Jak bardzo wybór opon wpływa na zasięg auta elektrycznego?

Udostępnij tę stronę
Wybór opon w pojeździe elektrycznym to konkretny czynnik, który typowo zmienia zasięg o 3-10%; niewłaściwe ciśnienie, komplet opon o wysokich oporach toczenia lub dużych rozmiarach zbliża Cię do górnej granicy tego przedziału, a właściwy wybór pozwala za każdym razem odzyskać z baterii kilka kWh. W pojeździe benzynowym opony odpowiadają za 20-30% zużycia, a w pojeździe elektrycznym ten udział staje się jeszcze bardziej krytyczny - ponieważ każdy gram oporu opon bezpośrednio zapisuje się na stronie zasięgu.
Najważniejsze wnioski
- Opona klasy A daje w porównaniu z klasą E różnicę wydajności około 7,5% na 100 km
- Zimna opona wytwarza o 13,6% wyższe opory toczenia niż ciepła
- Utrata zasięgu z oponami zapasowymi o wysokiej przyczepności wyniosła od 5% do 25%
- Regularna kontrola ciśnienia zwiększa średni zasięg o około 9 km
- Zimą zasięg pojazdu elektrycznego może spaść średnio o 20-40%
Dlaczego opory toczenia w pojeździe elektrycznym kosztują więcej pieniędzy?
Opór toczenia to siła wynikająca z odkształcania się opony przy kontakcie z drogą, która nieustannie hamuje pojazd. Część energii mechanicznej zamienia się w ciepło i zostaje utracona. Fizycznym mechanizmem tego zjawiska jest histereza: gdy ściskasz gąbkę i puszczasz ją, materiał wraca do pierwotnego kształtu nie natychmiast, lecz z opóźnieniem. Opona podczas każdego obrotu podlega tej deformacji tysiące razy, a każde odkształcenie zostawia na drodze część energii pobranej z baterii w postaci ciepła.
Jest tu jednak pewien niuans: nie wszystkie opory toczenia są złe. Część przyczepności tworzy trakcję, czyli bezpieczeństwo hamowania i na zakrętach. Ta równowaga między wydajnością a bezpieczeństwem to podstawowy problem inżynieryjny w rozwoju opon. Współczynniki oporu toczenia opon sprzedawanych do elektrycznych samochodów osobowych mieszczą się dziś w zakresie od 0,007 do 0,014 - czyli między dwiema oponami o tych samych rozmiarach można znaleźć różnicę wydajności sięgającą dwukrotności.
W pojeździe elektrycznym istnieje jeszcze drugi czynnik pogłębiający tę różnicę: hamowanie rekuracyjne. Wraz ze wzrostem oporów toczenia naturalne wytracanie prędkości przez pojazd się wzmacnia, ale odzysk energii słabnie. W badaniu symulacyjnym, na drodze o nachyleniu 5%, energia odzyskana na oponie o niskich oporach wyniosła 735 kJ, a na oponie o wysokich oporach spadła do 671 kJ - czyli zła opona nie tylko zużywa więcej energii, ale też obniża wydajność odzysku.
Wpływ opon w liczbach: Jak realistyczny jest to obraz? Najjaśniejszym sposobem zestawienia ram teoretycznych z codziennością jest spojrzenie na pomiary z dwóch egzemplarzy.
Najbardziej bezpośrednim sposobem powiązania ram teoretycznych z codziennością jest spojrzenie na pomiary z dwóch egzemplarzy. W symulacji przeprowadzonej w miejskim cyklu jazdy (UDDS), z oponą o współczynniku oporu toczenia 0,008, na koniec okrążenia poziom naładowania baterii wynosił 87,1%; natomiast z oponą o współczynniku 0,012 - 85,6%. Choć różnica wydaje się niewielka, nieco ponad 1%, pod względem zużycia energii baterii obraz się wyjaśnia: z oponą o niskich oporach średnio 4308 kJ, z oponą o wysokich oporach 4804 kJ - około 11,5% więcej energii.
Niezależny test konsumencki przeprowadzony na prawdziwej drodze rysuje podobny obraz. W tych samych warunkach najbardziej wydajny zestaw opon zużywał 18,28 kWh na 100 km, a najmniej wydajny zestaw zużył 20,82 kWh. Różnica między oponami to około 2,5 kWh na 100 km; w pojeździe o zasięgu 400 km oznacza to samą w sobie utratę zasięgu sięgającą aż 40 km.
| Pomiar | Niskie opory toczenia | Wysokie opory toczenia |
|---|---|---|
| Współczynnik oporu | 0,008 | 0,012 |
| Poziom naładowania na koniec cyklu (UDDS) | 87,1% | 85,6% |
| Średnie zużycie energii baterii | 4308 kJ | 4804 kJ |
| Odzysk energii z rekuperacji przy pochyleniu 5% | 735 kJ | 671 kJ |
| Zużycie w teście drogowym (100 km) | 18,28 kWh | 20,82 kWh |
Co mówi etykieta unijna dla opon?
