一文看懂蔚來ET9全主動懸架的由來
水滴 崔建偉 | 03-21
141320
保時捷帕拉梅拉可以跳舞,仰望U9原地起跳,蔚來ET9過減速帶六層香檳塔不倒,尊界S800踏雪無痕......
汽車底盤已經進化到如此程度了嗎?除了炫酷的技能展示,還有讓人眼花繚亂的名詞:天行、云輦、途靈、太行、飛魚、云臺、磐石......
本篇文章回溯到汽車懸架最開始的時候,抽絲剝繭,看看懸架的發展歷史。
汽車懸架是連接車身與車輪的重要系統,其核心功能是傳遞力與力矩、緩沖路面沖擊并保持車輛行駛穩定性。
有三個核心構成部分:彈性元件、減震器和導向機構。
彈性元件是懸架的緩沖基石,負責吸收路面沖擊并支撐垂直載荷。螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧、扭桿彈簧都是。簡言之,各種彈簧,不論叫什么名字也脫離不了最原始的彈簧所起的基本物理作用。
減震器也叫阻尼器,通過液壓或電磁原理將彈性元件的振動能量轉化為熱能,抑制車身晃動。筒式液力減震器(雙筒、單筒充氣式等,簡單理解就是注射器),CDC、MRS。如果只有彈簧,車身遇到顛簸那就只能上下跳動,需要一個元件把上下跳動的車身拉住,可以是液壓的、也可以是電磁的。
導向機構,控制車輪運動軌跡并傳遞縱向/側向力,通常由連桿、擺臂等組成,單橫臂/雙橫臂,多連桿等等結。
另外還有一些輔助功能部件,比如橫向穩定桿(防傾桿),減少車輛轉彎時的側傾,通過扭轉剛度平衡左右車輪運動。還有緩沖塊,防止懸架過載時金屬部件直接碰撞,保護系統結構。
懸架結構是怎么演變的?
汽車懸架的起點與馬車技術密不可分。早期的懸架就像一張“硬床墊”——鋼板彈簧直接安裝在車軸上,用多層鐵板疊加來緩沖顛簸。1886年奔馳一號甚至沒有獨立懸架,車輪與車身通過剛性軸連接,顛簸感堪比騎馬。直到1908年福特T型車仍采用非獨立鋼板彈簧懸架,舒適性極差,但勝在結構簡單、成本低廉,適合當時粗糙的土路。
獨立懸架的起點可以追溯到1922年,意大利藍旗亞(Lancia)推出的Lambda車型,這是世界上第一款搭載前輪獨立懸架的量產車。當時的工程師為了解決非獨立懸架的"左右車輪聯動顛簸"問題,首次將兩個前輪通過獨立擺臂連接車架,讓車輪可單獨跳動。
真正的技術突破發生在1931年,奔馳170成為首款搭載四輪獨立懸架的車型。其前懸采用雙叉臂結構,后懸則用擺動軸設計,這種設計讓車輛在碎石路上的顛簸感降低50%,但制造成本是當時普通轎車的3倍,僅用于豪華車型。
麥弗遜懸架的發明則是另一個里程碑。1949年,通用工程師厄爾·麥弗遜(Earle MacPherson)為雪佛蘭設計小型車時,將減震器與螺旋彈簧合二為一,創造出結構緊湊的懸架系統。
1960年代,隨著汽車性能競賽的興起,雙叉臂懸架在跑車領域大放異彩。1963年推出的保時捷911前懸采用雙叉臂結構,其上下兩組V型擺臂形成虛擬主銷,在高速過彎時輪胎傾角變化減少40%,被譽為"貼地飛行神器"。而同期的法拉利250 GTO更是將雙叉臂與橫向穩定桿結合,側向支撐力提升60%。
后懸架的技術革命始于1982年奧迪80(B2)搭載的拖曳臂式獨立懸架,通過單根縱臂連接車輪與副車架,空間占用比非獨立懸架減少30%。真正的巔峰是1994年奔馳W210 E級首次搭載五連桿后懸,五個連桿精確控制車輪六個自由度,濾震效率提升55%,但零件數量多達38個,維修成本堪比更換發動機。
至此,懸架的導向機構基本確定下來,前懸架是雙叉臂或者麥弗遜,后懸架是多連桿懸架。這是最考驗汽車企業底盤調教的部分,看似簡單,實則非常復雜。廚具、食材都是一樣的,不同的廚師炒出來的菜不一樣,開卷答題,就是這些數學和物理公式,一看就懂,能答出多少分真的看水平。
比如1998年寶馬Z3創新采用雙球節麥弗遜,將單下擺臂拆分為兩個鉸接點,橫向剛度提升70%。保時捷911(996世代)通過高剛度鋁合金塔頂和矢量彈簧技術,使麥弗遜懸架側傾角控制在1.8°以內,媲美雙叉臂結構。法系車更是另類,扭力梁非獨立后懸架依然能帶來媲美獨立懸架的舒適度。
空氣彈簧如何大行其道?
