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让 0.28 Cd 的 ES6 飞一会儿 全网首摸蔚来同济大学风洞试验

技术上的进步,并非总能看得到,但却可以感受到

不知何时,“珍惜请你到家里吃饭的人”成了网上一句流行语。许多人后知后觉,的确,现在太流行下馆子聚餐唠嗑,而远离喧闹,在家聚餐,有茶有书有沙发,轻松随意的感觉似乎离我们渐行渐远。而现如今的新车发布会、试驾会纷繁复杂,与美食街的各色饭馆一样,令人眼花缭乱,但其中有一种与众不同,作为一名汽车编辑,我把它定义为“让你到家里看车”。
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相对来说,车企开放自家工厂的机会真的不多,毕竟不让外人进到核心的技术生产地界是有充分理由的,就和“厨房重地,外人莫入”一样好理解,何况我们又不是卫监局的,因此,每次参观车企工厂的机会都格外珍贵,但这里没茶没酒没沙发,也摒除了浮躁,不止于车型试驾评测,更多的是更为细分的深度认知。
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当然,更别提实验室、研发中心这类掌握核心科技,要过三道门禁的地方了。
为何突然会有上述一番感慨呢?今日,笔者受邀参观了同济大学风洞中心,蔚来 ES6 在这里进行了长达 150 ⼩时的⻛洞试验。想当年,李斌对着CCTV 话筒的一句“保时捷的工厂指定不如江淮的蔚来工厂好”还暂存争论,但对于蔚来总部隔壁的同济风洞是全世界最领先风洞之一的说法,应该没有异议。(因为加了“之一”二字,手动滑稽)
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题外话,收!刚刚查了高德,将 ES6 从蔚来总部运到同济风洞,大约 6km,15 分钟,比我读书时从南校寝室到北校实验楼稍远一点儿,并且 ES6“租住”在风洞不少时间,感觉好像这就是自家实验室?不,还是有点区别...
一个小时值多少钱?5 万吧
玩改装车,花钱,众所周知。车企造车,烧钱,不足为奇。
以我们今天到访的同济风洞为例,使用成本大约在 5 万元/小时。简单报一下同济风洞的参数,喷口尺寸:宽 6.5m、高 4.25m;喷口面积 27m²;驻室尺寸:22*17*12m,最大试验风速:250km/h。什么概念?这是全国唯一达到此规模的汽车风洞试验室,同济大学“镇校之宝”,达到世界领先水准。
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市面上成百上千款量产车都经过了风洞试验?毫无疑问,答案是否定的。CFD 仿真是目前主流的做法,简单来说就是将车身造型进行仿真,在电脑中通过软件模拟计算出一个数据。
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来风洞,总比不来的好。基于真实试验是工科之本,因为这样得来的结果最精确可信。ES6 足足花了 150 小时,也就是至少 750 万的投入。当然,这仅仅是 ES6 空气动力学研发的一部分步骤,工程师与设计师团队前期已经通过大量演算进行反复论证修改,最终让 ES6 的风阻系数 Cd 定格在 0.28。达到同级别 SUV 领先水准。
论风阻系数对于量产车的重要性
在车辆工程师眼中的汽车是什么样的?答:最高车速、零百加速时间、最大爬坡度。这三个指标是衡量一辆车动力性能的核心指标。而其中涉及的阻力摩檫力,是令工程师又爱又恨的存在,一方面我们要利用它,一方面我们要削弱它,正可谓刚则易折,过犹不及。车辆研发过程中正是要寻找这些曲线相交的地方。
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上百年的汽车制造业就是在不断地求索寻求着这个完美的平衡点,相较粗放些的燃油车,纯电动汽车面临着高速、低温这两大天敌,因此则更需要“锱铢必较”,精益求精。
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通过上面的公式可以简单明了地看出(为方便计算,暂定电机驱动减速比为 1),当车速提高电机转速提升时,汽车花在克服阻力的做功也随之增加,因此电池输出的电流与电压也要增加,于是乎电机发热量增加,导致电机效率下降,最终影响续航里程。高速行进过程中阻力较大不可避免,因此,如何减小气动阻力至关重要。渐渐地,风阻系数这一概念在吃瓜群众里面流传开来。
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接下来,我们用工科中常见的提问三连来简明扼要地科普下 Cd 这一“期末必备考点”。
是什么? 风阻系数是空气动力学中的最常见的参数之一,上至火箭、飞机,下至高铁、汽车,在设计制造过程中都要仔细考量。众所周知,空气阻力是汽车行驶时所遇到最主要的外力之一,风阻系数是通过风洞实验所确定的一个数学参数, 用它可以计算出汽车在行驶时的空气阻力。
怎么算? 是时候祭出公式了,有图有真相,都是知识点,已经掌握的可以复习一下:)从风洞试验测算出风阻系数 Cd 后,接下来就可以代入下图的汽车空气动力学气动方程中进行计算。
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需要敲黑板划重点的是,阻力公式中车速是 V²,克服空气阻力所耗功率公式中车速是 V³。下面这张图我们借用燃油车的空气阻力、滚动阻力随车速而变化的所占比例情况作为参考:
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有何意义? 由此可见,上面的公式里反复出现的 Cd,作为阻力、阻力消耗功率这两个公式里的重要因子,它对燃油经济性的重要性自然就不必多说了。当然,不以节能、竞速为目标的越野车则无关痛痒,但对于生而为节能的新能源车,尤其是纯电动车来说,由于电机动力输出特性、无复杂变速箱加持、车重大等多方面因素聚合,且在高速工况下,V²、V³ 在公式中的出现,真的是车艰不拆。
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并且对所有人来说,纯电动车最关心的还是续航问题,Cd 值得影响相对更大,所以,风阻系数是电动车设计的关键因素!
