純電動汽車不同載荷下的風阻系數分析概述

單豐武

江西江鈴集團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，純電動汽車現在越來越受到重視，目前國內外的純電動車，為滿足客戶對整車續航里程的期待，越來越注重整車研發前期CFD風阻分析，從專業角度評估，江鈴新能源本文分析的該車型，整車風阻系數每降低0.01，對整車續航里程的貢獻大致為5公里，這樣的一個貢獻，引發電動車廠家無論是從電池包的降本還是對續航里程的提升目的出發，都會愿意花費大力氣來降低整車風阻系數，讓本公司的車型在競爭中更具有優勢，江鈴新能源也同樣注重這塊的研究。

我們汽車行業的常規設計要求，評估整車風阻系數的大小，都是考慮滿載滿負荷的工況，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專業的工程師，需要考慮的問題是，如何正確的評估整車風阻系數對續航里程的貢獻，是使用滿載、半載還是空載工況？在這三個工況下整車的風阻系數、舉升力參數會有多大的差異？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行網格處理及仿真分析計算，按要求輸入相關的性能參數及整車需求數模，相關參數見表1～6：

1.1 環境參數需求

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

1.2 冷凝器設計性能參數

表2冷凝器性能參數我們選用不同風速下的風阻及換熱量來進行輸入，使得分析計算更加準確，能覆蓋實車的各種工況。

1.3 散熱器設計性能參數

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

1.4 單電子風扇設計性能參數

表5為單電子風扇性能參數我們選用不同靜壓下的風阻及換熱量來進行輸入，使得分析計算更加準確，能覆蓋實車的各種工況。

1.5 整車數模數據需求

整車幾何模型信息對比見表7，從表中的對比數據可以看出來整車在不同載荷下的迎風面接有差異，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面積會有差異，那么整車不同載荷下的風阻系數會有多大差異？我們來看看表8的CFD分析結果：

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

結合整車在不同載荷下的舉升力結果，作為專業的汽車廠家，當然希望整車舉升力小風阻系數又小，這是一個相互沖突的取舍，需要主機廠根據不同車型進行評估。

表3

表4

表5

表6

表7

表8

對于為了節能而生的新能源車來說，最小的風阻系數絕對是成功的關鍵，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、空載工況下的風阻系數。

關于風阻系數，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與性能設計（F1的那種追求極致表現的不在我們的討論范圍之內），既要考慮風阻，也要考慮下壓力，造型，內部空間，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。