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钱是大风刮来的,好车是“吹”出来的

2021年09月15日 09:43来源:电动车头条

空气动力学、风阻系数,这些词汇似乎只有早些年看F1比赛会经常听到,如同高端车的专属名词,高高在上。但其实,这几年在新能源汽车圈刮起了秀风阻系数的一阵“风”, 它离我们越来越近。这阵风,从比亚迪汉(询价)2019年底宣布了仅0.233的风阻系数以来,逐渐增强,在千百种美中,找到与超高性能融合的那一个。到现在,每每有新能源车上市,各家就开始秀出自家车型的风阻系数。风阻系数开始演变为和百公里加速、续航等性能一样强有力的产品卖点。这是车企的“噱头”,还是消费者的刚需?

风阻,能干什么?

空气看不见摸不着,充满着虚无与缥缈,但是对汽车来说却是最大杀手。风撞击车辆产生的阻力,是车辆行驶最大且最重要的外力。

对于一辆汽车而言,风阻系数不仅会影响着风噪性能、能耗经济性与高速行驶稳定性,还影响着外部造型设计。对于追求极限速度的赛车运动来说,低风阻的需求很早就被提出来了。通常意义上,赛车降低风阻,一般是为了速度,而普通汽车降低风阻更多则是为了降低能耗。

风阻系数的正式代号为“Cd”,是衡量一辆汽车受空气阻力影响大小的一个标准。风阻系数越小,说明它受空气阻力影响越小,反之亦然。而风阻系数最终来源于风洞实验,主要靠可量度气流来各种角度“吹”,并通过成百上千次的测试推动车型优化。

F1赛车也需要精密的空气动力学部件,比如鼻翼和尾翼借鉴了机翼的设计,其实是让赛车在高速过弯时有足够的下压力,保持稳定性。哪怕会牺牲一些风阻系数。

普通汽车不用考虑高速过弯,却不得不面对另一个难题——能耗。二十世纪七十年代,石油危机爆发,油价的高涨造成西方经济的全面衰退,汽车作为原油消耗大户,不仅直接影响消费者的消费支出,甚至关系到国家能源安全。所以1980年代前后,欧美日各大主机厂纷纷投资建设自己的汽车风洞,风风火火地加速汽车空气动力学的研发。2013年,中国新能源汽车呈现井喷式发展,新能源车风阻开发也搭上了属于自己的发展快车道。

在传统燃油车时代,空气动力学在国内并没有真正受到重视。但新能源车时代,当国内新车型的基础性能开发已趋完备,消费市场关注点开始转移到更极致的产品性能和体验。作为国内最早造出电动汽车,并几乎同步开展汽车风阻影响研究和测试的自主品牌,比亚迪坚定认为空气动力学不仅能是有助于提高新能源车的续航,还将会在激发车辆性能上发挥无可比拟的优势。

搞定风阻,新能源车高速续航更有保障

2013年-2020年,我国高速公路总路程不断攀升,新建成高速公路达6.4万公里,截止目前,总里程已经突破16万公里,稳居世界第一。

高速公路越来越多,这意味着新能源车高速行驶的场景将会增加。

实际上,高速续航一直是新能源车的痛点。当汽车以大于80公里的时速行驶时,50%以上的能耗都用于克服空气阻力。对于新能源车来说,高速行驶时风阻对能耗的影响更为突出。

据研究,燃油车风阻平均降低10%,对应的油耗至少减少2%;而对纯新能源车而言,低风阻优势更加明显,风阻平均每降低10%,综合工况续航里程可增加3~4%。

以比亚迪汉为例,风阻系数每降低0.01,车的续航将增加8公里,所以从的设计研发之初,比亚迪就为它定下了严苛的风阻系数目标——低于0.235。

我们都希望动力电池的续航越高越好,但也不得不承认它已经接近天花板了。首先是电池包的体积比能量密度接近天花板,纯新能源车除了续航还要面临更严峻的碰撞安全挑战,需要为电池包预留足够的碰撞吸能空间。单车搭载60~70kWh的电量已经是极限,对应的续航里程极限值约500~600km,相当于一辆车要背400kg-500kg以上的电池包。如果还想进一步提升续航,电池包本身短期内帮不上大忙,这就不得不考虑节流了。