心有猛虎 细嗅蔷薇
SUV 车型,天生并不算一个好的破风选手,较大的撞风面积与车尾涡流是其空气动力学中最主要的硬伤。但不得不说,蔚来走对了设计路线。
一是因为动力电池包有足足 200-250mm 厚,SUV 更大的体量可以相对来说更加简单地布置好这一核心构件;二是国内消费者实在太喜欢 SUV 车型了,对于新造车品牌这点必须斟酌;三是蔚来的品牌调性决定了,一定要在车厢中营造出温馨起居室风格,因此车身高的 SUV 车型是最优选择。
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作为蔚来的第二款量产车型,更低的售价与更新潮的外观决定了 ES6 会拥有更大的受众群体,可以说是蔚来用来攻城拔寨的最重量级产品,因此肩负拓宽市场重任的 ES6 是心有猛虎的。
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同时,ES6 也可以细嗅蔷薇,尤其在面对气动阻力这一老大难的问题时。
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1、X-Bar 前脸是很好看,但是?相信很多人认为蔚来的家族式前脸是高颜值的,但蔚来 ES6 的空⽓动⼒学团队坦言,内凹式的家族化 X-Bar 前脸是他们一开始就要逾越的高山,对于空⽓动⼒学是⼀个挑战。为此,ES6 通过对前翼⼦板曲⾯、前引擎盖转⻆、⼤灯转折以及前下保险杠曲⾯的全面优化,尽量确保空⽓在流过时尽量紧贴⻋⾝,避免⽓流分离带来的影响。控制流动分离是重中之重,因为如果气流没有贴着车身通过,则会在中间形成漩涡区,从而消耗能量,增大风阻。
90301084932.jpg在烟流的帮助下,可以看到气流紧紧贴着车身而过,流动分离控制优异
此外,引擎盖转折⻆也是空⽓动⼒学开发的重要分离点,ES6 经过对转折⾯曲率数十次的迭代优化,达到⽓动阻⼒下降 0.7%,120km/h 工况下综合续航⾥程增加 2km 的效果。
a.jpgA 柱的设计不仅是空⽓动⼒学的⼀部分,同时关乎安全、视野、⻛噪、⽔管理等性能
为了进一步保证气流能够快速且顺利的流过车头,还涉及到我们通常忽略的 A 柱,在 ES6 上,A 柱的⾯差、圆⻆、⾯曲率经过大量的风洞实验来进行调整,最终实现⽓动阻⼒降低 1.5%、综合续航⾥程增加 4km(120km/h)。 
2、AGS 主动式进⽓格栅加持因为纯电动车车头并没有传统内燃机散热结构,最简单粗暴的做法是全封闭以减小车头乱流与空气阻力。但蔚来 ES6 并没有这么做,为了配合内凹式前脸,其拥有上、下两组进⽓格栅,同时可满⾜空调以及动⼒驱动单元的散热需要(电驱动单元的散热要求相⽐内燃机要低很多),配合全系标配的上下双 AGS(Active Grill Shutter)主动式进⽓格栅,在换热需求较低的情况下关闭 AGS 叶⽚,配合严苛的泄漏量标准,让气流最快从两侧流出,根据实测,最⾼可以降低⽓动阻⼒达到 8%,在 120km/h 下提升续航⾥程达 23km。
1.1.jpgES6 全系标配 AGS 主动式进⽓格栅
优化车头空气动力学看似简单,但需要全盘考量,配合前主动进气格栅与前引擎盖多处转角曲面以及 A 柱的角度工艺,都需要在风洞实验中去验证调整优化车头造型设计,砸进去的都是真金白银。 3、平整的底盘布局:蔚来 ES6 作为⼀款电动⻋,电池包平整的布置在⻋辆中间,同时匹配上前一后三(共四块)副⻋架底部护板,可以引导⽓流在底部快速通过,不仅提升⻋辆⾼速⾏驶时的稳定性,更降低⽓动阻⼒达到 10%,高速⼯况下续航⾥程提升 28km。
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电池平铺在底盘与底盘护板很是常见,似乎并没有什么值得一提,但恰恰 ES6 继承了蔚来一贯的“下血本”做法,即在四块底盘护板的选材上做到了极致,其密度更好,质量更轻,设计更精确,从而达到最佳的导流和减重的效果。而不少车企为了节约成本,在看不见的地方不甚用心,即便搭载了底盘护板也作用不大,气流依旧可能伺机⽽⼊、从而增加阻⼒的“死⻆”。
4、前轮挡板:前轮挡板的存在感很低,很多⽤⼾可能都没意识到它的存在,并且看似还增加了风阻,但它却是提升空⽓动⼒学的重要⼀环。在没有阻挡的情况下,空⽓会直接进⼊⻋轮和轮罩中的空腔,经过⻋轮卷吸并散乱的进⼊⻋辆底部和两侧,形成强烈的涡流,前轮挡板则可以有效的疏导⽓流避免此情况的发⽣。
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经过多轮在风洞实验后,ES6 针对前轮挡板尺⼨、布置位置、硬度等因素进行了优化,最终⽓动阻⼒降低⾼达 8%,120km/h ⻋速下续航⾥程增加 23km,小身板,大作用,还有可能被吃瓜群众误解吐槽前轮多块板儿,掌握在少数人手中的真理,您 get 到了吗?
