底盘线控悬架智能化趋势

摘要：

汽车的底盘主要由行驶系、传动系、转向系和制动系四部分组成，其中行驶系又由汽车的车架、车桥、车轮和悬架等系统组成。底盘的悬架系统不仅是汽车重要的组成部分，而且还关乎到一辆汽车在行驶过程中的质感，影响车辆的操控性能和舒适性能。

汽车产业正在进行电动化、智能化的转型升级，底盘领域也面临着从传统底盘、电动底盘到智能底盘的发展，带动悬架系统向线控悬架迭代。作为汽车底盘核心之一的悬架系统如何引领智能化趋势？

智能化使得主动悬架成为趋势

新能源汽车市场近年来快速发展，根据5月11日中国汽车工业协会发布数据显示，4月渗透率达到29.5%，受到了全球范围内的高度关注。这种快速发展的趋势，一方面是由于环保和能源安全等全球性问题的日益凸显，推动了市场对新能源汽车的需求；另一方面，也得益于技术的迅速进步和政策的积极扶持，使得新能源汽车的性能和可靠性不断提升。

随着新能源汽车向电动化、智能化发展，汽车底盘也从传统底盘、电动底盘到智能底盘进行发展迭代。智能底盘分为底盘域控系统和底盘执行机构两部分，软硬件解耦，实现更精确、灵活的控制。底盘域控系统正如人们的小脑，可以进行智能协同控制，负责状态判断、整车控制、功能驱动；而底盘执行机构，相当于人的四肢，负责执行具体的动作。智能底盘的执行机构又分为驱动、制动、转向、悬架等几个部分。

资料来源：中国汽车工程学会

悬架系统是将汽车与路面进行隔离的弹性元件系统。与传统悬架系统不同，在汽车智能化的背景下，线控悬架采用主动或者半主动弹性元件，由传感器帮助识别车辆行驶状态，处理器处理输出不同的弹性特性，通过线控方式给弹性元件系统执行，从而实现舒适或运动的悬架特性。

在悬架系统中，两个最重要的参数为刚度和阻尼。

刚度是衡量悬架垂直抵抗变形能力的一种量度，等于悬架承受的载荷与该载荷引起的悬架的变形的比值。悬架系统的刚度越高，车轮的位移就越难，车辆就会越稳定，但是车辆的舒适性就会越低。反之，悬架的刚度越小，簧上的固有频率越接近1Hz ，车辆行驶过程中，路面冲击带来的共振越小，也就是舒适性越好，但是太小的刚度会使得车辆姿态难以保持，会带来高速过弯侧倾严重等问题。

悬架的阻尼是指车辆对车轮振动能力的抑制，阻尼器通过消耗振动的动能来减少车辆的弹跳。阻尼器的阻力越大，车轮的振动就越受到抑制，车辆的行驶舒适性就越好，车辆的转向响应也会越好，但是如果阻尼力过高，就会使悬架变得僵硬。而悬架无法灵活地适应路面的变化，就会影响车辆的操控性能。

根据刚度和阻尼的可调节性，悬架又分为三种类型。

被动悬架系统：车辆设计的时候，刚度和阻尼参数就被设定好了的，叫做被动悬架系统，在这种悬架系统内，无能源供给装置，很难兼顾汽车行驶的舒适性和对操控的稳定性要求。

半主动悬架系统：在车辆行驶过程中，可以适度调节一部分刚度或者一部分阻尼的，叫做半主动悬架系统。这种悬架系统会让驾驶的舒适性和可操控性有所提高，但相对有限。

主动悬架系统：根据车辆行驶过程中的路况，通过ECU来控制相应的执行单元，提前主动调节系统的刚度和阻尼参数，从而达到提供更高的行驶安全性和舒适性要求。

资料来源：汽车维修技术网

由于主动悬架系统能够带来更好的行驶安全性和舒适性，在智能化的背景下愈加受到市场的关注，成为未来的发展趋势。

1 主动悬架系统路线及发展方向

目前市场上主流的主动悬架分为三类：空气悬架、CDC悬架、MRC电磁悬架。但是大家要明白一点。CDC可变悬架跟MRC电磁悬架这其中的CDC和MRC其实指的是悬架的减震器，而不是悬架本身。当然这两款减震器都可以搭配空气弹成为现在最火的空气悬架

