Dobór opon do aut elektrycznych (cz. 1)

Rewolucja konstrukcji ogumienia w segmencie aut osobowych staje się faktem

Według prognoz firmy Goodyear do 2040 r. około 57 proc. całej sprzedaży samochodów osobowych i ponad 30 proc. światowej floty samochodów osobowych będzie napędzanych silnikami elektrycznymi. Dlatego kwestią czasu jest więc upowszechnienie samochodów elektrycznych i tym samym zwiększenie ilości serwisowanych opon.

Obsługa opon zainstalowanych na samochodach elektrycznych wymusza większą kulturę techniczną ich serwisowania i wymiany oraz precyzyjnego dobrania ogumienia do parametrów samochodu. Wynika to ze specyfiki samochodów EV, które w porównaniu z napędami spalinowymi różnią się:

• są cięższe;
• mają inną geometrię podwozia (akumulator usytułowany jest w strefie podwozia) silnik elektryczny znajduje się nad nim;
• mają inne właściwości kinetyczne wynikające z konstrukcji pojazdu,
• moc silnika jest podobna jak w klasycznym napędzie z inną charakterystyką momentu obrotowego pozwalającego na uzyskanie znacznie większego przyspieszenia;
• silnik elektryczny podczas ruszania generuje większy moment obrotowy;
• ze względu na większy moment obrotowy - opony łatwiej ulegają poślizgowi na nawierzchni podczas ruszania pojazdu - co ma wpływ na jego właściwości jezdne;
• silniki emitują mniejszy hałas, co z kolei wymusza poszukiwanie opon o niższym poziomie jego emisji.

Większa masa samochodu i przyspieszenie powoduje, że wymogi bezpieczeństwa zobowiązują producentów opon do prowadzenia zaawansowanych badań w celu osiągnięcia najlepszego rezultatu w zakresie:

• bezpieczeństwa na mokrej i suchej nawierzchni oraz śniegu, a także lodzie;
• skracania drogi hamowania;
• precyzyjnego kierowania pojazdem;
• zapobiegania aquaplaningowi;
• dążenia do niskiej wartości oporu toczenia, który ma dużo większe znaczenie niż w samochodzie z napędem klasycznym (mniejszy opór toczenia umożliwia przejechanie większego dystansu);
• wytrzymałości opony.
• Inżynierowie pracujący w przemyśle oponiarskim wychodząc naprzeciw potrzebom rynku i prowadzą badania nad:
• zwiększeniem nośności osnowy opony;
• zwiększeniem wytrzymałości bieżnika poprzez modyfikację jego wzoru i mieszanek, które zawierają optymalną ilość krzemionki i sadzy o zwiększonej dyspergowalności oraz innych składników odpowiednio zmieszanych i następnie połączonych ze sobą wielowarstwowo na etapie wytłaczania - w taki sposób by bieżnik osiągnął optymalną przyczepność do nawierzchni drogi i mógł przenosić wysoki moment obrotowy;
• dobraniem rozmiarów opon o możliwie najniższej wadze przy wymaganej wytrzymałości, co można osiągnąć poprzez stosowanie nowoczesnych materiałów i redukowanie głębokość rowka bieżnika (na przykład dla opon do samochodów SUV z 9 mm do 7 mm - co może zmniejszyć wagę gumy bieżnika o około 800 g);
• zwiększeniem wysokości opon i zmniejszeniem ich szerokości w celu zmniejszenia oporów toczenia (im większy promień opony tym mniejszy jest współczynnik tarcia);
• redukcją wpływu oporów powietrza jakie stawia opona podczas jazdy - co można osiągnąć między innymi poprzez redukcję wgłębień na ścianie bocznej i obniżanie wysokości tłoczonego tekstu opisu opony oraz delikatniejsze radełkowanie opony, a także optymalizację konturu opony;
• zmniejszeniem deformacji opon podczas toczenia i możliwością zwiększenia ciśnienia w oponach (np. z ciśnienia 210 kPa do 320 kPa), co wymusza poszukiwania bardziej wytrzymałych kordów;
• ograniczeniem emisji hałasu, wprowadzając do opony specjalne wypełnienia tłumiące hałas (np. technologia ContiSilent™, Goodyear SoundComfort, Michelin AcousticTM, Pirelli PNCS), modyfikacją konstrukcji lamelek i bocznych rowków oraz tworzeniem rowków wewnątrz bloku bieżnika opony, a także modyfikacją kształtu bieżnika w celu tłumienia amplitudy fal dźwiękowych w rowkach opony;
• zwiększeniem sprawności hamowania (skrócenie drogi hamowania) zwiększając przyczepność do nawierzchni poprzez optymalny rozkład nacisku na podłoże i regulację ugięcia opony oraz zmianę wzoru bieżnika, co skutkuje precyzyjnym sterowaniem i wyższym poziomem przyczepności;
• wydłużeniem dystansów przejazdu samochodów elektrycznych bez konieczności zwiększania masy akumulatorów;
• samoregenerującą się oponą w chwili przebicia;
• inteligentną oponą dostosowującą się do warunków klimatycznych, drogowych lub do stylu jazdy (ugięcie, ciśnienie, twardość bieżnika);
• zmniejszaniem ilość emisji zanieczyszczeń do otoczenia poprzez redukcję ścierania opony i stosowania mniejszej ilości szkodliwych substancji;
• wprowadzanie materiałów z recyklingu z super nowoczesną mieszanką bieżnika wykonaną z materiału biologicznego (dzięki czemu opona byłaby w 100 proc. biodegradowalna) i wzmocnioną kordem przypominającym pajęczy jedwab oraz z możliwością modyfikacji twardości bieżnika w zależności od typu nawierzchni drogowej i warunków pogodowych;
• zwiększeniem zakresu temperatury pracy opony (i tak np. model opony Cooper ACB11 wytrzymuje temperatury pracy do około 120°C);
• inteligentnymi oponami z czujnikami do nawigacji i przesyłania sygnałów do sterownika optymalizującego pracę układu napędowego pojazdu oraz inteligentnych układów odzyskiwania energii pracy opony podczas jazdy, ruszania i hamowania w celu doładowywania akumulatora.