提升效率可以节流吗?燃油车内燃机的综合工况工作效率约为20~40%,新能源车动力总成与燃油车内燃机相比,机械损耗大幅减少,能量转换效率已经高达80%-90%。相比燃油车,新能源车整车效率想提升1%都是非常困难的事情。

在这方面“节流”似乎不是个好办法。另外,经过多年的技术迭代,新能源整车轻量化已经达到一个台阶,而且轮胎滚动阻力系数也很难再降。这时候人们发现汽车风阻还有极大的优化空间,把风阻系数降低,能让续航里程更长。而正是得益于0.233的风阻系数,比亚迪汉EV的综合续航里程,目前公布的数据约在605km,已经是同级别极高的段位。

搞定风阻,冬季续航还可以up up up

说到用车场景,每当冬天来临,续航衰减又会引起焦虑,这时候又体现出了注重风阻新能源车开发的必要性。新能源车冬季续航打折扣,一个是因为锂离子的特性,到达特定的低温范围就开始变得“慵懒”,不爱动,以至于锂电池没办法完全充电和放电。

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另一方面,影响冬季续航的还有风阻。除了车辆外形阻力,空气密度这个客观因素同样会影响风阻。冬天气温低,空气密度升高,空气粘滞阻力加强,对车辆的阻力也会相应升高,进而导致额外的续航损耗。

这也是为什么很多人觉得冬天骑自行车更累的原因,同理,新能源车在冬季行驶时遇到的风阻更强。如果可以合理降低风阻系数,相应地也会给新能源车冬季用车节能,提高冬季续航。

搞定风阻,可以更帅地“贴地飞行”

风阻系数是不是越低越好呢?答案是:不全是。

援引某位知乎大V的说法:“在绝大多数民用汽车中,风阻系数是一个优化项,而不是设计目标……“

车身的空气动力学设计,难免要挤压乘坐舒适性的空间,但是汽车车身设计就是在这两者间取得平衡的高超艺术。如果一味追求风阻系数,有时会导致汽车后部太过溜背,以至于后排空间被压缩,这就得不偿失了。

而此前,有些车企为了降低风阻也出现过不少夸张的造型。比如这样:

这样:

甚至这样的仿真造型,迈凯伦给自己的570GT(询价)加了一万根羽毛。

这些看似“丝滑流畅”的造型却严重侵占内部乘坐空间,还妥妥地不符合大众审美。仿真设计先不说低风阻,清洗和维修就是个难题。

以汉EV为例,造型设计始终遵循低风阻的工程理念,工程研发通过仿真分析持续为造型设计提供建议。也正因此,诞生了比亚迪汉EV极具风格化设计和超低风阻表现的外观造型。

汉EV的设计优化点,就在更低的前机舱盖、更圆润的车身弧线、水滴形后视镜、隐藏式门把手、气动分离的车尾设计等等。

一辆好车,并不是一味地追求某项指标的极端,而是在于怎么把各项性能指标完美平衡。

F1为了保证高速过弯时有足够的下压力,保持稳定性,也会牺牲一些风阻系数。其实对汉的开发来说,也会面临类似的考量。要知道,比亚迪汉三擎四驱版车型加入了最大功率476马力的后桥电机,零百公里加速可达3.9s。

比亚迪为什么死磕汉的风阻?是因为它想要更帅更稳地“贴地飞行”。

小结

汽车是个系统性工程,风阻系数只是其一,然而要想赶上国际造车先进水平,“各个击破”的精神必不可少。

对一般车企而言,产品风阻的优化在造型定稿时就已经结束,而比亚迪团队对汉的风阻优化则会持续到量产前的最后一刻。

要知道,当到达0.235这个级别之后,风阻系数每再下降0.001,都意味着开发难度和投入的指数级增长,对车企尖端研发实力和工程设计团队意志来说都是一场极限挑战。但也只有跟每一个“0.001Cd”死磕过后,才有了比亚迪汉这样高品质的好车。我们可以相信,中国车企有能力打造顶级品质高端车型的新时代,已经逐渐走来。

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内容来源于车友头条-车友号-电动车头条

(本文来自互联网,不代表小猪二手车的观点和立场)