2022年6月21日，理想L9發布，標配的自研自適應空氣懸架系統，讓車身高低調節范圍達到了80毫米。這套空氣懸架系統可以在高速行駛時自動降低車身來節省能耗，提升操控性。在停車的時候，可以更大幅度地降低車高，讓老人和孩子便捷地上下車。李想本人在發布會上也是不吝贊美：“放心好了，L9的懸架表現在500萬以內的全尺寸SUV里沒對手。包含舒適性、穩定性、操控性全面勝出，甚至連解決暈車的能力都是最好的。”

2022年7月16日，理想L9全國試駕首日，一臺重慶門店的試駕車在通過路面坑洞后，空氣懸架系統內的氣腔發生破裂泄漏，最終導致車輛空氣懸掛系統故障，使得車輛無法正常行駛。理想的公關回應是：“車速90km/h的狀態過了一個20厘米深度的坑，導致空氣彈簧內的緩沖環破損；試駕車用的緩沖環不是量產狀態的零件，量產版的強度是這個的2.5倍”。本來車輛上的各種“斷”大家已習以為常，但是上述忽悠消費者、欺侮圈內人的公關言論迅速收獲了一眾質疑。

小米汽車胡崢楠親自下場手撕：“現在做汽車行業公關的同學真的是要好好補補專業課，否則說出來的話不是在滅火，而是變向抹黑。20厘米什么概念，您的離地間隙也沒這么大吧，正常人會對著20厘米的坑高速行進嗎？”扯了這么多，其實就是想表達：空氣懸掛作為線控懸掛的一種，雖然和自動駕駛沒有直接的血緣關系，但是在線控制動和線控轉向都悉數亮相后，最近又有這個熱的話題傍身，我理應炒個冷飯，科普一下線控懸架，并為線控底盤三劍客系列文章做一個收尾。

定義及組成汽車懸架系統是連接車輪（或車橋）和車架（或車身）的一套傳力連接機構的總稱，是汽車底盤四大系統（傳動、轉向、制動和懸架）之一。一套經典的汽車懸架系統主要包括彈性元件、減震器、導向機構（縱拉桿、橫拉桿等）和橫向穩定器等組成，如圖1所示。

圖1 懸架系統組成（圖片來源：TheMustangSource.com）

（1）彈性元件：作為一種儲能元件，主要用來直接支撐車架以及緩沖來自路面的沖擊。剛度是衡量懸架抵抗變形能力的一種量度，等于懸架承受的載荷與該載荷引起的懸架的變形的比值。形式上分為剛度不可變的被動式彈性元件（扭桿彈簧、螺旋彈簧等）以及剛度可實時改變的主動式彈性元件（空氣彈簧等）。普通轎車最常用的為螺旋彈簧，部分高級轎車（比如最近上市的理想L9）開始使用空氣彈簧。（2）減振器：作為一種耗能元件，通過抑制彈性元件的來回擺動，來迅速衰減車架或車身的振動，防止車架或車身因彈性元件的伸縮造成反復顛簸，從而提高乘坐舒適性。阻尼則是懸架能量消耗的一種量度，形式上分為阻尼不可調的被動式減振器（液壓減振器、氣壓減振器）和主動式減振器（CDC減振器、MRD減振器等）。

普通轎車最常用的為液壓減振器，部分高級轎車開始使用電磁減振器。（3）導向機構（縱拉桿、橫拉桿等）：用于傳遞縱向載荷和橫向載荷，保證車輪相對于車架或車身的運動。（4）橫向穩定器：也叫防傾桿或平衡拉桿，防止車身在轉向等情況下發生過大的橫向擺動，簡單講就是防側傾。懸架分類懸架按導向機構不同可以分為獨立懸架（每一側車輪都單獨地通過彈性元件掛在車身或車架下面）與非獨立懸架（兩側的車輪都與一根整體式的車橋連接），按控制形式不同可以分為被動式懸架、半主動式懸架和主動式懸架。

本文以后一種方式來展開介紹。半主動式懸架及主動式懸架均屬于線控懸架（或電控懸架）范疇。一、被動式懸架乘用車領域，市面上最常見的被動式懸架多采用螺旋彈簧+液壓減振器的結構形式，如圖2所示。被動式懸架在汽車在行駛中無法依據路面狀況隨時調節懸架的剛度和阻尼，智商、情商、逆商從出生那一刻起就被寫死，不具有可塑性和可造性。如果前期調教偏操控性，那么舒適性就會欠佳，如果前期調教偏舒適性，那么操控性能就會欠佳，是魚和熊掌不可兼得的關系。

圖2 被動式懸架結構（圖片來源：《空氣懸架，國內市場有望快速增長》，華泰證券）

但是被動式懸架的成本低、技術穩定、可靠性高特點而讓其成為絕大多數平民車型的量產選擇。二、半主動式懸架半主動式懸架，顧名思義，就是部分性能可調。可以是采用連續阻尼控制減振器（CDC）或磁流體變阻尼控制減振器（MRD）替代傳統減振器而讓懸架阻尼大小變得可調，也可以是采用空氣彈簧替代傳統螺旋彈簧讓剛度變得可調，一種結構形式如圖3所示。