Przy zakupie opon najszybszym filtrem jest klasa oporów toczenia na unijnej etykiecie opon. Etykieta ocenia osiągi w pięciu klasach od A do E. Opona klasy A pozwala zaoszczędzić około 0,5 litra paliwa na 100 km w porównaniu z klasą E - mniej więcej 7,5% poprawy wydajności. W pojeździe elektrycznym ten współczynnik można przeliczyć bezpośrednio na zasięg. Praktyczna uwaga: ponieważ większość opon na rynku należy do klas B i C, teoretyczna różnica między skrajnymi klasami etykiety w rzeczywistych zakupach zwykle spada do różnicy jednej klasy. Mimo to klasa jest najszybszym i najbardziej niezawodnym wskaźnikiem przy wyborze między dwiema oponami w tej samej cenie.
Czy ciśnienie w oponach wpływa na zasięg?
Tak, a jego wpływ jest większy, niż myślisz. Każdy PSI poniżej zalecanego ciśnienia oznacza większą deformację karoserii opony, a więc i większą utratę energii. Zmierzono, że niskie ciśnienie powietrza zwiększa zużycie o 2-3%; w 93% pojazdów objętych ankietą stwierdzono, że co najmniej jedna opona jest napompowana poza zalecane ciśnienie. A więc problem to nie wyjątek, lecz reguła.
Korzyść z zarządzania ciśnieniem w pojazdach elektrycznych również daje się zmierzyć: badanie opublikowane w ramach SAE pokazuje, że przejście z opony, której utrata ciśnienia przekracza 3%, do opony utrzymującej utratę poniżej 1,8% zwiększa średni zasięg jazdy o około 9 km. Zasięg, jaki daje comiesięczna kontrola ciśnienia, jest tego wart. Nadmuchowanie opon, choć wygląda kusząco, nie jest zalecane: opory toczenia maleją, ale poświęcasz komfort i przyczepność - stawiasz w ten sposób wydajność ponad bezpieczeństwo.
Czy szerokie opony i duże felgi naprawdę zwiększają zużycie?
To pytanie to miejsce, w którym wiedza z drugiej ręki pleni się najbardziej. Przy szerokiej oponie rośnie powierzchnia styku i przyczepność; jednak szerokość nie ma bezpośredniego wpływu na opory toczenia. Dlatego streszczenie "szeroka opona zwiększa tarcie i wywindowuje zużycie" jest technicznie niepełnym wyjaśnieniem. Prawdziwy mechanizm utraty zasięgu przy szerokich oponach leży gdzie indziej: duża felga i opona są zwykle cięższe, rośnie bezwładność obrotowa, a wzór bieżnika może stać się sztywniejszy. Ponadto szerokie opony nastawione na wysoką wydajność są często produkowane z bardziej miękkimi mieszankami ukierunkowanymi na przyczepność - dobór mieszanki jest bardziej decydujący niż sama szerokość.
Najbardziej wszechstronny pomiar dotyczący opon zamiennych potwierdza to. W badaniu przeprowadzonym w laboratorium podległym amerykańskiemu Ministerstwu Energii zmiana na opony zamienne o wyższym oporze toczenia spowodowała utratę zasięgu wynoszącą od 5% do 25%. Górna granica, w połączeniu ze złym doborem mieszanki, może być niewiarygodnie kosztowna: w pojeździe o zasięgu 400 km oznacza to stratę sięgającą 100 km.
Czy samochody elektryczne wymagają specjalnych opon? Czym różnią się opony OEM?
Podstawowym czynnikiem fizycznym odróżniającym opony do pojazdów elektrycznych od zwykłych opon jest masa wynikająca z baterii i związany z nią ciężar. W 2021 roku w Europie w odpowiedzi na tę potrzebę zdefiniowano standard nośności o nazwie HL (High Load). Opony do pojazdów elektrycznych są ponadto optymalizowane pod kątem redukcji hałasu drogowego i zarządzania zużyciem przy wysokim momencie obrotowym; ponieważ hamowanie rekeneracyjne zmienia wzór zużycia opony, regularna kontrola głębokości bieżnika staje się ważniejsza niż w przypadku zwykłych pojazdów.
