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电动车为什么追求超低风阻系数 看完这期飞凡F7你就知道原因了
1 136 发布于 北京 2023-04-21 16:15:36 只看楼主 热门标准
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0.206这个数字看起来普通,但如果在它后面加上Cd符号就会变得很有意义。没错,我们今天文章的主角就是拥有中国品牌量产最低风阻车型的上汽飞凡F7(以下简称:飞凡F7),它的风阻系数刚好是0.206Cd。放眼全球,量产车中风阻系数最低的是一台叫做Lightyear 0的车子,它的风阻系数低到恐怖的0.175Cd。那这台Lightyear 0和我们今天要讲的飞凡F7有什么共同之处呢?没错,因为它们属于新能源车,都是以电力驱动车辆行驶。那么问题来了,电动车为什么对低风阻系数有着执着的追求呢?这其中的奥秘,我们会从身边这台飞凡F7一点点挖掘。


被动射流控制技术如何降低风阻?


电动车为什么要一味的追求低风阻系数,这个问题我们还要从风阻是什么聊起。从字面意义上来说,风阻就是风带来的阻力。任何与空气分子有着相对运动的物体都会受到风的阻力,而且物体受到的空气阻力与相对运动速度成平方正比的关系。


我们可以从空气阻力的计算公式来加深理解,空气阻力=½×空气阻力系数×空气密度×迎风面积×车速平方。车的行驶阻力与车速的平方成正比,消耗功率则与车速的三次方成正比(其实车、船、飞机等都是如此)。随着速度增大,车的风阻就会按平方规律增加,即每当速度增加为2倍时,阻力增加为4倍,而消耗功率则增大为8倍。


按照真空的绝对理论来讲,物体在真空环境下运动是没有阻力的。我们最容易想到的真空环境就是宇宙,看过流浪地球2的朋友应该了解,地球在经过行星发动机加速到一定运动速度之后就会一直保持下去,直至抵达目的地才会开启减速过程。那么在现实中,汽车行驶会遇到多大的阻力呢?


有实验证明,一辆重型牵引半挂车,以88.5公里/小时的速度行驶时,每行驶1.6公里需要推开大约18吨的空气。对于这种方头方脑的卡车来说(风阻系数在0.6~0.8之间),即便是在很低的行驶速度下也会产生很大的空气阻力。那如果换成是流线型设计的轿车(风阻系数在0.2~0.4之间)来说,空气阻力就可以被忽略么?

配图为智己L7,仅做原理示意。

其实不然,只要速度够快,风阻系数看似很低的轿车也会消耗大量的能源来克服空气阻力。有实验表明,轿车车速60公里/小时以下时,空气阻力的影响不大,但是随着速度的增加,空气阻力就迅猛上升。轿车车速120公里/小时状态下就消耗了总功率的60%,如果超过了120公里/小时,还要增大,空气阻力最高可以消耗掉总功率的80%。

这就解释了为什么现在很多电动车都在追求极低的风阻系数,因为风阻系数越低在高速行驶状态下风阻越低,电耗越低,续航里程越长。

进入正题,那如何降低一台车的风阻系数呢?必然是从一台车的空气力学设计上讲起,以我身边的这台飞凡F7来说,它的风阻系数可以低到0.206Cd绝对是有讲究的,它采用了Jet Flow空气动力专属设计。所谓的Jet Flow就是射流的意思,通过射流控制技术降低车辆风阻系数听起来很高大上,但实际上很好理解,我们先要知道射流控制技术也分为主动射流控制和被动射流控制,前者广泛运用在高速飞行器或者是战斗机上;后者我们在汽车上比较常见,说白了就是通过车辆本身的设计造型来实现低风阻系数。


既然聊到这儿了,我就顺带着说一下什么是主动射流控制技术(AFC),这个东西往往出现在飞机或者战斗机上。我个人的理解是在机翼或机身处设置微型扰动装置,改变机体表面空气流动的速度和方向甚至是空气密度,从而减少空气阻力。比如设置在机翼特定部位的脉冲加热器,通过局部加热的方式提高机翼附近的空气温度,受热膨胀的空气会增加空气分子之间的距离,类似形成局部真空状态,从而减少空气阻力。


超低的风阻系数离不开流线型的车身,这对于本身就是轿跑造型的飞凡F7来说不是什么难事儿!从侧面看,飞凡F7采用了短前悬、长后悬的设计,呈现出俯冲状的运动姿态,线条非常舒展。最主要的是长宽高分别为 5000x1953x1494mm,轴距达到3000mm,高宽比为1.307,相当的低趴。



隐藏式门把手也是侧面的一个亮点,它对于降低飞凡F7的空气阻力也起到了很大的帮助。C柱往后的大角度溜背设计不仅看起来美观,还能让流经车顶的空气实现快速流动,甚至不需要单独的尾翼去疏导气流。



纯电车型往往有着封闭式的前脸造型,飞凡F7也不例外,保险杠两侧自然打开,与车身侧面完美贯通,为数不多的开口让撞击前脸的气流可以快速流走。位于头灯下方的三段式导流槽呈现上宽下窄的效果,这种结构可以快速疏导车头两侧的气流,减少车头前的气流堆积,从而减少空气阻力,这就是所谓的Jet Flow空气动力专属设计。



飞凡F7除了拥有不错的空气动力学,灯光点亮后的效果也能直接拉满!飞凡F7采用羽光日间行车灯,羽翼造型的日间行车灯内部还有精致的点阵状光源装饰,离近看非常精致。



位于车头的品牌Logo也可以独立控制发光和不发光,确实气质非凡。车尾的贯穿式尾灯很有辨识度,无论从哪个方向来看都觉得很漂亮。

屏幕不留指纹的秘密你知道么?


