空气悬架能实现什么功能以及发展趋势

写在前面：初来咋到新出行，斗胆谈谈对空气悬架的理解，欢迎同行拍砖呀

了解空气悬架之前，首先得快速了解什么是悬架。教科书说法是：悬架系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称。悬架系统基本构成有弹性元件（各类弹簧，缓冲作用）；减震元件（减震器，减震作用）；导向机构（控制臂等，力的传导向作用）；横向稳定器（横向防倾杆等，减少车身过大侧倾）。

可以说悬挂作为传统汽车三大件底盘系统的核心模块，几乎决定了这个车型到底好不好开，以及是什么样风格的好开？

悬架系统调教，核心是要协调舒适性和操稳性的矛盾，它们就像鱼和熊掌，难以兼得。其中核心影响的零部件就在弹簧和减震器上，简而言之，就是弹簧刚度大，减震器阻尼大，则悬架就会偏硬，有利于车身姿态保持和整车弯道的支撑，就会提高整车操控性，但与此同时就牺牲了舒适性。反之弹簧刚度晓，减震器阻尼小，整车舒适性就会提高，但是路面反馈的敏感度就降低了，整体操控稳定性就下降了。

汽车工业发展了一百多年，底盘调教工程师也在不断追求，鱼和熊掌兼得的方案。目前主要的悬架系统，大体可以分为三类，以宝马为例：

被动悬架（厂商设定好刚度和阻尼，就无法再调整）如麦弗逊悬架，双交叉臂悬架等。

半主动悬架（可以调整阻尼）如MRC电磁悬挂系统，阻尼力依据车况调整，提高车辆舒适性和操控性。

主动悬架（可以调节刚度和阻尼），如空气悬架。在半主动悬挂的基础上，增加可变刚度的弹簧（空气弹簧），从刚度和阻尼上同时调整，实现舒适性和操控性的鱼熊双得。空气弹簧主要用在各大品牌得旗舰车型，如奥迪A7，Model S，宝马7系，国内品牌如领克ZERO，蔚来ET7等等，因为各大品牌的旗舰车型用户当然值得最好的操控和最舒适的驾乘。

所以，空气悬架系统，可以称为目前行业最先进的悬架系统，是底盘工程师克服鱼熊难题的“答案”。

从1946年，第一辆采用空气悬挂汽车至今，空气悬架已经发展了75年。这么多年以来，空气悬架其实也一直在不断发展，主要是性能（操控性，舒适性）以及智能化。而这几年的发展就在将智能化和空气悬架相结合

以我参与的ZERO 全自动空气悬挂系统为例，它已经不仅仅是单一的零部件（空气弹簧等）。而是，一个智能的整体系统包含：车况感知硬件：如车速传感器，转向传感器，高度传感器，道路采集传感器，车辆定位及地图系统等。核心决策硬件及算法：如空气悬架ECU，天棚阻尼算法等。执行硬件：如电磁减震器，4组空气弹簧，2个空气压缩机等。完整的智能空气悬架系统，就如同一个小型的自动机器人，能够精准的感知车况和路面等信息，实时判断，自动调整悬架高度，刚度，阻尼，大幅度提高车辆操稳和舒适性。

所以我们在早期设计ZERO空气悬架的时候，远远不止考虑了高度调节（实际共5挡，离地间隙调节方位150mm-210mm）。更重要是从整车性能和舒适性，整车安全性，以及智能场景便利模式上去思考，设计功能共20多个，更支持后续FOTA升级，将硬件潜力发挥至最大。

性能方面提升如：高速俯冲下压：当车辆在时速达到高速时，车辆自动判断为为高速行驶状态，主动下压车辆底盘高度，降低风阻系数和整车重心，提高空气弹簧刚度和阻尼刚度，提高车辆对路面反馈能力，大幅提高车俩加速能力以及整车高速操控的稳定性。

弯道侧向支撑：当车辆通过转向和道路传感器，识别车辆处于弯道行驶状态时，将以及弯道状况，毫秒实时独立调整四个空气弹簧的刚度和减震器阻尼系数，提高车辆过弯时侧向支撑性。当车辆做急速连续弯道行驶时候，空气悬挂的效果就更为显著，这也是为什么ZERO 量产车麋鹿测试的成绩能达到时速80km/h，几乎媲美性能跑车。

