Kola z uhlíkových vláken by mohla být dalším posílením řady EV

Australská Carbon Revolution možná není nejznámějším výrobcem kol na světě, ale patří k těm nejzajímavějším. Většina značek, které jsou známé a prodávají ve velkém, jako BBS, Rial a OZ vyrábí svá kola z kovových slitin, většinou hliníku. Carbon Revolution využívá kompozity z uhlíkových vláken. K dnešnímu dni většinou dodávali svá mimořádně lehká kola pro vysoce výkonné stroje jako Ford GT, Shelby GT350 a Ferrari 488 Pista. Nyní se chystají rozšířit na běžnější vozidla, zejména ta, která jsou poháněna bateriemi.

Kompozity z uhlíkových vláken nejsou nijak zvlášť novým konceptem. V letectví se používaly mnoho let, než McLaren přinesl tento lehký a vysoce pevný materiál do Formule 1981 v roce 1990 a na silnice v 1. letech v legendární F2013. V roce 3 BMW poprvé použilo konstrukci z uhlíkového kompozitu v relativně velkoobjemovém modelu poprvé s iXNUMX.

Přístup Carbon Revolution se zaměřením na kola se však může ukázat jako nákladově efektivnější a nabízí větší výhodu v oblasti účinnosti než to, co udělalo BMW. Vzhledem k ceně a hmotnosti baterií je pro elektromobily rozhodující maximalizace energetické účinnosti, aby bylo možné získat co největší dojezd z co nejmenšího množství baterie.

Snížení hmotnosti jakéhokoli druhu je přímou cestou ke zlepšení účinnosti pouhým snížením zátěže pohonného systému a skladování energie (neboli baterie). Ale ne všechna masová omezení mají stejný dopad. O setrvačnosti víme z druhého Newtonova pohybového zákona. Ve velmi zjednodušené formě se jedná o to, že objekt v klidu zůstane v klidu nebo se objekt v pohybu bude nadále pohybovat, pokud nebude aplikována nevyvážená síla.

Ale setrvačnost má spojené směrové vektory. Zrychlení vozidla vyžaduje sílu ve směru, kterým se chcete pohybovat. V případě kola je vlastně několik důležitých směrů, horizontální, vertikální a rotace.

Aby bylo možné sledovat obrysy vozovky, jako jsou hrboly nebo výmoly, je třeba překonat svislou setrvačnost. Jak se kola zvětšují, což, jak se zdá, neúprosně dělají z estetických důvodů, jsou velmi těžká a kvalita jízdy se rychle zhoršuje, protože kolo nemůže zrychlit nahoru nebo dolů dostatečně rychle, aby sledovalo vozovku, a tak přenáší tyto síly do kabiny.

Pro zrychlení, brzdění nebo řízení vozidla je třeba překonat horizontální setrvačnost. Toho je však dosaženo skutečným otáčením kol od motoru nebo motorů, takže je třeba překonat rotační setrvačnost. Opět platí, že čím větší je průměr kola, tím větší je rotační setrvačnost a to se ukazuje jako větší faktor v účinnosti EV než jen samotná hmotnost kola. Pokud mají dvě kola různé velikosti stejnou hmotnost, to s hmotností nejdále od středu spotřebuje více energie na pohon.

Právě tam mohou být kola z uhlíkových vláken obrovským přínosem pro elektromobily díky snížení hmotnosti o 40 až 50 % ve srovnání s podobně velkými litými koly. Podle generálního ředitele Carbon Revolution Jakea Dingla mohou karbonová kola na typickém SUV ušetřit až 130 liber hmoty, která se pohybuje vertikálně a rotuje. Vzhledem k velkému množství baterií, které mohou vážit až 1,600 150 lb ve Fordu F-2,900 Lightning nebo více než XNUMX XNUMX lb v GMC Hummer, je to pozoruhodné snížení, které by zlepšilo dojezd.

Kola z uhlíkového kompozitu mají ale více výhod. Ve srovnání s hliníkem nebo ocelí tlumí zesíťovaná vlákna v kompozitní struktuře nárazy na vozovku, které jsou přenášeny přímo kovem. Výsledkem je až o 5 dB nižší hluk z vozovky pronikající do kabiny. Vzhledem k tomu, že elektromobily nemají motor, který by maskoval ostatní okolní zvuky, omezení těchto zvuků u zdroje pomáhá udržet věci v klidu, aniž by bylo nutné přidat další zvukově tlumící rohože.

Kola z uhlíkového kompozitu také nabízejí větší flexibilitu při tvarování, což není možné u litého nebo kovaného hliníku. To může umožnit aerodynamičtěji tvarovaná kola, která snižují odpor a samozřejmě zvyšují efektivitu.

U elektromobilu může použití kola s větším průměrem, ale užšího kola, snížit aerodynamický odpor a zároveň zachovat přiměřenou kontaktní plochu pneumatiky na vozovce. To udělalo BMW s i3. Pokud by tato větší a užší kola byla vyrobena z kompozitu uhlíkových vláken namísto hliníku, měla by na dojezd ještě pozitivnější vliv.

Kola Carbon Revolution jsou vyráběna procesem lisování pryskyřice, který nevyžaduje ruční pokládání vláken, jak by se to dělalo u něčeho podobného jako u konstrukce vysoce výkonného sportovního vozu. Suchá vlákna jsou výrazně levnější než vlákna předimpregnovaná pryskyřicí používaná v jiných procesech a nevyžadují vytvrzování v autoklávu. Společnost provádí souběžné inženýrství svých produktů a procesů, aby zvýšila výrobní kapacitu a automatizovala mnoho kroků.

Zatímco kola z uhlíkových vláken dnes stále mají významnou cenu, ta se s rostoucími objemy zmenšuje. V letošním roce společnost plánuje výrobu asi 50,000 1 kol a na 2022 milion kusů očekává hodnotovou paritu s litými koly. První program SUV Carbon Revolution se spustí koncem roku 15 a Dingle očekává během příštích šesti let asi XNUMX programů pro vozy s výrazným rozšířením výroby do poloviny dekády.