电动汽车空气动力学低风阻设计优势区间的简单思考

电动汽车空气动力学低风阻设计优势区间的简单思考

 

传统汽车与电动汽车的风阻优势

结构：

传统汽车和电动汽车具有不同的动力系统，电动汽车的电池通常是安置在底盘部分（油箱被电池取代），电动车的电机代替了传统汽车的内燃机，线控系统代替了传统的传动系统，因此在集成技术和制造工艺的进一步发展的进程中，电动汽车的基本构建都可以高度集中至底盘上，对比传统汽车发动机舱可能不再需要。这种情况下能够为电动汽车的整车设计带来巨大的改变空间，在空气动力学上也可能带来新的设计思路，这是电动汽车的风阻设计的一大优势。

智能化：

智能化也是电动车的特点和发展方向之一，自动驾驶的加入让电动汽车加入了多种多样的传感器部件，各色的传感器加入对于传统汽车也能带来改变，某些存在于传统汽车上的零部件都有被传感器等智能系统取代的可能。在电动车风阻设计上可以考虑车体上零部件对风阻的影响将零部件进行替代或隐藏。

电动汽车风阻优势下的可能性

• 电动汽车核心功能能够被高度集成与底盘，因此能够具有更简洁的车身。由于电动汽车车头没有发动机，因此在保证防撞性能的情况下，车头高度有做的更低的空间，进而带来更小的风阻。
• 车轮的改变，通常汽车都需要通过前轮的角度改变来进行转向操作，这样就造成了前轮需要比后轮更大的活动空间，因此前轮会受到更大的气流作用导致风阻增加。电动汽车对比传统汽车已经有了更简洁的控制和能量传输方式，设计更巧妙的转向方式或设计新的车轮、轮胎结构(例图1)减小活动空间的需求，从而降低整车风阻。

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                                                                          图1 固特异轮胎公司推出世界上首个球形轮胎

• 去除或隐藏部分零部件，车门门把手也会造成一定的风阻问题，电动车特斯拉首先制造出了第一款隐藏汽车把手的汽车（例图2），目前也得到了众多车企的效仿。后视镜这个部分是车辆突出的一个部分，也是必不可少的一个结构，但是在汽车高速行驶时一般车辆的后视镜、门把手导致的风噪占到了全车行驶风噪的14%，并且后视镜对风阻系数的影响能达到0.01到0.03。缩小后视镜或隐藏后视镜都是良好的解决方案，并且在日本也通过车辆可以不具备传统后视镜的法按规则。利用智能设备改进后更小后视镜如图3所示，并且这种数码后视镜不仅具有体积小还具有盲点小的优势，进一步增添了车辆驾驶的安全性。被替代的后视镜可以在车内以液晶屏的方式展示，如图4所展示的就是集中后视镜车内替代模式。

 

                                                               图2 特斯拉汽车的隐藏车把手

 

                                                                                                                                   图3 奥迪新车型的数码后视镜

 

                                                                                  图4 数码后视镜的车内结构布置

风阻与电动汽车续航优化思考：

对于电动车汽车来说常被诟病的一点就是电池的续航里程不够充足，因此在电池技术没有突破的情况下电动汽车应该做到尽量节省电力。节省电力的关键因素之一就是减小行驶当中的阻力，行驶阻力中空气阻力占绝大部分，并且与车辆速度呈正相关，因此我们认为空气动力学也是促进电动汽车发展的一个关键因素，更优的空气动力学设计可以带来更高的电动车续航能力。

风阻在车辆行驶过程中会对汽车带来一定的热能变化和微小形变，在无法进一步改善风阻的情况下，可以考虑进一步利用风阻带来的这些问题设计电能回收（利用化学、物理材料性质回收）模块为车辆提供电能补充。

 

结束语

结合电动汽车自身的简洁结构优势和能源优势。在未来的电动汽车的设计当中,空气动力学的设计有着逐渐关键的位置。电动车的空气动力学设计在未来能够更多的结合化学物理学等多个学科，在整车上进行风阻、能源收集等多方面的改进，并且人工智能算法和硬件芯片的蓬勃发展或许能让车辆有更多外形设计空间，或者根据人需要环境需要的可变形车轮、外形等方式，未来可期！