[ EV知道 實驗室 ]風(fēng)阻系數(shù)、風(fēng)阻這兩個名詞這兩年隨著電動汽車的日趨普及，以及油價的上漲而成為關(guān)系車輛電耗、油耗的朋友非常關(guān)注的一項技術(shù)參數(shù)。那么這個東西到底有什么意義？都影響了什么呢？

一、風(fēng)阻與風(fēng)阻系數(shù)

無論對于新能源汽車還是傳統(tǒng)汽車，風(fēng)阻都是車輛行駛過程中的重要能耗因素，特別是高速下的更是占據(jù)了絕大多數(shù)能量消耗。例如在110km/h的行駛狀態(tài)下，風(fēng)阻的能耗占比已經(jīng)超過了70%。在燃油車領(lǐng)域有“風(fēng)阻系數(shù)每下降10%燃油經(jīng)濟性提升7%”之說，而對于新能源汽車來說，由于受電池容量的限制，自然比燃油車更加關(guān)注風(fēng)阻性能，其自身的能耗水平成為了評價一款電動汽車實用性甚至優(yōu)劣的重要指標(biāo)。

因為簡單來說風(fēng)阻的大小主要是由風(fēng)阻系數(shù)、迎風(fēng)面積與速度的平方共同決定的，計算公式為：正面空氣阻力=(風(fēng)阻系數(shù)x空氣密度x車頭正面投影面積x車速的平方) ÷2?？梢娝俣葘τ谲囕v能耗的影響非常明顯，這也是電動汽車在高速運行時續(xù)航里程掉落非?？斓母驹颉?/p>

可是為了保證車輛的實用性和適用性，無論是車頭正面投影面積還是用戶的行駛速度都不能做出過度妥協(xié)，那么主機廠自然只好在風(fēng)阻系數(shù)上做文章了。這也就使得我們傳統(tǒng)印象中老“212”那樣方頭方腦的硬派越野也就越來越罕見了，如今似乎只能去奔馳G級上緬懷一二了。

至于如何有效降低風(fēng)阻系數(shù)，雖然有其理論依據(jù)，但在對于汽車氣動外形設(shè)計已經(jīng)做過大量優(yōu)化工作的當(dāng)下，其實只有通過大量的仿真模擬計算與風(fēng)洞實驗來更近一步了。

說起風(fēng)洞實驗，可能很多人都覺得這個航空行業(yè)的專利。沒錯，但隨著汽車的時速不斷增高合對于風(fēng)阻系數(shù)越來越斤斤計較，這項實驗也逐漸廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)。

二、風(fēng)阻系數(shù)的優(yōu)化

這里以蔚來汽車的新產(chǎn)品ES6為例，介紹一下汽車行業(yè)特別是電動汽車領(lǐng)域當(dāng)前對于風(fēng)阻系數(shù)優(yōu)化的主要措施。之所以用ES6舉例，除了蔚來汽車非常高的關(guān)注度外，其0.28Cd的超低風(fēng)阻系數(shù)成績也是關(guān)鍵因素。這個數(shù)據(jù)雖然與特斯拉Model X那駭人成績相比還有差距，但卻可與奔馳、捷豹等老牌車企一較長短。

空氣動力學(xué)/流體力學(xué)有句話叫“形決定流”，就是說什么樣的形狀早就什么樣的流場。SUV這一類高大車身造型的車，其在經(jīng)過一定的啟動優(yōu)化后，風(fēng)阻系數(shù)平均水平就在0.34Cd左右的水平上下波動。這個水平還是經(jīng)過氣動工程師優(yōu)化過的數(shù)值，要是5-10年前的SUV如果是0.37-0.4也很正常。

而ES6是如何在這樣的行業(yè)基礎(chǔ)上又將風(fēng)阻系數(shù)整體降低了近20%呢？其實不外乎依托于電動車的先天優(yōu)勢和設(shè)計團隊的精心打磨。

電動車的的原生優(yōu)勢，比如前艙不再需要遷就龐大的發(fā)動機，讓造型設(shè)計更加自由；大幅減小的進氣隔柵便足以滿足電驅(qū)動單元的冷卻需要；平整的電池包平置在汽車底部且無需排氣管，底盤的平整度渾然天成等等諸如此類。

而說到精心打磨，那就是多方面的因素了。高效的團隊合作與先進的研發(fā)手段缺一不可。蔚來空氣動力及熱管理團隊的在空氣動力學(xué)及熱管理方面有著豐富的經(jīng)驗的26名工程師，在中國和歐洲分別建造了兩套1：1的模型車，雙線并進提升效率。并與其設(shè)計團隊緊密合作，大大提高了研發(fā)效率。

而在研發(fā)上CFD流體仿真測試廣泛應(yīng)用，以計算機模擬各個工況下的車輛空氣動力學(xué)表現(xiàn)。CFD的應(yīng)用大幅度提高了開發(fā)效率、降低開發(fā)的時間、金錢和人力。但CFD無法完全替代風(fēng)洞試驗，只有真正的讓風(fēng)吹過車身，才能夠收集到最真實的數(shù)據(jù)并切實優(yōu)化、解決問題，蔚來ES6長達150小時的風(fēng)洞試驗是巨大的投入，但也毫無疑問的帶來更優(yōu)秀、可信賴的真實結(jié)果。

最終ES6在設(shè)計上實現(xiàn)了充分發(fā)揮了電動汽車的原生優(yōu)勢和多種有效優(yōu)化細(xì)節(jié)（以下信息來源于蔚來官方資料）：