空气悬架空气悬架利用空气的可压缩性，用空气弹簧实现类似于钢制螺旋弹簧的作用，通过调节空气压力来改变悬架的高度和刚度。空气弹簧调节刚度，电控减振器调节阻尼，从而实现对车辆行驶性能和舒适性能的调节。

空气弹簧结构图

资料来源：踢车帮

空气悬架目前已经被广泛地应用到豪华车和越野车等车型中，如保时捷Cayenne、宝马 7 系、奔驰 S 级、奥迪 A8等，但是由于成本较高，价格在万元左右，其渗透率一直较低。在我国重卡领域，空气悬架的渗透率为5%；在乘用车领域，渗透率仅为0.7%；而在进口车市场，空气悬架渗透率为24%。

空气悬架系统的优点是舒适性高、操控性好，缺点是结构复杂、成本高、耐久性有待考验。

CDC悬架CDC的全称是Continuous Damping Control，它强调的是两个字可调。准确的说是一种能自动识别道路状况自动及不间断调节的减震控制系统。该系统可以每秒钟对路面监测100次以上，根据车身的行驶状态对悬挂软硬实时调节。当以中低速于城市道路行驶时，系统可以根据路面的状况，将悬挂阻尼的强度降低，从而有效吸收来自路面的震动，保证车辆行驶的平稳顺畅，提升驾乘的舒适性。当高速行驶或者转向时，又可以瞬间提升悬挂阻尼的强度，加强车身的稳定性，减小过弯时的侧倾，令驾驶更具信心。紧急制动时，由于悬挂阻尼强度的提升，还能控制车身前倾的姿态并缩短刹车距离。国内有些中偏高端的车型配置CDC悬架，如星途瑶光、极氪001等车型。

CDC减震器结构图

资料来源：车经社

CDC悬架的优点是响应快速，能够以1000次/秒的高频率控制，实现精细的控制；稳定性好、耐久性强；系统成本较低，一般情况下整套系统3000元以内，缺点是舒适性效果稍差些。

电磁MRC悬架电磁MRC（Magnetic Ride Control）悬架用磁流变材料充当阻尼介质。磁流变材料是由磁场控制的新型智能材料，其响应快（毫秒量级）、可逆性好（撤去磁场后，又恢复初始状态），可以通过调节磁场大小来控制材料的力学性能连续变化。

MRC (Magnetic Ride Control)电磁悬挂一直是凯迪拉克品牌的御用主动悬挂类型。电磁悬挂不同于空气悬挂，其仍使用弹簧提供支撑力。但减震筒内部则不是传统的液压机油，而是磁流变液。磁流变液的特点就是可通过电控的磁场来灵活调节磁流变液的粘度。从而控制减震筒的阻尼。也就是改变悬挂的软硬。磁流变液受磁场控制的特性成就了电磁悬挂最大的特点—响应迅速。使得装备电磁悬挂的车型可灵活地在旅行、运动和赛道驾驶模式间进行切换。2002年凯迪拉克STS作为首款搭载MRC电磁悬架的豪华商务轿车上市，后推出的凯迪拉克CT5也有配置MRC电磁悬架。

磁流变材料在磁场影响下状态示意图

资料来源：知乎

电磁MRC悬架工作原理动画图

资料来源：知乎

电磁MRC悬架的优点是结构简单、响应快（以1000次/秒的高频率控制），缺点是舒适性效果稍差些、成本非常高（高达2万元多）。电磁MRC悬架是个重要的发展方向，由于成本太高，目前只有少数高端车型采用。

就整个产业格局而言，三大悬架相关供应商大致分布如下：

空气悬架：Porsche Eningeering、Vibracoustic、VOSS、拓扑集团、保隆科技、中鼎股份（AMK）、孔辉等。

CDC悬架：采埃孚、天纳克、京西重工、韩国万都、弗迪科技，浙江森森，上海科曼、富奥，南阳淅川等。

电磁MRC悬架：德尔福、科亿国际等。

智能悬架国产化拉开序幕

随着新能源汽车电动化、智能化发展，线控主动悬架成为必然趋势。智能化的底盘悬架系统能够通过传感器、控制单元和执行器等组件实现实时监测和自动调节，以适应不同路况和驾驶需求，提供更加舒适和安全的驾驶体验。

