탄소 섬유 바퀴는 EV 범위의 다음 부스트가 될 수 있습니다.

호주의 Carbon Revolution은 세계에서 가장 잘 알려진 휠 제조업체는 아니지만 가장 흥미로운 회사 중 하나입니다. BBS, Rial 및 OZ와 같이 대량으로 알려지고 판매되는 대부분의 브랜드는 대부분 알루미늄과 같은 금속 합금으로 바퀴를 만듭니다. Carbon Revolution은 탄소 섬유 합성물을 사용합니다. 지금까지 그들은 Ford GT, Shelby GT350 및 Ferrari 488 Pista와 같은 고성능 기계에 매우 가벼운 휠을 주로 공급했습니다. 이제 그들은 더 많은 주류 차량, 특히 배터리로 구동되는 차량으로 확장하려고 합니다.

탄소 섬유 복합 재료는 특별히 새로운 개념이 아닙니다. 이 소재는 McLaren이 1981년 포뮬러 원에, 1990년대 전설적인 F1에 이 경량 및 고강도 소재를 도입하기 전까지 수년 동안 항공우주 분야에서 사용되었습니다. 2013년 BMW는 i3와 함께 상대적으로 높은 볼륨의 모델에 처음으로 탄소 복합 구조를 사용했습니다.

그러나 바퀴에 초점을 맞춘 Carbon Revolution이 제안하는 접근 방식은 BMW보다 더 비용 효율적이고 더 큰 효율성 이점을 제공하는 것으로 판명될 수 있습니다. 배터리의 비용과 질량을 고려할 때 에너지 효율을 극대화하는 것은 EV가 최소한의 배터리로 최대 범위를 확보하는 데 중요합니다.

모든 종류의 질량 감소는 단순히 추진 시스템 및 에너지 저장 장치(배터리라고도 함)의 작업량을 줄임으로써 효율성을 향상시키는 간단한 방법입니다. 그러나 모든 질량 감소가 동일한 영향을 미치는 것은 아닙니다. 우리는 뉴턴의 운동 제XNUMX법칙을 통해 관성에 대해 알고 있습니다. 매우 단순화된 형태에서는 정지된 물체가 정지 상태를 유지하거나 움직이는 물체가 불균형한 힘이 가해지지 않는 한 계속 움직일 것입니다.

그러나 관성에는 관련된 방향 벡터가 있습니다. 차량을 가속하려면 이동하려는 방향으로 힘이 필요합니다. 바퀴의 경우 실제로 몇 가지 중요한 방향인 수평, 수직 및 회전이 있습니다.

요철이나 움푹 들어간 곳과 같은 도로의 윤곽을 따라가려면 수직 관성을 극복해야 합니다. 휠이 커질수록 미적 목적을 위해 어쩔 수 없이 하는 것처럼 보이지만 휠이 도로를 따라갈 수 있을 만큼 빠르게 위아래로 가속할 수 없기 때문에 매우 무거워지고 승차감이 급격히 저하되어 이러한 힘을 실내로 전달합니다.

차량을 가속, 제동 또는 조향하려면 수평 관성을 극복해야 합니다. 그러나 그것은 실제로 엔진이나 모터에서 바퀴를 돌려 회전 관성을 극복해야 하기 때문에 달성됩니다. 다시 말하지만, 휠의 직경이 클수록 회전 관성이 커지고 이는 휠의 순전한 질량보다 EV 효율에 더 큰 요인으로 밝혀졌습니다. 크기가 다른 두 바퀴의 질량이 같으면 중심에서 가장 먼 무게를 가진 바퀴가 운전하는 데 더 많은 에너지가 필요합니다.

탄소 섬유 휠은 비슷한 크기의 알로이 휠에 비해 40~50%의 질량 감소 덕분에 EV에 큰 이점이 될 수 있습니다. Carbon Revolution의 CEO인 Jake Dingle에 따르면 일반적인 SUV의 카본 휠은 수직으로 이동하고 회전하는 경우 최대 130lbs의 질량을 절약할 수 있습니다. Ford F-1,600 Lightning에서 최대 150lbs 또는 GMC Hummer에서 2,900lbs 이상 무게가 나갈 수 있는 대량의 배터리를 감안할 때 주행 범위를 개선할 수 있는 현저한 감소입니다.

그러나 카본 복합재 휠에는 더 많은 이점이 있습니다. 알루미늄이나 강철에 비해 복합재 구조의 가교 섬유는 금속을 통해 더 직접적으로 전달되는 도로 충격을 흡수합니다. 그 결과 실내로 유입되는 도로 소음이 최대 5dB 감소합니다. EV에는 다른 주변 소리를 가리는 엔진이 없기 때문에 소스에서 이러한 소리를 줄이면 더 많은 방음 매트를 추가하지 않고도 조용하게 유지하는 데 도움이 됩니다.

탄소 복합재 휠은 또한 주조 또는 단조 알루미늄으로는 불가능한 성형에 더 많은 유연성을 제공합니다. 이를 통해 항력을 줄이고 효율성을 향상시키는 공기역학적 형태의 휠을 사용할 수 있습니다.

EV에서 더 큰 직경이지만 더 좁은 휠을 사용하면 도로에서 타이어에 대한 합리적인 접촉 패치를 유지하면서 공기역학적 항력을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 그것이 바로 BMW가 i3로 한 일입니다. 더 크고 좁은 휠이 알루미늄 대신 탄소 섬유 합성물로 만들어졌다면 범위에 훨씬 더 긍정적인 영향을 미쳤을 것입니다.

Carbon Revolution의 휠은 고성능 스포츠카의 구조와 같이 섬유를 수동으로 적층할 필요가 없는 수지 이송 성형 공정을 통해 제조됩니다. 건조 섬유는 다른 공정에 사용되는 수지 사전 함침 섬유보다 훨씬 저렴하며 오토클레이브에서 경화할 필요가 없습니다. 이 회사는 생산 능력을 높이고 많은 단계를 자동화하기 위해 제품 및 프로세스의 동시 엔지니어링을 수행하고 있습니다.

탄소 섬유 휠은 오늘날에도 여전히 상당한 가격 프리미엄을 지니고 있지만 볼륨이 증가함에 따라 줄어들고 있습니다. 올해 이 회사는 약 50,000개의 휠을 생산할 것으로 예상하고 있으며 1만 개는 알로이 휠과 동등한 가치를 기대합니다. Carbon Revolution의 첫 번째 SUV 프로그램은 2022년 말에 출시될 예정이며 Dingle은 향후 15년 동안 약 XNUMX개의 차량 프로그램과 함께 XNUMX년 중반까지 상당한 생산 확장을 기대하고 있습니다.