主動懸架系統(tǒng)是一種通過動態(tài)調(diào)節(jié)懸架的剛度和阻尼特性,以適應(yīng)不同行駛條件(如車輛運動狀態(tài)、路面狀況等)的智能懸掛技術(shù)。其核心目標是使懸架始終處于最佳減震狀態(tài),從而提升駕駛平順性、操控穩(wěn)定性和安全性。
主動懸架通過傳感器實時監(jiān)測車輛狀態(tài)(如速度、加速度、車身高度等),結(jié)合控制算法動態(tài)調(diào)整懸架參數(shù)(剛度、阻尼、高度),實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。例如,當(dāng)檢測到顛簸路面時,系統(tǒng)可主動降低阻尼以吸收沖擊;而在高速過彎時,則增加阻尼以減少側(cè)傾。
主動懸架主要組成部分
執(zhí)行機構(gòu):如液壓缸、電磁作動器、空氣彈簧等,用于調(diào)節(jié)懸架參數(shù)。
傳感器系統(tǒng):包括加速度計、位移傳感器、路面預(yù)瞄攝像頭等,用于采集車輛動態(tài)數(shù)據(jù)。
控制系統(tǒng):基于算法(如最優(yōu)控制、模糊控制等)處理數(shù)據(jù)并發(fā)出指令
主要分類
全主動懸架:通過外部動力源(如液壓或電機)實時調(diào)節(jié)剛度和阻尼,性能最優(yōu)但成本高、能耗大。
半主動懸架:僅調(diào)節(jié)阻尼(如CDC可變阻尼減振器),結(jié)構(gòu)簡單且成本較低,常見于中高端車型。
我們主要聊聊主動懸架里比較受關(guān)注的:MRC電磁懸架、CDC可變懸架和空簧懸架
MRC(Magnetic Ride
Control)電磁懸架是一種基于磁流變液(Magneto-Rheological Fluid, MRF)技術(shù)的半主動懸架系統(tǒng),通過實時調(diào)節(jié)減震器阻尼,兼顧駕駛舒適性與操控性能。
MRC電磁懸架的工作原理:
減震器內(nèi)的磁流變液由合成碳氫化合物以及 3 到 10 微米大小的磁性顆粒組成。在沒有磁場作用時,磁流變液中的 “液態(tài)鐵顆粒” 隨機分布,液體粘度較低,類似普通減震器中的油液,懸架處于較柔軟狀態(tài),能較好地過濾小顛簸和保證行駛舒適性。當(dāng)控制單元發(fā)出脈沖信號,線圈內(nèi)產(chǎn)生電壓形成磁場,“液態(tài)鐵顆?!?
會垂直于壓力方向排列,阻礙油液在活塞通道內(nèi)流動,使液體粘度增加,從而提高阻尼系數(shù),懸架變硬,能更好地應(yīng)對大的沖擊和提供更強的支撐力。
減震器內(nèi)部活塞的電磁線圈直接作用于磁流變液,通過磁場變化實現(xiàn)阻尼無級調(diào)節(jié),無需依賴傳統(tǒng)液壓閥或機械結(jié)構(gòu)。
當(dāng)車輛行駛在不同路況時,車輪位移傳感器將路面信息快速傳遞給車載控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)根據(jù)這些信息計算出需要的阻尼力,然后向直筒減振器內(nèi)的電磁線圈發(fā)送相應(yīng)的電流信號,通過改變電流大小來改變磁場強度,進而精確地調(diào)整磁流變液的粘度和減震器的阻尼,使懸架在不同情況下都能保持最佳狀態(tài)。
MRC電磁懸架優(yōu)點:
阻尼調(diào)節(jié)能力強,精準適應(yīng)路況:可根據(jù)車輛行駛狀態(tài)和路況實時精確調(diào)整阻尼。車輪位移傳感器等部件可精確感知路面狀況,結(jié)合控制系統(tǒng)精確調(diào)整每個車輪的懸架阻尼,無論在平坦公路、坑洼土路還是彎道等不同路況,都能使車輛保持良好的行駛姿態(tài)和穩(wěn)定性。
響應(yīng)速度極快:能夠在 1 毫秒內(nèi)對路面情況作出反應(yīng),每秒可進行高達 1000 次的掃描和調(diào)節(jié),能及時應(yīng)對各種復(fù)雜路況和駕駛操作,比傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)反應(yīng)快得多。
能耗較低:只需通過改變電磁線圈中的電流來控制磁流變液的狀態(tài),實現(xiàn)阻尼調(diào)節(jié),不需要消耗大量能量來維持懸架的工作狀態(tài),功耗極低。
CDC可變懸架系統(tǒng)
CDC(Continuous
Damping Control,連續(xù)減震控制的縮寫)是一種阻尼力可調(diào)阻尼器的主動懸架系統(tǒng),能夠自動識別道路狀況并實時調(diào)節(jié)減震效果??梢元毩⒖刂泼總€車輪的懸架阻尼,并根據(jù)車身的行駛狀態(tài)對減震器進行動態(tài)調(diào)整,從而更迅速、準確地控制車身的側(cè)傾、俯仰和橫擺跳動,提升車輛在高速行駛和過彎時的穩(wěn)定性。
CDC工作原理
