什么是主动悬架系统?
浏览量:2025-03-10 浏览量:167

主动悬架系统是一种通过动态调节悬架的刚度和阻尼特性,以适应不同行驶条件(如车辆运动状态、路面状况等)的智能悬挂技术。其核心目标是使悬架始终处于最佳减震状态,从而提升驾驶平顺性、操控稳定性和安全性。

主动悬架通过传感器实时监测车辆状态(如速度、加速度、车身高度等),结合控制算法动态调整悬架参数(刚度、阻尼、高度),实现自适应调节。例如,当检测到颠簸路面时,系统可主动降低阻尼以吸收冲击;而在高速过弯时,则增加阻尼以减少侧倾。

 

主动悬架主要组成部分

执行机构:如液压缸、电磁作动器、空气弹簧等,用于调节悬架参数。

传感器系统:包括加速度计、位移传感器、路面预瞄摄像头等,用于采集车辆动态数据。

控制系统:基于算法(如最优控制、模糊控制等)处理数据并发出指令

主要分类

全主动悬架:通过外部动力源(如液压或电机)实时调节刚度和阻尼,性能最优但成本高、能耗大。

半主动悬架:仅调节阻尼(如CDC可变阻尼减振器),结构简单且成本较低,常见于中高端车型。

 

我们主要聊聊主动悬架里比较受关注的:MRC电磁悬架、CDC可变悬架和空簧悬架

 

MRCMagnetic Ride Control)电磁悬架是一种基于磁流变液(Magneto-Rheological Fluid, MRF)技术的半主动悬架系统,通过实时调节减震器阻尼,兼顾驾驶舒适性与操控性能。

 

MRC电磁悬架的工作原理:

减震器内的磁流变液由合成碳氢化合物以及 3 10 微米大小的磁性颗粒组成。在没有磁场作用时,磁流变液中的 “液态铁颗粒” 随机分布,液体粘度较低,类似普通减震器中的油液,悬架处于较柔软状态,能较好地过滤小颠簸和保证行驶舒适性。当控制单元发出脉冲信号,线圈内产生电压形成磁场,“液态铁颗粒” 会垂直于压力方向排列,阻碍油液在活塞通道内流动,使液体粘度增加,从而提高阻尼系数,悬架变硬,能更好地应对大的冲击和提供更强的支撑力。

减震器内部活塞的电磁线圈直接作用于磁流变液,通过磁场变化实现阻尼无级调节,无需依赖传统液压阀或机械结构。

当车辆行驶在不同路况时,车轮位移传感器将路面信息快速传递给车载控制系统,控制系统根据这些信息计算出需要的阻尼力,然后向直筒减振器内的电磁线圈发送相应的电流信号,通过改变电流大小来改变磁场强度,进而精确地调整磁流变液的粘度和减震器的阻尼,使悬架在不同情况下都能保持最佳状态。

MRC电磁悬架优点:

阻尼调节能力强,精准适应路况:可根据车辆行驶状态和路况实时精确调整阻尼。车轮位移传感器等部件可精确感知路面状况,结合控制系统精确调整每个车轮的悬架阻尼,无论在平坦公路、坑洼土路还是弯道等不同路况,都能使车辆保持良好的行驶姿态和稳定性。

响应速度极快:能够在 1 毫秒内对路面情况作出反应,每秒可进行高达 1000 次的扫描和调节,能及时应对各种复杂路况和驾驶操作,比传统悬架系统反应快得多。

能耗较低:只需通过改变电磁线圈中的电流来控制磁流变液的状态,实现阻尼调节,不需要消耗大量能量来维持悬架的工作状态,功耗极低。

CDC可变悬架系统

CDCContinuous Damping Control,连续减震控制的缩写)是一种阻尼力可调阻尼器的主动悬架系统,能够自动识别道路状况并实时调节减震效果。可以独立控制每个车轮的悬架阻尼,并根据车身的行驶状态对减震器进行动态调整,从而更迅速、准确地控制车身的侧倾、俯仰和横摆跳动,提升车辆在高速行驶和过弯时的稳定性。

