摘要：詳細(xì)探討了輪胎選型對(duì)純電動(dòng)重型汽車?yán)m(xù)駛里程的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)置，評(píng)估了普通輪胎與低滾阻輪胎在不同胎壓、載荷和溫度條件下的性能差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，低滾阻輪胎顯著降低了滾動(dòng)阻力，續(xù)駛里程增加了約15%。通過(guò)優(yōu)化輪胎材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、合理調(diào)整胎壓和控制溫度，可以有效提高車輛的能效表現(xiàn)，延長(zhǎng)續(xù)駛里程。研究結(jié)論為電動(dòng)重型汽車輪胎的選型和優(yōu)化提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：輪胎選型；純電動(dòng)重型汽車；續(xù)駛里程

中圖分類號(hào)：U469 收稿日期：2024-04-10

DOI：1019999/jcnki1004-0226202408003

1 輪胎對(duì)純電動(dòng)重型汽車?yán)m(xù)駛里程的影響

1.1 輪胎類型與性能特點(diǎn)

1.1.1 不同類型輪胎的特點(diǎn)

輪胎類型對(duì)純電動(dòng)重型汽車的續(xù)駛里程具有顯著影響。普通輪胎和低滾阻輪胎是兩種主要的輪胎類型。普通輪胎通常設(shè)計(jì)用于提供良好的抓地力和耐用性，其滾動(dòng)阻力較大，對(duì)電動(dòng)汽車的能耗較高。而低滾阻輪胎則通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和特殊材料，顯著降低滾動(dòng)阻力，從而提高車輛的續(xù)駛里程。例如，在某次實(shí)驗(yàn)中，低滾阻輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)為0009，而普通輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)為0012。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在相同駕駛條件下，使用低滾阻輪胎的車輛其續(xù)駛里程相比使用普通輪胎的車輛增加了約15%。具體數(shù)據(jù)如表1所示。

低滾阻輪胎通過(guò)采用更先進(jìn)的胎面橡膠和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少了變形和能量損失，從而顯著降低滾動(dòng)阻力。此外，低滾阻輪胎還優(yōu)化了花紋設(shè)計(jì)，以減少摩擦力，提高車輛的行駛效率[1]。在干燥路面上的測(cè)試顯示，低滾阻輪胎的續(xù)駛里程提高了約12%，而在濕滑路面上的制動(dòng)距離增加了約5%。這種優(yōu)化在提升車輛續(xù)駛里程的同時(shí)，仍需權(quán)衡抓地力和安全性能。

1.1.2 輪胎的材料與結(jié)構(gòu)對(duì)續(xù)駛里程的影響

輪胎材料和結(jié)構(gòu)的選擇對(duì)純電動(dòng)重型汽車的續(xù)駛里程有直接影響。高性能低滾阻輪胎通常采用硅基化合物和納米材料，這些材料具有高強(qiáng)度和低變形特性，可以顯著減少滾動(dòng)阻力[2]。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，一款采用硅基化合物的低滾阻輪胎，其能量消耗降低了10%以上，滾動(dòng)阻力系數(shù)從0012降低到0009。表2是不同材料和結(jié)構(gòu)的輪胎在實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)。

在結(jié)構(gòu)方面，輪胎的胎體設(shè)計(jì)和胎面花紋也顯著影響其性能。采用輕量化設(shè)計(jì)的胎體結(jié)構(gòu)可以減少輪胎的變形和內(nèi)耗能量。例如，某型號(hào)的低滾阻輪胎通過(guò)優(yōu)化胎體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，滾動(dòng)阻力系數(shù)降低至0009，續(xù)駛里程增加了約8%。此外，較淺的胎面花紋設(shè)計(jì)可以減少與地面的摩擦，從而進(jìn)一步降低滾動(dòng)阻力。然而，這種設(shè)計(jì)在濕滑路面上的抓地性能較差，需要在設(shè)計(jì)中進(jìn)行權(quán)衡。

通過(guò)合理選擇和優(yōu)化輪胎材料和結(jié)構(gòu)，可以顯著提高純電動(dòng)重型汽車的續(xù)駛里程。采用高性能材料和優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的輪胎，不僅能有效降低滾動(dòng)阻力，還能在保持其他性能指標(biāo)不下降的情況下，實(shí)現(xiàn)能源效率的提升。