拉开车门,走进内饰,摆在我面前的是一块尺寸达到43英寸的三联屏组合,屏幕采用了行业领先的AGC旭硝子龙迹玻璃。为此我还百度了一下这个品牌,确实是日本进口玻璃,价格层面要比同级别的福耀玻璃贵。


首先看看全液晶仪表盘,尺寸上达到了10.25英寸,显示的信息也比较全面,包括续航里程、车速、辅助驾驶信息、胎压等等。


接着是中控屏使用了15.05英寸的京东方AMOLED屏,具备2.5K+60Hz刷新率,这个分辨率放在这块屏幕上可以说非常清晰了,在车里看个电影都没有问题。


12.3英寸副驾娱乐屏也算是个卖点,最近不都在宣传什么女王副驾么,说白了就是给副驾驶更多配置和照顾呗。



但是飞凡F7不只照顾了副驾驶的女王,就连后排的小朋友都没有忽略,配备了第四块屏幕,尺寸上来到了8英寸,通过这块屏幕不仅可以控制空调设置,还能调节座椅的加热和通风,或者是最重要的看个动画片。


体验前排的这个大屏幕的时候我发现,好像屏幕表面不怎么留指纹啊,这还是挺不错的。现在很多车子里面都追求大屏,但是在细节上,咱就说沾不沾指纹这件事儿上,飞凡F7做得比较到位。

其实我觉得把屏幕的表面处理成疏水疏油也不是很麻烦吧,毕竟现在很多手机贴膜都是防指纹的,从原理上我们也可以参考“荷叶效应”,让屏幕做到出淤泥而不染。


小时候用荷叶取水的时候我就想过,为什么荷叶的表面可以不沾水,说实话当时没想明白,但是在高中的实验课上就看到过放大500倍的荷叶表面,它并不是光滑的,而是分布着一个个小的凸起乳突。它们的平均尺寸接近十微米,平均间距在20微米左右。如果再将其中一个乳突进行放大观察,当把显微镜倍数放大到1万倍时,就能看到乳突上面还密密麻麻地分布着细微的棒状蜡制晶体。它们的长度接近一微米,直径则在100纳米左右。也就是说,在荷叶表面存在着复杂的微米纳米双重结构,也正是这种结构决定了荷叶的特殊性质。


我们可以将这些乳突看作是一个个隆起的小山包,它们之间的凹陷部分充满着空气。而水滴的最小直径为1-2毫米,远大于乳突之间的尺寸。所以当雨水落下时,乳突与水之间会隔着一层极薄的空气层,水只能与小山包的顶端有一些接触,而不能浸润到荷叶的表面。又因为表面张力的作用,水滴就会保持球状体,并在滚动的过程中吸附灰尘,最终滚出叶面。


不知道大家有没有看懂,荷叶疏水的秘密就是运用纳米结构“托起”水珠。在纳米级材质研究领域,日本一直处于领先地位,所以能造出这种不沾指纹的玻璃也是情理之中吧。

巴赫座椅到底舒服在哪儿?


在飞凡F7的车内还摆着一个小牌子,上面写着飞凡巴赫人体工程学座舱,这里面又有什么小秘密呢?我们一起来看看。


官方宣称巴赫座舱得名于作曲家巴赫,意在体现该座舱将通过视觉、听觉和体感全维度展现座舱的豪华度与艺术性。在视觉层面,刚才我们已经体验了车里的四块屏幕,那效果属实惊艳到我了。这次着重讲的是座椅,因为一般的电动车因为底盘都用来放电池了,所以会导致底盘厚,坐姿高、人机工程学不合理的问题。


飞凡F7的座椅采用了NAPPA高端面料,主驾加入了加热、通风、按摩、电动腰托、电动腿托,以及基于分区控制的“热石理疗”功能,并在中汽研“舒适之星”的认证中评分最高,绝对称得上是一款满配座椅!



