你熟悉的乘用車懸架,無非是兩種:
獨立、非獨立
(半獨立)。
這兩年,汽車懸架加速上新。十幾萬的車上驚現 CDC ,二十幾萬的車敢配空懸,甚至百萬以上級的液壓懸架也下放到30萬以內車型,就連傳說了幾十年的電磁懸架也量產裝車了。
▲曾經高攀不起的懸掛技術開始平民化
這幾樣東西說來也不算新鮮。前一篇講過,液壓懸架和空簧問世已
70
餘年,
CDC
出現於上世紀
90
年代,而非常科幻的電磁懸架
20
年前也曾在樣車上曇花一現。
但很多人還沒看明白,這些一向遊走在邊緣的老角色,爲何突然集體容光煥發?
“螺旋鋼簧
+
減振器”的黃金搭檔
獨霸懸架江湖幾十年後,何以忽有美人遲暮之感?
▍
被動、半主動、主動
懸架,就是把車身懸起來,架在車輪上。
名字帶“懸”,一聽就知道,它的一大作用是濾振,過濾車輪碾過路面時的振動和衝擊。
還帶“架”,表示要架穩車身,拐彎加速剎車時不能晃得太離譜。
評價懸架好不好,無非主要看兩個指標:駕乘舒適性和操控穩定性。
▲懸架直接決定着駕乘舒適度和操控穩定性
但舒適和操控天生是一對冤家,懸架“軟”了,車坐着舒服但轉向過彎會忽悠; “硬”了開着利索但在爛路上太顛。毛病就出在懸架太“機械“,出廠軟硬就固定,變不了。
這種 “軟硬”不能變的機械懸架就是被動懸架 。
懸架的“軟硬”,主要看彈簧剛度和減振器的阻尼,於是,工程師們就開發出了空氣彈簧(雙腔以上剛度可變)、
CDC
(連續阻尼可變減振器)、
MRC
(磁流變減振器)之類的器件,想打破軟硬僵局。
如果
懸架軟硬可變,就有點靈活度了,業內稱之爲“半主動懸架”
。
爲啥是“半主動”?
因爲懸架還是隻能被車輪帶着動,壓縮、拉伸都不由己。懸架真正的“主動”,就是想伸就伸,想縮就縮,能拉又能拽,能蹬又能踹。
你看到的那些原地扭動的、會跳舞的、能蹦高的車,裝備的就是“全主動懸架”。
▲全主動懸架可以表演獨特才藝
區分是不是“全主動”,主要是看懸架能不能主動伸縮
;要想主動伸縮,懸架必須有自己的動力,
有無動力輸入,是業內界定“全主動”的最重要指標
。
當然,並不是所有能主動伸縮的懸架都是“全主動”。空氣懸架也能伸縮,
70
年前雪鐵龍
DS
的液壓懸架也能伸縮,但慢吞吞就跟《瘋狂動物城》裏的閃電一樣,這些都不能算“全主動”。
所以,除了有動力, “全主動懸架”還有一個硬指標:能瞬間發力調整車身姿態 。
主動伸縮懸架拿捏車身的能力更強。僅舉一例:車子快速過彎會向一邊側傾,半主動懸架只能靠變硬讓側傾少點兒,而全主動懸架會把一邊車身強行抬起來,搞成“0側傾”;必要時還會像摩托車騎手壓彎兒那樣,搞個“負側傾”。
▲全主動懸架能主動發力調整車身
如果全主動懸架動作夠利索,還能“抹平”地面。碰見減速帶,就把車輪提起來,碰見坑就把車輪探下去,一番輾轉騰挪,路面上紛紛擾擾,車艙裏歲月靜好。
現在買車,光知道獨立、半獨立懸架不行了。
懸架的類型已經更新爲:被動、半主動、全主動。
▍
主動懸架排座次
在中國品牌崛起以前,大家愛數懸架上的連桿有幾根,更高級的東西你也見不着,百萬以內的車連 CDC 都不肯配。現在好了, 比亞迪雲輦把主動懸架的技術譜系一次性給全。
▲比亞迪是全球掌握主動懸架技術最全的汽車公司
先說一句,雲輦其實是一個系統,有負責感知的“智探”、有負責決策的“智算”、有負責控制的“智控”,這裏主要探討的是負責執行的關鍵部件——能變軟硬或能伸縮的那幾樣東西。
最初級的是雲輦
-C,
關鍵部件是阻尼可變減振器(
CDC),
半主動,
減振器
軟硬
能調
。
雲輦 -C碰上顛簸路面就調軟,濾振好;急加速剎車轉向就調硬,撐住車身不亂晃。“半主動”改變了機械懸架的死性子,能兼顧舒適和操控。
▲雲輦-C可調減振阻尼
往上一級是雲輦
-A
,
空氣彈簧+CDC,半主動,減振器和彈簧的軟硬都能調。