1.2 輪胎滾動(dòng)阻力與續(xù)駛里程

1.2.1 輪胎滾動(dòng)阻力影響因素

輪胎滾動(dòng)阻力是影響純電動(dòng)重型汽車?yán)m(xù)駛里程的關(guān)鍵因素之一，主要由輪胎的材料、結(jié)構(gòu)、胎壓、溫度以及車輛載荷等多個(gè)因素決定。a.材料方面，高性能橡膠材料，如硅基化合物和納米材料，能夠顯著降低輪胎的滾動(dòng)阻力，減少能量損失。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用硅基化合物材料的低滾阻輪胎，其滾動(dòng)阻力系數(shù)可低至0009，相比普通橡膠材料的輪胎降低了約25%。b.結(jié)構(gòu)方面，輪胎的胎面設(shè)計(jì)和胎體結(jié)構(gòu)對(duì)滾動(dòng)阻力的影響至關(guān)重要。輕量化的胎體設(shè)計(jì)和優(yōu)化的胎面花紋能夠減少輪胎變形和摩擦損失，從而降低滾動(dòng)阻力。例如，某型號(hào)低滾阻輪胎通過(guò)優(yōu)化胎面花紋和胎體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使?jié)L動(dòng)阻力系數(shù)從0012降低至0009，續(xù)駛里程增加了約8%。

胎壓是另一個(gè)重要的影響因素。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在相同條件下，胎壓增加10%可以減少5%～7%的滾動(dòng)阻力。合理的胎壓設(shè)置不僅能降低滾動(dòng)阻力，還能延長(zhǎng)輪胎的使用壽命，提高車輛的續(xù)駛里程。然而，過(guò)高的胎壓會(huì)影響輪胎的抓地力和行駛穩(wěn)定性，需要在實(shí)際應(yīng)用中找到最佳平衡點(diǎn)[3]。

溫度對(duì)滾動(dòng)阻力的影響同樣顯著。較高的溫度會(huì)使輪胎材料變軟，增加變形，從而增加滾動(dòng)阻力和能量消耗。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在20 ℃條件下，某型號(hào)低滾阻輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)為0010，而在40 ℃條件下則增加到0012。車輛載荷也是一個(gè)關(guān)鍵因素。較大的載荷會(huì)增加輪胎的變形，導(dǎo)致滾動(dòng)阻力增加。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在額定載荷的90%條件下，某型號(hào)低滾阻輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)為0009，而在額定載荷的110%條件下，其滾動(dòng)阻力系數(shù)增加至0011。

通過(guò)優(yōu)化輪胎材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理調(diào)整胎壓和控制溫度，可以有效降低滾動(dòng)阻力，提高純電動(dòng)重型汽車的續(xù)駛里程。表3是不同因素對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力影響的數(shù)據(jù)匯總。

1.2.2 輪胎滾動(dòng)阻力與純電動(dòng)汽車能源消耗的關(guān)系

輪胎滾動(dòng)阻力對(duì)純電動(dòng)汽車的能源消耗有顯著影響。在純電動(dòng)重型汽車的能量消耗構(gòu)成中，輪胎滾動(dòng)阻力占據(jù)了20%～30%的比例。因此，降低滾動(dòng)阻力對(duì)于提高續(xù)駛里程至關(guān)重要。實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)優(yōu)化輪胎材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以顯著降低滾動(dòng)阻力，從而提高能源利用效率。例如，某型號(hào)低滾阻輪胎通過(guò)使用高性能橡膠和輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將滾動(dòng)阻力系數(shù)從0012降低到0009，續(xù)駛里程增加了約8%。

為了更直觀地展示輪胎滾動(dòng)阻力對(duì)續(xù)駛里程和能量消耗的影響，可以通過(guò)表4總結(jié)相關(guān)數(shù)據(jù)。

通過(guò)表4可以看出，低滾阻輪胎在減少滾動(dòng)阻力、增加續(xù)駛里程和減少能量消耗方面效果顯著。這進(jìn)一步證明了通過(guò)技術(shù)改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以在不影響其他性能的前提下，有效提高純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程和能源利用效率。

綜合來(lái)看，輪胎滾動(dòng)阻力與純電動(dòng)汽車的能源消耗關(guān)系密切。通過(guò)合理選擇和優(yōu)化輪胎材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，控制胎壓和溫度，可以顯著降低滾動(dòng)阻力，提高車輛的續(xù)駛里程和能源利用效率。

1.3 輪胎與車輛動(dòng)力系統(tǒng)的匹配性

1.3.1 輪胎參數(shù)對(duì)車輛動(dòng)力系統(tǒng)的適配性影響

輪胎參數(shù)對(duì)車輛動(dòng)力系統(tǒng)的適配性具有重要影響，特別是對(duì)于純電動(dòng)重型汽車而言，其電動(dòng)機(jī)的輸出特性與輪胎參數(shù)的匹配程度直接關(guān)系到車輛的能效表現(xiàn)和續(xù)駛里程。關(guān)鍵的輪胎參數(shù)包括輪胎尺寸、負(fù)載指數(shù)和速度級(jí)別等。這些參數(shù)決定了輪胎的承載能力、滾動(dòng)阻力以及對(duì)不同路面條件的適應(yīng)性[4]。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，某型號(hào)電動(dòng)重卡在更換為低滾阻輪胎后，車輛的電能消耗降低了12%，續(xù)駛里程增加了約10%。