1、AGS主動式進氣格柵：氣動阻力-8%，120kph車速下續(xù)航里程+23km

蔚來ES6擁有上、下兩組進氣格柵，用來滿足空調(diào)以及動力驅(qū)動單元的散熱需要。由于電驅(qū)動單元的散熱要求相比內(nèi)燃機要低很多，所以在汽油車上常見的“大嘴”變成了精致的窄開口，在滿足功能需要的前提下大幅降低了進入前艙的空氣，配合全系標(biāo)配的上下雙AGS（Active Grill Shutter）主動式進氣格柵，在換熱需求較低的情況下關(guān)閉AGS葉片，配合嚴(yán)苛的泄漏量標(biāo)準(zhǔn)，最高可以降低氣動阻力達到8%，在120kph車速下提升續(xù)航里程達23km之多。

2、引擎蓋轉(zhuǎn)折角：氣動阻力 -0.7%，120kph車速下續(xù)航里程+2km
引擎蓋轉(zhuǎn)折角是空氣動力學(xué)開發(fā)的重要分離點，如何在家族化X-Bar典型特征上進行局部的細(xì)微優(yōu)化，對空氣動力學(xué)開發(fā)是一個挑戰(zhàn)，引擎蓋轉(zhuǎn)折角成為工程師開發(fā)突破的重點。經(jīng)過對轉(zhuǎn)折面曲率十?dāng)?shù)次的迭代優(yōu)化，在實現(xiàn)最佳視覺效果的同時，氣動阻力降低達到0.7%，對120kph車速下續(xù)航里程貢獻了2km的提升。

3、平整的底盤布局：氣動阻力-10%，120kph車速下續(xù)航里程+28km
行駛過程中，會有大量的空氣進入車底，無論是副車架，電機或者眾多的管路，都會成為空氣伺機而入、增加阻力的“死角”。蔚來ES6作為一款電動車，電池包平整的布置在車輛中間，同時匹配上前后副車架底部護板，可以引導(dǎo)氣流在底部快速通過，不僅提升車輛高速行駛時的穩(wěn)定性，更降低氣動阻力達到10%，120kph工況下續(xù)航里程提升28km。

4、前輪擋板：氣動阻力-8%，120kph車速下續(xù)航里程+23km
前輪擋板的存在感很低，很多用戶可能都沒意識到它的存在，而它卻是提升空氣動力學(xué)的重要一環(huán)。在沒有阻擋的情況下，空氣會直接進入車輪和輪罩中的空腔，經(jīng)過車輪卷吸并散亂的進入車輛底部和兩側(cè)，形成強烈的渦流，前輪擋板則可以有效的疏導(dǎo)氣流避免此情況的發(fā)生。經(jīng)過多輪針對前輪擋板尺寸、布置位置、硬度等因素的優(yōu)化，最終氣動阻力降低高達8%，120kph車速下續(xù)航里程增加23km。

5、后擾流板：氣動阻力-3%，120kph車速下續(xù)航里程+9km
作為車輛尾部設(shè)計的重要元素，后擾流板不僅為ES6增加了年輕運動的視覺效果，更切實有效的提升了整車空氣動力學(xué)表現(xiàn)。在開發(fā)過程中，針對后擾流板的長度、高度以及傾斜角度進行了數(shù)十次的迭代優(yōu)化，最終實現(xiàn)氣動阻力降低3%、120kph續(xù)航里程增加9km的優(yōu)異成果。

6、后翼子板：氣動阻力 -2%，120kph車速下續(xù)航里程+6km
作為尾部重要的設(shè)計元素，后翼子板的作用絕非美觀這么簡單，事實上它也是空氣動力學(xué)的重要元素之一，更加趨于“鋒利”的翼子板可以強制氣流分離，讓高速氣流遠離尾渦區(qū)域。蔚來ES6后翼子板的分離點以及曲率經(jīng)過多輪調(diào)整優(yōu)化，最終降低了2%的氣動阻力，120kph工況下續(xù)航里程增加6km。

7、A柱：氣動阻力 -1.5%，120kph車速下續(xù)航里程+4km
A柱的設(shè)計不僅是空氣動力學(xué)的一部分，更關(guān)乎安全、視野、風(fēng)噪、水管理等性能，用戶感知度高。在開發(fā)過程中，綜合平衡各方性能，空氣動力學(xué)工程師針對A柱的面差、圓角、面曲率進行了十?dāng)?shù)次的迭代優(yōu)化，最終實現(xiàn)氣動阻力降低1.5%、120kph續(xù)航里程增加4km。

8、主動式空氣懸架：氣動阻力-2.5%，120kph車速下續(xù)航里程+7km
蔚來ES6首發(fā)紀(jì)念版以及性能版均配備了主動式空氣懸架，當(dāng)車速達到限值時，車身高度會自動降低20mm，能夠大幅減少流經(jīng)車輛底部的氣流，降低進入尾渦的氣流能量，以優(yōu)化約2.5%的氣動阻力，在120kph工況下續(xù)航里程增加7km。
總結(jié)：
當(dāng)然氣動外形的優(yōu)化，遠不止以上這些，還有更多的細(xì)節(jié)，哪怕這個細(xì)節(jié)只能帶來0.001Cd的降低，也是工程師們努力的成功。最終在蔚來工程設(shè)計團隊的努力下，ES6最終拿出了0.28Cd優(yōu)秀成績。其團隊甚至充滿信心的表示，之所以不做的更低一些主要是考慮到了整車的造型與空間適應(yīng)性（空間夠不夠用、乘坐感受舒適與否等），而與風(fēng)阻三者間進行的平衡。

這也說明了汽車是一項龐大的系統(tǒng)工程，任何一項參數(shù)的設(shè)定都不是隨意為之或者是去過度追求，而是一系列縝密的平衡取舍的過程。新技術(shù)與新動力的使用，使得汽車在很多方面獲得了不同于以往的調(diào)整可能，也為汽車市場帶來了更加多樣化的產(chǎn)品。

（文中部分圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）