徐 立，储 民
（北京橡胶工业研究设计院有限公司，北京100143）
摘要：总结电动汽车轮胎（尤其是电动轿车轮胎）的特殊性能要求，介绍当前部分充气电动汽车轮胎的产品特点以及几款应用免充气、仿生学、3D打印、光通信、生物技术和互联网技术的新型电动汽车概念轮胎。为了满足电动汽车的特殊
需求，电动汽车轮胎的研发和生产普遍采用最前沿的轮胎技术。随着功能材料、智能材料、电子技术、智能制造及人工智
能技术的发展与应用，未来将会出现更多新型的车轮和轮胎产品。
关键词：电动汽车；轮胎；交通安全；环境保护
中图分类号：TQ336.1 文章编号：1000-890X（2019）08-0630-08
文献标志码：A DOI：10.12136/j.issn.1000-890X.2019.08.0630
内燃机汽车的发展是现代科技的一项重大成就，为现代社会的发展做出了巨大的贡献，满足了人们日常生活中交通和运输的许多需求。然而，随着汽车工业的快速发展和汽车使用量的不断增加，造成大量化石能源消耗，并引发严重环境问题。空气污染、全球变暖和石油资源枯竭成为当前最令人关注的问题。因此，最近几十年来与运输有关的研究越来越强调开发更安全、更清洁、更高效的运输工具和运输模式。人们目前认为，电动汽车（纯电动力汽车）、混合动力电动汽车（HEVs）和燃料电池驱动汽车技术是最有前途的汽车解决方案[1-2]。包括中国在内的多个国家和地区出台了鼓励电动汽车发展的法规和政策。
根据国际能源署（International Energy Agency，简称IEA）发布的《全球电动汽车展望2018》[3]，2013—2017年期间，国外电动汽车的总产量呈指数增长态势。IEA同时预测到2030年，全球电动汽车的产量将会达到汽车总产量的30%。未来电动汽车与另外两种新型能源汽车（混合动力电动汽车和燃料电池驱动汽车）将逐步取代传统车辆。
在如此背景下，与电动汽车配套的专属轮胎（电动汽车轮胎）受到了轮胎业界和用户的重视。本文总结电动汽车轮胎（尤其是电动轿车轮胎）的特殊性能要求，介绍当前部分充气电动汽车轮胎的产品特点以及若干面向未来的新型电动汽车概念轮胎。
1 电动汽车轮胎的特殊性能要求
在电动汽车的持续发展过程中，新型电动机不断地被引入，电动汽车的转向、制动、驱动和噪声等也随之改变。除了先进电池组、高效率马达和尖端的热管理系统等电动汽车关键部件外，电动汽车轮胎也成为不容忽视的重要组成部分。汽车动力系统的电器化给轮胎行业带来了新的挑战，要求与之配套的轮胎不仅具有低滚动阻力和低噪声的特点，而且能够同时积极响应提供驱动力的电动机输出的瞬时大扭矩[4]。
对于车辆而言，为其提供动力的蓄电池质量大和单次充电续航里程短是当前电动汽车存在的两个主要问题。因此电动汽车轮胎要求降低滚动阻力，并且在结构上使用高强度材料来配合车辆解决以上问题。另外，电动汽车没有发动机噪声，比常规汽车更安静，因此风噪和轮胎噪声格外受到关注，对轮胎/路面噪声的要求提高。操控性能方面，由于动力传递系统不同，电动汽车瞬时扭矩输出大，对轮胎抓着性能的要求提高。
从使用环境来讲，电动汽车主要在城市地区使用，行驶路面较好，因此电动汽车轮胎在性能方面比普通轮胎具有更多的特殊要求。例如，
作者简介：徐立（1972—），男，北京人，北京橡胶工业研究设计院有限公司教授级高级工程师，博士，主要从事轮胎力学研究。
E-mail：xuli69@foxmail
第 8 期 徐 立等．国外电动汽车轮胎发展现状 631
块/沟形状和胎面胶配方来降低轮胎滚动阻力，减小车辆的动力消耗。该系列轮胎应用了米其林GREEN X 技术的最新成果，在为电动轿车和节能型轿车提供良好节油效果的同时，保证了轮胎的干/湿路面和冬季牵引性能[5]
。
