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新能源汽车不断在空气中搏动,他们想做什么?

时间:2024-05-19 16:04:07 科技赋能

空气动力学、风阻系数,这些词似乎只有早年看F1比赛时才会经常听到。

它们就像是高端汽车的专有名词,高高的。

但事实上,近年来,新能源汽车圈里刮起了一股秀风阻系数的“风”,而且它离我们越来越近了。

自从比亚迪汉年底宣布风阻系数仅为0后,这阵风就逐渐加大了。

风阻系数逐渐成为用户购车的重要参考指标之一。

现在,每次推出新能源汽车,各家公司都开始炫耀自家车型的风阻系数。

风阻系数开始演变为与百公里加速、续航等性能一样强大的产品卖点。

这是车企的“噱头”,还是消费者的需要?抗风,能做什么?空气看不见摸不着,充满虚无和空灵,但对于汽车来说却是影响最大的。

风击打车辆产生的阻力是车辆行驶最大、最重要的外力。

对于汽车来说,风阻系数不仅影响性能、能源经济性和高速行驶稳定性,还影响外部造型设计。

对于追求极限速度的赛车运动来说,低风阻的需求早已被提出。

一般来说,赛车是为了速度而降低风阻,而普通汽车降低风阻更多是为了降低能耗。

风阻系数的官方代号是“Cd”,是衡量空气阻力对汽车影响程度的标准。

阻力系数越小,受空气阻力的影响越小,反之亦然。

阻力系数最终来源于风洞实验,主要依靠可测量的气流以各个角度“吹”,通过数百次测试推动模型优化。

F1 赛车还需要复杂的空气动力学组件。

比如机头和尾翼借鉴了机翼的设计,实际上可以让赛车在高速过弯时拥有足够的下压力并保持稳定性。

即使牺牲一些阻力系数。

普通汽车不需要考虑高速过弯,但它们却要面临另一个问题——能耗。

20世纪70年代,石油危机爆发,油价上涨导致西方经济全面衰退。

汽车作为原油消费大户,不仅直接影响居民消费,甚至关系到国家能源安全。

因此,20世纪90年代左右,欧美、日本各大主机厂纷纷投资建设自己的汽车风洞,加速汽车空气动力学的研发。

2018年,我国新能源汽车呈现井喷式发展,新能源汽车抗风性能的发展也找到了自己的发展快车道。

在传统燃油车时代,空气动力学在中国并没有真正受到重视。

然而,到了新能源汽车时代,当国产新车型的基础性能开发更加完善时,消费市场的关注点开始转向更加极致的产品性能和体验。

作为国内第一个打造电动汽车并几乎同时开展车辆风阻影响研究和测试的自主品牌,比亚迪坚信空气动力学不仅有助于提高新能源汽车的续航里程,还将发挥重要作用。

对刺激车辆性能的作用。

具有可比优势。

摆脱风阻,保证新能源汽车的高速续航能力。

我国高速公路总长度连年持续上升,新建高速公路6.4万公里。

迄今为止,总里程已突破16万公里,位居全球第一。

高速公路越来越多,这意味着新能源汽车高速行驶的场景将会增多。

事实上,高速续航一直是新能源汽车的痛点。

当汽车以每小时80公里以上的速度行驶时,消耗的能量有50%以上用于克服空气阻力。

对于新能源汽车来说,高速行驶时风阻对能耗的影响更为突出。

据研究,燃油车平均风阻降低10%,相应油耗至少降低2%。

对于纯新能源汽车来说,低风阻的优势更加明显。

风阻平均每降低10%,综合运营里程可增加3~4%。

以比亚迪汉为例,风阻系数每降低0.01,汽车的续驶里程就会增加8公里。

因此,从汉的设计研发之初,比亚迪就为它设定了严格的风阻系数目标——小于0。

我们都希望续航能尽可能高,但不得不承认,已经接近天花板了。

首先,电池组的体积比能量密度已接近天花板。

除了续航之外,纯新能源汽车还面临着更为严峻的碰撞安全挑战。

需要为电池组预留足够的碰撞能量吸收空间。

一辆自行车承载60~70kWh的电量已经是极限,对应的续航里程极限在~km左右,相当于一辆承载超过kg-kg电池组的车辆。