圖3 半主動式懸架結構（資料來源：《空氣懸架，國內市場有望快速增長》，華泰證券）（1）CDC連續阻尼控制減振器（Continuous Damping Control，CDC），是薩克斯（SACHS）開發的一種阻尼力可調阻尼器。CDC分為內外兩個腔室，里面充滿液壓油。內外腔室的油液可以通過之間的空隙流動。而當車輪在顛簸時，減震器內的活塞會在套筒內上下移動，腔內的油液便在活塞的作用力下在內外腔室間流動。

在這個過程中，內外腔室間小孔的大小決定了減震器的阻尼特性。玩過針筒的人會深有體會，帶針頭和不帶針頭時，推動針筒所需的力是不一樣的，以CDC為核心，輔以電子控制單元、電磁控制比例閥、車身加速度傳感器、車輪加速度傳感器等法器，便構成了一套完整的半主動式CDC懸架。CDC懸架阻尼大小的改變就是通過控制CDC兩個腔室間小孔的大小來實現的。電子控制單元首先基于外部輸入數據及內部算法算出控制信號，并向CDC懸架中的電磁控制比例閥發送控制信號，驅動電磁控制比例閥里的閥芯做上、下移動。上下移動過程中閥體的節流面積會發生改變，從而實現阻尼力的改變。工作原理如動圖4所示

圖4 CDC懸架工作原理（圖片來源：https://mp.weixin.qq.com/s/8kIsiZCt66gtB20aWkboUg）

（2）MRD磁流體變阻尼控制減振器（Magneto-rheoloical damper，MRD），是通用和德爾福聯姻生下的皇子，曾在1999獲得世界一百大科技成果獎。這位皇子天生怪異，不愛耍刀、槍、劍、棒，只愛耍磁流變液（Magneto-rheological Fluid，MRF），讀起來都拗口的玩意。磁流變液主要由磁性微粒懸浮體（直徑3-10μm、高磁導率、低矯頑力）、母液（磁性微粒懸浮的載體，低粘度、高沸點、低凝固點和較高密度）、表面活性劑三部分組成。磁流變液有一種顯著的特性，就是在外加磁場下，可在短時間內（10ms）由低粘度的牛頓流體變為粘度較高的Bingham半固體，外界稱其為磁流變效應。磁流變效應如動圖5所示。

圖5 磁流變效應（圖片來源：https://www.lord.com/products-and-solutions/active-vibration-control/industrial-suspension-systems/how-does-mr-damper-work）如圖6所示，一種MRD結構示意圖。圖中MRD使用精密設計的電磁線圈作為活塞，沒有傳統的卸載閥和單向閥。

當活塞向下運動時，腔內磁流變液受到擠壓后通過活塞的環形阻尼通道、常通孔和環形間隙由壓縮腔流動到拉伸腔，活塞向上運動類似。當磁流變液在活塞中阻尼通道中流動時，通過改變活塞電磁線圈磁場的大小，可以控制磁流變液的流動特性（流速越快→減振器越軟→懸架越舒適，反之類似），從而阻尼力大小的控制。

圖6 一種MRD結構示意圖（圖片來源：https://mp.weixin.qq.com/s/jkjTBQxi_rYrICDncOiiHw）

在MRD的身邊，再配上加速度傳感器、控制器及配件等一眾隨從，便構成了一套完整的半主動式電磁懸架系統。通用率先應用，并起名為MRC（Magnetic Ride Control）系統，最可恨的居然還申請了名稱商標專利，以至于后面法拉利和奧迪使用時只能叫做SCM和AMR，徒增了世人理解的難度。

MRC可以根據不同的駕駛需求和當前路況進行快速響應，響應時間高達1ms，響應速度大概是以CDC為核心的半主動式懸架（響應時間為10ms）的十倍。這樣的特點既可以支撐起賽道上刷圈拿好成績（迅速調整懸架阻尼值，增強過彎支撐的效率，減少車身側傾并提升輪胎側向的抓地力），也能兼顧日常駕駛時的操控性和舒適性。好的代價就是貴，MRC過萬的價格，不僅遠高于傳統減振器的不到千元，也高于以CDC為核心的減振系統的大幾千元價格。

貴帶來的系統復雜，導致故障率居高不下。發熱量大導致油封失效帶來的漏液問題；磁流變液的顆粒物雜志堵塞活塞空隙導致性能下降的問題；磁流變液本身的環境問題……。（3）空氣彈簧空氣彈簧是在柔性密閉容器內充入惰性氣體或者油氣混合物，利用橡膠氣囊內部壓縮空氣的反力作為彈性恢復力的一種彈性元件，是空氣懸架的核心部件。空氣彈簧主要由氣囊和滾動活塞組成，氣囊內充滿壓縮空氣，活塞連接車橋或集成在懸架支柱上。空氣彈簧結構示意圖如圖7所示。

