カーボンファイバーホイールはEVレンジの次のブーストになる可能性があります

オーストラリアのカーボン レボリューションは世界で最も有名なホイール メーカーではないかもしれませんが、最も興味深いホイール メーカーの 350 つです。 BBS、Rial、OZ などの有名で大量に販売されているブランドのほとんどは、ホイールを金属合金、主にアルミニウムで製造しています。 カーボンレボリューションはカーボンファイバー複合材を使用しています。 現在まで、同社は主にフォード GT、シェルビー GT488、フェラーリ XNUMX ピスタなどの高性能マシンに非常に軽量なホイールを供給してきました。 現在、同社はより主流の車両、特にバッテリーを搭載した車両への拡大を検討している。

炭素繊維複合材料は、特に新しい概念ではありません。 マクラーレンがこの軽量で高強度の素材を 1981 年に F1990 に導入し、1 年代に伝説の F2013 で道路に導入するまで、航空宇宙分野で長年使用されてきました。 3 年、BMW は iXNUMX で初めて比較的大量生産モデルにカーボン複合構造を採用しました。

しかし、カーボン・レボリューションが提案しているホイールに焦点を当てたアプローチは、BMW が行ったものよりも費用対効果が高く、効率性の面で大きな利点をもたらすことが判明する可能性があります。 バッテリーのコストと質量を考慮すると、EV が最小限のバッテリーで最大の航続距離を得るには、エネルギー効率を最大化することが重要です。

あらゆる種類の質量を削減することは、推進システムとエネルギー貯蔵装置 (別名バッテリー) の作業負荷を軽減するだけで効率を向上させる簡単な方法です。 しかし、すべての質量削減が同じ影響を与えるわけではありません。 私たちは慣性についてニュートンの運動の第 XNUMX 法則から知っています。 非常に単純化すると、アンバランスな力が加えられない限り、静止している物体は静止し続けるか、動いている物体は動き続けるということになります。

しかし、慣性には方向ベクトルが関連付けられています。 車を加速するには、移動したい方向に力が必要です。 車輪の場合、実際には水平、垂直、回転という重要な方向がいくつかあります。

凹凸や窪みなどの道路の輪郭に従うには、垂直方向の慣性を克服する必要があります。 ホイールが大きくなるにつれて、見た目の美しさのために容赦なくそうしているように見えますが、ホイールが非常に重くなり、路面に追従するほど速く上下に加速できなくなり、その力が室内に伝わるため、乗り心地は急速に悪化します。

車両を加速、制動、または操縦するには、水平慣性を克服する必要があります。 ただし、これはエンジンまたはモーターによって実際に車輪を回転させることによって実現されるため、回転慣性を克服する必要があります。 繰り返しになりますが、ホイールの直径が大きくなると回転慣性も大きくなり、これがホイールの質量だけでなく EV 効率の大きな要因となることがわかります。 サイズの異なる XNUMX つの車輪の質量が同じ場合、中心から最も遠い質量を持つ車輪の駆動により多くのエネルギーが必要になります。

同様のサイズの合金ホイールと比較して 40 ～ 50% の質量削減のおかげで、カーボンファイバーホイールは EV にとって大きなメリットとなります。 Carbon Revolution の CEO、Jake Dingle 氏によると、一般的な SUV のカーボン ホイールは、垂直方向に移動および回転する質量を最大 130 ポンド節約できます。 フォード F-1,600 ライトニングでは最大 150 ポンド、GMC ハマーでは 2,900 ポンドを超えるバッテリーの重量を考慮すると、これは航続距離を向上させる注目に値する削減です。

しかし、カーボンコンポジットホイールにはそれ以上の利点があります。 アルミニウムやスチールと比較して、複合構造内の架橋繊維は、金属を介してより直接伝わる道路からの衝撃を減衰します。 その結果、車室内に入るロードノイズが最大 5 dB 減少します。 EV には他の周囲の音をマスキングするエンジンが搭載されていないため、周囲の音を発生源で低減することで、消音マットを追加することなく、静かな状態を保つことができます。

カーボンコンポジットホイールは、鋳造または鍛造アルミニウムでは不可能な、より柔軟な成形も可能にします。 これにより、より空気力学的な形状のホイールが可能になり、抗力が低減され、もちろん効率も向上します。

EV では、直径が大きく幅の狭いホイールを使用すると、道路上のタイヤの適切な接地面を維持しながら空気抵抗を軽減できます。 それがBMWがi3でやったことだ。 もしこれらの大きくて幅の狭いホイールがアルミニウムではなくカーボンファイバー複合材料で作られていれば、航続距離にさらにプラスの効果があっただろう。

Carbon Revolution のホイールは、樹脂トランスファー成形プロセスを通じて製造されており、高性能スポーツカーの構造などで行われるような手作業で繊維をレイアップする必要がありません。 乾燥繊維は、他のプロセスで使用される樹脂をあらかじめ含浸させた繊維よりも大幅に安価で、オートクレーブでの硬化を必要としません。 同社は、生産能力を向上させ、多くのステップを自動化するために、製品とプロセスのコンカレントエンジニアリングを行っています。

カーボンファイバーホイールには現在でも大幅な価格プレミアムが設定されていますが、数量が増加するにつれて価格は縮小しています。 同社は今年、約50,000万本のホイールの生産を計画しており、1万本でアルミホイールと同等の価値が期待できる。 Carbon Revolution の最初の SUV プログラムは 2022 年末に向けて開始され、ディングルは今後 15 年間で約 XNUMX の車両プログラムが実施され、XNUMX 年半ばまでに大幅な生産拡大が見込まれています。