如果想要进一步提升续航,电池组本身短期内并没有多大帮助,所以还得考虑节流。

提高效率能降低成本吗?燃油汽车内燃机的综合运行效率约为20-40%。

与燃油汽车的内燃机相比,新能源汽车的动力总成显着降低了机械损失,能量转换效率高达80%-90%。

与燃油汽车相比,新能源汽车的整车效率提高1%是非常困难的。

从这方面来说,“省钱”似乎并不是一个好主意。

另外,经过多年的技术迭代,新能源汽车的轻量化已经达到了新的水平,轮胎滚动阻力系数很难降低。

这时,人们发现汽车风阻还有巨大的优化空间。

降低风阻系数可以延长续航里程。

得益于0.的风阻系数,比亚迪汉EV的综合续航里程,目前公布的数据约为10公里,这已经是同级车中极高的水平。

修复风阻,冬天依然可以保持续航。

说到汽车使用场景,每当冬天来临,续航能力的下降就会让人焦虑。

这时就体现了重点发展以抗风为主的新能源汽车的必要性。

冬季新能源汽车的电池寿命会降低。

原因之一是,当达到一定的低温范围时,锂离子的特性开始变得“??懒惰”、不活跃,从而导致锂电池无法完全充放电。

另一方面,冬季风阻也会影响电池寿命。

除了车辆形状阻力外,空气密度这一客观因素也会影响风阻。

冬季气温较低,空气密度增大,空气粘性阻力增大,对车辆的阻力也会相应增大,造成额外的续航里程损失。

这也是为什么很多人觉得冬天骑自行车比较累的原因。

同样,新能源汽车在冬季行驶时会遇到更强的风阻。

如果能够合理降低风阻系数,也将为新能源汽车冬季节能,提高冬季续航能力。

一旦摆脱风阻,就可以更帅气地“贴地飞行”。

风阻系数不是越低越好吗?答案是:并非如此。

引用一位知乎网红的话:“在绝大多数民用车中,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不可避免地挤压了乘坐舒适性的空间。

但车身设计是在两者之间取得平衡的艺术。

如果一味追求风阻系数,有时车尾会向后滑动太远,从而压缩后排空间,得不偿失。

此前,一些车企为了降低风阻,开发了很多夸张的造型。

迈凯伦甚至在自己的 GT 上添加了 10,000 根羽毛。

这些看似“丝滑”的造型严重侵占了车内的乘坐空间,完全不符合大众审美。

仿真设计,风阻低不说,清洁维护都是问题。

以汉EV为例,造型设计始终遵循低风阻的工程理念,工程研发不断通过仿真分析为造型设计提供建议。

也正是因为如此,比亚迪汉EV以其高度风格化的设计和超低风阻的外观而诞生。

汉EV的设计优化点包括更低的前引擎盖、更圆润的车身弧线、水滴形后视镜、隐藏式门把手、空气动力分离式车尾设计等。

好车并不意味着一味追求某个指标的极致,而是如何完美平衡各项性能指标。

为了保证足够的下压力并在高速过弯时保持稳定性,F1也会牺牲一些风阻系数。

事实上,汉族的发展也会面临类似的考量。

要知道,比亚迪汉三清四驱车型增加了功率最高的后桥电机,0-100公里加速时间为3.9秒。

比亚迪为何如此痴迷于抗风性能?因为它想要“贴地飞”得更帅、更稳。

汽车是一个系统工程,风阻系数只是其中之一。

然而,要想赶上国际汽车制造的先进水平,“战胜对手”的精神是必不可少的。

对于普通车企来说,产品风阻的优化在造型定型时就已经完成,但比亚迪团队对汉的风阻的优化将会持续到量产前的最后一刻。

要知道,达到0.的水平后,阻力系数每下降0.,就意味着开发难度和投资呈指数级增长。

对于车企的尖端研发能力和工程设计团队的意志来说,是一次极限挑战。

但只有奋斗好每一个“0.Cd”,才能拥有比亚迪汉这样的高品质汽车。

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到来。

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