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5、后扰流板、后翼子板:作为⻋辆尾部设计的重要元素,ES6 较 ES8 更加年轻运动的后扰流板与后翼子板带来不错视觉效果的同时,更切实有效的提升了整⻋空⽓动⼒学表现。在开发过程中,针对后扰流板的⻓度、⾼度以及倾斜⻆度以及后翼⼦板的分离点以及曲率经过多轮调整优化。
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的确,说多了大家可能觉得这些设计是玄学,如果没有大量的流体⼒学仿真测试与风洞实验是难以完成的任务。换个侧面烘托的说法吧,蔚来 ES6 的 D 柱在经过多轮试验后,为了达到工程上最优空气动力学设计,设计师团队重新做了一套设计出来,都说设计师和工程师之间有剪不断理还乱的“爱恨情仇”?看来蔚来给 ES6 聘的两队家教,堪称模范师资队伍。
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其实笔者对于 ES6 车尾最感兴趣的还是辨识度很高的后雾灯,在此前多次听说设计成“鲨鱼鳍”竖状是为了优化车尾风阻系数,其实不然,这一设计并不是空气动力学团队做出的,他们只是在风洞试验中对于后雾灯构件的形面的转折和曲率做到了最优。因此,除了造型好看,更多的意义在于如何做好功能性需求,也就是兼顾实用性和空气动力学设计。
6、主动式空⽓悬架:蔚来 ES6 ⾸发纪念版以及性能版均配备了主动式空⽓悬架,当在高速公路上驾驶时,⻋⾝⾼度会⾃动降低 20mm,能够⼤幅减少流经⻋辆底部的⽓流,降低进⼊尾涡的⽓流能量,以优化约 2.5%的⽓动阻⼒,在高速⼯况下续航⾥程增加 7km。
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叮!划重点了,没有选装主动式空气悬架这一配置的基准版车型在风洞中实际测定的 Cd 值为 0.287,不同于本文中提到的写到的 0.280(⾸发纪念版以及性能版 Cd 均为 0.280),工业制造不是玩过家家,更不是堆沙滩城堡,蔚来此番透露低配车型的 Cd 值,我相信正是好的企业文化的体现。话说回来,如果不是“让我们到家里看车”,或许这一差别根本无从得知。
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总结
曾记得,李斌表示:“ES6 毕竟是比 ES8 晚一年出生的产品,各方面有明显的提升才是非常合理的事情,如果说我们原地踏步了,那说明是我们企业出了问题”。纯电动车终究是拿来卖的,最终的价值还是要回归到车本身上去,多少钱是产品力决定的,而不是外界决定的,用心做好产品,让车回归到本身的价值才最重要。就拿 ES6 来说,现阶段来看,各项指标称得上这个价格。(传送门:ES6 静态体验
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从了解,到认知,再到最后爱上,似乎是现阶段大部分买高端品牌纯电动车那群人的归宿,就连号称最不喜欢这个车系的人最终也成了它的用户,这种魔力可谓匪夷所思。对于本文中的各项优化风阻系数带来的实际续航里程提升尚属实验室数据,至于 ES6 的实际续航表现究竟几何,新出行会在第一时间带来详细实测评测。
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不过,蔚来空⽓动⼒及热管理团队⾼级经理 Maximilian Ganis 先⽣在时速 40km/h 的工业冷风中认真工作时真诚且坚毅的目光,令我选择相信 ES6 为优化空气动力学所做出的各项努力是有成效的。
IMG_9.jpg校园偶遇同济途灵自动驾驶测试团队
而同样宝贵的炯炯有神,我在同济大学汽车学院和电气学院共同打造的途灵自动驾驶团队的老师同学们目光中也看到了。
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编辑总结 /

造车不是一项经济行为那么简单,它是一门科学。再者,世界上并无完美的车,在车辆工程中,只有矛盾的组合。而市场表现好的车,就是一辆多重矛盾被工程师完美平衡的机器。从现阶段多次接触实车来看,ES6 具备这样的实力。但受限于本次短暂之行,标题我用了“摸”字,并没有打错字与不尊重,只是因为我轻轻的走了,正如我轻轻的来,不带走同济一片云彩,带走的是敬畏工业,敬畏技术的心。
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