輪胎尺寸對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在傳動(dòng)比和輪胎轉(zhuǎn)速上。較大的輪胎直徑可以減少單位時(shí)間內(nèi)的輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，從而降低電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，提升能效。然而，過(guò)大的輪胎尺寸會(huì)增加車身高度，影響車輛的穩(wěn)定性和空氣阻力。表5中的數(shù)據(jù)顯示，不同尺寸輪胎在純電動(dòng)重型汽車上的應(yīng)用效果差異明顯。

負(fù)載指數(shù)和速度級(jí)別也對(duì)輪胎與動(dòng)力系統(tǒng)的匹配性產(chǎn)生影響。高負(fù)載指數(shù)的輪胎能夠承受更大的重量，適合重型電動(dòng)汽車，但其滾動(dòng)阻力相對(duì)較大。速度級(jí)別則決定了輪胎的最高速度能力，對(duì)于需要在高速路況下行駛的車輛尤為重要。綜合考慮這些因素，選擇適合的輪胎參數(shù)，能夠有效提高純電動(dòng)重型汽車的整體性能和續(xù)駛里程[5]。

1.3.2 輪胎對(duì)車輛行駛阻力的影響

輪胎對(duì)車輛行駛阻力的影響主要體現(xiàn)在滾動(dòng)阻力和空氣阻力兩個(gè)方面。滾動(dòng)阻力是輪胎與地面接觸時(shí)產(chǎn)生的阻力，與輪胎的材料、結(jié)構(gòu)和胎壓等因素密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，低滾阻輪胎在降低滾動(dòng)阻力方面效果顯著，使車輛能量消耗減少10%以上。

空氣阻力則與輪胎的外形和尺寸有關(guān)。較寬的輪胎雖然能夠提供更好的抓地力，但也會(huì)增加車輛的空氣阻力，進(jìn)而影響能效。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在相同行駛條件下，某型號(hào)低滾阻輪胎的空氣阻力系數(shù)降低了約8%，使車輛的續(xù)駛里程增加了約7%。表6是輪胎對(duì)行駛阻力影響的數(shù)據(jù)匯總。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以看出，低滾阻輪胎在減少行駛阻力、提高續(xù)駛里程方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。綜合考慮滾動(dòng)阻力和空氣阻力的影響，合理選擇輪胎類型和參數(shù)，可以顯著提升純電動(dòng)重型汽車的能效表現(xiàn)和續(xù)駛里程。

2 輪胎選型對(duì)續(xù)駛里程的影響評(píng)價(jià)

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)置

在評(píng)估輪胎選型對(duì)純電動(dòng)重型汽車?yán)m(xù)駛里程的影響時(shí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)置至關(guān)重要。此次實(shí)驗(yàn)采用多組對(duì)比實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)選取不同類型和規(guī)格的輪胎，結(jié)合實(shí)際道路測(cè)試和模擬試驗(yàn)，全面分析其對(duì)續(xù)駛里程的影響。實(shí)驗(yàn)中選取了普通輪胎和低滾阻輪胎兩種主要類型，并根據(jù)車輛載荷、行駛速度、路面條件等因素設(shè)定了多種測(cè)試參數(shù)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括靜態(tài)滾動(dòng)阻力測(cè)試和動(dòng)態(tài)道路測(cè)試兩部分。在靜態(tài)測(cè)試中，通過(guò)專用測(cè)試設(shè)備測(cè)量輪胎在不同胎壓和載荷條件下的滾動(dòng)阻力系數(shù)。動(dòng)態(tài)道路測(cè)試則在實(shí)際道路環(huán)境中進(jìn)行，選取了城市道路、高速公路和鄉(xiāng)村公路等多種典型路況，測(cè)試車輛在不同行駛條件下的續(xù)駛里程和能耗表現(xiàn)。

具體參數(shù)設(shè)置方面，實(shí)驗(yàn)選取了三種不同胎壓（標(biāo)準(zhǔn)胎壓、增加10%和減少10%）和兩種不同載荷（額定載荷的90%和110%）進(jìn)行測(cè)試。每種輪胎在不同參數(shù)條件下的測(cè)試數(shù)據(jù)分別記錄，并進(jìn)行對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)車輛為某型號(hào)純電動(dòng)重型汽車，裝配有高精度電能監(jiān)測(cè)設(shè)備，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

