汽车空气悬架行业深度研究：悬架技术革新，空气悬架方兴未艾

汽车悬架是车身与车轮间重要的传力连接装臵

汽车悬架是汽车车身（车架）与车轮之间的连接装臵，主要作用是传递车身与车轮之间的力矩，比 如支撑力、制动力和转向力，并且减少崎岖路对车身的冲击、吸收由车轮运动产生的振动，保证汽 车乘坐的舒适性以及减小货物运输的损耗。通常汽车悬架结构由弹性元件、减振器以及导向机构组 成，这三部分分别起缓冲振动、吸收振动和传递力矩的作用。

弹性元件与减振器共同构成悬架的减振系统，是汽车悬架系统中最重要的部件。弹性元件具有一定 的缓冲作用，能够延长冲击的作用时间，将单位时间内的受力变小，实现缓冲的效果。而减振器可 以吸收能量，将冲击的动能转化为热能，将多余的振动消耗掉，从而实现减振的效果。弹性元件和 减振器一般并联放臵，在弹性元件压缩与回弹的过程中，减振器同时去吸收能量，之后弹性元件恢 复到原长，把车辆支撑到正常高度。

悬架系统经历从被动悬架到主动悬架的演进

悬架按工作原理的不同可以分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架。被动悬架刚度和阻尼不可调控， 出厂时即设定好了悬架的刚度与阻尼系数，难以适应不同路况，乘坐舒适性与稳定性较差。但结构 简单，成本较低，通常主要使用于低端车型上。常见方案有螺旋弹簧加被动减震器。20 世纪 80 年代 后期，以无源控制技术改变悬架阻尼为主的半主动悬架趋于成熟。半主动悬架可以改变阻尼和刚度 之一，主要有两种产品：其一是阻尼可变减振器，可以通过残值车体震动来随时改变系统的阻尼， 抵消车体扰动，提升乘坐舒适性。其二是空气弹簧，可以改变车辆刚度，不改变阻尼。只配臵空气 弹簧的车型主要为载重需求较高的车型，如皮卡、面包车。

主动悬架能有效提升用户舒适度，是目前发展方向。主动悬架的概念在 1954 年由美国通用汽车提出， 它在被动悬架的基础上，增加了可调节刚度和阻尼的控制装臵，让汽车能适应不同的载重、路况以 及操作性需求。汽车悬架系统的主要目标有三个：减小车身垂直加速度、悬架动变形及轮胎动载荷。 主动悬架可以兼顾汽车的平顺性和操作的稳定性。当道路环境变化，主动悬架可以调整刚度和阻尼 等参数，将车身与地面之间的距离保持在合理高度，从而提升汽车的平顺性和稳定性，降低车轮载 荷波动。通常弹性部件使用空气弹簧，并需要能量输入装臵进行调节。主动悬架结构复杂，重量较 高，且主动调整参数能耗高，成本大。目前主动悬架主要难点一方面在于机械系统，需要在小空间 下提供较大的驱动力，保证底盘调试的高频率。国内产品相对较少且成熟度较低，大部分产品仅能 解决 5Hz 以下平顺性，BBA 部分产品可覆盖 20Hz。另一方面难点在于控制逻辑。

空气悬架广泛应用于商用车，乘用车领域定位高端市场

商用车空气悬架相比传统悬架更稳定、更舒适。早期的空气悬挂并未引入电控系统，在欧美国家普 遍搭载于货车、牵引车、客车等商用车上。对于商用车而言，通常采用空气弹簧替换钢制螺旋弹簧 或者钢板簧作为弹性元件的空气悬架，以便获得相比钢板弹簧更大的上下行程，更加均匀的轴荷， 有效的保护了车轴和路面；并且空气悬架的自重比钢板弹簧更轻，提高了整车的承载能力与行驶稳 定性。同时空气悬架可缓和汽车所受冲击力、减轻震动从而优化驾乘体验、保护货物免受强震动损 坏。2017 年发布的新版《机动车运行安全技术条件》GB7258-2017 首次提出，总质量大于等于 12000kg 的危货运输车的后轴，及所有危货运输半挂车、三轴栏板式、仓栅式半挂车应装备空气悬架。

乘用车通常搭载电控空气悬架（ECAS），目前主要针对高端市场。乘用车采用的空气悬架属于电 控主动悬架的一种。1957 年，装备空气悬架的首个乘用车车型——凯迪拉克 Eldorado Brougham 诞生； 1962 年，奔驰推出了自研的空气悬架系统，并将其搭载在代号为 W112 的 300SE 车型之上；1986 年， 丰田首次在空气悬架上引入电控系统和有源主动调节功能，并将其搭载于 Supra（A70）车型之上。 1992 年起，路虎第一代揽胜开始搭载了成熟的电控空气悬架系统（ECAS）。

电控空气悬架（ECAS）的减振结构相对复杂，除了空气弹簧、可变阻尼减振器，还包括一套完整的 空气供给系统（空气压缩机、储气罐、空气阀等）以及对应的车载 ECU、传感器等。空气悬架系统 工作时，ECU 通过高度传感器实时检测车身高度，获得车身垂直加速度，同时通过速度传感器检测 车辆行驶速度。ECU 内保存若干指标高度和多级可调阻尼值，空气压缩机将压缩空气储存在储气罐 中。ECU 比较高度传感器检测结果和指标高度，若高度差超过了设定范围，气阀组就会被激发，通 过储气罐充放气将实际高度调整到指标高度。电磁减振器根据车身高度、行车速度、加速度执行相 应的阻尼力，从而满足汽车行驶平顺性和乘坐舒适型的要求。

空气悬架系统优势明显，但应用范围受成本、技术限制

乘用车电控空气悬架（ECAS）优势表现为车高、阻尼、刚度可调，可以针对不同道路情况和使用需 求灵活改变悬架状态。 车身高度可主动调节，适应不同道路驾驶情况。根据不同的路况或主动输入信号，ECU 通过控制空 气压缩机和排气阀门，使弹簧自动压缩或伸长，从而降低或升高底盘离地间隙。比如，在高速行驶 时，降低底盘和车身高度以减小风阻；在越野行驶或者通过复杂路段时，抬高车身高度以保护底盘 和提升复杂路段通过性。此外，空气悬架还可以通过手动输入信号，使得车身高度在不同载重时保 持恒定，或者单独调节前桥后桥高度以满足乘员和载货的需求。