制造商如何减少空气阻力以增加电动汽车的续航里程

我们中的大多数人并不真正关注空气动力学，除非它与连接在全新保时捷911GT3RS后部的巨大主动翼有关。只有当制造商声称汽车产生足够的下压力以使汽车倒置行驶时，我们才会真正关注，但没有制造商证明这是可能的。

空气动力阻力在不久的将来将成为一个重要的话题，因为它对航程有很大的影响。在ICE车中，这无关紧要，因为您可以简单地装满油箱，尽情享受。但要让电动汽车跑出每一英里，它必须很滑。

奥迪在40年前推出了100。它是当时世界上最精简的量产轿车，这家德国制造商吹嘘它的Cd值为0.30。没有人知道这意味着什么，我们大多数人仍然不知道。我们只知道越低越好。

车辆的空气动力阻力由其正面面积和Cd(阻力系数)值的乘积决定。在工程术语中，Cd是一个无量纲量，用于量化物体在流体环境中的阻力或阻力。您可以通过将阻力除以数量来计算它。然后你得到阻力与动态压力产生的力乘以面积的比率。

如果你不能掌握这一点，那也没关系。只知道越低越好。奥迪的0.30令人印象深刻，但如今保时捷Taycan的Cd值为0.33。地球上空气动力学效率最高的东西是水滴，其Cd值为0.05。它解释了为什么像梅赛德斯-奔驰EQS和现代Ioniq6这样的新电动汽车似乎受到了水滴或半个煮鸡蛋的启发，如果你愿意的话。

“在大约50mph或更高的速度下，[空气动力阻力]变得比轮胎的滚动阻力更重要，”保时捷工程公司空气动力学和热管理首席工程师MarcelStraub解释道。“而且由于它随速度呈二次方增加，因此空气动力学对油耗非常重要，尤其是在高速公路上行驶时。”

自从奥迪在80年代开始关注日常汽车的空气动力学特性以来，楔形一直是标准配置。它最大限度地减少了车辆后面的尾流并降低了负压，从而使Cd值保持在较低水平。

1990年，欧宝Calibra的价格为0.26，10年后，奥迪A2的价格为0.25。斯图加特大学汽车工程系主任AndreasWagner教授回忆说：“这些都是空气动力学方面的真正飞跃。”

但是为什么现在一切都在发展电动汽车呢?简而言之，电动汽车效率更高。燃气发动机的热效率超过50%，但当你把它放到汽车里时，它会下降到25%到30%之间。也有例外，比如梅赛德斯-AMGOne，但它们非常罕见。电动汽车的热效率为85%至90%。

“电动动力系统的效率比内燃机高得多，因此其他能源消耗因素变得更加重要，”保时捷公司空气动力学-研发经理ThomasWiegand博士解释道。“在WLTP驾驶循环中，空气动力学占电动汽车损失的30%到40%，而柴油或汽油发动机车辆的损失不到10%。而且因为实际循环中的平均速度甚至高于在WLTP中，当电动汽车在现实世界中行驶时，这个数字甚至可能高于50%。”

值得庆幸的是，您可以更多地使用EV的形状。一个简单的例子是车身底部。在内燃机汽车中，空气必须冷却汽车下方的几个部件，从而产生湍流。这些组件不存在于EV中，因此车身底部可以完全光滑。

电动汽车电机产生的热量也更少，这意味着通过前部所需的气流更少。由于这些汽车较少依赖空气冷却，因此制造商可以使用主动空气动力学。

MarcelStraub(Porsche)甚至认为汽车在未来会改变形状。“例如，后端可以在高速下变得更具角度以形成更清晰的分离边缘。新的形状记忆材料可以为此提供基础。它们会根据温度或施加的电压改变它们的几何形状。”

工程师和设计师现在可以比以前更轻松地测试他们的设计。“CFD模拟在过去20年中变得非常重要，”Wagner说。“人们更好地理解了数学方法，开发了更精确的工具，也提高了计算机的处理能力。”

但是，正如下图所示的保时捷Taycan所示，仍有一些模拟无法准确预测的事情。有时你仍然需要使用一团纱线和一些胶带。

然而，人工智能将在未来有所帮助。

“在开发结束时，我们有义务为每种车辆型号指定单独的消耗或范围值，其中除了空气动力学之外，重量和滚动阻力也起作用，”Wiegand说。“因此，我们必须为空气动力学组件生成大量数据。”

同时，风洞的许多测量结果和模拟结果已经可以从之前的开发阶段获得。这些数据将在未来得到更好的结构化，并使用现代方法进行分析。

“人工智能算法可以通过插值和外推从现有数据中生成新数据。这将使我们能够计划特定的实验并减少它们的数量。而且我们不再需要测量所有变体进行分类。”