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碳纤维对电动汽车轻量化的作用

文章来源：碳纤维及其复合材料技术更新时间：2022-03-16 14:48:15

在过去几年中，汽车的车轮变得越来越大。设计师喜欢在汽车上安装大轮子，尤其是大型卡车和SUV上，因为它们有助于使大型车辆看起来更小。估计随着电动汽车的普及，这一趋势将持续存在，因为它在帮助隐藏车轴之间的锂离子电池板的额外高度方面特别有效。

问题是，大轮子可能看起来不错，但这种美感是有代价的。更大的轮子更重，如果担心操控性的话，车轮是最不适合增加重量的地方，因为它是非簧载质量。这就是为什么有些车轮是用铝合金而不是冲压钢制成的，但如果直径为 22 英寸或更大，即使是铝制车轮也很重。

汽车工业首先通过赛车开始使用碳纤维复合材料，额外的重量是好的单圈速度的敌人，F1 设计师约翰·巴纳德意识到他可以制造至少与钢和铝制成的汽车一样坚固但轻得多的汽车。碳纤维在公路汽车中并不那么普遍，但许多超级跑车都拥有碳纤维底盘，你会发现一些高性能汽车的车身面板也是由这种材料制成的。

用碳纤维制造车轮这一突破不是发生在一级方程式赛车，而实际上发生在澳大利亚迪肯大学的 SAE 方程式车队中。2004 年，Ashley Denmead 和他的队友们正在寻找一种方法来减轻他们汽车的重量，而前一年他们的汽车重达 750 磅（340 公斤）。

减少非簧载质量至关重要。Denmead解释说 “这让我们很早就认识到，为这些汽车购买的车轮确实不适合这些车辆，没有人制造适合 200 公斤 [440 磅] 汽车的车轮。我们运行的这种尺寸的车轮适合1,200 公斤 [2,646 磅] 的汽车，所以我们认为应该尝试自己制造车轮，这在当时听起来是个好主意。”

在接下来的几年的比赛中，这一设计得到了不断完善，直到 Carbon Revolution于 2007 年成立，当时 Denmead（Carbon Revolution的工程总监）和他的同事毕业。最初的 Formula SAE 车轮是手工制作的，今天Carbon Revolution 使用树脂传递模塑工艺，我们已经看到迈凯轮和兰博基尼等公司将其用于车身面板甚至底盘桶。

到目前为止，Carbon Revolution 的车轮主要为高端性能汽车增光添彩，作为原始设备安装在一些法拉利以及福特 GT500和雪佛兰即将推出的 Corvette Z06 上。对于诸如此类的偏向轨道的机器来说，较轻的车轮等同于更灵敏的操控性，因此意味着更快的单圈时间。但对于电动汽车来说，目标是更大的行驶距离。

在考虑电动汽车应用时，另一个好处是碳纤维车轮不会像金属车轮那样传递噪音，因此整体驾驶体验更安静。具体来说，Carbon Revolution 表示，碳纤维电动汽车车轮可以将效率提高约 5%，并将噪音降低约 5 分贝；而且重量减轻效果非常显著，如一个 19 英寸的碳纤维车轮可能重 31 磅（14 千克），而类似尺寸的合金车轮重 66 磅（30 千克）。

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