电动化趋势下，汽车悬架发展

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）“悬架”在汽车的发展中，一直是一个极为重要的部分，悬架技术的发展与汽车工业的整体进步息息相关。而近年来，随着汽车电气化的发展，更先进的悬架层出不穷，比如比亚迪的云辇-X、下降到30万以下价位的双腔空悬、蔚来的天行全主动悬架等。
 
那么目前的汽车悬架到底发展到哪种程度了，电气化在悬架的发展中起到什么作用？
 
汽车悬架的发展历史
 
汽车悬架的发展可以追溯到汽车诞生之初，早期的汽车悬架系统极为简单，主要是刚性轴和悬挂弹簧组成，由一根刚性轴连接车轮，并通过悬挂弹簧来吸收路面的冲击。这种悬架沿用了很长时间，从汽车发明之初，一直到二十世纪初，都被广泛用在汽车上。
 
刚性轴和悬挂弹簧由于结构的局限，对不平整路面的适应能力有限。
 
到了二十世纪三十年代，液压减震器和螺旋弹簧开始在汽车悬架上广泛应用。液压减震器通过控制阻尼力来减少车辆震动，螺旋弹簧提供支撑，两者互相配合，能够达到较好的减震效果，相比以往的刚性轴系统提供更好的行驶性能和舒适性，这也是目前应用最广泛的汽车悬架系统。
 
液压悬架的本质其实就是通过减震器上的油量变化，来改变硬度和高度，而不同的液压悬架差异，主要就在控制单元的放置形式上。
 
液压悬架的结构包括：
 
液压泵：作为液压悬架系统的动力源，液压泵负责提供压力油，是系统的核心部件。
 
液压缸：液压缸与车轮相连，内部充满液压油。液压缸通过液压油的流动来吸收和减缓路面不平带来的冲击。
 
液压阀：液压阀控制液压油在系统中的流动，包括流量和压力，从而调节悬挂的软硬和阻尼。
 
ECU：是液压悬架系统的大脑，根据来自车辆传感器的数据，如车速、车身姿态、路面状况等，计算出最佳的悬挂设置，并通过控制液压阀来实现。
 
传感器：包括车速传感器、加速度传感器、车身高度传感器等，用于监测车辆的实时状态，并将数据传输给ECU。
 
比如仰望U8上的云辇-P实际上也属于液压悬架，不过包含了更为先进的主动调整功能。
 
到二十世纪50年代，气动悬架系统开始受到关注，直到70年代开始在高端汽车上应用。气动悬架的特点是，能够通过调节气压来改变悬架的硬度和高度，可以改变车辆的运动性能或提高舒适性。不过早期气动悬架成本过高，且维护困难，容易出现漏气现象，导致气压不稳，工作寿命短，因此这项技术目前主要在后装改装市场上应用。
 
而气动悬架系统的改进版本，空气悬架在二十一世纪开始在高端车型上广泛应用。空气弹簧是空气悬架的核心部件，它利用橡胶气囊内部的压缩空气作为弹性恢复力，起到缓冲、减震和承重的作用。空气弹簧可以通过外部气罐来增减充气量来调整刚度和承载力，还能改变车身高度，具有优异的吸振和降噪能力。
 
另外，空气悬架还包括减震器、空气供给单元（压缩机、分配阀等）、控制器ECU、加速度传感器、储气罐、电磁阀等部件。通过多个部件结合，ECU接收来自传感器的车辆状态信息，通过控制空气供给单元和电磁阀来调节空气弹簧中橡胶气囊的气压，能够快速调节车身高度和悬架刚性。
 
目前被广泛宣传的双腔空气悬架，实际上也是空气悬架的一种，特别之处在于其空气弹簧中设计成两个气室。通过改变两个气室的气压，能够提供相比单腔空气悬架更广泛的调节范围。
 
而随着传感器、ECU等的发展，目前的悬架系统已经往更实时的自动调整发展。甚至可以根据激光雷达对前方路面进行扫描，对即将到来的路面提前让悬架系统进行调整，让车辆真正达到如履平地的效果。
 
更紧凑、带能量回收的电控液压悬架
汽车悬架的本质，是如何快速调整悬架的刚性和高度，延迟越低，调整幅度越大，那么体验的效果就能越好。
 
蔚来此前在ET9上演示的天行主动悬架，能够完全适应路面上的减速带，及时改变悬挂行程，真正实现如履平地的效果。
 
而在这背后的功臣，同样是液压悬架。但与市面上其他量产车型不同的是，ET9上使用了一种称为高带宽主动悬架（CM1）的技术。
 
这种技术是由ClearMotion开发，核心是一个被称为Activalve的电机驱动的液压泵系统，它由几个关键部分组成：噪音消除装置、内啮合齿轮泵、微型无刷直流电机，以及底部的微处理器、功率器件和传感器。
 
相比其他的主动液压系统，CM1的主要的特点可以概括为三点：能量回收、高度集成化、软件定义。
 
首先是能量回收，过去悬架在形式过程中的压缩等动作，所产生的能量大部分以热能的形式散发出去，而CM1中的Activalve设备，可以在弹簧收缩时，通过液压油的流动来将压缩动能转化为机械能，并通过电机将这些机械能反向转换为电能，这在电动汽车中更能带来节能的效果。
 
根据官方介绍，ClearMotion的能量回收系统瞬时功率最大可以达到5kW，这可以大幅降低悬架在整车中的能耗占比，降低对电动汽车续航的影响。
 
集成化方面，主要在于Activalve的高度集成化，将噪音消除装置、内啮合齿轮泵、微型无刷直流电机，以及底部的微处理器、功率器件和传感器等部件集成到能够附着在避震器上的Activalve。
 
同时Activalve也是一个以软件为中心的电液装置，用于监测、处理和响应路况，并能够通过软件更新来提升性能和功能，包括与自动驾驶系统的联动。
 
小结：
 
汽车电气化的趋势，不仅仅是在智能座舱，“彩电冰箱大沙发”上，驱动能源的改变，也在影响着汽车悬架的发展方向。未来汽车悬架系统也将随着更多新技术的加入，而变得更加智能。