違規的氣動設計 蔚來NIO EP9技術淺析

由於各種利好條件，全球眾多大型車企都將發展的目光投向電動車，而近年來國內則陸續出現大量新生電動車企；由於這些新生企業大多採用互聯網籌集資金，通過發布遠未達到量產水平的概念車來吸引投資，被網民戲稱為「PPT造車」和「互聯網造車」。不過，在一群不靠譜的車企中卻出現了「蔚來」這樣一個叫人刮目相看的企業。

不過，在本文中筆者不會討論蔚來汽車的民用車型狀況，而是將目光投向蔚來的「量產」電動賽車NIO EP9（以下簡稱EP9）身上。相信不少車友都知道EP9在發布時展示的技術與性能參數使許多人對其表示質疑；但隨後EP9在德國紐博格林北環先後創造出7分05秒120和6分45秒90的圈速成績，證實了這真的是一台非常快的電動賽車。就在不久前，蔚來在珠海國際賽車場舉辦了一場賽道嘉年華，筆者有幸參與其中並近距離接觸了EP9，接下來筆者就將從空氣動力學和底盤設計等角度來簡單分析一下，為啥EP9能跑得這麼快。

首先，讓我們來談談空氣動力學。蔚來在對EP9進行宣傳時都會重點提到EP9出色的空氣動力學設計能使其獲得24000n（牛頓，力學單位）的下壓力，相當於向車身施加約2.4噸的重量；峰值下壓力出現在速度達到240km/h時，理論上來說達到此速度後巨大的下壓力足以使EP9以倒立姿態於天花板上行駛（EP9整車重量約為1.7噸）。

圖：EP9雖然外觀科幻，但看上去不像是能產生超高下壓力的空氣動力學設計結晶。

如此大的下壓力數值看上去有點天方夜談，難免有人對其表示懷疑；但在仔細觀察EP9實車後，筆者認為EP9獲得如此下壓力表現其實是小菜一碟。在許多國內媒體介紹EP9的空氣動力學設計時，他們往往只會背誦EP9官方給出的最大下壓力數據並做出驚訝的表情；在談及具體空氣動力設計時往往會將重點放在尺寸巨大的前翼和尾翼，並表示EP9全身裝配了大量空氣動力學「套件」。然而EP9並沒有額外安裝什麼「空氣動力學套件」，所有空氣動力設計均融合於車身之中；EP9的外觀設計是相對簡潔的，沒有使用「前包圍風刀」之類的附加翼片等所謂空氣動力套件，那是因為外殼本身並不是EP9的主要下壓力來源。

圖：EP9的外殼線條流暢，表面光滑，儘可能降低高速行駛時的空氣阻力。

EP9的外觀採用了低阻設計，盡量光滑的車體能避免產生亂流，減少高速行駛時的空氣阻力；而外殼上的線條除了外觀修飾外還具備引導氣流進入車身各處散熱進氣口的作用。從側面看，EP9的車身設計在某程度上類似倒置的尾翼，這種設計理論上來說確實能產生下壓力，但由於車體並非完全平整，真正依靠車身產生的空氣下壓力並不高。

圖：前臉兩側的進氣口用於導入新鮮空氣為前輪電機和剎車散熱。

圖：通過車頭進氣口導入散熱的空氣通過這個位於前翼子板的開孔排出。

圖：駕駛艙兩側後方的進氣口通向後輪電機和剎車的冷卻系統。

車身部分產生下壓力最強的部件當屬尾翼，雖然EP9的尾翼設計沒有方程式賽車那麼複雜，但勝在面積夠大，而且具有電調功能，能在不同賽道環境下隨時改變角度；可調式大尺寸尾翼確實對提升空氣下壓力帶來了很大幫助。

圖：可調式尾翼尺寸巨大且具有DRS功能。

圖：尾翼可根據不同駕駛狀態隨時調整角度，比如在直道上可放平尾翼降低風阻，提高車速；而在剎車時則會將尾翼提高至接近90度，產生巨大的空氣阻力幫助減速。

隨後便是EP9空氣動力學的精髓所在：底盤。底盤部分對下壓力貢獻最大的就是擴散器，大家可能會說：「不就是擴散器嘛，我家換了運動大包圍的GK5也有，但不見下壓力有明顯提升啊！擴散器對下壓力貢獻最大？這辣雞小編騙人！」請大家先冷靜一下，在網路上眾多關於原廠運動套件的描述中都會把運動版後包圍的「擴散器」設計描述成改善空氣動力學性能，提高下壓力的配置；但實際上大部分民用車採用的尾部擴散器僅用作裝飾作用，由於擴散器尺寸太小，長度和高度都不能達到標準，因此不能起到真正的整流效果。擴散器的空氣動力效能高低很大程度上取決於擴散器的尺寸，擴散器尺寸越大，整流效果越好。EP9配備的擴散器尺寸處於賽車領域的前列，其長度幾乎覆蓋整個底盤，擴散器末端的高度相當於車體高度的一半。