實(shí)驗(yàn)中還通過(guò)溫度控制設(shè)備，模擬不同環(huán)境溫度下的輪胎性能表現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在20 ℃和40 ℃條件下，輪胎滾動(dòng)阻力和續(xù)駛里程的差異顯著。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，不同類型和規(guī)格的輪胎對(duì)純電動(dòng)重型汽車的續(xù)駛里程有顯著影響。低滾阻輪胎在各種測(cè)試條件下均表現(xiàn)出優(yōu)于普通輪胎的性能，特別是在滾動(dòng)阻力和續(xù)駛里程方面。在標(biāo)準(zhǔn)胎壓和額定載荷的90%條件下，低滾阻輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)為0009，比普通輪胎低25%，續(xù)駛里程增加了約13%。

具體數(shù)據(jù)分析表明，低滾阻輪胎在不同溫度和載荷條件下均能有效降低滾動(dòng)阻力，提高續(xù)駛里程。在40 ℃和額定載荷的110%條件下，低滾阻輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)為0011，續(xù)駛里程為320 km，而普通輪胎在同樣條件下的滾動(dòng)阻力系數(shù)為0014，續(xù)駛里程為280 km。表7是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的詳細(xì)數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)分析還發(fā)現(xiàn)，胎壓對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力和續(xù)駛里程的影響顯著。研究表明，當(dāng)胎壓增加10%時(shí)，采用低滾阻技術(shù)的輪胎其滾動(dòng)阻力系數(shù)會(huì)進(jìn)一步降低，這種現(xiàn)象在各種測(cè)試條件下均可觀察到。相應(yīng)地，車輛的續(xù)駛里程也因此有所增加，這一變化對(duì)于提高車輛的能源效率和行駛性能極為重要。此外，實(shí)驗(yàn)也考察了不同溫度條件對(duì)輪胎性能的具體影響。研究發(fā)現(xiàn)，在較高溫度環(huán)境下，由于輪胎材料的熱膨脹和柔軟性增加，滾動(dòng)阻力相應(yīng)增大，這導(dǎo)致續(xù)駛里程有所減少。

這一現(xiàn)象表明，輪胎的使用效率與環(huán)境溫度密切相關(guān)，而這一關(guān)系在寒冷條件下表現(xiàn)得尤為明顯。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需綜合考慮環(huán)境溫度對(duì)輪胎性能的影響，通過(guò)合理調(diào)整胎壓以優(yōu)化續(xù)駛里程。在進(jìn)行長(zhǎng)途行駛或者變化環(huán)境條件下行駛時(shí)，正確的胎壓調(diào)整策略不僅可以延長(zhǎng)輪胎使用壽命，還能顯著提高行駛的安全性和經(jīng)濟(jì)性。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于車輛維護(hù)和環(huán)境適應(yīng)性提供了重要的實(shí)用指導(dǎo)。

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的綜合分析，可以得出結(jié)論：低滾阻輪胎通過(guò)優(yōu)化材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠顯著降低滾動(dòng)阻力，提高純電動(dòng)重型汽車的續(xù)駛里程。在實(shí)際應(yīng)用中，合理選擇和優(yōu)化輪胎參數(shù)，結(jié)合環(huán)境條件進(jìn)行調(diào)整，可以有效提升車輛的能效表現(xiàn)[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

研究結(jié)果表明，低滾阻輪胎在降低滾動(dòng)阻力和提高續(xù)駛里程方面表現(xiàn)優(yōu)異，特別是在不同環(huán)境條件下，其能效提升顯著。合理選擇和優(yōu)化輪胎參數(shù)，結(jié)合實(shí)際使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，是提高純電動(dòng)重型汽車?yán)m(xù)駛里程的重要手段。未來(lái)的研究應(yīng)進(jìn)一步探討更高性能材料和更優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以持續(xù)提升電動(dòng)汽車的整體性能和能效，為綠色出行和節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳佛國(guó)，晉琦，辛飛飛提高客車輪胎行駛里程的方法研究[J]輪胎工業(yè)，2017，37（11）：649-651

[2]樊攀車輪定位參數(shù)對(duì)輪胎磨損影響研究[D]青島：青島理工大學(xué)，2015

[3]閻家賓廢舊充氣輪胎最合理的利用方法[J]世界橡膠工業(yè)，2009，36（10）：36-39

[4]蘇博倍耐力推出高行駛里程、低滾動(dòng)阻力輪胎[J]輪胎工業(yè)，2008（10）：625

[5]林禮貴輪胎的管理、使用和保養(yǎng)講座第5講輪胎的使用[J]輪胎工業(yè)，2003（7）：441-447

[6]汪立亮，李小林正確使用輪胎對(duì)提高行駛里程的影響分析[J]汽車與配件，1998（27）：22-23

作者簡(jiǎn)介：

閆志國(guó)，男，1994年生，助理工程師，研究方向?yàn)榘踩_(dá)標(biāo)檢測(cè)、強(qiáng)制性檢驗(yàn)檢測(cè)。