燃油車,新能源汽車的最大不同在于結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方式。傳統(tǒng)汽車主要是發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱,但新能源汽車變成了動(dòng)力電池,這也導(dǎo)致兩者在續(xù)航、重量、輸出方式、噪音環(huán)境等方面有所不同。
Lucid Air 采用了倍耐力專門為其打造的輪胎|倍耐力
東北證券研報(bào)表示,目前大多數(shù)燃油車的重量在 1.5 到 1.8 噸,但是同尺寸的新能源車基本在 2 噸以上。這主要是因?yàn)橄啾葌鹘y(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱,新能源汽車的動(dòng)力電池更重。據(jù)了解,燃油車的動(dòng)力總成在 200 公斤到 300 公斤左右。其中,發(fā)動(dòng)機(jī)重量在 150 公斤到 200 公斤。常見的自動(dòng)擋變速箱重量,一般在 70 公斤到 90 公斤左右。
相比之下,動(dòng)力電池重量則很容易超過(guò) 400 公斤。比如,一塊 80kwh 的電池,三元鋰電池的重量總和為 400 公斤,而磷酸鐵鋰電池的重量則達(dá)到 480 公斤左右。雖然新能源汽車一直在致力于輕量化,比如使用價(jià)格更高,質(zhì)量更輕的全鋁車身等方案,但短期內(nèi)新能源汽車的重量,很難下降到同級(jí)別燃油車水平。
車身重量的增大,直接影響到輪胎的損耗和剎車距離。英國(guó)獨(dú)立測(cè)試機(jī)構(gòu) Emission Analytics 的研究表明,每增加 500 公斤,輪胎的磨損率就會(huì)增加 20%。同時(shí),隨著汽車重量的增加,輪胎鼓包的頻率也會(huì)提高。
其次,從最直觀的體驗(yàn)來(lái)看,燃油車和新能源車還有一個(gè)區(qū)別,就是加速性能。電動(dòng)車因?yàn)闆](méi)有變速箱和換擋機(jī)構(gòu),動(dòng)力傳遞更為直接和高效,這種特性讓電動(dòng)車加速性能更好。一般來(lái)說(shuō),汽車的功率=扭矩×轉(zhuǎn)速。燃油發(fā)動(dòng)機(jī)起步時(shí),扭矩很低,隨著轉(zhuǎn)速的提升,扭矩會(huì)逐漸增大;電動(dòng)車則恰好相反,起步時(shí)就是最大扭矩輸出,隨著轉(zhuǎn)速的上升,扭矩反而會(huì)下滑。
加速性能好,雖然可以帶來(lái)更強(qiáng)的加速和推背感,但瞬間輸出的峰值扭矩,對(duì)輪胎的側(cè)壁強(qiáng)度是很大的挑戰(zhàn)。
不容忽視的是,胎噪對(duì)電動(dòng)車體感噪音的影響較大。這里可能很多人會(huì)有疑問(wèn),燃油車的噪音大多是由發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱造成的。但電動(dòng)車沒(méi)有這些設(shè)備,電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出的聲音要小很多,為什么噪音還會(huì)很大呢?
這主要是因?yàn)?,燃油車發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音,會(huì)遮蓋很多不規(guī)則聲音,比如胎噪、風(fēng)噪、底盤懸掛聲響等等。但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)聲音不存在,此前被遮蓋的聲音就成為了主要聲源。這些聲音本身不太規(guī)則,所以新能源汽車產(chǎn)生的體感噪音,要比傳統(tǒng)汽車更為敏感。在這些噪音中,又以胎噪的影響較大,這成為新能源汽車中備受關(guān)注的一個(gè)指標(biāo)。
基于新能源汽車的上述特性,傳統(tǒng)燃油車的輪胎已經(jīng)不能滿足需求,新能源車對(duì)輪胎提出新要求——低滾阻、低噪音、高耐磨及抓地力強(qiáng)。這些都對(duì)輪胎企業(yè)在輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和原材料選擇方面,提出了新的挑戰(zhàn)。
輪胎構(gòu)造圖(包括胎面化合物、高強(qiáng)度鋼絲帶、芳綸混合增強(qiáng)帶、雙層纖維加強(qiáng)帶、折疊鋼帶邊緣膠條、無(wú)縫胎圈鋼絲)|韓泰輪胎
之所以研發(fā)難度高,是因?yàn)樗婕暗捷喬ピO(shè)計(jì)的「魔鬼三角」。所謂「魔鬼三角」,指的是輪胎的三個(gè)性能:耐磨性、抗?jié)窕浴L動(dòng)阻力。這三項(xiàng)性能不可能同時(shí)得到改善,要提升其中一項(xiàng),必須要以犧牲其他一種或兩種性能作為代價(jià)。
為了解決這些難題,目前的設(shè)計(jì)思路,主要是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和原材料選擇上做文章,改善橡膠配方、輪胎高寬比、輪胎體積、胎面材料、 胎面花紋等,以適應(yīng)新場(chǎng)景的需求。
山東豐源輪胎制造股份有限公司在論文《應(yīng)對(duì)新能源汽車發(fā)展規(guī)劃輪胎胎面配方應(yīng)用新材料》中表示,要滿足新能源汽車的性能要求,在橡膠組分方面,要優(yōu)先選擇改性溶聚丁苯橡膠,這樣可以達(dá)到滾動(dòng)阻力和抓地性能的平衡;填料方面,還是以白炭黑為主,同時(shí)選用合適的無(wú)機(jī)填料進(jìn)行并用 ;偶聯(lián)劑方面,可以選用 NXT 來(lái)達(dá)到較低的滾動(dòng)阻力,同時(shí)平衡了加工性能 ;另外一些提高抗撕裂、降低門尼黏度的助劑,也是在配方設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的材料。
