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電動(dòng)化趨勢下,汽車懸架發(fā)展

Hobby觀察 ? 來源:電子發(fā)燒友 ? 作者:梁浩斌 ? 2024-04-03 01:03 ? 次閱讀

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/梁浩斌)“懸架”在汽車的發(fā)展中,一直是一個(gè)極為重要的部分,懸架技術(shù)的發(fā)展與汽車工業(yè)的整體進(jìn)步息息相關(guān)。而近年來,隨著汽車電氣化的發(fā)展,更先進(jìn)的懸架層出不窮,比如比亞迪的云輦-X、下降到30萬以下價(jià)位的雙腔空懸、蔚來的天行全主動(dòng)懸架等。

那么目前的汽車懸架到底發(fā)展到哪種程度了,電氣化在懸架的發(fā)展中起到什么作用?

汽車懸架的發(fā)展歷史

汽車懸架的發(fā)展可以追溯到汽車誕生之初,早期的汽車懸架系統(tǒng)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(shí)間,從汽車發(fā)明之初,一直到二十世紀(jì)初,都被廣泛用在汽車上。

剛性軸和懸掛彈簧由于結(jié)構(gòu)的局限,對不平整路面的適應(yīng)能力有限。

到了二十世紀(jì)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(yīng)用。液壓減震器通過控制阻尼力來減少車輛震動(dòng),螺旋彈簧提供支撐,兩者互相配合,能夠達(dá)到較好的減震效果,相比以往的剛性軸系統(tǒng)提供更好的行駛性能和舒適性,這也是目前應(yīng)用最廣泛的汽車懸架系統(tǒng)。

液壓懸架的本質(zhì)其實(shí)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(jié)構(gòu)包括:

液壓泵:作為液壓懸架系統(tǒng)的動(dòng)力源,液壓泵負(fù)責(zé)提供壓力油,是系統(tǒng)的核心部件。

液壓缸:液壓缸與車輪相連,內(nèi)部充滿液壓油。液壓缸通過液壓油的流動(dòng)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(tǒng)中的流動(dòng),包括流量和壓力,從而調(diào)節(jié)懸掛的軟硬和阻尼。

ECU:是液壓懸架系統(tǒng)的大腦,根據(jù)來自車輛傳感器的數(shù)據(jù),如車速、車身姿態(tài)、路面狀況等,計(jì)算出最佳的懸掛設(shè)置,并通過控制液壓閥來實(shí)現(xiàn)。

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(jiān)測車輛的實(shí)時(shí)狀態(tài),并將數(shù)據(jù)傳輸給ECU。

比如仰望U8上的云輦-P實(shí)際上也屬于液壓懸架,不過包含了更為先進(jìn)的主動(dòng)調(diào)整功能。

到二十世紀(jì)50年代,氣動(dòng)懸架系統(tǒng)開始受到關(guān)注,直到70年代開始在高端汽車上應(yīng)用。氣動(dòng)懸架的特點(diǎn)是,能夠通過調(diào)節(jié)氣壓來改變懸架的硬度和高度,可以改變車輛的運(yùn)動(dòng)性能或提高舒適性。不過早期氣動(dòng)懸架成本過高,且維護(hù)困難,容易出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象,導(dǎo)致氣壓不穩(wěn),工作壽命短,因此這項(xiàng)技術(shù)目前主要在后裝改裝市場上應(yīng)用。

而氣動(dòng)懸架系統(tǒng)的改進(jìn)版本,空氣懸架在二十一世紀(jì)開始在高端車型上廣泛應(yīng)用。空氣彈簧是空氣懸架的核心部件,它利用橡膠氣囊內(nèi)部的壓縮空氣作為彈性恢復(fù)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(diào)整剛度和承載力,還能改變車身高度,具有優(yōu)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(jī)、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(gè)部件結(jié)合,ECU接收來自傳感器的車輛狀態(tài)信息,通過控制空氣供給單元和電磁閥來調(diào)節(jié)空氣彈簧中橡膠氣囊的氣壓,能夠快速調(diào)節(jié)車身高度和懸架剛性。

目前被廣泛宣傳的雙腔空氣懸架,實(shí)際上也是空氣懸架的一種,特別之處在于其空氣彈簧中設(shè)計(jì)成兩個(gè)氣室。通過改變兩個(gè)氣室的氣壓,能夠提供相比單腔空氣懸架更廣泛的調(diào)節(jié)范圍。

而隨著傳感器、ECU等的發(fā)展,目前的懸架系統(tǒng)已經(jīng)往更實(shí)時(shí)的自動(dòng)調(diào)整發(fā)展。甚至可以根據(jù)激光雷達(dá)對前方路面進(jìn)行掃描,對即將到來的路面提前讓懸架系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整,讓車輛真正達(dá)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(zhì),是如何快速調(diào)整懸架的剛性和高度,延遲越低,調(diào)整幅度越大,那么體驗(yàn)的效果就能越好。

蔚來此前在ET9上演示的天行主動(dòng)懸架,能夠完全適應(yīng)路面上的減速帶,及時(shí)改變懸掛行程,真正實(shí)現(xiàn)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(chǎn)車型不同的是,ET9上使用了一種稱為高帶寬主動(dòng)懸架(CM1)的技術(shù)。

這種技術(shù)是由ClearMotion開發(fā),核心是一個(gè)被稱為Activalve的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵系統(tǒng),它由幾個(gè)關(guān)鍵部分組成:噪音消除裝置、內(nèi)嚙合齒輪泵、微型無刷直流電機(jī),以及底部的微處理器、功率器件和傳感器。

相比其他的主動(dòng)液壓系統(tǒng),CM1的主要的特點(diǎn)可以概括為三點(diǎn):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(dòng)作,所產(chǎn)生的能量大部分以熱能的形式散發(fā)出去,而CM1中的Activalve設(shè)備,可以在彈簧收縮時(shí),通過液壓油的流動(dòng)來將壓縮動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,并通過電機(jī)將這些機(jī)械能反向轉(zhuǎn)換為電能,這在電動(dòng)汽車中更能帶來節(jié)能的效果。

根據(jù)官方介紹,ClearMotion的能量回收系統(tǒng)瞬時(shí)功率最大可以達(dá)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(dòng)汽車?yán)m(xù)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(nèi)嚙合齒輪泵、微型無刷直流電機(jī),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(shí)Activalve也是一個(gè)以軟件為中心的電液裝置,用于監(jiān)測、處理和響應(yīng)路況,并能夠通過軟件更新來提升性能和功能,包括與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。

小結(jié):

汽車電氣化的趨勢,不僅僅是在智能座艙,“彩電冰箱大沙發(fā)”上,驅(qū)動(dòng)能源的改變,也在影響著汽車懸架的發(fā)展方向。未來汽車懸架系統(tǒng)也將隨著更多新技術(shù)的加入,而變得更加智能。

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