[ EV知道 實(shí)驗(yàn)室 ]風(fēng)阻系數(shù)、風(fēng)阻這兩個(gè)名詞這兩年隨著電動(dòng)汽車的日趨普及，以及油價(jià)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(xiàng)技術(shù)參數(shù)。那么這個(gè)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(wú)論對(duì)于新能源汽車還是傳統(tǒng)汽車，風(fēng)阻都是車輛行駛過(guò)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(guò)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(jì)性提升7%”之說(shuō)，而對(duì)于新能源汽車來(lái)說(shuō)，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(píng)價(jià)一款電動(dòng)汽車實(shí)用性甚至優(yōu)劣的重要指標(biāo)。

因?yàn)楹?jiǎn)單來(lái)說(shuō)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(jì)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?jiàn)速度對(duì)于車輛能耗的影響非常明顯，這也是電動(dòng)汽車在高速運(yùn)行時(shí)續(xù)航里程掉落非?？斓母驹?。

可是為了保證車輛的實(shí)用性和適用性，無(wú)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(guò)度妥協(xié)，那么主機(jī)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(lái)越罕見(jiàn)了，如今似乎只能去奔馳G級(jí)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(duì)于汽車氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)已經(jīng)做過(guò)大量?jī)?yōu)化工作的當(dāng)下，其實(shí)只有通過(guò)大量的仿真模擬計(jì)算與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)來(lái)更近一步了。

說(shuō)起風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，可能很多人都覺(jué)得這個(gè)航空行業(yè)的專利。沒(méi)錯(cuò)，但隨著汽車的時(shí)速不斷增高合對(duì)于風(fēng)阻系數(shù)越來(lái)越斤斤計(jì)較，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)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(lái)汽車的新產(chǎn)品ES6為例，介紹一下汽車行業(yè)特別是電動(dòng)汽車領(lǐng)域當(dāng)前對(duì)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(lái)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(jī)也是關(guān)鍵因素。這個(gè)數(shù)據(jù)雖然與特斯拉Model X那駭人成績(jī)相比還有差距，但卻可與奔馳、捷豹等老牌車企一較長(zhǎng)短。

空氣動(dòng)力學(xué)/流體力學(xué)有句話叫“形決定流”，就是說(shuō)什么樣的形狀早就什么樣的流場(chǎng)。SUV這一類高大車身造型的車，其在經(jīng)過(guò)一定的啟動(dòng)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(dòng)。這個(gè)水平還是經(jīng)過(guò)氣動(dòng)工程師優(yōu)化過(guò)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(shí)不外乎依托于電動(dòng)車的先天優(yōu)勢(shì)和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的精心打磨。

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

而說(shuō)到精心打磨，那就是多方面的因素了。高效的團(tuán)隊(duì)合作與先進(jìn)的研發(fā)手段缺一不可。蔚來(lái)空氣動(dòng)力及熱管理團(tuán)隊(duì)的在空氣動(dòng)力學(xué)及熱管理方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)的26名工程師，在中國(guó)和歐洲分別建造了兩套1：1的模型車，雙線并進(jìn)提升效率。并與其設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)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(cè)試廣泛應(yīng)用，以計(jì)算機(jī)模擬各個(gè)工況下的車輛空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)。CFD的應(yīng)用大幅度提高了開(kāi)發(fā)效率、降低開(kāi)發(fā)的時(shí)間、金錢(qián)和人力。但CFD無(wú)法完全替代風(fēng)洞試驗(yàn)，只有真正的讓風(fēng)吹過(guò)車身，才能夠收集到最真實(shí)的數(shù)據(jù)并切實(shí)優(yōu)化、解決問(wèn)題，蔚來(lái)ES6長(zhǎng)達(dá)150小時(shí)的風(fēng)洞試驗(yàn)是巨大的投入，但也毫無(wú)疑問(wèn)的帶來(lái)更優(yōu)秀、可信賴的真實(shí)結(jié)果。

最終ES6在設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了充分發(fā)揮了電動(dòng)汽車的原生優(yōu)勢(shì)和多種有效優(yōu)化細(xì)節(jié)（以下信息來(lái)源于蔚來(lái)官方資料）：

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

蔚來(lái)ES6擁有上、下兩組進(jìn)氣格柵，用來(lái)滿足空調(diào)以及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的散熱需要。由于電驅(qū)動(dòng)單元的散熱要求相比內(nèi)燃機(jī)要低很多，所以在汽油車上常見(jiàn)的“大嘴”變成了精致的窄開(kāi)口，在滿足功能需要的前提下大幅降低了進(jìn)入前艙的空氣，配合全系標(biāo)配的上下雙AGS（Active Grill Shutter）主動(dòng)式進(jìn)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(dòng)阻力達(dá)到8%，在120kph車速下提升續(xù)航里程達(dá)23km之多。