Wyżej wymienione modyfikacje znajdują odzwierciedlenie w oznakowaniu ścianki bocznej. Na przykład Continental i Nokian stosują dodatkowy opis XL lub XL+. Spotyka się także oznakowanie HL (wysokie obciążenie). Do pojazdów elektrycznych najczęściej stosuje się opony (kolejność zestawienia alfabetyczna): Bridgestone Ecopia EP422 Plus, Bridgestone Ecopia EP500, Bridgestone Lightyear One SEV, Continental Conti.eContact, Continental EcoContact 6, Continental PureContact LS, Continental SportContact 5, Cooper ACB11, Cooper RX Moulded WET, Falken Ziex ZE310A Ecorun, Goodyear Eagle F1 Asymmetric 5, Goodyear EfficientGrip Performance, Goodyear ElectricDrive GT, Hankook Kinergy AS EV, Hankook Ventus S1 evo3 ev, Kumho Ecotron, Kumho VS31, Kumho Wattrun, Kumho Wattrun VS31, Michelin Energy E-V, Michelin Energy Saver A/S, Michelin Energy Saver+, Michelin Pilot Sport EV, Michelin Pilot Sport EVs, Michelin Primacy MXM4, Nokian eLine 2, Nokian Hakkapeliitta R3 SUV, Nokian Hakkapeliitta 10 EV, Nokian Snowproof, Pirelli Cinturato P7 All Season Plus II, Pirelli Elect, Pirelli Elect P Zero Winter, Pirelli P Zero Elect, Pirelli Scorpion Winter, Pirelli Winter Sottozero 3.

W celu ułatwienia wstępnego doboru opon do samochodów elektrycznych w tabeli poniżej (Tab.1) zestawiono modele samochodów wraz z rozmiarami opon. Prawidłowe ustawienie zbieżności kół zmniejsza zużycie ogumienia i powinno być sprawdzane co 6 miesięcy lub częściej, jeśli samochód najechał na krawężnik, wpadł w dziurę w drodze lub wjechał na inną przeszkodę. Stan techniczny opon powinien być sprawdzany w wyspecjalizowanym warsztacie.

Tab. 1. Zestawienie typów samochodów elektrycznych wraz z rozmiarami opon (b.d. - brak danych).

tekst: dr inż. Paweł Knast

Przegląd Oponiarski 1/196 (Styczeń 2022)