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全主动悬架国产化落地!未来也能人人买得起?

汽车悬架内卷升级主动悬架或下放至40万级别车型

电子发烧友网报道(作者:梁浩斌)最近几年,汽车市场上装有主动悬架的车型越来越多了。比如说空气悬架,以前只有百万级别的豪车才有这个配置,但现在有很多25万到35万的车也用上了空气悬架,甚至像深蓝G318这样的车型,把空气悬架的价格拉到了20万以内。

虽然空气悬架可以主动调节高度和硬度,但它还得搭配可变阻尼减震器才能调节阻尼,所以也被叫做“半主动悬架”。随着空气悬架慢慢普及,全主动悬架也开始在一些高端车型上出现了。

有业内人士说,随着成本降低,全主动悬架可能在未来几年会从80万以上的车型下放到40万级别的车型里。

汽车悬架的本质就是怎么快速调整悬架的硬度、阻尼和高度。调整得越快,幅度越大,驾驶体验就越好。

不过空气悬架有个缺点,它靠压缩空气来调节车身高度和减震性能。系统里的空气压缩机会产生压缩空气,然后送到空气弹簧和减震器的气室里,这样就能改变车身高度和弹簧弹性系数。但是充气的过程需要时间,在调节高度的时候,难免会有很大的延迟。

空气悬架加入蓄压器提升反应速度

为了提升反应速度,工程师在空气悬架里加了个压缩空气罐,也就是俗称的“蓄压器”。这个名字一听就明白,它就是一个用来存压缩空气的小家伙,有点像个缓冲器。它能迅速给车上的四个空气弹簧补气,这样不仅能让车子更快适应路况,还能减轻压缩机频繁开关造成的发热问题。

按照Arnott的说法,空气悬架工作的时候,虽然电脑(ECU)会根据车身高度传感器传来的信号调整,但系统并不会一直调节气囊里的气压。比如,当你开车过弯的时候,外侧的空气弹簧不会立刻多充点气来让车身保持平稳。要是更高端的系统呢,就会用电子减震器,瞬间调整减震的软硬程度,尽量减少车身晃动。

新能源汽车线控悬架液压泵电机总成

拓普主动悬架液压泵电机和电控模块 来源:电子发烧友摄

现在说到全主动悬架,大家知道,核心部分一般就是一套液压系统配空气弹簧。不过呢,也有像比亚迪云辇Z系统里用的那种直线电机,可以直接调整悬架,这种方式更直接一点。

目前市面上,像蔚来ET9上的天行全主动悬架、还有保时捷帕拉梅拉选配的Active Ride,这些都属于液压控制的。不过它们之间也有区别。Active Ride这套系统里的液压泵和电控模块,就有点像上图那种产品,体积挺大的,能装在两轮轴中间的地方。它通过油路给两边的悬挂供能,还能通过阀门来控制液体流动的速度,这样就能调节悬架的软硬啦。

蔚来这套悬架真的很顶

蔚来这套主动悬架系统,用的是ClearMotion的电驱主动悬架单元,核心是个叫Activalve的电机驱动液压泵系统,主要由几大部件组成:降噪装置、内啮合齿轮泵、微型无刷直流电机,还有底部的微处理器、功率器件和传感器。

这个系统的亮点在于超高集成度,可以直接装在减震器上,还不用管路连接,反应速度贼快。按照蔚来的说法,这套主动悬架控制单元能在1毫秒内完成信息处理、计算和响应,那个高性能无刷电机每秒钟能调整1000次扭矩,通过对减震器施加主动力,就能调节车身的姿态。这样,ET9上的天行全主动悬架,调节刚度、阻尼和高度的能力,比现在主流的“空气弹簧+CDC(连续阻尼可调悬挂)”组合强太多了。

此外,因为高度集成在减震器上,再加上独特的电机和液压泵设计,这套系统还能回收5kW的能量。以前悬架在运动过程中产生的压缩等动作的能量,大多以热能形式浪费掉了,但Activalve能在弹簧回弹时,利用液压油流动把压缩的动能转成机械能,再通过电机把机械能反过来变成电能。这对电动车来说,节能效果特别明显。

比亚迪云辇Z:电机驱动的智能悬架

那比亚迪的云辇Z就有点厉害了,直接把直线电机装进空气弹簧里头,然后靠这个电机来调整阻尼。而且呢,减震器在跑的时候一直在吸收路面上的震动,这些震动的能量还能被直线电机回收,变成电能储存起来。另外,它还能用直线电机来控制车身的高度和调整悬架的软硬。

不过这也给电机提出了更高的要求啊,比亚迪说云辇Z这套系统里的四个电机加起来能输出50千瓦的功率,这功率相当于五菱宏光mini电机功率的两倍半还多。

空气悬架现在能用到20万左右的车上,主要还是咱们国内汽车工业发展得好,市场需求大了,相关的供应链也跟着扩大产能,成本就下来了。

另外不管是空气悬架还是全主动悬架,里面那个控制单元ECU都很关键。ECU里的MCU会接收传感器和其他模块传来的信号,处理之后再发出指令给电机,让悬架按指令工作。特别是全主动悬架,一秒可能要调整上千次,这就得用算力更强的MCU来处理各种传感器的数据。

国产MCU正加速进入汽车底盘领域

现在咱们国产的MCU(微控制单元)已经开始大量用在汽车底盘相关的系统里了。比如芯驰科技在2023年推出的高性能车规级MCU——E3,就被装进了CDC减震控制系统里。这东西现在已经在奇瑞的瑞虎9和星途的瑶光这些车上正式投产了,它可是国内第一个专门用在主动悬架上的车规级控制芯片。

芯驰的E3系列,它的CPU用的是ARM Cortex R5和R52+,而且最高能配四对锁步主核,还内置了信息安全模块。这个模块可以满足安全启动、安全通讯、安全固件升级啥的需求,听起来挺牛的吧?

再看看其他公司,紫光同芯去年8月推出了动力底盘域控MCU——THA6412;旗芯微去年也发布了支持功能安全ASIL-D级别的控制器芯片FC7300,这个芯片的应用范围很广,包括汽车动力、智能底盘、功能安全控制器、域控制器等等。

还有国芯的CCFC300系列、杰开科技的AC7840x/AC7870x、云途的YTM32B1H、芯旺微的KF32A1x6等,这些也都瞄准了动力和底盘这类应用。有些已经用在了量产车型或者是一线供应商(Tier1)的产品上了。

电子发烧友网还听说,国内的全主动悬架系统现在已经有好几家本土车企在测试了,预计最快明年就会在一些旗舰车型上装上。随着需求量和产量的增加,未来的全主动悬架也会像空气悬挂一样普及,让高科技变得越来越接地气。

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