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向0.01Cd发起挑战 新能源车企“风阻”内卷

时间:2023-12-06 10:14:13

“你以为是在看高铁,其实这是理想MEGA。”车头酷似“高铁”子弹头,大胆运用空气动力学牵引造型,除了展现出理想MEGA特色之外,另一个原因便是极大降低风阻系数。得益于其外观设计的优化,理想MEGA风阻系数为0.215Cd(风阻系数),被誉为全球风阻系数最低的MPV。

不久前结束的广州车展上,理想MEGA凭借出挑的外观设计,赢得了大量的关注。预售开启不到2小时,预订量就突破了10000辆,平均一分钟预定100台。

然而,这并非风阻系数的极致。广州车展上,同期亮相的还有吉利银河E8,以0.199Cd的风阻系数,打破梅赛德斯奔驰EQS 0.200Cd 的最佳记录。这样的风阻系数,比射出的子弹风阻系数还低。

“内卷”几乎成为2023年汽车行业的代名词。从价格到配置,从架构到造型,车企之间的竞争越发激烈。而今,车企连“空气”也不再放过,不约而同盯上风阻系数,开启“风阻”内卷时代。

新能源汽车时代,汽车降风阻有着特定的意义。不过,“风阻”内卷究竟是一场产品极致追求的竞争,还是无谓的付出?反言之,超低风阻系数,对于车企而言,究竟有多大的意义?

车企向“空气”宣战

公路高铁造型的理想MEGA,不仅为其贴上高端MPV的标签,其酷似高铁车头的造型设计,也成为低风阻MPV的代表。理想MEGA 0.215Cd的风阻系数,不仅打破了量产MPV的纪录,还使其成为了全球唯一。

而为了在最大程度上降低车身风阻系数,理想汽车也是下了狠功夫。

理想汽车高级设计总监,曾任职于保时捷,并且担任保时捷911(992)外饰主设计师的BenBaum,将车身造型设计为水滴状,运用三条线分别勾勒出水滴形的车头及车顶,最后采用船尾型的尾部内收,以此构成整体MEGA的车身轮廓。这样的设计理念,不仅极大降低了车辆的风阻系数,同时又充分保证第三排乘客的头部活动空间。

值得一提的是,理想汽车产品开发初期,空气动力学团队就立下了全球MPV最低风阻系数的气动目标,并以此制定整体架构和开发的策略。这样的方式,与传统车企通常由造型团队完成初步设计拿到数据面以后,再由各个专业板块进行反馈和优化的方式截然不同。

作为吉利银河序列旗下首款纯电动轿车吉利银河E8,其风阻系数仅0.199Cd。按照业内的直观表述,这比射出的子弹风阻系数还低,子弹的风阻为0.295Cd。这个数据,不仅刷新了所有量产车的风阻系数新高,也为自主品牌创造了风阻系数的新历史。

而让一辆轿车做到如此低的风阻系数,已经不是仅靠外形设计优化就可实现。吉利汽车集团首席执行官淦家阅在发布会上指出,吉利银河E8采用外置式AGS主动进气格栅、低风阻封闭气动轮圈设计,此外还通过对车头、前后扰流板、扩散器等多项造型进行优化与升级,最终达到这样的风阻系数。

而为了确保这个风阻系数的稳定性,吉利还对整体造型经过多次优化和测试。其中,风动测试超过100小时,仿真验证近500次。

这只是两家比较有代表性车企在产品上对风阻系数发起的挑战。近年来,随着新能源汽车产品越发丰富,越来越多的企业向“空气”宣战。如果说,传统燃油轿车风阻系数在0.280Cd-0.400Cd之间,如今新能源汽车已经朝着0.200Cd左右的风阻系数前行。

此前,能达到0.220Cd左右的风阻系数以奔驰、保时捷等国外豪华品牌为主。如今,国内比亚迪、智己、奇瑞等厂商的车型与这些豪华品牌车型不相上下。比如,蔚来ET7以其0.208Cd的风阻系数与特斯拉Model S Plaid 2021持平。奇瑞旗下全新品牌星途星纪元ES,整车风阻系数低至0.205Cd,使得纯电轿车风阻系数再上一个台阶。此外,比亚迪曾在e平台3.0发布会上宣称,该平台车型的最低风阻系数能达到0.210Cd。

“车企不断挑战超低风阻系数,是产品自身需求所致,也是品牌向上的要素之一。”汽车行业人士吴辉(化名)表示,车企纷纷向“空气”发起挑战,不仅体现了汽车降风阻技术的进步,也体现出电动汽车产品正在走向高端化。

降风阻,“像风一样自由”

