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電動汽車提升續航只能靠“堆電池”?低風阻設計瞭解一下

【智車派】隨著全球範圍內各國減碳減排政策的推行,新能源汽車這一此前並不被大眾所看好的汽車型別在近幾年間獲得了飛速的發展,不過受到當前動力電池技術的限制,車輛的續航表現一直是新能源汽車的一大短板。為了提高車輛的續航表現,各家車企紛紛推出了大容量電池,不過隨著電池容積增大一起到來的還有越來越重的整車質量,盲目堆大電池或許在一定程度上可以提升車輛續航,但是一旦超過了界限,增加的電池重量可能還會起到適得其反的效果。

為了解決電池問題,眾多汽車廠商也開始和電池企業合作,研發新型固態電池,豐田此前曾宣稱,將在2025年量產搭載有固態電池的新車,不過由於價格過於昂貴,固態電池將首先採用在混合動力車型上。正當大家都在費盡心思專研電池技術以提升續航時,賓士Vision EQXX概念車的優秀表現告訴我們——降低車身風阻將會是未來電動汽車發展的一個重要方向。

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賓士Vision EQXX概念車

風阻不夠動力來湊

提到布加迪這個品牌,相信許多汽車愛好者一定不會感到陌生,作為全球最貴的頂級超跑品牌之一,其同樣有著全球數一數二的動力表現,以布加迪chiron為例,這臺最大功率1500馬力的車型曾創下過420公里/小時的最高車速,這一速度甚至超過350公里/小時的高鐵。在許多的人看來,420公里/小時的速度可能已經達到了車輛速度極限了,但是其實早在1938年時,梅賽德斯-賓士推出的超級賽車W125就已經在公路上創下了432。7公里/小時的速度。雖然該車有著超600馬力的最大功率(在當時已經非常高了),但是依舊不到布加迪chiron的一半。而之所以能在那個時候創下這一速度奇蹟,主要得益於該車僅0。235的風阻係數(Cd)。

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賓士W125

在燃油車時代,人們對於極限速度的追求和當前人們對於新能源汽車長續航的追求有著非常相似的觀點:提升動力水平(電池容量)或是降低車身風阻。對於布加迪chiron來說,0。36Cd並不是一個值得稱讚的數字,但是其可以憑藉1500馬力的動力來達成超400公里的時速。其實對於超級跑車來說,相比車輛的風阻係數,更強的下壓力對於車輛高速執行有著更加重要的作用,這也是即使F1賽車的阻力系數約為1。00,但是其依舊能夠跑得很快,因為它們有足夠的動力來克服阻力損失,從而獲得更大的下壓力。

雖然強勁功率可以帶來動力的提升,但是由於空氣阻力跟速度的平方成正比,速度越快,車輛所受到的風阻也就越高,在速度達到一定的高度時,可能發動機所做90%的功都將用於克服車身阻力上,這無疑帶來了巨大的能源浪費。而在420km/h的速度下,布加迪威龍的100L油箱也僅夠其全速行駛6分鐘,能耗非常驚人。因此為了提升車輛續航,低風阻設計開始受到汽車廠商們重視。

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布加迪chiron

車身設計在燃油經濟性上的考量

在七八十年代時,由於受到石油危機的影響,當時的國際油價大幅增長,車輛的燃油經濟性成為了人們購車時所需要考慮的一個重要因素,這也直接使得以低油耗著稱的日本汽車,開始在全球範圍內受到追捧。而為了降低油耗,福特開始在車輛的外觀上下功夫,在經過了多次測試和改進後,相繼推出了Probe 1到Probe 5等多款採用圓滑流線型造型的概念車。根據福特當時提供的資料,Probe 5概念車的風阻係數僅為0。137Cd,與其他低風阻設計車型不同的是,這輛概念車的造型並不是那麼怪異,而且其最多還能搭乘4人,具有一定的實用性。

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福特Probe 5概念車

當前,許多燃油車廠商出於燃油經濟性的考慮,也都會在車身的造型上進行改進。作為最早開始投入車輛風阻研究的賓士,其推出的CLA、E級等車型都有著優秀的風阻係數,而這些車輛相比於其他同排量車型,在油耗表現上的確也有所提升。而除了國外廠商外,近幾年國內自主品牌也在車輛低風阻設計上進行了不少研究,例如上汽、領克等都推出了風阻係數小於0。3Cd的轎車。