Czy więc trzeba dopłacać do fabrycznej opony (OEM)? Odpowiedź jest dwudzielna. Opony OEM są zoptymalizowane pod konkretny pojazd, a producenci przy każdej nowej generacji dążą do dalszego obniżania oporu toczenia - w jednym z projektów dla klienta opracowano nawet wersję przekraczającą klasę A na etykiecie o około 17%. Jednak przy wyborze opon zamiennych nie ma absolutnego wymogu: dopóki rozmiar, indeks nośności i indeks prędkości odpowiadają wartościom z dowodu rejestracyjnego, można użyć standardowej opony. Ważna nie jest sama etykieta "opona do EV", lecz klasa oporu toczenia na etykiecie i właściwe indeksy.
W tej dziedzinie trzeba też odsiewać marketing. Podczas gdy producenci opon przeznaczonych specjalnie do EV obiecują 10-20% redukcji oporu toczenia, według niezależnych danych środowiskowych rzeczywisty wpływ na ekonomię mieści się w przedziale 5-7%. Ponadto należy wziąć pod uwagę pierwsze kilometry nowej opony: nowa opona może mieć nawet o 20% wyższy opór toczenia niż zużyta, a w pojeździe elektrycznym przekłada się to tymczasowo na spadek ekonomii o 2-4%. Decyzję o zakupie podejmujcie na podstawie własnej klasy etykiety opony, a nie obiecanych procentów.
Ile spada zasięg po przejściu na opony zimowe?

Najpierw ustalmy ogólny obraz: zimą zasięg samochodu elektrycznego może spaść średnio o 20-40%, a główną przyczyną tej straty nie są opony, lecz zimna bateria i nagrzewanie kabiny. Udział opony w tym obrazie wynika z dwóch warstw. Pierwsza to temperatura: zimne opony wytwarzają o 13,6% wyższy opór toczenia niż ciepłe, a wpływ temperatury opony jest większy niż temperatury otoczenia. Drugą jest wzór bieżnika: zimowe opony z głębokim i wyraźnym bieżnikiem mają zazwyczaj wyższy opór toczenia niż opony letnie. Opony z kolcami przesuwają natomiast utratę zasięgu o krok dalej.
Praktyczny próg terminu zmiany w Turcji to 7°C: pełna zgodność z wartościami w dowodzie rejestracyjnym nie podlega negocjacji. W regionach z obowiązkowym stosowaniem opon zimowych to już codzienny wymóg. Wybierając zestaw zimowy, aby ograniczyć utratę zasięgu, zwróć ponownie uwagę na klasę oporu toczenia na etykiecie; przy ważeniu między osiągami hamowania na śniegu i lodzie a oporem toczenia wybór produktu oferującego najlepszy wspólny kompromis to ta sama logika w aucie elektrycznym. Po stronie budżetu opony zimowe do małych aut zaczynają się od około 55 €, w klasie średniej od 140 €.
Na co zwrócić uwagę przy wymianie opon?
Jeśli mamy sprowadzić cały ten obraz do momentu zakupu, lista kontrolna jest krótka i jasna:
- klasa oporu toczenia na etykiecie UE: klasa A lub B to zawsze preferowany wybór przy eksploatacji nastawionej na zasięg.
- Rozmiar, indeks nośności i indeks prędkości: Pełna zgodność z wartościami z dowodu rejestracyjnego nie podlega negocjacji.
- Jeśli jeździsz pojazdem z ciężką baterią, modele z oznaczeniem HL (High Load) są zaprojektowane tak, aby przenosić obciążenie masy.
- Przy chęci powiększenia rozmiaru felg wkalkuluj wzrost masy jako utratę zasięgu: strata może mieścić się w przedziale 5-25%.
- Miesiąc po montażu: utrzymuj ciśnienie na poziomie podanym przez producenta; straty przekraczające 3% mierzalnie obniżają zasięg.
Podsumowując, opona to w aucie elektrycznym najmniej doceniany, ale najłatwiejszy do poprawienia czynnik w równaniu zasięgu. Właściwa klasa etykiety, właściwe indeksy i kontrola ciśnienia raz w miesiącu to kilkadziesiąt kilometrów zysku bez dotykania baterii.
Źródła
- Rolling Resistance of Car Tires
- Low Rolling Resistance, Optimal Grip
- Advisor Based Modelling of the Effect of Rolling Resistance on Regenerative Braking
- Evaluation of driving resistance and energy consumption
- Study of EV Range Loss Associated with Replacement Tires - ORNL
- How tires impact your electric vehicle's range
- Tire pressure impact on EV driving range - SAE
- Opony - Komisja Europejska
- Co wyróżnia opony do aut elektrycznych
- Dlaczego opony do aut EV są projektowane inaczej
- Opony do pojazdów elektrycznych
- Czy muszę założyć opony zimowe do mojego auta elektrycznego?
- Przejście na opony letnie
- Opony zimowe do aut EV