回顾汽车的百年发展史,也是一段与空气阻力的抗争史与博弈史。汽车经历了最开始的马车型、箱型车、流线型,到甲壳虫型汽车,再到后来的船型车、鱼型车,各大汽车厂商在不断满足车辆外观美观和空间需求的同时,也在想尽办法使得风阻降到最低。

风阻是汽车在行驶过程中遇到的主要的外力之一,风阻不仅影响车辆油耗,还会影响车内噪音和高速操控性能,从而进一步影响驾乘舒适度。因此,降低风阻对于汽车的舒适性和油耗表现至关重要。

不过,传统燃油车时代,风阻系数在某种程度上对能耗表现相对有限。比如,车辆在90km/h的工况下行驶,风阻系数每下降0.01Cd,对车辆续航的提升仅为1-3km左右。也就是说,燃油车对于风阻损耗并没有特别敏感,更多的能量耗费主要在内燃机燃烧以及制动部分。

然而,纯电汽车却并非如此,降低风阻系数对车辆的续航带来的作用十分明显。上汽智己曾进行过测算,以降低风阻系数提高续航里程为例,在120km/h的高速巡航工况下,每减少0.01Cd的风阻系数,续航可以提高10-16km。当风阻系数从行业平均水平的0.300Cd降低到顶尖水平的0.210Cd时,续航里程可以提升118km,提升幅度大约为27.7%。

测算数据还显示,如果通过增加电池容量来提升对应的续航里程,考虑到重量增加也会导致能耗提高,电量至少要增加30%以上,意味着93kWh 的电池包需要额外增加28kWh电量,额外成本将近2万元。

这也是为何新能源车企普遍追求低风阻系数的重要原因。正如吴辉所言,动力电池技术和充电效率还没有取得明显进步之前,降风阻带来的效益要高于增加电池容量,同时支付的成本也更低。从车企的角度来考虑,这是降本增效的重要手段,也是必要的路径。

淦家阅也指出,在新能源汽车时代,风阻值就是汽车设计的标志性指标,不仅可以使电耗更低、续驶更长,还能减少动力电池的“堆砌”,从而更好地控制成本。“将风阻降到极致成为车企共同钻研的课题。”

有得也有失,警惕降风阻风险

基于成本和续航等因素的考量,降风阻似乎成为新能源车企的共识。

除了从外观设计角度入手之外,也有零部件企业从材料角度考虑,探索降风阻的新手段。比如,麦格纳推出可变形式表面(Morphing Surfaces)技术,应用于汽车前脸两侧进气格栅,随着两扇全黑叶片向后弯折,前方空气自然流入汽车内部,随后自动关闭。数据显示,麦格纳可变形式表面技术可减少电动汽车10%的空气阻力,增加5%的续驶里程。

通过不同形式降风阻固然很好,不过也要警惕过度降风阻带来的负面作用。

从外型设计方面来看,进气格栅在传统燃油车的前脸面积占比较高,但电动车不需要进气格栅,普遍采用封闭式前脸,设计元素也会明显减少。这从另一个层面说明,电动车在降低风阻过程中,在外形设计上会日渐趋同,个性化也会随之减少。

图片来源:企业官网汇总整理

比如,我们对比燃油车型轿车和纯电动轿车,就会发现劳斯莱斯幻影、奔驰S级迈巴赫、宝马7系和奥迪A8霍希版的进气格栅风格差异明显,这也使得这些车型与企业整体品牌形象、设计风格高度契合,辨识性也非常强。

而我们再看蔚来ET5、上汽智己L7、比亚迪海豹、零跑C01,他们普遍采用封闭式前脸,流线型线条,风格几乎相近,不得不说,辨识度也在一定程度上打了折扣。

新能源汽车超低风阻固然好,但也不宜盲目追求极致。吴辉强调,低风阻系数为电动汽车带来了低能耗,当时另一个方面也会影响车辆行驶稳定性。“我们观察多款电动汽车会发现,现在汽车设计流线型趋势越来越明显,但是整体车身也越来越矮。这样的设计就是为降低风阻,同时也为了降低重心,以保证车辆行驶稳定性。”

“电动汽车的急加速对稳定性提出了更高的要求,风阻系数太低,汽车抓地力减小,很容易飘起来,不利于行驶的安全和稳定。”吴辉指出,如果过分降低车辆风阻系数,从理论上来看,对于车辆的行驶稳定性会带来一定的影响。

行业人士张晨(化名)则提出另外一个观点,他表示,如今新能源汽车以风阻系数作为宣传点好比燃油车时代“百公里加速”一般,存在宣传噱头的成分,实际意义并不大。“与其通过减少0.01Cd风阻系数来降低能耗,不如提高动力电池技术,增加能量密度来得实在。”

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