Les roues en fibre de carbone pourraient être le prochain coup de pouce pour la gamme EV

La Carbon Revolution australienne n'est peut-être pas le fabricant de roues le plus connu au monde, mais ils sont parmi les plus intéressants. La plupart des marques connues et vendues en grande quantité comme BBS, Rial et OZ fabriquent leurs roues en alliages métalliques, principalement en aluminium. Carbon Revolution utilise des composites en fibre de carbone. À ce jour, ils ont principalement fourni leurs roues exceptionnellement légères pour des machines hautes performances comme la Ford GT, la Shelby GT350 et la Ferrari 488 Pista. Maintenant, ils cherchent à s'étendre à des véhicules plus courants, en particulier ceux alimentés par des batteries.

Les composites en fibre de carbone ne sont pas un concept particulièrement nouveau. Ils ont été utilisés dans l'aérospatiale pendant de nombreuses années avant que McLaren n'introduise ce matériau léger et à haute résistance en Formule 1981 en 1990 et sur la route dans les années 1 dans la légendaire F2013. En 3, BMW a fait la première utilisation d'une structure en composite de carbone dans un modèle de volume relativement élevé pour la première fois avec l'iXNUMX.

Cependant, l'approche proposée par Carbon Revolution en mettant l'accent sur les roues peut s'avérer à la fois plus rentable et offrir un plus grand avantage en termes d'efficacité que ce que BMW a fait. Compte tenu du coût et de la masse des batteries, la maximisation de l'efficacité énergétique est essentielle pour que les véhicules électriques obtiennent la plus grande autonomie avec le moins de batterie possible.

Réduire la masse de toute sorte est un moyen simple d'améliorer l'efficacité en réduisant simplement la charge de travail sur le système de propulsion et le stockage d'énergie (c'est-à-dire la batterie). Mais toutes les réductions de masse n'ont pas le même impact. Nous connaissons l'inertie grâce à la deuxième loi du mouvement de Newton. Dans une forme très simplifiée, cela revient à un objet au repos restera au repos ou un objet en mouvement continuera à se déplacer à moins qu'une force déséquilibrée ne soit appliquée.

Mais l'inertie est associée à des vecteurs directionnels. L'accélération d'un véhicule nécessite une force dans la direction dans laquelle vous voulez vous déplacer. Dans le cas d'une roue, il existe en fait plusieurs directions importantes, horizontale, verticale et de rotation.

L'inertie verticale doit être vaincue pour suivre les contours de la route tels que les bosses ou les nids de poule. Au fur et à mesure que les roues grossissent, ce qu'elles semblent faire inexorablement à des fins esthétiques, elles deviennent très lourdes et la qualité de conduite se dégrade rapidement car la roue ne peut pas accélérer vers le haut ou vers le bas assez rapidement pour suivre la route, transmettant ainsi ces forces dans la cabine.

L'inertie horizontale doit être vaincue pour accélérer, freiner ou diriger le véhicule. Cependant, cela est réalisé en faisant tourner les roues du ou des moteurs, de sorte que l'inertie de rotation doit être surmontée. Encore une fois, plus le diamètre de la roue est grand, plus l'inertie de rotation est grande et cela s'avère être un facteur d'efficacité EV plus important que la simple masse de la roue. Si deux roues de tailles différentes ont la même masse, celle dont le poids est le plus éloigné du centre nécessitera plus d'énergie pour rouler.

C'est là que les roues en fibre de carbone peuvent être un énorme avantage pour les véhicules électriques grâce à une réduction de masse de 40 à 50 % par rapport à une roue en alliage de taille similaire. Selon le PDG de Carbon Revolution, Jake Dingle, les roues en carbone d'un SUV typique peuvent économiser jusqu'à 130 livres de masse qui se déplace verticalement et tourne. Compte tenu de l'encombrement des batteries qui peuvent peser jusqu'à 1,600 150 livres dans le Ford F-2,900 Lightning ou plus de XNUMX XNUMX livres dans le GMC Hummer, c'est une réduction notable qui améliorerait l'autonomie.

Mais les roues en composite de carbone présentent plus d'avantages. Par rapport à l'aluminium ou à l'acier, les fibres réticulées de la structure composite amortissent les impacts de la route qui se transmettent plus directement à travers le métal. Le résultat est jusqu'à 5 dB de bruit de roulement en moins entrant dans l'habitacle. Étant donné que les véhicules électriques n'ont pas de moteur pour masquer les autres sons ambiants, la réduction de ces sons à la source aide à garder les choses silencieuses sans ajouter plus de tapis insonorisant.

Les roues en composite de carbone offrent également plus de flexibilité dans la mise en forme qui n'est pas possible avec l'aluminium coulé ou forgé. Cela peut permettre des roues de forme plus aérodynamique qui réduisent la traînée et, bien sûr, améliorent l'efficacité.

Sur un véhicule électrique, l'utilisation d'une roue de plus grand diamètre mais plus étroite peut aider à réduire la traînée aérodynamique tout en maintenant une surface de contact raisonnable pour le pneu sur la route. C'est ce que BMW a fait avec l'i3. Si ces roues plus grandes et plus étroites étaient en composite de fibre de carbone au lieu d'aluminium, elles auraient eu un effet encore plus positif sur l'autonomie.

Les roues de Carbon Revolution sont fabriquées par un processus de moulage par transfert de résine qui ne nécessite pas de superposition manuelle des fibres comme ce serait le cas pour quelque chose comme la structure d'une voiture de sport haute performance. Les fibres sèches sont nettement moins chères que les fibres pré-imprégnées de résine utilisées dans d'autres procédés et ne nécessitent pas de durcissement en autoclave. L'entreprise procède à l'ingénierie simultanée de ses produits et processus pour augmenter la capacité de production et automatiser de nombreuses étapes.

Alors que les roues en fibre de carbone ont encore une prime de prix significative aujourd'hui, celle-ci diminue à mesure que les volumes augmentent. Cette année, la société prévoit une production d'environ 50,000 1 roues et à 2022 million d'unités s'attend à une parité de valeur avec les jantes en alliage. Le premier programme SUV de Carbon Revolution sera lancé vers la fin de 15 et Dingle s'attend à environ XNUMX programmes de véhicules au cours des six prochaines années avec une expansion significative de la production d'ici le milieu de la décennie.