純電動汽車不同載荷下的風(fēng)阻系數(shù)分析概述

單豐武

江西江鈴集團(tuán)新能源汽車有限公司 江西省南昌市 330008

1 引言

受國家政策鼓勵，純電動汽車現(xiàn)在越來越受到重視，目前國內(nèi)外的純電動車，為滿足客戶對整車?yán)m(xù)航里程的期待，越來越注重整車研發(fā)前期CFD風(fēng)阻分析，從專業(yè)角度評估，江鈴新能源本文分析的該車型，整車風(fēng)阻系數(shù)每降低0.01，對整車?yán)m(xù)航里程的貢獻(xiàn)大致為5公里，這樣的一個貢獻(xiàn)，引發(fā)電動車廠家無論是從電池包的降本還是對續(xù)航里程的提升目的出發(fā)，都會愿意花費大力氣來降低整車風(fēng)阻系數(shù)，讓本公司的車型在競爭中更具有優(yōu)勢，江鈴新能源也同樣注重這塊的研究。

我們汽車行業(yè)的常規(guī)設(shè)計要求，評估整車風(fēng)阻系數(shù)的大小，都是考慮滿載滿負(fù)荷的工況，但是實際上客戶很少會在這樣的工況下運行整車，尤其是現(xiàn)在大部分的家庭都有一到兩輛汽車，乘坐的人員也較少，如果不是越野一族，路況相對都較好。那么我們作為汽車行業(yè)專業(yè)的工程師，需要考慮的問題是，如何正確的評估整車風(fēng)阻系數(shù)對續(xù)航里程的貢獻(xiàn)，是使用滿載、半載還是空載工況？在這三個工況下整車的風(fēng)阻系數(shù)、舉升力參數(shù)會有多大的差異？我們通過江鈴新能源一款車型的CFD外流風(fēng)阻仿真分析，來給出答案。

首先，我們選用hypermesh、CCM+來對江鈴新能源其中一款車型進(jìn)行網(wǎng)格處理及仿真分析計算，按要求輸入相關(guān)的性能參數(shù)及整車需求數(shù)模，相關(guān)參數(shù)見表1～6：

1.1 環(huán)境參數(shù)需求

對應(yīng)不同的車型及銷售區(qū)域，表1中的空氣參數(shù)會有差異，我們采用江鈴新能源其中一款車型為例，銷售區(qū)域按江南地域確認(rèn)表1中的參數(shù)。

1.2 冷凝器設(shè)計性能參數(shù)

表2冷凝器性能參數(shù)我們選用不同風(fēng)速下的風(fēng)阻及換熱量來進(jìn)行輸入，使得分析計算更加準(zhǔn)確，能覆蓋實車的各種工況。

1.3 散熱器設(shè)計性能參數(shù)

表3、4散熱器性能參數(shù)我們選用不同流量下的風(fēng)阻及換熱量來進(jìn)行輸入，使得分析計算更加準(zhǔn)確，能覆蓋實車的各種工況。

1.4 單電子風(fēng)扇設(shè)計性能參數(shù)

表5為單電子風(fēng)扇性能參數(shù)我們選用不同靜壓下的風(fēng)阻及換熱量來進(jìn)行輸入，使得分析計算更加準(zhǔn)確，能覆蓋實車的各種工況。

1.5 整車數(shù)模數(shù)據(jù)需求

整車幾何模型信息對比見表7，從表中的對比數(shù)據(jù)可以看出來整車在不同載荷下的迎風(fēng)面接有差異，從大到小的排序是空載、半載、滿載。

表1

表2

既然整車不同載荷下的迎風(fēng)面積會有差異，那么整車不同載荷下的風(fēng)阻系數(shù)會有多大差異？我們來看看表8的CFD分析結(jié)果：

從表8我們可以看出整車在不同載荷下的結(jié)果會有一定差異，特別是空載跟滿載的差別，如果我們按該車型0.01的風(fēng)阻系數(shù)增加5公里的續(xù)航來評估整車的續(xù)航里程，那么江鈴新能源的這款車在空載和滿載工況下，整車的續(xù)航里程差異有10公里，是一個不小的數(shù)字。

結(jié)合整車在不同載荷下的舉升力結(jié)果，作為專業(yè)的汽車廠家，當(dāng)然希望整車舉升力小風(fēng)阻系數(shù)又小，這是一個相互沖突的取舍，需要主機(jī)廠根據(jù)不同車型進(jìn)行評估。

表3

表4

表5

表6

表7

表8

對于為了節(jié)能而生的新能源車來說，最小的風(fēng)阻系數(shù)絕對是成功的關(guān)鍵，幾乎是沒有最小，只有更小，既然輪胎動力什么的都做得很到位了，可不能在空氣阻力這方面掉鏈子，為更加貼近客戶的行駛工況，我們需要更多研究半載、空載工況下的風(fēng)阻系數(shù)。

關(guān)于風(fēng)阻系數(shù)，再次證明那個觀點，一部好的民用汽車出自更為均衡的指標(biāo)與性能設(shè)計（F1的那種追求極致表現(xiàn)的不在我們的討論范圍之內(nèi)），既要考慮風(fēng)阻，也要考慮下壓力，造型，內(nèi)部空間，以及制造便利性等等諸多方面，只有綜合考慮才能在競爭中脫穎而出。