電子發燒友網報道(文/梁浩斌)“懸架”在汽車的發展中,一直是一個極為重要的部分,懸架技術的發展與汽車工業的整體進步息息相關。而近年來,隨著汽車電氣化的發展,更先進的懸架層出不窮,比如比亞迪的云輦-X、下降到30萬以下價位的雙腔空懸、蔚來的天行全主動懸架等。
那么目前的汽車懸架到底發展到哪種程度了,電氣化在懸架的發展中起到什么作用?
汽車懸架的發展歷史
汽車懸架的發展可以追溯到汽車誕生之初,早期的汽車懸架系統極為簡單,主要是剛性軸和懸掛彈簧組成,由一根剛性軸連接車輪,并通過懸掛彈簧來吸收路面的沖擊。這種懸架沿用了很長時間,從汽車發明之初,一直到二十世紀初,都被廣泛用在汽車上。
剛性軸和懸掛彈簧由于結構的局限,對不平整路面的適應能力有限。
到了二十世紀三十年代,液壓減震器和螺旋彈簧開始在汽車懸架上廣泛應用。液壓減震器通過控制阻尼力來減少車輛震動,螺旋彈簧提供支撐,兩者互相配合,能夠達到較好的減震效果,相比以往的剛性軸系統提供更好的行駛性能和舒適性,這也是目前應用最廣泛的汽車懸架系統。
液壓懸架的本質其實就是通過減震器上的油量變化,來改變硬度和高度,而不同的液壓懸架差異,主要就在控制單元的放置形式上。
液壓懸架的結構包括:
液壓泵:作為液壓懸架系統的動力源,液壓泵負責提供壓力油,是系統的核心部件。
液壓缸:液壓缸與車輪相連,內部充滿液壓油。液壓缸通過液壓油的流動來吸收和減緩路面不平帶來的沖擊。
液壓閥:液壓閥控制液壓油在系統中的流動,包括流量和壓力,從而調節懸掛的軟硬和阻尼。
ECU:是液壓懸架系統的大腦,根據來自車輛傳感器的數據,如車速、車身姿態、路面狀況等,計算出最佳的懸掛設置,并通過控制液壓閥來實現。
傳感器:包括車速傳感器、加速度傳感器、車身高度傳感器等,用于監測車輛的實時狀態,并將數據傳輸給ECU。
比如仰望U8上的云輦-P實際上也屬于液壓懸架,不過包含了更為先進的主動調整功能。
到二十世紀50年代,氣動懸架系統開始受到關注,直到70年代開始在高端汽車上應用。氣動懸架的特點是,能夠通過調節氣壓來改變懸架的硬度和高度,可以改變車輛的運動性能或提高舒適性。不過早期氣動懸架成本過高,且維護困難,容易出現漏氣現象,導致氣壓不穩,工作壽命短,因此這項技術目前主要在后裝改裝市場上應用。
而氣動懸架系統的改進版本,空氣懸架在二十一世紀開始在高端車型上廣泛應用。空氣彈簧是空氣懸架的核心部件,它利用橡膠氣囊內部的壓縮空氣作為彈性恢復力,起到緩沖、減震和承重的作用。空氣彈簧可以通過外部氣罐來增減充氣量來調整剛度和承載力,還能改變車身高度,具有優異的吸振和降噪能力。
另外,空氣懸架還包括減震器、空氣供給單元(壓縮機、分配閥等)、控制器ECU、加速度傳感器、儲氣罐、電磁閥等部件。通過多個部件結合,ECU接收來自傳感器的車輛狀態信息,通過控制空氣供給單元和電磁閥來調節空氣彈簧中橡膠氣囊的氣壓,能夠快速調節車身高度和懸架剛性。
目前被廣泛宣傳的雙腔空氣懸架,實際上也是空氣懸架的一種,特別之處在于其空氣彈簧中設計成兩個氣室。通過改變兩個氣室的氣壓,能夠提供相比單腔空氣懸架更廣泛的調節范圍。
而隨著傳感器、ECU等的發展,目前的懸架系統已經往更實時的自動調整發展。甚至可以根據激光雷達對前方路面進行掃描,對即將到來的路面提前讓懸架系統進行調整,讓車輛真正達到如履平地的效果。
更緊湊、帶能量回收的電控液壓懸架
汽車懸架的本質,是如何快速調整懸架的剛性和高度,延遲越低,調整幅度越大,那么體驗的效果就能越好。
蔚來此前在ET9上演示的天行主動懸架,能夠完全適應路面上的減速帶,及時改變懸掛行程,真正實現如履平地的效果。
而在這背后的功臣,同樣是液壓懸架。但與市面上其他量產車型不同的是,ET9上使用了一種稱為高帶寬主動懸架(CM1)的技術。
這種技術是由ClearMotion開發,核心是一個被稱為Activalve的電機驅動的液壓泵系統,它由幾個關鍵部分組成:噪音消除裝置、內嚙合齒輪泵、微型無刷直流電機,以及底部的微處理器、功率器件和傳感器。
相比其他的主動液壓系統,CM1的主要的特點可以概括為三點:能量回收、高度集成化、軟件定義。
首先是能量回收,過去懸架在形式過程中的壓縮等動作,所產生的能量大部分以熱能的形式散發出去,而CM1中的Activalve設備,可以在彈簧收縮時,通過液壓油的流動來將壓縮動能轉化為機械能,并通過電機將這些機械能反向轉換為電能,這在電動汽車中更能帶來節能的效果。
根據官方介紹,ClearMotion的能量回收系統瞬時功率最大可以達到5kW,這可以大幅降低懸架在整車中的能耗占比,降低對電動汽車續航的影響。
集成化方面,主要在于Activalve的高度集成化,將噪音消除裝置、內嚙合齒輪泵、微型無刷直流電機,以及底部的微處理器、功率器件和傳感器等部件集成到能夠附著在避震器上的Activalve。
同時Activalve也是一個以軟件為中心的電液裝置,用于監測、處理和響應路況,并能夠通過軟件更新來提升性能和功能,包括與自動駕駛系統的聯動。
小結:
汽車電氣化的趨勢,不僅僅是在智能座艙,“彩電冰箱大沙發”上,驅動能源的改變,也在影響著汽車懸架的發展方向。未來汽車懸架系統也將隨著更多新技術的加入,而變得更加智能。
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