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蔚來EC6車型的空氣動(dòng)力學(xué)性能淺析

2020-08-18 20:52:32·  來源：汽車CFD技術(shù)之家  作者：蔚來官方  
　
 
0.26，這是蔚來EC6在成都車展上市發(fā)布會(huì)中公布的最新風(fēng)阻系數(shù)。
得益于量產(chǎn)車的全面優(yōu)化與測試，包括風(fēng)阻系數(shù)、百公里加速、NEDC續(xù)航等在內(nèi)的數(shù)據(jù)表現(xiàn)均比2019 NIO Day EC6首次亮相時(shí)公布的數(shù)據(jù)有明顯提升，而作為蔚來在售量產(chǎn)車型中空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)最佳車型。
 
數(shù)據(jù)來源：官網(wǎng)/產(chǎn)品手冊(cè)/第三方網(wǎng)站信息
今天就帶領(lǐng)大家一起探秘EC6的優(yōu)異空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)。
01 空氣動(dòng)力學(xué)很重要
我們知道，風(fēng)阻會(huì)影響車輛的續(xù)航里程、加速度、最高時(shí)速及操控穩(wěn)定性和安全，優(yōu)秀的空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)不只是紙面上的數(shù)字，更有實(shí)在的意義。
 
研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)車輛在80km/h的速度行駛時(shí)，就要有60%的動(dòng)力輸出用來克服空氣阻力，而且隨著車速的增加，這個(gè)比例還會(huì)直線上升，當(dāng)車輛速度超過200km/h，就要有超過85%的動(dòng)力輸出用于克服空氣阻力。對(duì)于電動(dòng)車而言，影響最直接的當(dāng)屬續(xù)航里程了。
 
02 空氣動(dòng)力學(xué)是什么
那么，空氣阻力是如何產(chǎn)生的呢？車輛行駛會(huì)受到空氣的阻力 (風(fēng)阻)，阻力主要有五種形式：
01
壓差阻力是由于運(yùn)動(dòng)空氣的粘性導(dǎo)致汽車前后產(chǎn)生壓力差而形成的阻力。通俗一點(diǎn)講就是汽車行駛迎面撞擊空氣產(chǎn)生的阻力和汽車尾部產(chǎn)生的低壓所產(chǎn)生的拖拽力所形成的阻力；
02
摩擦阻力是空氣與汽車車身表面產(chǎn)生摩擦而形成的阻力；
03
誘導(dǎo)阻力是由車身附著渦誘導(dǎo)而成的。由于汽車車身和底部上下存在壓差，空氣不僅會(huì)沿上下表面流動(dòng)，而且還會(huì)從兩側(cè)底部高壓區(qū)向上車身表面低壓區(qū)流動(dòng)，從而在車身表面形成左右的兩個(gè)反向旋渦。這一對(duì)反向旋渦會(huì)隨著空氣向后流動(dòng)，并拖向遠(yuǎn)方，形成汽車尾部尾渦；
04
干涉阻力即汽車外表面上的各附件和孔眼、凹槽及縫隙所引起的氣流干涉而導(dǎo)致的阻力；
05
內(nèi)流阻力是指由冷卻模塊或者制動(dòng)器散熱或者乘員艙通風(fēng)和空調(diào)的氣流引起的阻力。這些氣流在流動(dòng)的過程中會(huì)有較大的能量損失，從而導(dǎo)致內(nèi)流阻力。
 
看完，我們也明白了空氣阻力的組成結(jié)構(gòu)相對(duì)而言較為復(fù)雜，涉及到壓差阻力、干擾阻力等等，為了幫助我們更加直觀且方便地研究車輛的空氣動(dòng)力學(xué)，空氣阻力可通過以下公式計(jì)算可得。從公式中，我們不難看出，除了車速這一可變量之外，整車正投影面積 (A)以及風(fēng)阻系數(shù) (Cd)對(duì)于空氣阻力的影響至關(guān)重要。
 