米其林节能轮胎特别应用了EngergySaver 结构、MaxTouch 结构和舒适性控制等专项技术。特殊设计的硅橡胶胎面胶配方与EngergySaver 结构配合，有效减小了轮胎生热，降低了轮胎滚动阻力，并且确保轮胎具有全方位的四季牵引能力和更短的刹车距离。不对称胎面花纹以带沟槽的独立花纹块为主，有助于提升轮胎操控性能。花纹块沟槽与胎面上的周向和横向花纹沟提升了轮胎的抗水滑能力和湿路面牵引能力。MaxTouch 结构保证了轮胎在加速、制动和转向时与路面的接触面积最大，并且保证印痕区域作用力分布更均匀，从而延长轮胎的磨耗寿命。米其林舒适性控制技术利用计算机优化轮胎设计过程，结合精密制造，减小了轮胎在行驶中产生的振动和路面噪声，确保车辆在公路和城区道路使用时都能提供良好的驾乘感受。在轮胎内部两层钢丝带束层由锦纶冠带缠绕包裹，提高了轮胎的强度和耐久性能，也有助于保持轮胎磨耗均匀性和提高驾乘舒 适性。
该系列中有一款规格为215/50R1791H 的自密封轮胎，是米其林公司根据雪佛兰Bolt EV 电动汽车标准
全新研发的（见图1）。该系列的其他部分规格轮胎在不同品牌的混合动力汽车和纯电动汽车上测试结果也表现良好。2.2 米其林Energy™电动汽车轮胎
该系列轮胎是米其林于2012年专为雷诺ZOE 电动汽车开发的轿车子午线夏季轮胎（见图2），包括185/65R15 88Q 和195/55R16 91Q 两个规格，前者装在车辆前轮，后者装在车辆后轮。两款轮胎均采用米其林公司研发和生产的先进技术，达到了最佳性能，在使用成本、满足环保要求和安全性保障等方面表现突出[6]
。
米其林Energy™电动汽车轮胎特殊设计的胎面能与路面保持均匀接触，轮胎生热低、散热快，达到了最佳节能和降低磨耗的效果。结合胎体的轻量化设计，轮胎的滚动阻力降低了20%，单次充
普通轿车轮胎通常更适合在高速公路上行驶，而在城区使用的轮胎常处于低速和中速行驶状态，对轮胎的干/湿路面侧滑阻力和转向刚度要求有所下降，反而对轮胎的滚动阻力和噪声水平要求 更高。
就充气轮胎设计而言，通过采用一些措施可以有效地降低轮胎/路面的噪声和滚动阻力，例如减小轮胎胎面花纹块的厚度，更多使用较浅的周向花纹沟和较窄的横向花纹沟槽，减小胎侧和带束层的厚度，同时应用性能更好的橡胶配方，提高轮胎的柔韧性，减小轮胎断面高宽比。但是，通常情况下这些设计会使轮胎的操控性能、抓着性能和耐磨性能低于普通标准轮胎。
可见，一款“完美”的电动汽车轮胎首先要求具有良好的抓着性能，从而更好地处理电动马达输出的瞬间扭矩，保障驾驶安全。不过，与此同时通常会增大轮胎滚动阻力、缩短电动汽车单次充电续航里程，这与电动汽车开发的环保要求显然不符。去掉了汽油发动机的声响，电动汽车的风噪和轮胎噪声变得更明显。因此，轮胎制造企业在为电动汽车开发配套轮胎时面临新挑战。2 当前电动汽车轮胎产品
尽管轮胎制造企业开发电动汽车轮胎面临诸多挑战，但是电动汽车销量激增的现状和未来发展的美好远景，越来越受到轮胎业界的重视。当前，轮胎行业已经就电动汽车轮胎的研发和生产展开激烈竞争，都力争提供“完美”的电动汽车轮胎，不断帮助电动汽车提高能效、改善性能，包括提升电动汽车的单次充电续航里程。同时，轮胎行业也尽力协助汽车行业加速推进电动汽车成为未来汽车消费的主流。
为了满足电动汽车的特殊需求，在电动汽车轮胎的开发中，轮胎企业通常针对某个具体电动汽车车型特别开发专属配套轮胎，或针对替换轮胎市场开发系列电动汽车轮胎。总体来讲，电动汽车轮胎普遍采用了最前沿的轮胎技术。2.1 米其林Energy™ Saver A /S 节能全天候轮胎
该系列轮胎是米其林公司于2009年开始在北美市场投放的先进的节油型轿车子午线全天候轮胎。通过优化轮胎质量分布、内部结构、花纹
632 橡 胶 工 业 2019年第66电动汽车2013价格
卷
（a ）2017款雪佛兰Bolt EV
电动汽车
（b ）米其林节能全天候轮胎图1 2017款雪佛兰Bolt EV 电动汽车和米其林
节能全天候轮胎
（a ）2017款雷诺ZOE
电动汽车
（b ）米其林Energy™电动汽车轮胎
图2 2017款雷诺ZOE 电动汽车和米其林
Energy™电动汽车轮胎
电续航里程延长6%。大比例设计的横向花纹块减小了路面胎噪，使车内噪声降低40%。自锁式沟槽设计提升胎面花纹稳定性，获得最佳车辆操控性能。超柔软的多聚合物胎面胶配方，确保轮胎在