起步抬头现象修正：一般车辆在加速启动时，因为力的因素车尾下沉，悬架较软的车辆容易出现较大的车头抬起的现象，此时会削弱前轮抓地力，导致光有声音，但起步慢了半拍，导致起步加速无法达到最高水平。会自动识别车辆处于起步状态，调整不同悬架软硬和支撑下，修正抬头现象，加大车轮抓地力，提高起步加速和操控水平。

制动点头现象修正：车辆在刹车时候，速度的抑制会压缩前悬，产生车头下压的点头情况。通常情况下，注重操控性能车和跑车因悬架调教偏硬，所以点头幅度相对偏小，从而减少急刹车的反应时间，缩短刹车距离，有利于连续车辆连续操控的变化，提高操控性。同时，因急刹车带来的点头现象也会给乘客带来强烈不适感，带来晕眩和恶心感。全自动空悬在通过加速度传感器，可以在毫秒级别反应和调整悬架刚度和减振效果，在刹车时候，能在瞬间提高刚度，将悬架变的更硬，极大降低点头幅度，同性能车方向贴近，提高整车在制动操控水准减少。

以及相当牛逼的轮跳控制：当车辆在过减速带或崎岖的郊区路面时候，细碎坎坷的路面会直接反馈给悬架系统，当车辆悬架偏硬时候，会带来强烈的颠簸感，引起用户的不适感。所以，通常性能车的乘坐舒适性都相对较差，但悬架偏软的车型，就会很好过滤路面。ZERO基于skyhook天棚阻尼算法，在经过该路段时，通过快速轮跳控制，调整弹簧行程和刚性，同时降低阻尼，车轮会呈现小跳动控制，但整体车身姿态的起伏性特别小，车辆可以稳定快速通过减速带和崎岖路段，减少颠簸感，大大提高乘坐者的舒适度。

空气悬架智能化体现在同驾驶辅助功能以及智能座舱的联动，主要是通过将不同传感器的数据输入决策芯片，从而实现同跨功能模块联动。

侧滑失控控制：在极限转弯或者冰雪路面时，车辆容易发生侧滑失控，此时搭载的ESP9.3系统会激活ABS/ESC功能，防止车辆失控侧翻或抱死。同时，全自动空气悬挂系统也会收到ABS/ESC激活信号，同步积极主动调整车辆悬架系统，增加刚性，降低重心，提高车辆抓地力，协助保持车辆稳定性，提高安全系数。

轻松装载：用户可以调整底盘悬架高度，降低后备箱开口高度。有利于用户在搬运大型物件时候，可以降低搬运的困难。

拖车模式：当车辆需要拖拉或者牵引其他器械或车辆时候，此时车辆处于拖车模式，ZERO空气悬架系统将大幅增加阻尼力，增加抓地力，有效补偿额外的负荷增加，提升牵引力。

ZERO用户个性化设置：同样也可以和用户个性化设置绑定。用户超级ID可以记录用户习惯的悬架设置，并上传至云端。此后无论用户变换任何ZERO车辆（同型号），都可以让陌生的车辆快速设置成用户最熟悉的状态。

随着大数据的积累迭代和传感器的不断融合，ZERO 全自动空气悬架的开发也将不断深入，后续ZERO将通过FOTA不断优化全自动空气悬挂系统，也将依据用户需求推出更多的功能模式。

为了提升ZERO全自动空气悬架系统体验，同步搭配了超过1000Hz电磁减振器，对路面反馈处理速率较传统减震器提升提升了5倍，大幅度减少急加速或减速的顿挫感。并且我们升级了衬套部件，将主流的橡胶衬套升级成顶级豪车采用的液压衬套，当车辆受到冲击，冲击能量会被液压油迅速吸收，从而消除了传递到车厢的冲击或震动，最终实现乘坐舒适性和NVH的提高。

当然行业也有太多可以学习的优秀品牌，如奥迪将空气悬架用于侧面碰撞，特斯拉将空气悬架用于自动驾驶。

总之，当时设计空气悬挂系统时候，最初始的想法还是想着将ZERO的操控和性能推到行业极致水平，同时又遇到行业智能化大发展，所以也将很多信号接入，随着开发深入，功能场景也会越来越完善。