顧名思義，“整車正投影面積”指的是車輛行駛方向的投影面積，包括車身、輪胎、底盤等零部件的前視投影。
 
整車正投影面積示意圖
所以，結(jié)合空氣阻力產(chǎn)生原理，縮小整車迎風(fēng)面積 (比如將車頭做的更薄)，減小車尾真空體積以及降低車身重心，對(duì)于優(yōu)化車輛的空氣空力學(xué)表現(xiàn)尤為重要。
然而，天生較大的撞擊面積、車尾渦流、較高的車身重心，注定SUV車型不是個(gè)好的“破風(fēng)手” (普通SUV的風(fēng)阻系數(shù)在0.3~0.4Cd之間，而轎車則在0.25~0.35Cd之間)，如何在SUV車型上獲得優(yōu)異的空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)，這很考驗(yàn)功底，還好，咱們蔚來做到了。
 
03 蔚來的“設(shè)計(jì)哲學(xué)”
蔚來聯(lián)合2大洲團(tuán)隊(duì)同步研發(fā)、220+流體力學(xué)仿真算例、16+小時(shí)風(fēng)洞實(shí)測……，最終讓EC6整車風(fēng)阻系數(shù)定格在了0.26Cd，躋身同級(jí)轎跑SUV TOP 3。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)優(yōu)異的空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)，同時(shí)兼顧舒適的內(nèi)部空間表現(xiàn)，我們做了很多嘗試與努力，這邊就幾個(gè)重要的部分和大家進(jìn)行簡要的探討。
 
溜背的尾部設(shè)計(jì)：
“針沒有兩頭尖，甘蔗沒有兩頭甜”，我們都希望世事皆完美，但現(xiàn)實(shí)往往事與愿違。上文我們提到，減少整車投影面積對(duì)于減小空氣阻力至關(guān)重要，但整車正投影面積與內(nèi)部空間體驗(yàn)又是一個(gè)矛盾體，為了保證EC6越級(jí)空間體驗(yàn)的同時(shí)又盡可能減小空氣阻力，我們只能從另一個(gè)角度入手——降低風(fēng)阻系數(shù)。
如何有效的降低風(fēng)阻系數(shù)？
減少尾部渦流很重要，從B柱至尾部平滑且優(yōu)雅的溜背尾部設(shè)計(jì)，可以讓氣流盡可能地貼著車輛表面流過，從而減少尾部渦流的產(chǎn)生，達(dá)到降低風(fēng)阻系數(shù)的作用。
 
EC6車身CFD仿真
通常意義上，我們將后風(fēng)擋傾斜角介于10~22°的車型稱作Fastback車型，傾角越大，表明溜得越徹底，但后排空間會(huì)受到影響；傾角越小，后排空間能夠得到保證，但又不符合設(shè)計(jì)美學(xué)要求。所以，如何平衡兩者之間的關(guān)系也很重要。
 
Fastback車型設(shè)計(jì)特征
EC6 17°動(dòng)感的溜背尾部設(shè)計(jì)，在驚艷設(shè)計(jì)美學(xué)、優(yōu)異空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)及越級(jí)內(nèi)部空間體驗(yàn)三個(gè)方面達(dá)到了完美的平衡，能有效的降低-5%的空氣阻力，在120kph下續(xù)航里程+14km。
 
后風(fēng)擋傾角與風(fēng)阻系數(shù)關(guān)系曲線
 
EC6風(fēng)洞測試@中國汽研汽車風(fēng)洞中心
主動(dòng)式進(jìn)氣格柵：
EC6延續(xù)了家族式前臉設(shè)計(jì)，車身同色的X-Bar設(shè)計(jì)足以讓每位初遇者一見傾心。但是，要知道美是要付出代價(jià)的，凹凸有致的X-Bar設(shè)計(jì)誠然驚艷，但也足以讓我們的工程師們抓狂 (空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化的一個(gè)重要措施，就是讓氣流盡量貼著物體表面走，因?yàn)橹灰獨(dú)饬饔龅桨纪?，就容易產(chǎn)生渦流，從而產(chǎn)生阻力)。
 