干/湿路面都有良好的抓着性能。上述设计协同配合，整体提高了轮胎的安全等级和耐久寿命。2.3 其他电动汽车轮胎
表1列出了部分电动汽车轮胎产品和配套的电动汽车品牌，其中电动汽车包括经济和豪华品
牌。为了满足电动汽车对轮胎低噪声、低滚动阻力且抓着性能好等特殊要求，部分电动汽车采用窄断面大直径的轮胎配套，如宝马i3选择155/70R19 84Q 规格轮胎配套。豪华型电动汽车则采用运动性能突出的高性能轮胎，如Fisker Emotion 选择285/35R24和305/35R24规格轮胎配套。
表1 部分新型电动汽车和专属配套轮胎
轮胎品牌
轮胎型号电动汽车品牌普利司通Ecopia EP -02
195/80R16 97S 丰田 RAV4 EV 普利司通Ecopia EP150175/65R15 84S 雪佛兰Spark EV
普利司通Ecopia EP500155/70R19 84Q 宝马i3马牌Conti.eContact™
125/80R13 65M 雷诺Twizzy 和145/80R13 75M 大众eGolf
165/65R15 81T 185/60R15 84T
耐特森N ’blue EV 205/60R16 92H 起亚Soul EV 固特异Eagle Touring /245/45R19 98W
特斯拉Model S TO 特斯拉轮胎倍耐力P Zero 夏季轮胎
285/35R24（F ）Fisker EMotion
305/35R24（R ）
普利司通的Ecopia EP500采用了其专有的
“傲路捷（ologic ）技术”[7]
，
成都东站火车时刻表即通过窄胎面设计降
低空气阻力，再通过大直径设计和提高充气压力来减小轮胎与路面接触部位变形，大幅降低滚动阻力，获得卓越的节能效果（见图3）。同时，通过优化橡胶和其他骨架材料、轮胎内部结构与花纹形式，Ecopia EP500轮胎比普遍轮胎的滚动阻力系数减小30%，湿路面刹车距离缩短10%。Ecopia EP500系列轮胎包括155/70R19 84Q ，175/60R1986Q ，155/60R20 80Q 和175/55R20 85Q 等规格，均可以供宝马i3和i8选配。为宝马i3
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图3 普利司通的“傲路捷技术”
华泰现代汽车第 8 期 徐 立等．国外电动汽车轮胎发展现状 633
和i8电动汽车配套的冬季轮胎BLIZZAK LM -500和BLIZZAK NV 两个系列也采用了“傲路捷技术”，并在胎面使用了特殊结构的发泡橡胶。
红灯闯一半停了扣分吗马牌Conti.eContact™电动汽车轮胎在胎侧采用高尔夫球结构进行了气体动力学优化设计（见图4），以降低空气阻力[8]
。当前，马牌Conti.eContact™系列轮胎还包括205/55R16 91Q 规格，
可在多款电动汽车上使用。
图4 马牌Conti.eContact™电动汽车轮胎
飞劲的Ziex ZE310 EcoRun [9]
和Ziex ZE914 EcoRun [10]
是两个针对更大范围电动汽车车型而推出的经济型电动汽车轮胎系列（见图5），轮胎采用专属橡胶配方、优化的不对称花纹和特殊的子午线轮廓设计，性能指标可满足多款电动汽车对轮胎的基本要求。这两个系列轮胎产品的轮辋从304.8 mm （12英寸）到457.2 mm （18英寸），包括H ，V 和W 三个速度级别的近90个规格。
韩泰的Enfren Echo 系列电动汽车轮胎不仅滚动阻力低，而且轮胎生产过程更环保。韩泰Enfren Echo H433系列轮胎的外观如图6所示。锦湖自2013年4月就发布了专有电动轿车轮胎品牌“Wattrun ”（见图
7），目前已经在韩国本土为雷诺-三星全电动紧凑型轿车SM3 Z.E 和起亚的Soul EV 配套。Wattrun VS31系列包括195/65R15 91H 和205/55R16 91V 两个规格。
