مع تزايد شعبية السيارات الكهربائية سنلقي نظرة على نوع الإطارات التي تستخدمها هذه السيارات وكيف تختلف في التصميم عن تلك التي تستخدم للسيارات التقليدية أو سيارات محركات الاحتراق الداخلي ICE. لكن قبل الخوض في تلك التفاصيل يجب أن نذكر أولاً التحديات التي تواجهها هذه الإطارات. فهي يجب أن تتعامل مع الوزن الإضافي للسيارات الكهربائية كما يجب أن تتمتع بالكفاءة والهدوء وقادرة على تخميد العزم اللحظي الهائل للسيارات الكهربائية.
الوزن
سنبدأ بالعامل الأكثر وضوحاً، الوزن. ليس من المستغرب أن تكون السيارات الكهربائية ثقيلة الوزن ، ويتعين عليها حمل ما يقرب من بضع مئات من الكيلوجرامات من البطاريات والتي يصل وزنها غالباً إلى ما يزيد عن 400 كجم لتحقيق نطاق قياسي 483 كم، وحتى مع وزن الذي تم توفيره باستخدام المحرك الكهربائي فإن الوزن الإجمالي للسيارة لا يزال أعلى مقارنة بالسيارات التقليدية.
وهو ما يعني أنه لدينا حمولة عالية موضوعة على سطح ضيق لأن إطارات السيارات الكهربائية يجب أن تتمتع بالديناميكية والكفاءة. وفقاً لبعض الدراسات، فإن الإطار نفسه سوف يتلف بنسبة 20٪ أسرع في السيارة الكهربائية مقارنةً بالسيارات التقليدية. وبالتالي يجب زيادة صلابة الإطار، خاصة عندما يتعلق الأمر بالحمل الجانبي الذي يتم وضعه على الإطار أثناء الانعطاف.
Hankook هي إحدى الشركات التي قامت بعمل رائع في هذا المجال مع مجموعة iON من إطارات السيارات الكهربائية والتي تتمتع بصلابة جانبية أفضل بنسبة 25 ٪.
هناك جانب آخر يساعد في تقدير الكيلومترات المتوقعة لإطارات السيارات الكهربائية وهو رقعة التلامس الخاصة بها التي تكون أكثر انبساطاً، مما يساعد على توزيع الحمولة بشكل متساوٍ عبرها.
ومع ذلك ، فإن المركّب الذي يدخل في تصنيع الإطارات لا يقل أهمية، حيث أن المركب الأكثر صلابة سيزيد من العمر الافتراضي للإطارات. الأمور صعبة فيما يتعلق بهذا الموضوع حيث لا يوجد مصنع على استعداد للإفصاح عن سره. لكننا نعلم أن مركّبات إطارات السيارات الكهربائية تحتوي على مواد خام مثل الراتينج عالي التحميل والسيليكا.
لتلخيص ما سبق يمكننا القول أنه يجب أن يتطابق الإطار مع نوع السيارة. فوضع إطار سيارة كهربائية على سيارة محرك احتراق داخلي سوف يضحي بالراحة، لكن وضع إطار عادي على سيارة كهربائية سوف يضحي بسهولة التحكم والمتانة.
الكفاءة
وهي أحد الجوانب الأكثر أهمية عندما يتعلق الأمر بالمركبات الكهربائية. فعندما يتعلق الأمر بالإطارات ، ينعكس ذلك في معامل مقاومة التدحرج. هنا يمكن أن تؤدي التغييرات الصغيرة إلى تأثير كبير نظراً لأن انخفاض الكفاءة يعني الحاجة إلى بطارية أكبر مما يؤدي بدوره إلى زيادة الوزن وتقليل الكفاءة بشكل أكبر.
يأتي معظم التحسن في مقاومة التدحرج من عمليات المعالجة والفلكنة (Vulcanization) للإطارات. والفلكنة هي عبارة عن عملية تسخين للمطاط بوجود مادة الكبريت ما يؤدي إلى تشكل مركب جديد قادر على تحمل تقلبات درجات الحرارة وأكثر متانة بخلاف المطاط العادي لذلك فإن هذه العملية بالغة الأهمية ومعقدة للغاية حيث يصعب الوصول فعلياً إلى التجانس المثالي وتجري الشركات العديد من الأبحاث حول المواد الإضافية التي يجب إدخالها ضمن الخليط.
ثم هناك معالجة للإطار وهو ما يعني تسخين الإطار أثناء الضغط عليه داخل قالب. وهذا لا يعطي الإطار شكله النهائي فحسب، بل يضمن أيضاً ارتباطاً جيداً بينه وبين مركبات التعزيز داخل الهيكل. وهي أيضاً عملية معقدة حيث تعمل كل شركة على تطوير العملية المثالية الخاصة بها.
قد يعتقد المرء بطبيعة الحال أن رقعة الاتصال الأكبر ستزيد من مقاومة التدحرج. صحيح لكن الزيادة مهملة ولا تكاد تذكر. والأهم من ذلك، تسمح رقعة التلامس الأكبر بتوزيع الضغط بشكل متساوٍ عبرها، مما يقلل المقاومة المذكورة أعلاه.
