2024年5月15日发(作者：vivoy97怎么样)

630

橡　胶　工　业 2019年第66卷

国外电动汽车轮胎发展现状

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：

1000-890X（2019）08-0630-08

TQ336.1　　　　　　　　 　　　　　

　

文章编号：

文献标志码：

A　　　　　　　　　　　　　　　　　　

DOI：

10.12136/.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

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@

[]

[]

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，

[]

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第 8 期

徐　立等．国外电动汽车轮胎发展现状 631

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

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

[]

[]

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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。

马牌ct™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。

（a）Ziex ZE310 EcoRun

[]

图4　马牌ct™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

固特异最初应用这项技术开发奥沫带（见图8）

11

，

迪A8的配套轮胎。不过，目前类似技术在其他品

图7　锦湖Wattrun VS31

[]

[]

[]

（b）Ziex ZE914 EcoRun

图5　飞劲轮胎

图6　韩泰Enfren Echo H433

……

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橡　胶　工　业 2019年第66卷

[]

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

图8　固特异的Sound Comfort技术

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。

[]

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

供2019款特斯拉Model S车

配的轮胎达217款

13

，

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

[]

[]

[]

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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第 8 期

徐　立等．国外电动汽车轮胎发展现状 635

便、更安全、更环保和更具可持续性的城市交通解

决方案，也是轮胎企业一贯追求的目标。轮胎发

展中经常会有一项又一项脱离常规模式的前瞻性

技术创新和发明，在不断地颠覆着人们对车轮的

认识，将未来出行的理念真正引入现实生活。

图10　固特异的Triple Tube概念轮胎

在2016年第86届日内瓦国际车展上，固特异

同时发布了Eagle-360球形概念轮胎和Intelli Grip

概念轮胎（见图13）。两款概念轮胎引入人工智

能技术，为下一代城市自动驾驶电动汽车提供了

更安全、更节能且更智慧的解决方案。Eagle-360

球形概念轮胎采用磁悬浮技术替代车轮和车轴

与车辆主体连接，能够绕任意方向轴转动。装配

Eagle-360的车辆更安静、乘坐更舒适、操控更方

便，尤其适合在受限空间使用车辆，如停车入位和

通过城市街道。轮胎中嵌入的传感器能够监测路

面和天气情况，并且与车辆自身控制系统和附近

新型免充气轮胎技术在最近10多年中发展较

快。这类轮胎（见图11）在质量、安全、节能和环保

等方面具有优势，比较适合为速度要求不高的小

型电动汽车配套。

图11　普利司通的新型免充气轮胎

在2017年东京汽车展上，丰田公司发布的概

念电动汽车Fine-Comfort Ride（见图12）计划选

用新型免充气轮胎作为标准配置

17

。丰田公司

认为，单条免充气轮胎的质量可以比传统充气轮

胎减小5 kg，即相应降低了对电动机和配套电池

的动力输出要求，有助于提升电动汽车性能。当

前，住友、普利司通和米其林都在协助丰田公司为

Fine-Comfort Ride概念电动汽车开发新型免充

气轮胎。公开报道称，丰田和上述3家轮胎企业在

新型免充气轮胎的开发中共同面临一个挑战性难

题，即降低轮胎滚动阻力。测试结果显示，新型

免充气轮胎的滚动阻力比典型的现代充气轮胎高

10%～20%，降低了配套车辆的效率。不过，丰田

公司表示对未来前景充满信心。

汽车作为体现现代交通文明发展的一种载

体，改变着人们的出行方式。为大众提供更方

（a）Eagle-360球形概念轮胎

[]