這種懸架人們愛叫空氣懸架。比亞迪的雲輦 -A 裝的是雙腔空氣彈簧,剛度可調,這樣就可以和減振器打配合,穩定車身的能力更強。(買空懸車,有必要留意一下空簧是單腔還是多腔,單腔空簧剛度不能調)
▲雲輦-A彈簧、減振軟硬可調,車身可升降
當然空氣彈簧還有獨家優勢,一是有“懸浮感”,舒適性好;二是能通過充放氣升降車身,有隨速升降、迎賓模式之類的新玩兒法。
再往上一級是雲輦
-P
,
越野型液壓懸架,全主動
。
這套東西相當複雜,關鍵執行部件比較多,簡單理解的話,就是通過液壓調整減振器的阻尼、剛度、伸縮。
▲雲輦-P是軟硬、高低都可調的液壓懸架
雲輦
-P
的阻尼可變、剛度可變、高低可變,換句話說,空簧
+CDC
的那些功能它全有,而這種懸架伸縮能力極爲強悍。雲輦
-P
是給越野車準備的,主打個踏平坎坷成大道,走爛路時每個車輪都能見機行事,遇坑該伸就伸、逢坎該縮就縮,而且懸架行程極長,專門對付交叉軸、炮彈坑、駝峯之類的超級爛路。
再提一級,是雲輦
-X
,
運動型液壓懸架,全主動
。
和雲輦 -P 不同,這套液壓懸架主打個快、準、狠,調節速度極快,大力能出很多奇蹟。仰望 U9 表演原地起跳確實只是個沒啥實用性的才藝,但能做這個動作,意味着汽車懸架技術的大突破。
▲雲輦-X有強大的動力源
所謂內行看門道,一跳之間,懸架的主動力之強、反應之迅捷、控制之精準,讓人瞠目結舌。簡單看兩個數據吧:雲輦
-X
單輪舉升力超一噸,車身從最低升到最高僅需
0.4
秒,也就一眨眼的時間。
雲輦 -X 的功能屬實一言難盡,簡單就車身姿態控制來說,可以做到: 0 顛簸、 0 側傾、 0 俯仰。
關鍵這種懸架不光能“濾振”,還能“消振”,通過懸架
的
瞬間伸縮去“抹平”路面上的起伏坑窪。
平心而論,雲輦
-P
和雲輦
-X
都是目前頂級液壓懸架,只是主攻方向不同,技術地位高低不好評價,這裏姑且就以出場先後排序了。
最後出場的是頂級角色:雲輦
-Z
,
電磁懸架,全主動
。
這也是
目前能看到的汽車懸架的終極形態
,用懸浮電機取代彈簧和減振器,從原理上看也算到頭了。
一般的電機有定子有轉子,轉子是轉動的;而懸浮電機是一種直線電機,有定子和動子,動子直線運動,原理類似磁懸浮列車或航母上的電磁彈射。
把懸浮電機用在懸架上,車身被電機動子託着,真就懸浮起來了,這纔是真正的“魔毯”。在電磁力控制下,阻尼、剛性調節起來隨心所欲;伸縮更不用說,這種動作對於懸浮電機是最基本操作。
▲電磁懸架纔算真正“魔毯”
現在的
液壓懸架已經進化到“電液懸架”
,用電機帶着液壓泵再推動液壓油去做功,雖然動作已經很快了,但能量傳輸鏈路還是長;而電磁懸架直接把電能轉成動能,速度能再快
20
倍。
天下武功,唯快不破,雲輦 -Z 快到什麼程度?都用不着“預瞄”幫忙,碰到減速帶之類的東西瞬間收縮懸架,在幾十毫秒內能完成十幾次調整。這跟人的非條件反射差不多,人的手碰到燙的東西會本能縮回,電磁懸架的響應看上去也像一種“本能”。
總結一下,從半主動到全主動, 主動懸架技術等級從低到高依次爲: CDC 減振器(半主動)→空氣彈簧 +CDC (半主動)→電液懸架(全主動)→電磁懸架(全主動)。
▲主動懸架技術等級
這裏邊少說了兩種:一種是
磁流變減振器
MRC
,功能和
CDC
差不多,阻尼調節速度更快,姑且和
CDC
算一類了;另一種是法拉利用的
TASV
(
Multimatic
公司出品,電機
+
絲槓,把電機旋轉變成直線運動,可稱“
機電懸架
”),和電液懸架相比各有優劣,姑且也算作一個等級。
▍ “ 電 + 智”徹底改變懸架
如上所言,
真正的主動懸架,重點不是衰減振動,而是消除振動;不是減少側傾,而是抵消側傾
。
懸架是汽車上“觸電”最慢的子系統。從
1970