固特异将Sound Comfort 技术用于专门针对特斯拉Model S 开发的轮胎中，在降低轮胎噪声的同时，也保证了轮胎的耐久性能和抓着能力。Sound Comfort 技术在轮胎内部胎面正下方附着一条泡沫带（见图8）[11]
，固特异最初应用这项技术开发奥迪A8的配套轮胎。不过，
目前类似技术在其他品
（a ）
Ziex ZE310 EcoRun
（b ）Ziex ZE914 EcoRun
图5
飞劲轮胎
图6 韩泰
Enfren Echo H433
……
图7 锦湖Wattrun VS31
634 橡 胶 工 业2019年第66
卷
图8 固特异的Sound Comfort技术
牌轮胎产品中也有应用。将要上市的运动型豪华电动汽车Fisker Emotion对配套轮胎的滚动阻力、操控性和舒适性都提出了更高要求和挑战，倍耐力为其开发的专属P Zero夏季轮胎采用了多项专利技术和创新技术，以保证轮胎各项性能的协调一致[12]。
查阅汽车零部件及配件销售网站CARiD. com，发现可供2019款雪佛兰Bolt EV电动汽车选配的轮胎达217款[13]，供2019款特斯拉Model S车系选配的轮胎达163款[14]。这些轮胎中有知名国际大品牌产品，也有我们平常不熟悉的其他品牌产品。
为了满足电动汽车的特殊使用要求和发挥汽车性能，根据车辆用途，电动汽车轮胎大体上又分为客运和旅行轮胎、高性能轮胎、低滚动阻力轮胎和冬季轮胎。其中客运和旅行轮胎强调车辆的安全性和舒适性，轮胎主要突出牵引性能和减小刹车距离，兼顾低噪声和低滚动阻力；高性能轮胎强调发挥车辆的运动性能，帮助电动汽车实现赛车的功能，这类轮胎采用专业赛车轮胎设计，以嵌入式胎面花纹、特殊轮廓和防过热橡胶配方为主导设计，更易于弯道和直线驾驶操控，提升车辆在赛道和公路上的运动性能，兼顾环保要求；低滚动阻力轮胎更强调减小车辆的动力消耗，延长车辆单次充电的续航里程，轮胎设计与普通滚动阻力轮胎基本一致，兼顾电动汽车的特殊要求；冬季轮胎则是为了确保电动
汽车在冬季寒冷地区正常使用而开发，能够适应结冰、雨天、雪泥和积雪等路面条件，满足车辆使用地区的政府法规和法律要求。
总之，电动汽车轮胎普遍使用最前沿轮胎技术。相对低噪声、更耐久、更易操控且保持良好节能效果是这类轮胎共同追求的目标。但实际上各品牌具体轮胎产品的性能追求还与产品市场定位有很大关系[15]。
3 电动汽车概念轮胎
随着电动汽车技术进步和用户范围扩大，轮胎企业都在积极开发新型电动汽车轮胎，应对和促进汽车技术升级。除了研发革新技术大幅度提高充气轮胎性能外，一些新型的面向未来的概念轮胎也得到发展。
在2015年日内瓦国际车展上，固特异公司同时发布了BH03和三气室（Triple Tube）两款概念轮胎[16]，更新了人们对电动汽车轮胎的认知和理解。
通过利用高效率光感生热材料、热压感应材料、可吸热轮胎胎面和结构冷却系统，固特异的BH03概念轮胎（见图9）可以将自然光照和自身滚动阻力产生的热量转化成电能，并向外界输出。在理论上，根据材料的特性，BH03概念轮胎不论停放还是常规行驶都能够获得和传导热量，实现轮胎自主发电，给电动汽车提供持续电动力，增加车辆的续航里程。BH03概念轮胎为电动汽车提升机
动能力提供了一种前瞻性的解决方案。
图9 固特异的BH03概念轮胎
固特异的三气室概念轮胎（见图10）则在轮胎内部增加了3条独立的充气管道，沿轮胎周向形成3个封闭气室，分别位于胎面正下方、轮胎中央位置和接近胎肩部位的内外两侧。这款轮胎通过内部气泵输送气体可以自动调节主气室和3个单独气室的气压，主动适应路面条件。按照设计要求，轮胎在3个独
立气室气压最大时，滚动阻力最小；减小胎肩内侧气室压力，可以调整接触印痕，轮胎在干路面上的操控性能表现更好；增加轮胎中央气室压力，胎面向外胀扩，轮胎因为耐水滑性能提升而使其在湿路面上的牵引性能表现更佳。固特异的三气室概念轮胎给未来电动汽车充气轮胎设计提供了一种创新的结构方案。
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