圖7 空氣彈簧結構示意圖（圖片來源：https://www.qcwxjs.com/qicheyuanli/222404.html）

空氣彈簧工作時，氣囊內沖入壓縮空氣，形成一個壓縮空氣柱。載荷量增加時，彈簧高度降低，氣囊容積減小，有效承載面積加大，從而導致空氣彈簧的剛度增加，承載能力增大；載荷量減小時，彈簧高度升高，氣囊容積增大，有效承載面積減少，從而導致空氣彈簧的剛度減少，承載能力減小。因此空氣彈簧在其工作行程內具有優秀的非線性剛度特性，并且其剛度特性曲線可以根據整車需求，通過調整活塞截型設計成理想的剛度曲線。

首先可以保證空氣彈簧在標準高度附近具有較低的剛度，提升車輛平穩行駛時駕乘舒適性；同時在車輪上跳、空氣彈簧壓縮過程中，空氣彈簧剛度增大，又可以有效抑制路面通過車輪傳遞給車身的沖擊，防止緩沖塊被擊穿，從而進一步提升乘坐舒適性和操縱穩定性。概括下來就是空氣彈簧在壓縮行程中所需的壓力呈指數級增長。這就意味著需要更高的壓力來壓縮接近行程末端的空氣彈簧，從而獲得整體舒適的駕駛體驗。

如果再加上可改變其內部沖氣量的氣泵和泄氣閥，就可以實現車身高度不隨載荷增減而變化，從而實現高度自我調節。但是空氣彈簧昂貴的成本以及較高的故障率，讓很多人望而卻步。三、主動式懸架主動式懸架，人如其名，非常主動，支持剛度和阻尼同時可調。主動式懸架的優秀代表就是目前褒貶不一、處于輿論漩渦的空氣懸架，一種結構形式如圖8所示。

圖8 一種主動式懸架結構（資料來源：《空氣懸架，國內市場有望快速增長》，華泰證券）

空氣懸架系統主要由空氣泵、電磁閥、空氣彈簧、減振器和電子控制單元構成，如圖9所示。電子控制單元分析傳感器的數據（車身高度和車身速度傳感器等數據），輸出對懸架的剛度及阻尼大小的控制需求。并通過空氣泵和電磁閥來調整空氣彈簧氣缸里的空氣量和壓力，改變空氣彈簧的硬度和彈性系數，實現車身底盤高度調節。

圖9 空氣懸架系統組成（圖片來源：國海證券）

裝配了主動式懸架的汽車，可以在如下典型行駛工況，改善汽車行駛平順性和操作穩定性：（1）在坑洼路面的顛簸路況下，通過主動降低阻尼力，提升車輛乘坐舒適性；（2）在鋪裝路面的平順路況下，通過主動增大阻尼力，提升行駛穩定性；（3）低摩擦路面，處于不穩定狀態時，減小減震器的阻尼力輸出，車輛側向加速度和橫擺速度減少，從而使車輛處于穩定；（4）緊急變線時，遇到前方突發情況緊急變線時，阻尼力增大，讓車輛轉向更靈活，駕駛更安全；（5）急加減速時，通過調整節流閥位置產生高阻尼力來控制車輛俯仰角度，給予最佳車輛駕駛感受。

空氣懸架響應更快、 舒適性更高， 廣泛應用于豪華品牌車型上。然而結構復雜的弊端就是壽命不長（通常只有五年），此外故障率也較高（傳感器故障、氣動減震器損壞、連接部件泄漏等），在現在看來是一種老司機頭疼的配置。市場線控空氣懸架，當前技術已經比較成熟，受限于成本目前絕大多數應用于高端車輛。行業格局穩定，且主要是大的零部件供應商巨頭在此領域，對自動駕駛的意義不明顯，屬于非關鍵部件。國外Tier1線控懸架布局早，研發底蘊深，且已有量產經驗和配套用戶。

德國威巴克公司、 AMK公司和Continental公司是線控懸架領域全球前三。目前大陸已經研發進展到第二代，其集成度相對于第一代產品有了極大的提高，空間更小，該系統的技術壁壘比較大。自主供應商目前大多集中于線控懸架的零部件供應。中鼎股份收購AMK部分業務后，提升了汽車電子領域的技術水平，初步具備空氣懸架總成的量產能力，目前已獲得東風和蔚來的訂單；保隆科技則主要供應減振器和空氣彈簧，已有配套客戶；天潤工業和拓普集團尚未有乘用車配套車型。但是由于自主供應商技術快速追趕、響應速度較國外Tier 1更快，且更加符合自主品牌主機廠降成本的需要，自主供應商有望加速國產替代。

參考資料：

什么汽車有底盤MRC系統？

https://mp.weixin.qq.com/s/c12SRsiqVv-ba70mt7eNDQ

揭秘：CDC減振器

https://mp.weixin.qq.com/s/8kIsiZCt66gtB20aWkboUg

編輯：黃飛