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風阻影響冬季續(xù)航?為什么新能源車更應(yīng)該注重風阻

發(fā)布日期:2021-09-06  來源:21世紀消費報道  瀏覽次數(shù):6368
       空氣動力學(xué)、風阻系數(shù),這些詞匯似乎只有早些年看F1比賽會經(jīng)常聽到,如同高端車的專屬名詞,高高在上。但其實,這幾年在新能源汽車圈刮起了秀風阻系數(shù)的一陣“風”, 它離我們越來越近。這陣風,從比亞迪漢2019年底宣布了僅0.233的風阻系數(shù)以來,逐漸增強,在千百種美中,找到與超高性能融合的那一個。到現(xiàn)在,每每有新能源車上市,各家就開始秀出自家車型的風阻系數(shù)。風阻系數(shù)開始演變?yōu)楹桶俟锛铀佟⒗m(xù)航等性能一樣強有力的產(chǎn)品賣點。這是車企的“噱頭”,還是消費者的剛需?

風阻,能干什么?

空氣看不見摸不著,充滿著虛無與縹緲,但是對汽車來說卻是最大殺手。風撞擊車輛產(chǎn)生的阻力,是車輛行駛最大且最重要的外力。

對于一輛汽車而言,風阻系數(shù)不僅會影響著風噪性能、能耗經(jīng)濟性與高速行駛穩(wěn)定性,還影響著外部造型設(shè)計。對于追求極限速度的賽車運動來說,低風阻的需求很早就被提出來了。通常意義上,賽車降低風阻,一般是為了速度,而普通汽車降低風阻更多則是為了降低能耗。

風阻系數(shù)的正式代號為“Cd”,是衡量一輛汽車受空氣阻力影響大小的一個標準。風阻系數(shù)越小,說明它受空氣阻力影響越小,反之亦然。而風阻系數(shù)最終來源于風洞實驗,主要靠可量度氣流來各種角度“吹”,并通過成百上千次的測試推動車型優(yōu)化。

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F1賽車也需要精密的空氣動力學(xué)部件,比如鼻翼和尾翼借鑒了機翼的設(shè)計,其實是讓賽車在高速過彎時有足夠的下壓力,保持穩(wěn)定性。哪怕會犧牲一些風阻系數(shù)。

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普通汽車不用考慮高速過彎,卻不得不面對另一個難題——能耗。二十世紀七十年代,石油危機爆發(fā),油價的高漲造成西方經(jīng)濟的全面衰退,汽車作為原油消耗大戶,不僅直接影響消費者的消費支出,甚至關(guān)系到國家能源安全。所以1980年代前后,歐美日各大主機廠紛紛投資建設(shè)自己的汽車風洞,風風火火地加速汽車空氣動力學(xué)的研發(fā)。2013年,中國新能源汽車呈現(xiàn)井噴式發(fā)展,新能源車風阻開發(fā)也搭上了屬于自己的發(fā)展快車道。

在傳統(tǒng)燃油車時代,空氣動力學(xué)在國內(nèi)并沒有真正受到重視。但新能源車時代,當國內(nèi)新車型的基礎(chǔ)性能開發(fā)已趨完備,消費市場關(guān)注點開始轉(zhuǎn)移到更極致的產(chǎn)品性能和體驗。作為國內(nèi)最早造出電動汽車,并幾乎同步開展汽車風阻影響研究和測試的自主品牌,比亞迪堅定認為空氣動力學(xué)不僅能是有助于提高新能源車的續(xù)航,還將會在激發(fā)車輛性能上發(fā)揮無可比擬的優(yōu)勢。

搞定風阻,新能源車高速續(xù)航更有保障

2013年-2020年,我國高速公路總路程不斷攀升,新建成高速公路達6.4萬公里,截止目前,總里程已經(jīng)突破16萬公里,穩(wěn)居世界第一。

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高速公路越來越多,這意味著新能源車高速行駛的場景將會增加。

實際上,高速續(xù)航一直是新能源車的痛點。當汽車以大于80公里的時速行駛時,50%以上的能耗都用于克服空氣阻力。對于新能源車來說,高速行駛時風阻對能耗的影響更為突出。

據(jù)研究,燃油車風阻平均降低10%,對應(yīng)的油耗至少減少2%;而對純新能源車而言,低風阻優(yōu)勢更加明顯,風阻平均每降低10%,綜合工況續(xù)航里程可增加3~4%。

以比亞迪漢為例,風阻系數(shù)每降低0.01,車的續(xù)航將增加8公里,所以從漢的設(shè)計研發(fā)之初,比亞迪就為它定下了嚴苛的風阻系數(shù)目標——低于0.235。

我們都希望動力電池的續(xù)航越高越好,但也不得不承認它已經(jīng)接近天花板了。首先是電池包的體積比能量密度接近天花板,純新能源車除了續(xù)航還要面臨更嚴峻的碰撞安全挑戰(zhàn),需要為電池包預(yù)留足夠的碰撞吸能空間。單車搭載60~70kWh的電量已經(jīng)是極限,對應(yīng)的續(xù)航里程極限值約500~600km,相當于一輛車要背400kg-500kg以上的電池包。如果還想進一步提升續(xù)航,電池包本身短期內(nèi)幫不上大忙,這就不得不考慮節(jié)流了。