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賓士CLA

SUV車型往往因為車身更高更大而有著比同級別轎車更高的油耗。不過近年來,有一類SUV車型開始在SUV市場大量出現,那就是轎跑SUV,這類車型相比於普通SUV往往有著更加流線型的造型、更低趴的車身以及更偏運動風的設計,這類車型的出現一方面是廠商對於自身SUV產品線的豐富,同時其低風阻設計也是對降低SUV車型油耗的一種嘗試。

低風阻設計成電動汽車的重要指標

在汽車行業開始大踏步進入電氣化時代之際,人們在選擇電動汽車時的焦點都集中在車輛的續航里程上。續航里程的多少決定了汽車是否更便宜和更輕,而每百公里耗電量則決定了該車的能耗表現是否優秀,由於對里程的焦慮影響了許多潛在購車者,空氣動力學再次發揮了關鍵作用。車身越簡潔、風阻越低,相同電池的續航里程就越大。

相比於燃油車,電動汽車因為其機械結構的變化,在改善風阻係數方面具有較強的優勢。由於其捨棄了傳統的內燃機,車輛的前引擎蓋高度能夠更加低,同時電動汽車還取消了進氣格柵,因此其前臉造型能夠更加扁平,能夠有效降低風阻。且電動汽車的動力直接透過電機傳輸,不需要傳動軸,它的底盤也可以做到純平。此外,電動汽車上的隱藏式門把手、電子後視鏡等設計都能為電動汽車風阻係數的降低帶來改善空間。

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特斯拉Model SPlaid

作為當前全球最知名的電動汽車廠商,特斯拉便非常注重空氣動力學設計,例如最常見的Model 3風阻係數只有0。23Cd,而最新推出的特斯拉Model SPlaid風阻僅有0。2Cd。。而例如Lucid Air、蔚來ET7等車型在設計之初同樣考慮到了低風阻為續航所帶來的正面效果,也都有著優秀的續航表現。有資料表明,風阻係數每下降0。02,車輛的續航里程能增加5-8km,這也是當前許多電動汽車決定在降低風阻上下功夫的一大原因。

低風阻下顏值不可少

在年初舉辦的CES展上,上文中提到的賓士VisionEQXX概念車的亮相的確驚豔了不少人。根據賓士官方的說法,該車有著0。17的風阻係數,車身造型經過了空氣動力學設計,讓其百公里耗電量不到10度,整車的最大續航里程超過了1000公里。雖然該車有著極為優秀的空氣動力學設計,但是該車在整體造型上卻稱不上好看,特別是尾部的形狀有些突兀,看上去不太和諧,無論是跟Lucid Air、特斯拉Model S,還是和賓士自己的EQS等車型相比,整體顏值上都有退步。不過好在該車目前還處在概念車的階段,希望未來的量產車在造型上還可以進一步地最佳化。

電動汽車提升續航只能靠“堆電池”?低風阻設計瞭解一下

賓士EQS

或許有人會認為,高顏值和低風阻真的能夠共存嗎?其實早在2019年時,國內的廣汽集團就在廣州車展上展出了一輛名為ENO。146的概念車,該車有著0。146Cd的超低風阻係數,並且在外觀設計上也更具未來感。根據廣汽方面的說法,該車型將會在不久後投入量產,並且會盡量保留概念車上的元素和特點。

電動汽車提升續航只能靠“堆電池”?低風阻設計瞭解一下

廣汽ENO。146概念車

寫在最後

如何降低車輛的風阻係數並不是一個新鮮的話題,不過隨著電動汽車的逐步普及,廠商為了追求更高的續航里程,對於車輛空氣動力學也愈發關注,由於電動汽車相比於燃油車在低風阻設計上有著更大的空間和優勢,在電池技術尚未獲得重大創新時,有關車輛低風阻的相關研究會一直進行下去。當然,在追求車輛低風阻的過程中,如何保持車輛整體造型上的優美也是一個重要的方面,至於如何做到二者兼顧,這就是廠商設計部門需要考慮的事情了。