圖：EP9尾部擴散器高度驚人，展示車的擴散器垂直翼片距離地面還有較大的高度，而真正到賽道上行駛的車型則安裝了更大的更接近地面的翼片。

圖：狹長的擴散器通道從車頭直達車尾。

圖：除了大尺寸，車底也要儘可能地做到平整，不能因凸起物擾亂車底的氣流。

那麼擴散器是怎樣產生下壓力的呢？答案就是地面效應（Ground Effect），沒錯，就是那個被FIA禁止在賽車上使用的地面效應。賽車擴散器的設計要求擴散器尾段要高於前端，而車頭最前端稍高於擴散器前端；在高速行駛中，空氣在車頭吸入車底，通過擴散器垂直翼片的整流效果形成與底盤平行的高速氣流，並通過擴散器尾端排出；而車身側裙必須儘可能貼近地面，以防氣流從車身兩側溢出，迫使氣流從擴散器通道中高速通過。超高速的氣流導致車底形成極低的垂直氣壓，由於車身外部與車底的巨大氣壓差，車身就會被空氣緊緊壓在地上，EP9正是運用了這種早已被禁止使用的空氣動力設計獲得驚人的下壓力。

圖：側裙非常接近地面，盡最大的可能避免空氣從兩側縫隙溢出，地面效應剛剛出現時賽車設計師甚至會使用軟質材料製作車身裙邊，讓車身側裙緊貼地面。

地面效應設計都用上了，EP9的空氣動力性能怎能不強大？那麼底盤部分呢？和現今大部分頂級跑車和賽車一樣，EP9採用了碳纖維單體殼車架，車架同時充當座艙角色；其強度是一般車架難以比擬的。而EP9的懸掛結構顯然採用了頂級賽車的設計，前後輪均採用雙叉臂懸掛和推桿式避震；推桿式避震是方程式賽車和LMP原型賽車常見的避震設計，雖然在發生彈跳等情況，車輪離開地面時推桿會受到避震彈簧的反作用力，因此推桿必須擁有很高的強度，但此設計能大量減輕簧下質量，避震直接與車體連接，與懸掛擺臂相互獨立，使得懸掛反應速度提高。

圖：據稱EP9採用的是目前世界上體積最大的一體式碳纖維單體殼。

圖：懸掛系統構造與LMP原型賽車高度相似，這種懸掛結構雖然大幅犧牲了舒適性，但能換來更快的懸掛響應速度以及敏感度，懸掛調教的自由度也更高。

圖：座艙基於碳纖維單體殼設計，所謂座椅其實是由安裝在座艙中的多塊軟質坐墊構成，調整坐姿需要通過更換坐墊完成。

再有就是動力系統，EP9採用了四台獨立的電機分別為四個車輪提供動力，這四台電機可合共輸出1360匹馬力，峰值扭矩高達151公斤.米；這些變態級的動力通過四個電機的獨立變速箱傳送到四個車輪。由於四個電機相互獨立，因此在彎道中可實時調節每個車輪的動力輸出，形成響應速度最快且准精準的四驅系統。

圖：前後共四台高性能電機，每台電機分別可輸出340匹馬力和37.7公斤.米扭矩，並且各自搭配固定齒比為1:4.283的變速箱。

圖：強大的動力必須配合足夠強大的制動力，EP9前後輪均配備alcon提供的6活塞剎車卡鉗和直徑達到408mm的碳陶瓷剎車碟；據介紹這套剎車系統配合可調尾翼帶來的空氣制動，全力剎車時的重力加速度最高可達4個G。

圖：EP9展示車採用21寸輪圈以及花紋獨特的未知品牌輪胎，而參與賽道試乘環節的EP9則採用19寸輪圈和尺寸達到320/705 R19的AVON ZR5賽用輪胎，圖中EP9使用了雨胎。

變態級的空氣動力設計、碳纖維單體殼以及LMP原型車同款懸掛再加上變態級的動力，EP9打破紐博格林北環圈速紀錄並不是一個驚喜。不過EP9是一款僅能在賽道行駛且由於不符合賽例規定而無法參與一般賽事的「賽車」，現有6台EP9也由蔚來汽車6位創始人所擁有；EP9看似「面子工程」，但這「面子工程」確實做得非常出色，同時也印證了純電動高性能跑車和賽車確實擁有不錯的發展前景。

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