提升效率可以節(jié)流嗎?燃油車內(nèi)燃機的綜合工況工作效率約為20~40%,新能源車動力總成與燃油車內(nèi)燃機相比,機械損耗大幅減少,能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)高達80%-90%。相比燃油車,新能源車整車效率想提升1%都是非常困難的事情。

在這方面“節(jié)流”似乎不是個好辦法。另外,經(jīng)過多年的技術(shù)迭代,新能源整車輕量化已經(jīng)達到一個臺階,而且輪胎滾動阻力系數(shù)也很難再降。這時候人們發(fā)現(xiàn)汽車風阻還有極大的優(yōu)化空間,把風阻系數(shù)降低,能讓續(xù)航里程更長。而正是得益于0.233的風阻系數(shù),比亞迪漢EV的綜合續(xù)航里程,目前公布的數(shù)據(jù)約在605km,已經(jīng)是同級別極高的段位。

搞定風阻,冬季續(xù)航還可以up up up

說到用車場景,每當冬天來臨,續(xù)航衰減又會引起焦慮,這時候又體現(xiàn)出了注重風阻新能源車開發(fā)的必要性。新能源車冬季續(xù)航打折扣,一個是因為鋰離子的特性,到達特定的低溫范圍就開始變得“慵懶”,不愛動,以至于鋰電池沒辦法完全充電和放電。

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另一方面,影響冬季續(xù)航的還有風阻。除了車輛外形阻力,空氣密度這個客觀因素同樣會影響風阻。冬天氣溫低,空氣密度升高,空氣粘滯阻力加強,對車輛的阻力也會相應(yīng)升高,進而導(dǎo)致額外的續(xù)航損耗。

這也是為什么很多人覺得冬天騎自行車更累的原因,同理,新能源車在冬季行駛時遇到的風阻更強。如果可以合理降低風阻系數(shù),相應(yīng)地也會給新能源車冬季用車節(jié)能,提高冬季續(xù)航。

搞定風阻,可以更帥地“貼地飛行”

風阻系數(shù)是不是越低越好呢?答案是:不全是。

援引某位知乎大V的說法:“在絕大多數(shù)民用汽車中,風阻系數(shù)是一個優(yōu)化項,而不是設(shè)計目標……“

車身的空氣動力學(xué)設(shè)計,難免要擠壓乘坐舒適性的空間,但是汽車車身設(shè)計就是在這兩者間取得平衡的高超藝術(shù)。如果一味追求風阻系數(shù),有時會導(dǎo)致汽車后部太過溜背,以至于后排空間被壓縮,這就得不償失了。

而此前,有些車企為了降低風阻也出現(xiàn)過不少夸張的造型。比如這樣:

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這樣:

圖片11 

甚至這樣的仿真造型,邁凱倫給自己的570GT加了一萬根羽毛。

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這些看似“絲滑流暢”的造型卻嚴重侵占內(nèi)部乘坐空間,還妥妥地不符合大眾審美。仿真設(shè)計先不說低風阻,清洗和維修就是個難題。

以漢EV為例,造型設(shè)計始終遵循低風阻的工程理念,工程研發(fā)通過仿真分析持續(xù)為造型設(shè)計提供建議。也正因此,誕生了比亞迪漢EV極具風格化設(shè)計和超低風阻表現(xiàn)的外觀造型。

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漢EV的設(shè)計優(yōu)化點,就在更低的前機艙蓋、更圓潤的車身弧線、水滴形后視鏡、隱藏式門把手、氣動分離的車尾設(shè)計等等。

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一輛好車,并不是一味地追求某項指標的極端,而是在于怎么把各項性能指標完美平衡。

F1為了保證高速過彎時有足夠的下壓力,保持穩(wěn)定性,也會犧牲一些風阻系數(shù)。其實對漢的開發(fā)來說,也會面臨類似的考量。要知道,比亞迪漢三擎四驅(qū)版車型加入了最大功率476馬力的后橋電機,零百公里加速可達3.9s。

比亞迪為什么死磕漢的風阻?是因為它想要更帥更穩(wěn)地“貼地飛行”。

小結(jié)

汽車是個系統(tǒng)性工程,風阻系數(shù)只是其一,然而要想趕上國際造車先進水平,“各個擊破”的精神必不可少。

對一般車企而言,產(chǎn)品風阻的優(yōu)化在造型定稿時就已經(jīng)結(jié)束,而比亞迪團隊對漢的風阻優(yōu)化則會持續(xù)到量產(chǎn)前的最后一刻。

要知道,當?shù)竭_0.235這個級別之后,風阻系數(shù)每再下降0.001,都意味著開發(fā)難度和投入的指數(shù)級增長,對車企尖端研發(fā)實力和工程設(shè)計團隊意志來說都是一場極限挑戰(zhàn)。但也只有跟每一個“0.001Cd”死磕過后,才有了比亞迪漢這樣高品質(zhì)的好車。我們可以相信,中國車企有能力打造頂級品質(zhì)高端車型的新時代,已經(jīng)逐漸走來。


責任編輯 萬燕

 
 

 

 
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