年代開始,汽車各個系統中開始引入電子控制,發動機、變速器都發育出了自己的神經系統(各種傳感器)和大腦(
ECU
、
TCU
),剎車和轉向也漸次引入電控。
時至今日,主流懸架系統仍然是純純的機械。
主動懸架 幾十年來有 兩大難題:一是動力,二是智能控制。 兩個難題束縛之下,主動懸架一直難以大展宏圖。
奔馳 1999 年推出第一代主動車身控制系統 ABC ,用加掛在發動機上的液壓泵去驅動整車液壓懸架,能量傳輸路徑長,響應不夠快,功能囿於抑制車身側傾、俯仰,做不出精細動作。
▲奔馳ABC的液壓泵通過複雜的管路驅動液壓懸架
2013
年,第二代改成魔術車身控制
MBC
,加了雙目攝像頭預先掃描路面,這算是長了眼睛,可以讓懸架提前做準備。但發動機驅動的液壓系統還是不給力,動作不利索,處理路面大凸起、大波浪還行,對頻率高些的振動無能爲力。
2019 年,第三代升級爲智能魔術車身控制 E-ABC , 正式“觸電”,每個車輪上都裝一個電動液壓泵。這種懸架叫“ 電液懸架 ”,液壓系統不再靠發動機驅動,改成電機驅動,一輪一個電機,響應更快、力道更足。
▲奔馳E-ABC每輪裝一個電動液壓泵
於是,首裝
E-ABC
的奔馳
GLE
就能搖頭擺尾地原地起舞了。奔馳
E-ABC
掌握了一些新技能,比如陷車時上下晃動車身脫困,比如在面臨側撞時瞬間將一側車身抬高
80
毫米。
你看,懸架秀花樣動作並不是單純娛樂,它是展示主動力大小、響應速度和控制精度。
▲改爲電液後,奔馳E-ABC的主動能力遠超前代
奔馳
E-ABC
的核心進化,就是“電液化”。
奔馳當時有了
48V
輕混,電壓平臺升高,就能用大功率電機去驅動液壓泵。
電壓平臺越高,電液懸架的能力就釋放得越多
。48V的奔馳
E-ABC,
功率在
10kW
左右;
400V
以上平臺的
保時捷
電液懸架
Active Ride,
功率越過
20kW;
而
800V
以上平臺的
比亞迪
雲輦
-X
,直接幹到
36kW
。
電液懸架已經很牛了,但畢竟還有油液流體慣性、閥門響應速度之類的制約,性能不夠極致;比亞迪雲輦
-Z
乾脆把懸架完全電動化,搞成電磁懸架,如王傳福所說:“
車身控制從機械的世界,徹底進入到電的世界
”。
雲輦
-Z
的功率超過
50kW
,這是什麼概念?比亞迪電動小車海鷗的動力也就這個水平。
懸架動力猛到這種程度,響應速度和調整能力就非同凡響了。雲輦 -Z 能快到什麼程度?它比電液懸架還能快20倍以上。
▲電磁懸架調節速度極快
早在1980年代,音響製造商 Bose公司就提出電磁懸架的設想,並開始祕密研發。2004年,Bose用一輛改裝過的 雷克薩斯LS演示了電磁懸架的能力,但從此再無下文。直到2018年,塵封已久的技術遺產賣給了ClearMotion公司。
▲Bose公司2004年用樣車演示了電磁懸架的能力
Bose公司想法很好,怎奈電磁懸架在油車時代生不逢時,電能供應、大功率器件、算力算法都跟不上,演示樣車靠強堆硬件湊合搞出來,懸架系統增重超過900公斤,根本沒有量產可能。
ClearMotion公司收購 Bose 電磁懸架技術後,並沒有推出相關產品,電液懸架反倒成了該公司頭牌(蔚來ET9上用的“天行懸架”就是他們的手筆)。
好在今天有了比亞迪雲輦-Z,業內神往已久的電磁懸架從構想變成了量產現實。大膽設想一下,這種技術上極簡而性能極強的懸架,如果大規模裝車後成本大降,有沒有可能普及到平民車?
懸架現在算是趕上好時候了,汽車電壓平臺越來越高,智能化也越來越強。各種傳感器可以給懸架系統提供各種情報,強大的算力能高效決策,加上電液、電磁的強悍執行,懸架開始釋放更強的主動能力,舒適性、操控性和安全性也達到前所未有的高度。
更牛的是,懸架不再是單打獨鬥,開始和動力、轉向、剎車等系統協同動作,這裏邊能玩兒的花樣就太多了,下回接着說。