实测0.208Cd:风口上的蔚来ET7
技术 发布于:2021-09-24 16:01:04
新能源车市场已经进入到红海厮杀,任何一点小的差异化,可能就决定了一款产品能不能够脱颖而出。9月22日,蔚来性能开发部门能量管理专家Maximilian Ludwig Ganis,在重庆中汽研风洞研究中心召开一场小型的技术发布会,会上带来了蔚来还未正式上市的旗舰轿车ET7。
既然是风洞研究中心,那么目的也很明确了——这次技术发布会的重心就是蔚来ET7的风阻设计。据介绍,经过蔚来团队的设计研发,ET7的风阻系数低至0.208Cd,一跃成为目前市面上风阻最低的纯电轿车之一。
说到风阻,其实是车辆设计的必修课,但也是很多人忽略的一个技术点。颇有一种“在别人看不到的地方努力”的感觉,少有人知道它意味着什么、又决定了什么,但笔者认为,或许这就是豪华品牌和旗舰质感能够独一无二的地方。
风阻系数果真就那么无足轻重吗?还是我们忽略了它的重要性?今天我们就着最新的ET7跟大家来聊一聊这个问题,希望为你今后购车提供多一个考虑角度。
风阻系数这个概念来自空气动力学,它是指物体在移动时受到空气阻力的比率,通过风洞实验和下滑实验来确定,可用于计算物体在移动过程中受到的具体空气阻力(风阻)。
放在汽车设计中,风阻就是车辆行进时遇到的阻力之一,除了它,还有来自轮胎与地面接触的滚阻,以及内部机械结构的摩擦阻力等等。车辆能够运动,就是发动机通过能量转化,克服这些阻力而做功的结果。
到这里我们明白,风阻就是阻止车辆行进的一大原因。在汽车设计上,够降低阻力,就意味着能够用更低的功耗,去完成相同的运动;或者换句话说,用相同的功耗,能够更迅速地完成运动。
由此,我们就可以推演出风阻系数影响车辆的几个要点,一是能耗(进而影响续航)、二是加速性能、三是最高时速、四是安全表现,当然还有最后一个,车辆的颜值。
风阻历来是超级跑车和赛车关注的重点,但出于能耗方面的考虑,现在越来越多的家用车也开始在风阻系数上下功夫,尤其是新能源车。
新能源车的续航一直是其最大的痛点,除了优化电池、BMS之外,降低风阻系数也是降低能耗、提升续航的一个技巧。
根据蔚来的研究,对于电动车来说,在其它条件相同情况下,风阻系数每降低0.01Cd,可将纯电动车续航里程提升5~8km左右。更低的风阻,也就意味着更为优异的续航表现。
加速性能和最高时速也好理解,同样的发动机/电机功率,所须克服的阻力越小,自然就可以节省更多力气,用以得到更好的加速成绩。
而安全表现,则涉及到车辆空气动力学的设计,将面对的风阻转化成下压力,降低车辆的重心,稳稳地按在地面上快速行驶。
同样,车辆的风阻系数越低,车辆正面与空气的接触面就越小,而风噪与空气接触面存在正比例关系,这也是提升NVH的途径。
最后,低风阻的设计通常就追随流线型的设计,这是设计上功能与美观的相辅相成,所以跑车、赛车都会有很高的颜值。如今这一点也下放到民用车型上。
那么如何去降低车辆的风阻系数呢?我们以蔚来ET7为例。
风阻系数与车辆设计息息相关。
包括不限于车辆的前脸设计、车顶弧线、底盘平整度、车尾流线等等,目的是在运动中,减少与空气的直面冲撞,通过导流消解或转化为下压力。风阻设计,就是车辆在运动中与空气形成一种对抗平衡。
我们来看看ET7是如何降低风阻的。
首先,它装配AGS(Active Grill Shutter)主动式进⽓格栅,在换热需求较低的情况下可关闭AGS叶⽚,大幅减少进⼊前舱的空⽓量。大灯转角、引擎盖高度、曲率的优化,确保空⽓流过时尽量紧贴车身,避免⽓流分离带来的风阻损失。
其次,ET7的大溜背、翼子板鸭尾和尾灯造型,不仅造型曲线很美观,而且其中扰流板可以提升整车的下压力,增加稳定性,减少车身和车尾的升力。
前后车轮的上方都有导流板的设计,加上后翼子板线条和切割线,均对气流的管理和分割起到很有效的作用。
车身侧面的外后视镜是一个难题,ET7为了降低风阻,后视镜采用薄镜柄的设计,并且后视镜外形也尽可能的保持流线型,更加贴近车身,确保侧面空气的流通,这个设计不仅能降低风阻,同时还能降低座舱内的风噪。
而隐藏式门把手,不仅有高端设计感,同样也减少了风阻。
后部的保险杠设计和侧尾转角也非常重要的,据悉,光是侧尾转角蔚来就做了17轮的优化和迭代,以保证随着气流能够顺利从下车体向后部流动。