CDC可變懸架系統(tǒng)主要由電子控制單元、車身加速度傳感器、車輪加速度傳感器、CDC控制、CDC減震器構(gòu)成。
通過傳感器監(jiān)測車輛的加速度、車速、轉(zhuǎn)向角度、縱向和橫向加速度等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)內(nèi)置的控制單元根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的算法,使用反饋控制策略實時計算出所需的阻尼力。通過電磁閥調(diào)節(jié)油流阻尼器的阻尼力度,改變懸架的軟硬程度,以適應(yīng)不同的駕駛條件和用戶需求。
CDC系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng),它會通過反饋機制不斷監(jiān)測車輛的實際行駛狀態(tài)與預(yù)期狀態(tài)的差異,進而持續(xù)調(diào)整阻尼力,以更好地適應(yīng)車輛的動態(tài)變化。此外,一些更高級的 CDC系統(tǒng)還具備自適應(yīng)學(xué)習(xí)能力,能夠根據(jù)車輛的使用情況和駕駛者的偏好進行自我調(diào)整,逐漸優(yōu)化阻尼力的控制策略,為駕駛者提供更加個性化的駕駛體驗。
CDC可變懸架的特點
智能自適應(yīng)調(diào)節(jié):通過傳感器實時監(jiān)測路況和車輛行駛狀態(tài),如車身加速度、車輪加速度、轉(zhuǎn)向角度等信息,自動、連續(xù)調(diào)節(jié)懸架阻尼力,在不同路況下都能保證車輛良好的行駛穩(wěn)定性和舒適性。
高精度實時控制:每秒對路面監(jiān)測超 100 次,電子控制單元根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)快速算出適宜的懸架阻尼力,經(jīng)控制閥精準調(diào)節(jié)減震器油液流動,實現(xiàn)對懸架阻尼的實時、精確控制,保障車輛行駛平穩(wěn)、安全。
提升操控性能:高速行駛或快速轉(zhuǎn)向時,瞬間提升懸架阻尼強度,增強車身穩(wěn)定性,減小過彎側(cè)傾,提升操控極限和駕駛樂趣,緊急制動時還能控制車身姿態(tài)并縮短剎車距離。
延長使用壽命:運動部件少、無碰撞,噪聲低,部件磨損小,對雜質(zhì)不敏感,能在較寬溫度范圍正常工作,可靠性和穩(wěn)定性高。
成本與性能平衡:相比磁流變液減震器懸架(電磁懸架)等更高級懸架系統(tǒng),成本有優(yōu)勢,能在提供較好行駛品質(zhì)和操控性能的同時,保持合理成本,性價比高,在中高端車型應(yīng)用較廣。
空簧懸架
空簧懸架系統(tǒng)是一種以空氣彈簧作為彈性元件的汽車底盤減振系統(tǒng),主要作用是緩沖車輛行駛過程中產(chǎn)生的振動,提高駕乘舒適性,保證車輛的行駛穩(wěn)定性和操控性。
工作原理
高度調(diào)節(jié)原理:當(dāng)車輛負載增大使車身下降時,車身高度傳感器將信號傳送給 ECU,ECU 控制空氣供給系統(tǒng)的壓縮機向空氣彈簧充氣,使車身升高至設(shè)定高度;反之,當(dāng)負載減小車身升高時,ECU 控制打開排氣閥,讓空氣彈簧中的空氣排出,使車身降低。
剛度調(diào)節(jié)原理:通過改變空氣彈簧內(nèi)的氣壓來調(diào)節(jié)剛度。例如在高速行駛需要提高穩(wěn)定性時,增加空氣彈簧內(nèi)的氣壓,使其剛度增大;在低速通過顛簸路面時,降低氣壓,使剛度減小,提高舒適性。
阻尼調(diào)節(jié)原理:電子控制單元根據(jù)傳感器監(jiān)測到的路面狀況、車速、車身姿態(tài)等信息,控制減振器內(nèi)的電磁閥動作,改變減振器油液的流通通道截面積,從而實現(xiàn)阻尼的調(diào)節(jié)。
性能特點
舒適性高:能根據(jù)路況和負載自動調(diào)節(jié)剛度和阻尼,有效過濾路面振動,為駕乘人員提供舒適的乘坐體驗。
高度可調(diào)節(jié):可手動或自動調(diào)節(jié)車身高度,方便車輛裝載貨物以及乘客上下車,在通過不同路況時也能提高車輛的通過性。
重量輕:相比傳統(tǒng)的鋼板彈簧懸架系統(tǒng),空氣懸架系統(tǒng)的重量更輕,有利于降低車輛的整備質(zhì)量,提高燃油經(jīng)濟性和運輸效率。
保護路面:能減少車輛對路面的沖擊,降低對公路和橋梁的破壞程度,延長道路使用壽命。
主動懸架系統(tǒng)通過MRC、CDC和空氣彈簧等技術(shù),實現(xiàn)了車輛動態(tài)性能的全面優(yōu)化,提升汽車的整體性能,增進汽車操作穩(wěn)定性、乘坐舒適性等。他們的工作原理不同,但各有優(yōu)點,MRC的特點是響應(yīng)迅速,CDC主要平衡成本與性能,空氣彈簧通過高度調(diào)節(jié)讓適用場景得到擴展。
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