الضجيج
نظراً لأن المركبات الكهربائية لا تحتوي على أي نوع من الاحتراق تحت غطاء المحرك فهي بالتالي أكثر هدوءاً وهو ما يعني بدوره أن أي ضوضاء أخرى تصبح أكثر وضوحاً على الفور. إذاً ما الذي يمكن أن يفعله صانعو الإطارات؟
في الحقيقة هناك الكثير أمام الشركات المصنعة للإطارات لتفعله في هذا المجال.
هناك نوعان من الميزات التي تساهم في امتصاص الصوت والاهتزاز. لنبدأ من الخارج ، بميزة رائعة حقاً توجد في إطارات Hankook iON. حيث يوجد داخل قنوات المياه نمط متعرج يساعد على تفتيت وامتصاص الرنين الناتج داخل الأخدود.
ميزة خارجية أخرى لإطارات السيارات الكهربائية هي وجود أخاديد جانبية متوسعة تبدأ في الضيق وتتوسع بالاتجاه نحو الإطار الخارجي. يهدف هذا التصميم إلى السماح بتصريف الماء مع منع الضوضاء.
هناك أيضاً شيء يسمى التسلسل متعدد النغمات ، والذي يبدو مثل ما قد يستخدمه الموسيقي في تأليف أغنية جذابة. ومع ذلك ، فإن ما يعنيه هو أن الأخاديد الجانبية متباعدة بشكل غير متساو. هذا يعطل الطبيعة الإيقاعية المتسقة للضوضاء. ومن خلال بعض الهندسة الذكية، يمكن تحسين هذا التصميم لتقليل الضوضاء الكلية.
من ناحية أخرى ، لا يحتوي الجزء الداخلي من الإطارات على العديد من الابتكارات. ومع ذلك يحتوي الإطار على حشوة رغوية تساعد على امتصاص الاهتزازات الناتجة عن دحرجة الإطارات. وبالتالي يمنع هذا الاهتزاز من الانتقال إلى أعلى العجلة عبر نظام التعليق ثم إلى الهيكل والمقصورة.
عزم الدوران
عندما يتعلق الأمر بعزم الدوران لا يقتصر الأمر على امتلاك المركبات الكهربائية للكثير منه فحسب، بل إنها تعمل على تخميده بشكل أسرع من نظيراتها التقليدية. بفضل البطاريات، هناك بعض الوزن الإضافي، مما يمنح السيارة قبضة ميكانيكية أكبر ما يساعد بدوره على التسارع.
ولكن هناك أيضاً مشكلة إيقاف هذا الوزن الإضافي، لذلك يجب أن تكون إطارات المركبات الكهربائية قادرة على توفير أكبر قدر ممكن من الثبات الطولي سواء عند المتسارع أو التباطؤ. هذا يعيدنا إلى الصلابة وهناك بعض الحيل المستخدمة في إطارات السيارات الكهربائية.
الجزء الأكثر أهمية هو الهيكل الداخلي. من بين التقنيات التي تساهم في ذلك ، الأسلاك الخرزية غير المفصلية (التي تساعد الإطار على البقاء متصلاً بالعجلة في سيناريوهات الحمل العالي) ، وشريط حافة مطوي (يساعد في تقوية الجدار الجانبي) ، وحزام فولاذي عالي القوة (مخصص لامتصاص الصدمات) إلى جانب طبقة من مادة تقوية الهيكل الليفي (مع دور مهم في صلابة الجدار الجانبي) ومركب الإطار نفسه، توفر هذه العوامل زيادة في الصلابة. الميزة الرئيسية الأخرى لإطارات السيارات الكهربائية هي نمط الضلع المركزي العريض والذي يسمح للإطار بالاستفادة من زيادة الجر.
الخلاصة
على الرغم من التحديات التي تطرحها الخصائص التقليدية للسيارات الكهربائية إلا أن هناك حلولاً والجمع بينها يؤدي إلى نتيجة عظيمة. تتحسن التكنولوجيا دائماً، وإذا تم أخذها في الاعتبار عند تصميم الإطار، فيمكن التغلب على التحديات التي تحدثنا عنها.
ومع ذلك ، هناك نوعان من المحاذير. تعد إطارات EV أغلى ثمناً، حيث تتجاوز أسعار بعض الطرازات 300 دولار لكل إطار على غرار الإطارات المستخدمة في سيارة رياضية أو سيارة فاخرة. ومع ذلك فإنها ستتعرض للتلف بشكل أسرع من تلك الموجودة في السيارات التقليدية.
قد يكون أحد الحلول هو استخدام الإطارات بدون هواء. ومع ذلك ، لا يُنصح بذلك أيضًا ، حيث إنها لا تضيف وزناً غير ضروري فحسب ، ولكنها أيضاً غير مصممة للقيام بهذه المهمة. على الرغم من أنها تستفيد من جدار جانبي مقوى ، على غرار إطارات السيارات الكهربائية، إلا أن هيكلها غير مصمم لدعم الكتلة المتزايدة للمركبة الكهربائية. كذلك يجب أن نضع في الاعتبار أيضاً قوة الجر وأهمية رقعة التلامس، والتي لا يتم أخذها في الاعتبار أيضاً عند تصميم الشركات للإطارات العادية التي تسير بدون هواء.
وبالنظر إلى أن المزيد والمزيد من إطارات السيارات الكهربائية ذات الأسعار المعقولة ستظهر في السوق، سيؤدي ذلك إلى خلق منافسة وسرعان ما سيخفض متوسط سعر إطارات السيارات الكهربائية ذات الأداء اللائق.