彈性元件一開始是機械彈簧,后來漸漸演變成空氣彈簧。
1957年,凱迪拉克Eldorado Brougham是首款量產搭載空氣懸架的乘用車,采用凡世通公司開發的機械式高度閥。系統通過氣泵向氣囊充氣,但傳感器響應延遲達2秒,車身平衡控制效果差,故障率高,早期故障率堪比“漏氣氣球”。
1963年奔馳600采用囊式空氣彈簧,搭配液壓減震器,車身高度調節范圍僅30mm。但是橡膠氣囊壽命不足2萬公里,氣泵連續工作易過熱,維修成本高昂。可靠性差,僅作為豪華車型的“身份象征”,未形成規模化應用。
這一階段的巔峰是奔馳S級(1998年)的ABC主動液壓懸架,通過傳感器預判路況,但成本高達一輛緊湊型轎車價格,成為富豪專屬。
20世紀30年代,液壓減震器開始取代傳統剛性軸懸掛系統,通過油液流動的阻尼效應減少車輛震動,1935年,德國BMW首次在摩托車上應用彈簧液壓式前懸掛,成為液壓技術在懸掛領域的早期實踐。
2003年凱迪拉克CTS使用的CDC連續阻尼控制和2006年克爾維特Z06搭載的MRC磁流變減震器讓懸架進入“毫秒級響應”時代。CDC像“自動調節水龍頭”,通過電磁閥控制油液流速;而MRC的減震液含有磁性顆粒,通電后瞬間變粘稠,反應速度比眨眼快10倍。
革命性的變化是空氣彈簧與CDC可變阻尼減震器聯動,結合傳感器網絡實現主動調節。響應速度提升至10ms級,空氣彈簧壽命突破20萬公里,成本降至3000美元以下。二三十萬元的車型都可以配備空氣懸架和CDC的配置。
從這里我們可以劃分一個大的分水嶺,之前的懸掛技術都是被動的,根據底盤的反饋,及時調整,一開始是存粹的機械結構,后來變成電控調節,反應的速度越來越快。但總是事后諸葛亮,不管是1秒,還是0.1秒,還是0.01秒都是遇到路面沖擊之后做出反應。
下一個階段,底盤懸掛要能夠智能預判,通過激光雷達、毫米波雷達、攝像頭提前看到路面情況,提前做出應對。
2018年的奧迪A8 是首款搭載預測式主動懸架,通過前置攝像頭預判路面顛簸,提前50ms調整懸架參數。支持高速過彎時車身主動傾斜3°,側傾角減少40%。
2020年的W223的奔馳S級采用魔毯懸架2.0,集成48V電氣架構,每秒調整阻尼1000次。通過激光雷達掃描路面,實現“零沖擊”通過減速帶。
2024年的保時捷帕拉梅拉搭載Active Ride,采用液壓泵+雙外置閥控制減振器的壓縮和回彈。每個減振器通過獨立的高性能電子液壓泵驅動,取消傳統防傾桿,800V高壓系統直接驅動油泵,實現四輪獨立控制。50毫秒級調節,每秒可調整減震器特性13次,在彎道中主動抵消側傾(如右轉時左輪主動下壓)。
2025年蔚來ET9搭載的天行系統遇到減速帶,提前抬輪,將正面沖擊減緩;制動時,全主動懸架對阻尼和高度的瞬態調節能力,能讓車身始終保持幾近水平的姿態,不點頭、不抬頭;上坡時,施加主動力下拉車頭避免被坡道大幅抬起,同時后懸架施加主動力抬起車尾,保持車身姿態平穩。
可以預判的全主動懸架是怎么一回事?下期詳聊。