为了追求更好的空气动力学效果,蔚来ET7还提供了低风阻的空力轮毂,通过轮圈上的插片,保证气流紧贴着表面去流动。尽可能地减少车轮旋转所带来的湍流耗散所形成的阻力,同时再搭配合适的轮胎降低滚阻。
得益于纯电车的优势,车辆的底盘设计也会更加的平整,同时匹配上轻量化前后副⻋架底部护板,可以引导⽓流在底部快速通过,在车底形成负压区,不仅可以降低空气阻力,还提升了车⾼速⾏驶时的稳定性。
值得注意的是,ET7采用了主动式空气悬挂,可以动态调节车身的高度,不仅能够实现多种不同的驾驶模式。但ET7把车身和车架降低10公分以后,空气阻力降低0.7%,前后的下压力各增加5%。减少风阻的同时提供更强的下压力,稳定性和驾驶感也得到进一步提升(这也是为什么跑车和赛车都喜欢低趴的原因之一)。
风阻设计,看起来简单,其实非常难。因为每一个设计都需要去从形状、高度、曲率等方面去做各种打磨并且进行模拟实验,以求取得设计和功能上的最佳平衡。
对于智能电动车来说,风阻还面临更难的问题,即传感器的存在。
蔚来ET7搭载的NIO Aquila超感系统,拥有33个高性能感知硬件,包括:11个800万像素的高清摄像头,1个超远距高精度激光雷达,5个毫米波雷达12个超声波传感器,两个高精度定位单元等等。
而某些感知硬件为了实现更好的精度,会放置在车辆的外部,造成车体型面的突起。譬如说ET7的激光雷达,就采用了瞭望塔式布局,让传感器视线可有效越过遮挡,减少盲区,提升安全性。
通常来说,车顶的流线型面是越平整越好,但是多出来的传感器因为功能性无法牺牲,于是蔚来就对ET7的激光雷达的外形和造型做了15轮的空气动力学优化,从而使气流撞到激光雷达的时候不会被过多的分割,且大幅降低座舱内的风噪。
最后,再聊聊空气动力学是怎么影响操控的。
高速驾驶的稳定和安全,很大程度取决于车辆行驶过程的下压力,也就是车在纵向上所受到的力。所以,车辆除了优化风阻系数之外,也要优化其整个空气动力学的表现,确保既可以有很好的下压力,保证前轴和后轴的稳定性,同时提升其他的性能,比如横向加速度等。
蔚来ET7通过主动空气悬架把车降低10厘米,前部和后部可以下降5%的阻力。可以得到前轴和后轴的系数分别是0.015和0.085,可能非常难定义一个最佳的前后升力系数,但对比市场主流车型升力系数,一般是在0.06-0.09之间,蔚来的设计还是有明显效果的。
一句话总结,好的空气动力学就是将水平风阻转化成纵向下压力,在高速时保证稳健的驾驶性能。
经过超800次计算+120个小时的风洞测试,蔚来ET7的风阻低至0.208Cd,如今成为目前市面上风阻最低的纯电轿车之一。
其实如果想要追求更低的风阻系数,也不是不可能。譬如增⼤前风挡玻璃⻆度、使⽤更加下溜低矮的车顶等等,但前挡风玻璃越倾斜,会带来驾驶者头部空间缩小;同样的道理,尾部采用更加溜背的造型,也会带来一定的第二排乘客压抑的感觉。
所以风阻设计的难,就难在它不是一个独立的变量,而是要融入到系统中去看综合表现。
蔚来ET7整车尺寸5098/1987/1505mm,轴距3060mm,其整车尺寸已迈入中大型C级车阵营,与奔驰E级长轴距、宝马5系长轴距、奥迪A6L平起平坐做,其内部空间也属于行政级范畴。但是ET7将迎风面积控制在2.57平方米,超过奔驰S、宝马7系等旗舰轿车, 不仅满足驾驶员和乘员的舒适性体验,并且在此基础上做到了出色的风阻系数。
在更好的设计基础上,车辆的性能才能更好的释放。
ET7配备双电机智能四驱系统,前永磁电机,峰值功率180kW,后感应电机,峰值功率300kW。整车最大功率480kW,峰值扭矩850N·m,0~100km/h加速仅需3.9秒。
续航方面也有进一步优化。ET7采用蔚来第二代高效电驱平台打造,应用碳化硅功率模块,搭载70kWh电池NEDC续航超500公里,搭载100kWh续航超700公里。据此前NIO Day透露,2022年第四季度还会交付一款150kWh的固态电池配置,续航将突破1000公里。
在市场竞争已经进入白热化的现在,任何的细节都将决定一款产品的成败。有的产品设计华而不实,颜值大于功能;有的设计过分在意功能,导致失去美感。大多车辆都是鉴于两者之间,而好的设计往往是取中间的平衡。
风阻系数成为一个很好的参考指标,判断一款产品在保证美感的同时是否还兼具功能性,一款真正的旗舰产品就应该具备平衡好这样的特质。
(图/文/摄:皆电 唐科)