此外,新型輪胎復(fù)合技術(shù),如二氧化硅基化合物和替代油,具有更好的滾阻特性,可增加抓地力,且不影響乘坐感受。
與此同時(shí),受到新能源政策和巨大潛在需求的雙重刺激,國(guó)內(nèi)外的輪胎企業(yè)開始積極布局。
「特斯拉殺手」Rivian 采用了倍耐力的「蝎子」輪胎|倍耐力
目前,米其林的新能源車型專屬產(chǎn)品,已經(jīng)細(xì)分為主打安靜、舒適的 EV 版,和對(duì)應(yīng)高性能操控的競(jìng)馳 EV/PILOT SPORT EV;倍耐力與 Lucid Motors 也聯(lián)合推出了新能源車型專用輪胎,相比之前同類型輪胎,能夠額外承受 6% 到 9% 的重量;普利司通在推出新能源專用輪胎泰然者?T005 EV 外,還計(jì)劃到 2030 年全球銷量的 90% 將專供純電動(dòng)車。
相比之下,國(guó)內(nèi)輪胎廠商則在時(shí)間上,較早地實(shí)現(xiàn)了與整車企業(yè)的配套。據(jù)了解,玲瓏輪胎在 2018 年推出首款新能源車專用胎 EV100,現(xiàn)在已經(jīng)為五菱宏光 MINI,比亞迪秦 PLUS、宋 Pro,以及一汽紅旗 E-HS3 等車型配套;賽輪「液體黃金」輪胎也已經(jīng)與奇瑞、北汽、長(zhǎng)安、哪吒、比亞迪等部分車型展開合作。
雖然很多輪胎廠商已經(jīng)進(jìn)行了布局,但真正使用專用輪胎的新能源車型,仍然占比不多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前配套專用輪胎的車型,包括特斯拉 Model 3 高性能版、Model Y 長(zhǎng)續(xù)航版和高性能版,蔚來(lái) EC6 和 ES6,大眾 ID.4 和 ID.6、五菱宏光 MINI EV 等。
除了之外,雖然很多車型并沒(méi)有使用新能源的專用輪胎,它們也選擇了比同級(jí)別燃油車更好的輪胎,比如米其林的 PS4、馬牌的 UC6、MC6 等型號(hào),它們都是各輪胎品牌中較高端的型號(hào)。
2021 年是中國(guó)新能源汽車發(fā)展的轉(zhuǎn)折之年。乘聯(lián)會(huì)數(shù)據(jù)顯示,2021 全年新能源乘用車批發(fā) 331.2 萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng) 181%,新能源車零售數(shù)量 298.9 萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng) 169%,新能源乘用車零售滲透率為 14.8%,較 2020 全年的 5.8% 有明顯提升。
在汽車從燃油到新能源的轉(zhuǎn)型過(guò)程中,所有的產(chǎn)業(yè)鏈條都要重塑,不僅會(huì)改變?nèi)蚱嚻放婆琶?,也?huì)改變輪胎市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局。
米其林Pilot Sport EV輪胎,采用了ElectricGrip Compound復(fù)合材質(zhì)技術(shù),胎面中央采用硬質(zhì)化合物|米其林
東北證券研報(bào)表示,國(guó)內(nèi)輪胎中高端市場(chǎng)中,本土企業(yè)只有 10 多家,而外資和外資控股企業(yè)已有包括米其林、普利司通和固特異等在內(nèi)的 20 多家企業(yè)。從市場(chǎng)占比來(lái)看,外資企業(yè)占有約 70% 的轎車輪胎市場(chǎng)份額,本土企業(yè)僅分得約 30%,而且主要集中在替換市場(chǎng),整體上呈現(xiàn)外資和合資企業(yè)與國(guó)內(nèi)本土企業(yè)共存,市場(chǎng)集中度不高的多層次競(jìng)爭(zhēng)格局。
隨著新能源越來(lái)越為消費(fèi)者接受,以米其林為代表的海外輪胎品牌,依然是當(dāng)下汽車配套市場(chǎng)的主流,但國(guó)產(chǎn)品牌已開始占據(jù)一席之地。
長(zhǎng)江證券研報(bào)表示,總結(jié)來(lái)看,海外龍頭在高端電車配套及單胎尺寸方面具備較大優(yōu)勢(shì),而國(guó)內(nèi)輪胎品牌在走量車型的配套方面已占據(jù)先機(jī)。盡管馬牌、韓泰、米其林正新在高端新能源汽車的配套上,取得了一定優(yōu)勢(shì)。但除了上述品牌外,其他老牌海外輪胎品牌并沒(méi)有在新能源汽車配套這條賽道上取得明顯優(yōu)勢(shì),這或許與其本國(guó)的新能源汽車行業(yè)發(fā)展進(jìn)程息息相關(guān)。
相比之下,雖然目前國(guó)內(nèi)頭部胎企所配套的新能源車型售價(jià)及單胎售價(jià)較低,但其已經(jīng)在一些銷量較高的車型市場(chǎng)取得配套優(yōu)勢(shì)。可以這樣說(shuō),相較于傳統(tǒng)燃油車,國(guó)產(chǎn)輪胎品牌在新能源汽車的早期配套上取得了更大的進(jìn)步。
未來(lái),新能源汽車產(chǎn)銷量肯定會(huì)持續(xù)走高,這也帶來(lái)了巨大的輪胎配套和替換需求,給了國(guó)內(nèi)輪胎市場(chǎng)重新洗牌的機(jī)會(huì)。
聯(lián)系客服