2、引擎蓋轉(zhuǎn)折角：氣動(dòng)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(dòng)力學(xué)開(kāi)發(fā)的重要分離點(diǎn)，如何在家族化X-Bar典型特征上進(jìn)行局部的細(xì)微優(yōu)化，對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)開(kāi)發(fā)是一個(gè)挑戰(zhàn)，引擎蓋轉(zhuǎn)折角成為工程師開(kāi)發(fā)突破的重點(diǎn)。經(jīng)過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)折面曲率十?dāng)?shù)次的迭代優(yōu)化，在實(shí)現(xiàn)最佳視覺(jué)效果的同時(shí)，氣動(dòng)阻力降低達(dá)到0.7%，對(duì)120kph車速下續(xù)航里程貢獻(xiàn)了2km的提升。

3、平整的底盤(pán)布局：氣動(dòng)阻力-10%，120kph車速下續(xù)航里程+28km
行駛過(guò)程中，會(huì)有大量的空氣進(jìn)入車底，無(wú)論是副車架，電機(jī)或者眾多的管路，都會(huì)成為空氣伺機(jī)而入、增加阻力的“死角”。蔚來(lái)ES6作為一款電動(dòng)車，電池包平整的布置在車輛中間，同時(shí)匹配上前后副車架底部護(hù)板，可以引導(dǎo)氣流在底部快速通過(guò)，不僅提升車輛高速行駛時(shí)的穩(wěn)定性，更降低氣動(dòng)阻力達(dá)到10%，120kph工況下續(xù)航里程提升28km。

4、前輪擋板：氣動(dòng)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(méi)意識(shí)到它的存在，而它卻是提升空氣動(dòng)力學(xué)的重要一環(huán)。在沒(méi)有阻擋的情況下，空氣會(huì)直接進(jìn)入車輪和輪罩中的空腔，經(jīng)過(guò)車輪卷吸并散亂的進(jìn)入車輛底部和兩側(cè)，形成強(qiáng)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(guò)多輪針對(duì)前輪擋板尺寸、布置位置、硬度等因素的優(yōu)化，最終氣動(dòng)阻力降低高達(dá)8%，120kph車速下續(xù)航里程增加23km。

5、后擾流板：氣動(dòng)阻力-3%，120kph車速下續(xù)航里程+9km
作為車輛尾部設(shè)計(jì)的重要元素，后擾流板不僅為ES6增加了年輕運(yùn)動(dòng)的視覺(jué)效果，更切實(shí)有效的提升了整車空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，針對(duì)后擾流板的長(zhǎng)度、高度以及傾斜角度進(jìn)行了數(shù)十次的迭代優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)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(dòng)阻力 -2%，120kph車速下續(xù)航里程+6km
作為尾部重要的設(shè)計(jì)元素，后翼子板的作用絕非美觀這么簡(jiǎn)單，事實(shí)上它也是空氣動(dòng)力學(xué)的重要元素之一，更加趨于“鋒利”的翼子板可以強(qiáng)制氣流分離，讓高速氣流遠(yuǎn)離尾渦區(qū)域。蔚來(lái)ES6后翼子板的分離點(diǎn)以及曲率經(jīng)過(guò)多輪調(diào)整優(yōu)化，最終降低了2%的氣動(dòng)阻力，120kph工況下續(xù)航里程增加6km。

7、A柱：氣動(dòng)阻力 -1.5%，120kph車速下續(xù)航里程+4km
A柱的設(shè)計(jì)不僅是空氣動(dòng)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(kāi)發(fā)過(guò)程中，綜合平衡各方性能，空氣動(dòng)力學(xué)工程師針對(duì)A柱的面差、圓角、面曲率進(jìn)行了十?dāng)?shù)次的迭代優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)阻力降低1.5%、120kph續(xù)航里程增加4km。

8、主動(dòng)式空氣懸架：氣動(dòng)阻力-2.5%，120kph車速下續(xù)航里程+7km
蔚來(lái)ES6首發(fā)紀(jì)念版以及性能版均配備了主動(dòng)式空氣懸架，當(dāng)車速達(dá)到限值時(shí)，車身高度會(huì)自動(dòng)降低20mm，能夠大幅減少流經(jīng)車輛底部的氣流，降低進(jìn)入尾渦的氣流能量，以優(yōu)化約2.5%的氣動(dòng)阻力，在120kph工況下續(xù)航里程增加7km。
總結(jié)：
當(dāng)然氣動(dòng)外形的優(yōu)化，遠(yuǎn)不止以上這些，還有更多的細(xì)節(jié)，哪怕這個(gè)細(xì)節(jié)只能帶來(lái)0.001Cd的降低，也是工程師們努力的成功。最終在蔚來(lái)工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的努力下，ES6最終拿出了0.28Cd優(yōu)秀成績(jī)。其團(tuán)隊(duì)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(jìn)行的平衡。

這也說(shuō)明了汽車是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，任何一項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定都不是隨意為之或者是去過(guò)度追求，而是一系列縝密的平衡取舍的過(guò)程。新技術(shù)與新動(dòng)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(chǎng)帶來(lái)了更加多樣化的產(chǎn)品。

（文中部分圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）