CDC工作原理

CDC可变悬架系统主要由电子控制单元、车身加速度传感器、车轮加速度传感器、CDC控制、CDC减震器构成。

通过传感器监测车辆的加速度、车速、转向角度、纵向和横向加速度等数据。系统内置的控制单元根据监测到的数据和预设的算法,使用反馈控制策略实时计算出所需的阻尼力。通过电磁阀调节油流阻尼器的阻尼力度,改变悬架的软硬程度,以适应不同的驾驶条件和用户需求。

CDC系统是一个闭环控制系统,它会通过反馈机制不断监测车辆的实际行驶状态与预期状态的差异,进而持续调整阻尼力,以更好地适应车辆的动态变化。此外,一些更高级的 CDC系统还具备自适应学习能力,能够根据车辆的使用情况和驾驶者的偏好进行自我调整,逐渐优化阻尼力的控制策略,为驾驶者提供更加个性化的驾驶体验。

 

CDC可变悬架的特点

 

智能自适应调节:通过传感器实时监测路况和车辆行驶状态,如车身加速度、车轮加速度、转向角度等信息,自动、连续调节悬架阻尼力,在不同路况下都能保证车辆良好的行驶稳定性和舒适性。

高精度实时控制:每秒对路面监测超 100 次,电子控制单元根据监测数据快速算出适宜的悬架阻尼力,经控制阀精准调节减震器油液流动,实现对悬架阻尼的实时、精确控制,保障车辆行驶平稳、安全。

提升操控性能:高速行驶或快速转向时,瞬间提升悬架阻尼强度,增强车身稳定性,减小过弯侧倾,提升操控极限和驾驶乐趣,紧急制动时还能控制车身姿态并缩短刹车距离。

延长使用寿命:运动部件少、无碰撞,噪声低,部件磨损小,对杂质不敏感,能在较宽温度范围正常工作,可靠性和稳定性高。

成本与性能平衡:相比磁流变液减震器悬架(电磁悬架)等更高级悬架系统,成本有优势,能在提供较好行驶品质和操控性能的同时,保持合理成本,性价比高,在中高端车型应用较广。


空簧悬架

空簧悬架系统是一种以空气弹簧作为弹性元件的汽车底盘减振系统,主要作用是缓冲车辆行驶过程中产生的振动,提高驾乘舒适性,保证车辆的行驶稳定性和操控性。

 

工作原理

高度调节原理:当车辆负载增大使车身下降时,车身高度传感器将信号传送给 ECUECU 控制空气供给系统的压缩机向空气弹簧充气,使车身升高至设定高度;反之,当负载减小车身升高时,ECU 控制打开排气阀,让空气弹簧中的空气排出,使车身降低。

刚度调节原理:通过改变空气弹簧内的气压来调节刚度。例如在高速行驶需要提高稳定性时,增加空气弹簧内的气压,使其刚度增大;在低速通过颠簸路面时,降低气压,使刚度减小,提高舒适性。

阻尼调节原理:电子控制单元根据传感器监测到的路面状况、车速、车身姿态等信息,控制减振器内的电磁阀动作,改变减振器油液的流通通道截面积,从而实现阻尼的调节。


性能特点

舒适性高:能根据路况和负载自动调节刚度和阻尼,有效过滤路面振动,为驾乘人员提供舒适的乘坐体验。

高度可调节:可手动或自动调节车身高度,方便车辆装载货物以及乘客上下车,在通过不同路况时也能提高车辆的通过性。

重量轻:相比传统的钢板弹簧悬架系统,空气悬架系统的重量更轻,有利于降低车辆的整备质量,提高燃油经济性和运输效率。

保护路面:能减少车辆对路面的冲击,降低对公路和桥梁的破坏程度,延长道路使用寿命。


主动悬架系统通过MRCCDC和空气弹簧等技术,实现了车辆动态性能的全面优化,提升汽车的整体性能,增进汽车操作稳定性、乘坐舒适性等。他们的工作原理不同,但各有优点,MRC的特点是响应迅速,CDC主要平衡成本与性能,空气弹簧通过高度调节让适用场景得到扩展。


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