在座椅设计方面,飞凡工程师们还发现了国人严重的腰椎问题,因此针对性的在腰部区域进行了重点优化,加入了四向调节腰托和总计70mm的发泡层,尽可能贴合背部曲线,为驾乘者带来更舒适的体验。


“巴赫座椅”还拥有前排580毫米坐垫、后排496毫米坐垫,超越同级的坐垫长度对大腿的承托更好,舒适度更佳。后座椅背可以实现6°电动调节,照顾全家乘坐的舒适度。




说到这儿,巴赫座舱的视觉、听觉和体感三方面就剩下听觉没有讲了。巴赫座舱采用了3D矢量音效技术,搭载上汽自研的3.0音频架构,支持多达14声道的5.1/7.1音响系统,并加入了顶级音效技术伙伴Dirac的支持。太专业的术语大家不用懂,只需要知道3D矢量音效技术可以让驾驶员在导航时根据声音方向判断左转还是右转。同时头枕模式更是可以灵活改变区域模式,让驾驶员获得更智能的收听模式,尽量避免其它声音的干扰。


轮毂刚度也能降低车内噪音么?


一般来讲,轮圈(也叫作轮毂)作为车辆行走机构与缓冲机构的一部分,对自身刚度是有一定要求的,但是很多人不知道,其实轮圈的刚度也可以起到降低车内噪音的作用。


具体是怎么回事儿呢,我们接着看。车辆运动时,车轮压过坑洼路面导致的结构噪声首先是作用到轮胎上,然后通过车轮上的轮辋传递到轮辐,进而通过悬架传递到车内,如何在设计阶段有效控制车轮的传递特性就显得非常重要。


我们把轮毂看做是由轮辐和轮辋两部分组成,分析车轮的侧向刚度是把轮辐和轮辋简化成两个自由度的系统,将轮辐和轮辋的质量分别用m1和m2表示,这样自由状态的车轮就可以类比成两自由度无阻尼自由系统,F1和F2为激励力,x1和x2为位移,k为系统刚度。当激励力在车轮中心位置,方向为侧向(车轮轴向)时的刚度k定义为车轮的侧向刚度。


在公式中,f1和f2分别代表车轮的共振峰频率和反共振峰频率,M为车轮的质量,所以就有了车轮侧向刚度每提升10KN/mm,粗糙路面的噪声水平约可优化0.5dB(A)。这段内容的意思就是说车轮的侧向刚度是描述车轮侧向抵抗形变的能力,侧向刚度越大抗变形能力越强。车轮侧向刚度可以作为车轮传递特性重要指标之一,其大小能有效决定轮胎的隔振性能,同时影响结构噪声传递路径,进而影响到整车噪声。那么飞凡F7的轮毂刚度达到73E,相比于主流轮毂刚度提升20%,有助于舒缓路面激励,减少车轮振动。




除了从轮圈入手提升整车NVH之外,飞凡F7的四门车窗都是双层加胶玻璃,这也可以有效的隔绝风噪等外界噪音。因此飞凡F7也获得了中汽院低风噪汽车认证。

如果你有一台飞凡F7你可以做什么?


这样一台拥有很多黑科技的纯电中大型轿车,如果算上还在预售阶段的车款,那么起售价格只有20.99万元,顶配车型也才将将突破30万(30.19万元),从品质上来讲,飞凡F7还是物超所值的。如果是我自己买,我可能会选择顶配的性能Pro版本,因为它有我喜欢的四驱、布雷博刹车卡钳和20寸超大轮毂。再加上飞凡F7的铝合金轻量化底盘,前双叉臂悬挂、后五连杆悬挂的组合,这车的操控和动力应该在同级产品中有着不错的表现。



飞凡F7的驾驶模式还支持无级调节,可让用户在0-100之间精细化调节动力响应和滑行能量回收等驾驶参数。这就有意思了,说明飞凡F7几乎可以模仿燃油车的驾驶方式,做到给电就走,松电就滑行的感觉。



除了基本的充电功能外,R7还带有外放电功能,配合宿营模式可以给我们的野外郊游带来不一样的休闲体验,充放电的功能除了能在中控屏上完成外,也可以通过手机APP远程调节。后备厢里有配备12V电源接口,可以搭配一个车载冰箱在后备厢使用。



大家最为关注的续航方面我也了解了,飞凡F7拥有单电机和双电机版本可选,电池组提供77kWh以及90kWh两个人版本可选,后驱77kWh版本CLTC工况续航里程为576km;后驱90kWh版本的CLTC工况续航里程为666km;四驱版车型只有90kWh版本可选,CLTC工况续航里程为600km。整体来看,如果在温度适宜的地区,续航是有保证的。




另外,我还发现飞凡F7具备电池的智能加热功能,可以让电池在充电中或者启动过程中不受低温的损害,延长电池的使用寿命。飞凡汽车还有一项政策我比较看好,就是可以实现车电分离购买,说白了就是只买车,不买电池,电池采用租赁的方式,租赁价格我也会放一张图给大家看,怎么合适您还得去经销商咨询。大家也不用担心换电池的速度的问题,因为飞凡F7的这个平台具备2.5分钟换电的实力,只要是不排队就很快。


最后



好了,这期内容也讲了不少关于飞凡F7的故事,不知道你们有没有种草,反正我是已经种草了,该说不说我去试驾一波,以后有机会再和大家进一步分享心得。最后欢迎大家在评论区讨论和留言,我会第一时间回复大家的。

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最后编辑于2023-04-21 16:20:38
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