近几年，国内线控悬架的发展势头迅猛，众多整车企业、零部件企业、高校和科研机构纷纷投入大量资源进行不同维度的研究开发工作，推动线控悬架系统国产化。

以前以大陆集团、威巴克为代表的一级零部件跨国公司以及奔驰、奥迪等国外车企，首先具备了覆盖ECU、空气弹簧、减震器等核心部件的供应能力。对于不少国内供应商而言，电控悬架开发费用高、周期长、配套难，在技术成熟度、产业链健全度及市场认可度等方面与外资竞争对手存在差距。可以说，国内多数车型配装的电控悬架产品基本由外资供应商提供，但无论配套还是后续维护的成本都不低。

不过现在随着自主品牌中高端车型加快投放，车企对智能悬架系统开发和供货资源的需求日趋迫切，带动自主零部件企业的创新与发展，打破空气弹簧、空气供给单元等技术壁垒。目前，部分优秀的智能悬架自主供应商加速走到台前。

中鼎股份、孔辉科技、保隆科技等数家企业已实现智能悬架相关产品的量产落地。2012年，保隆科技开始布局空气弹簧领域，涉足商用车市场；2017年，研发乘用车空气弹簧，2018年组建团队研发ECU和空气悬架系统集成，2021年底自研的乘用车空气弹簧减震器支柱总成和独立空气弹簧在合肥园区工厂量产，具备年产10万辆车空气弹簧的能力，目前获得了5家新能源汽车头部车企和自主品牌企业的项目定点，已实现空气弹簧、储气罐、各类传感器、ECU等核心部件成功量产；孔辉科技具备空气悬架、电控等方面的能力，其研发的空气悬架系统从去年下半年开始量产，目前已为红旗、长城、东风等整车厂供应产品；中鼎股份在2017年收购德国AMK部分业务后，提升了汽车电子领域的技术水平，初步具备空气悬架总成的量产能力，目前已获得东风和蔚来汽车的订单。此外，精工汽车、淅减公司、拓普集团等供应商业发展迅猛，积极推进智能悬架的自主研发与量产工作。
 
“以往，不少自主品牌车企觉得用国外供应商的空气悬架更好。但从孔辉科技与东风岚图等车型的成功配套中看到，越来越多的车企改变了看法，而且国内产品的成本更低、性价比更高、服务也好得多。尤其是在当前全球新冠肺炎疫情起伏不定的背景下，采购国外产品不仅沟通联系不方便，技术服务也难以及时到位，国内的技术服务可以随叫随到。”中国工程院院士郭孔辉表示，有的车企即使最初对国产空气悬架有些顾虑，但通过实际尝试应用，以及各种路面的适应性验证，对产品性能有了更多认同，认识越来越理性。
 
自主供应商逐渐发展壮大的同时，配装智能悬架的车型价格也不断下探。据悉，空气悬架系统正逐步向30万～35万元价位车型渗透，今后随着自主品牌高端化战略叠加供应链国产替代加速带来的成本降低，配装空气悬架系统的车型价格有望下探至25万元，从而加速这类产品的进一步普及。
 
“以前，空气悬架系统主要应用于高端车型，目前配装车型的售价从60万元以上降至30万元左右。今后，随着空气悬架应用的逐步拓展，国内供应商将大力推进核心零部件系统的研发和生产，配套车型有望逐步降至售价25万元区域，从而进一步提升自主品牌汽车的竞争力。”精工汽车相关负责人表示，尤其是在新冠肺炎疫情的影响下，全球汽车供应链受到冲击，供货及时性滞后，不少自主品牌车企将目光投向国内配套。
 

除了技术上加速追赶之外，自主供应商的崛起，得益于与整车企业协同发展的优势。“相比之下，本土供应商具备成本、周期和快速服务等方面的优势，能在保证产品可靠性的基础上，与整车协同开发，及时跟进车企的需求并提供及时的服务，更加符合车企短周期开发和快速反应的需要。”精工汽车相关负责人表示，国内空气悬架行业已取得突破性进展，实现了量产配套，这给行业带来很好的示范作用。