電子發燒友網報道(文/梁浩斌)近幾年汽車市場上搭載主動懸架的車型越來越多,比如空氣懸架從過去百萬級別豪車才有的配置,到今年有大量25萬到35萬區間的車型搭載,甚至深藍G318將空氣懸架車型價格打入20萬內的級別。
空氣懸掛雖然有主動調節高度剛度的能力,但還需要搭配可變阻尼減震器實現阻尼調節,所以也被稱為“半主動懸架”。在空氣懸掛逐漸實現普及之后,全主動懸架也開始越來越多出現在一些高端車型上。
據業內人士透露,隨著成本的下降,全主動懸架有望在未來幾年內從80萬元以上車型下放至40萬元級別車型。
什么是全主動懸架?
汽車懸架的本質,是如何快速調整懸架的剛性、阻尼和高度,延遲越低,調整幅度越大,那么體驗的效果就越好。
空氣懸掛的一個缺點是,依賴于壓縮空氣來調節車身高度和減震性能。系統中的空氣壓縮機產生壓縮空氣,并將其送入空氣彈簧和減震器的氣室中,以此改變車身的高度以及彈簧的彈性系數。但充氣需要過程,調節高度時無法避免地存在很大的延遲。
為了提高響應速度,工程師在空氣懸掛系統中加入了一個壓縮空氣罐,也被稱為“蓄壓器”。顧名思義,這個氣罐就是用于存儲壓縮空氣,起到緩沖的作用,可以快速為汽車上四根空氣彈簧快速輸入所需的氣壓,加快響應速度的同時,也降低了壓縮機持續啟停帶來的散熱壓力。
根據Arnott的產品說明,空氣懸掛運行中雖然ECU會對車身高度傳感器的信號做出反應,但是系統不會持續地改變氣囊的氣壓。例如,當車輛轉彎時,位于外角的空氣彈簧不會立即獲得更多的空氣來保持車輛水平。在這種情況下,更先進的系統會采用電子減震器,在瞬間改變阻尼特性,以盡量減少車身側傾。
拓普主動懸架液壓泵電機和電控模塊 來源:電子發燒友攝
而全主動懸架,核心的部分一般是一套液壓系統搭配空氣彈簧,當然也有像比亞迪云輦Z系統上使用的直線電機,更加直接地對懸架進行調節。
目前像蔚來ET9上的天行全主動懸架、保時捷帕拉梅拉上選配的Active Ride,都是采用液壓控制,不同之處在于,Active Ride系統中液壓泵和電控模塊更類似于上圖的產品,體積較大,可以安裝在兩輪軸中間的位置,通過油路向兩邊的懸掛提供動力,以及通過閥門控制液體流速,從而控制懸架的阻尼。
蔚來天行全主動懸架控制單元 來源:蔚來
蔚來這套主動懸架系統,采用了ClearMotion的主動式懸架電驅單元,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。
這套系統的特點是極高的集成度,能夠直接集成在減震器上,且不需要管路連接,響應速度更快。據蔚來介紹,該主動懸架控制單元可以在1毫秒內完成信息處理、計算和響應,高性能無刷電機每秒可進行1,000次扭矩調整,通過對減振器施加主動力,實現對車身姿態調節,使ET9搭載的天行全主動懸架,剛度、阻尼和高度的瞬態調節能力,可以遠超目前行業普遍采用的“空氣彈簧和CDC”的組合。
另外,由于高度集成在減震器上,以及其獨特的電機和液壓泵結構,這套系統還能實現5kW的能量回收。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,但Activalve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。
那么比亞迪的云輦Z則是采用了更為直接的方式,將直線電機塞進了空氣彈簧內,直接通過直線電機改變阻尼。甚至由于減震器在行駛中會不斷進行吸收路面振動,這些動能到直線電機中甚至能進行能量回收,轉化為電能;也可以通過直線電機實現車身的垂向控制,實現懸架高度調節和阻尼調節的能力。
當然,這對電機的功率密度提出了更高要求,據比亞迪介紹,云輦Z系統中四個電機總共能夠輸出50kW的功率,這甚至是五菱宏光mini電機功率的2.5倍。
國產供應鏈加速主動懸架降本
空氣懸架能夠下放至如今20萬元價位的車型,核心因素是本土汽車工業的發展,需求帶動了相關供應鏈的產能擴張,帶來了巨大的降本空間。
同時,無論是空氣懸架還是全主動懸架,控制單元ECU都是非常重要的部分,ECU中的MCU通過接收傳感器和其他控制模塊的輸入信號,處理后輸出對應的控制信號到電機,對懸架進行控制。尤其是全主動懸架高達每秒1000次的變化速度,需要更高算力的MCU對各種傳感器信號進行處理。
目前國產MCU已經開始大規模進入到底盤域應用中,比如芯馳科技2023年推出的高性能車規MCU E3就被搭載在CDC懸架控制器上,并在奇瑞瑞虎9、星途瑤光等車型上正式量產,成為國內首個應用在主動懸架的車規控制芯片。芯馳E3全系列產品集成了ARM Cortex R5及ARM Cortex R52+ CPU并最高配置4對鎖步主核,且內置的信息安全模塊,滿足安全啟動、安全通信、 安全固件更新升級等需求。
紫光同芯去年8月發布了動力底盤域控MCU THA6412;旗芯微去年推出支持功能安全ASIL-D的控制器芯片FC7300,應用覆蓋汽車動力、智能底盤、功能安全控制器、域控制器等領域。
另外還有國芯的CCFC300系列、杰開科技AC7840x/AC7870x、云途YTM32B1H、芯旺微KF32A1x6等,都面向動力、底盤類的應用,其中有一些已經在量產車型或是Tier1廠商中量產搭載。
電子發燒友網了解到,國產全主動懸架系統目前已經有多家本土車企正在進行測試,預計最快明年將會在一系列旗艦車型上搭載。而隨著產量、需求的不斷提高,未來全主動懸架也將會快速復刻空氣懸掛的路線,真正實現科技普惠。
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