（b）Intelli Grip概念轮胎

图13　固特异的Eagle

-

360球形概念轮胎和

图12　丰田公司的Fine

-

Comfort Ride概念电动汽车

Intelli Grip概念轮胎

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橡　胶　工　业 2019年第66卷

其他车辆进行数据交换。对胎面和胎压的监控技

术可以调节轮胎磨耗，使其磨损更均匀、里程寿命

更长。3D打印的轮胎胎面采用仿生学设计，花纹

形式模仿脑珊瑚结构，机械属性模拟天然海绵，行

驶中可以根据路况调节硬度。胎面在干路面上变

硬，在湿路面上变软，同时实现了操控性能和抗水

滑能力的提升。《Time》授予Eagle-360概念轮胎

2016年最佳年度发明奖

18

。

固特异的Intelli Grip概念轮胎在外形上更

接近普通轮胎，窄胎面、大直径，拥有更多现实概

念，汽车制造商更容易接受。轮胎利用先进感应

技术，监测轮胎胎压、温度和磨损，并与车辆控

制系统保持通讯，自动监测和适应路况与气象条

件，调整刹车距离、转向和维持车辆稳定

19

。在

2017年第87届日内瓦国际车展上，固特异公布了

Eagle-360球形概念轮胎和IntelliGrip概念轮胎更

多的技术亮点。

在2018年日内瓦国际车展上，固特异又发布

了Oxygene概念轮胎，其构造独特，轮胎壁内种植

见图14）。开放式结构设计的胎

可生长的苔藓

20

（

面使轮胎能够从路面吸收并循环水分，供苔藓生

长，苔藓发生光合作用时向空气中释放氧气，起到

了净化空气的作用。Oxygene概念轮胎可以3D打

印制造和永久免充气，材料能回收，磨损的轮胎修

复后可以循环使用。同时，利用先进的功能传感

器和人工智能处理组件，Oxygene概念轮胎可以实

现自主发电和高速无线通信（光通信），与智能交

通管理系统保持数据交换。

[]

[]

[]

图15　米其林的Vision概念轮胎

够自行生物降解。此外，磨损的轮胎回收后通

过3D打印更换胎面后可继续使用

21

。从原理上

讲，米其林的Vision概念轮胎是满足人们所有期

待的一款理想轮胎，在很多类型机动车辆上可以

使用。

4　结语

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。轮胎行业在

开发电动汽车配套轮胎时也遇到诸多新挑战。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。目前虽然

已经有许多款式电动汽车轮胎产品投放市场，但

是供人们选择的产品种类还有待丰富。

为了更好地适应新一代电动汽车技术发展需

求，给人们交通出行提供更安全、更环保、更智能

和更舒适的解决方案，免充气、仿生学、3D打印、光

通信、生物技术和互联网络技术等应用于新概念

轮胎开发。可以预见，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，为

车辆技术更新助力，更大程度地满足人们的交通

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-

Covered Oxygene Tire

Concept Is Surprisingly High Tech

[

EB/OL

]

.https

：

//www.

/2018/03/goodyears

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moss

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covered

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oxygene

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tire

-

concept

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surprisingly

-

high

-

tech/，2018

-

03

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07.

[

21

]

Michelin North ，the Michelin Concept Tire，

an Expression of Mobility for the Future

[

EB/OL

]

.https

：

//

2017

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06

-

15.

/michelin

-

vision

-

concept

-

tire，

收稿日期

：2019-04-19

Development Status of Electric Vehicle Tires Abroad

XU Li

，

CHU Min

（）

Beijing Research and Design Institute of Rubber Industry Co.

，

Ltd

，

Beijing 100143

，

China

Abstract

：In this paper，the special performance requirements of electric vehicle tires（especially

electric car tires）were summarized，and the product characteristics of some pneumatic tires for electric

vehicle nowadays and several new concept tires for electric vehicle，for example，airless tire，bionics tire，3D

printed tire，and tires with optical communication technology，biotechnology and internet technology，were

order to meet the special needs of electric vehicles，the most cutting

-

edge tire technology was

widely used in the development and production of electric vehicle the development and application

of functional materials，intelligent materials，electronic technology，intelligent manufacturing and artificial

intelligence technology，more new wheel and tire products with new concept would be presented in the future.

Key words

：electric vehicle；tire；traffic safety；environmental protection

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