Tesla:車尾風扇如何增加抓地力?
技術問題
低速時,依靠行進氣流的下壓力有限,轉彎與煞車仍需要足夠抓地力。如何主動從車底抽氣,並讓抽氣作用集中在有助於產生下壓力的位置?
技術方案
* 僅用於理解如何實施技術,並非專利範圍之解讀。
從車底吸氣,把空氣送到車尾
下壓力(downforce)是空氣對車輛施加的向下作用力,能增加輪胎承受的垂直負載。電動車 100 把進氣口 13 設在車底 16,氣流通道 12 向後連到車尾的出氣口 14。電動導管風扇 10 主動抽走車底空氣,使局部壓力降低,利用車體上下的壓力差產生下壓力。
電動導管風扇(electric ducted fan,EDF)把風扇裝在氣流通道內,由馬達推動空氣流動。它能在低速時持續抽氣,讓下壓力的來源從行進氣流,擴展到可主動啟動的風扇系統。
氣流通道 12 同時構成擴散器(diffuser):出氣口 14 的截面積大於進氣口 13,讓車底較快的氣流在向後流動時擴散、減速,再銜接車尾周圍的空氣。下方的傾斜板 11 可另外形成擴散器,配合通道一起安排車底與車尾的氣流過渡。
風扇橫向排列,整合進車尾擴散器
專利圖式(FIG. 2)
從車尾看,導管風扇系統 1 將四個電動導管風扇 10 橫向排在出氣口 14。相鄰風扇之間設置導流板 15,由出氣口上側延伸到下側,協助引導並分配排出的氣流。
這種配置把主動抽氣設備與既有車尾空間結合:風扇負責維持通道內的空氣流動,傾斜板 11 與出氣口共同處理車底氣流向外排出的過渡。四個風扇是圖中呈現的配置,實際數量與排列可依車身及通道設計調整。
側進氣口減少回流,讓中央開口持續抽取車底空氣
中央的進氣口 13 前方形成吸氣區 17。要讓抽氣有效作用於車底,氣流的來源也需要控制:中央開口若把較多車尾空氣吸回來,風扇的一部分抽氣能力就會消耗在回流上。
圖中的側進氣口 18 較小,設在中央開口後方兩側。它們在中央開口後方建立低壓區,協助減少空氣由車尾向前回流,使中央的進氣口 13 更集中地抽取前方車底空氣。這項改動著重於進氣位置與局部壓力分布,讓風扇抽氣更能作用於吸氣區 17。
通道也能採分流安排:中央開口連接中間的電動導管風扇 10,兩側的側進氣口 18 分別連接外側風扇。如此可把中央抽氣與兩側抑制回流的工作分開,再由車尾的出氣口 14 排出。
共用高壓電池,依駕駛需求啟動風扇
電動導管風扇可由驅動車輛的同一組高壓電池供電,並接入車輛控制系統。這樣可把抽氣功能整合進既有電力與控制架構,省去額外的引擎傳動機構。
駕駛可按下按鈕啟動風扇;控制系統也可依偵測到的車速等條件,自動啟動或提示駕駛啟動。供電、啟動條件與抽氣通道配合,讓車輛在轉彎或煞車等需要抓地力的狀態使用主動下壓力。