EC6風(fēng)洞測試@中國汽研汽車風(fēng)洞中心
同時(shí)，X-Bar的存在加大了空氣阻滯，氣流被迫從兩側(cè)或者底部流出，流經(jīng)底部的氣流更容易進(jìn)入輪腔，由于車輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)從而造成空氣阻力增加，為此，除了優(yōu)化X-Bar轉(zhuǎn)角弧度外，我們還增加了底部圓頂擋板的設(shè)計(jì) (Aerodome)，從而有效的規(guī)避氣流流入輪腔，有效的降低了-8%的空氣阻力，在120kph下續(xù)航里程+23km。
 
EC6風(fēng)洞測試@中國汽研汽車風(fēng)洞中心
當(dāng)下汽車設(shè)計(jì)流行“大嘴”設(shè)計(jì)，但是“大嘴”也意味著內(nèi)部阻力也會(huì)更大，主動(dòng)式進(jìn)氣格柵能夠顯著改善內(nèi)部阻力的產(chǎn)生 (高速行駛下，可主動(dòng)關(guān)閉/部分關(guān)閉前格柵，避免內(nèi)部阻力的產(chǎn)生)。在Driven by design的品牌DNA驅(qū)動(dòng)下，EC6全系配備的AGS主動(dòng)式進(jìn)氣格柵，能夠有效的降低-8%的空氣阻力，在120kph下續(xù)航里程+23km。
 
EC6風(fēng)洞測試@中國汽研汽車風(fēng)洞中心
平整的底盤布局：
降低車身重心能夠有效地避免“誘導(dǎo)阻力”的產(chǎn)生 (如跑車)，然而降低車身重心也意味著車輛通過性的降低，SUV因其良好的通過性而深受用戶的偏愛，所以一味的降低車身重心對(duì)于SUV而言似乎不是一個(gè)很好的選擇。
既然沒有辦法通過降低車身重心來減小空氣阻力，那么從源頭出發(fā)如何盡量減少底盤渦流，減小車輛上下部流速差呢？
這時(shí)候，平整的底盤布局在這時(shí)就顯得那么的必要了，為了做到這一點(diǎn)，蔚來的工程師們傷透了腦筋也下足了“血本”，除了平鋪的電池外，四塊輕量化的底盤護(hù)板 (輕量化對(duì)于電動(dòng)車?yán)m(xù)航能力的提升很重要)也被“豪氣”的用在了EC6上，輕量化的平整底盤布局，有效降低了-9%的空氣阻力，在120kph下續(xù)航里程+26km。
 
EC6底盤CFD仿真
獨(dú)特的配置加持：
配備了主動(dòng)式空氣懸架的車型，在高速下能夠自動(dòng)降低車身姿態(tài) (-20mm)，使得從車身底部被卷吸進(jìn)入尾渦的空氣大大減少，進(jìn)而減弱能量耗散，減少空氣阻力。主動(dòng)式空氣懸架能夠有效降低-2.5%的空氣阻力，在120kph下續(xù)航里程+7km。
 
04 寫在最后
0.26Cd，這個(gè)數(shù)字背后是整車設(shè)計(jì)、性能、空間體驗(yàn)的極致平衡。熟悉汽車開發(fā)的朋友們都知道，汽車是由1萬余個(gè)相互獨(dú)立零部件組成的整體，這些零部件之間又相互聯(lián)系，牽一發(fā)動(dòng)全身。
自立項(xiàng)伊始，汽車研發(fā)與設(shè)計(jì)本身又是個(gè)不斷優(yōu)化改進(jìn)的過程，如何在眾多聯(lián)系中取得平衡、獲得最佳的空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)，同時(shí)兼顧用戶體驗(yàn)，這是一門深刻的學(xué)問。
期待透過這份恰到好處的「流動(dòng)的藝術(shù)」，你可以與EC6一起風(fēng)過留影，風(fēng)華正茂！而在未來挑戰(zhàn)極限、追求完美的道路上，我們也會(huì)繼續(xù)砥礪前行，打造最極致的智能電動(dòng)汽車產(chǎn)品體驗(yàn)，為每一位蔚來用戶創(chuàng)造更愉悅的生活方式。
 
轉(zhuǎn)自：蔚來官方公眾號(hào)
 
 
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