前言

一般来说，悬架系统可以分为三类：被动悬架，半主动悬架和主动悬架。被动悬架主要由安装在车身（簧上质量）和轮轴组件（簧下质量）之间的传统弹簧和阻尼器组成，它们通常安装在传统汽车上。被动悬架不足以同时实现驾乘舒适性和汽车行驶安全性能改善，因为这两个标准需要不同的弹簧和阻尼器性质并且这些性质彼此是冲突的。因此，被动悬架需要权衡以解决驾乘舒适性和行驶安全性之间的冲突要求。

半主动悬架使用可变阻尼器或其它可变耗散能量部件来提供，相对于被动悬架来说有着显着的性能改进，但是它们在改善驾乘舒适性能方面仍然受到一定的限制。电流变和磁流变流体阻尼器经常用于开发半主动悬架系统，特别是后者在近十年来变得越来越常见。调节半主动悬架的另一种方法是使用半主动减震器，它的阻尼可以通过连续地开关旁路的磁阀来控制。

主动悬架提供可控执行器（例如，线性马达，电液执行器），它与悬架组件平行地放置在车身和轮轴之间，其具有产生期望力的能力并用于注入和耗散来自于系统的能量，实现指定的性能目标。执行器使用悬架行程空间，用来向下或向上推车身以抑制由于不平整路面而产生的振动。与被动和半主动悬架系统相比，主动悬架在实现显着性能提升方面更为有效。

被动悬架

被动悬架系统通常使用无源部件组成，例如板簧或线圈，扭杆和粘性阻尼器。最近，使用橡胶、气体或液体或这些介质的组合的弹簧也用作悬架组件。然而，由于影响车辆的乘坐舒适性和机动性的主要动态模态应当具有不同的固有振动频率，即使它是通过诸如防侧倾杆的额外交叉耦合部件，相冲突的性能要求使得实现最佳悬架性能是极其困难的。

在被动悬架中，基本限制是静态偏转随着频率的平方反比变化，这将较低的固有频率限制为约 1Hz，相应的静态偏转为 250mm，并且当外部负载施加相同的频率时，这将引起非常大的动态扰度。此外，动态和离地间隙特性也随静态载荷的变化而变化。现有技术已经尝试设计了一些方法来克服这些缺点，例如非线性弹簧和自调平部件（例如空气弹簧）。尽管如此，即使是在车辆使用非线性弹簧并且是在轻负载操作的时候，由于粗糙路面与高速相结合，悬架也可能运行在非线性范围内，这导致悬架用作较为硬的刚性系统。这个因素导致悬架系统的隔振性能降低。

半主动悬架

通过可变阻尼器或其它可变耗散组件，半主动悬架可以快速调整阻尼特性，它的物理操作原理总结为：液压阻尼器通过节流液压油在两个或更多个之间能量耗散在腔室内。对于半主动液压阻尼器的实施，腔室之间的开口的横截面通过阀门改变来实现不同的耗散水平。磁流变阻尼器是半主动控制装置，它使用不同的磁流变流体来产生可控阻尼器，它通过将细颗粒混合到具有低粘度的流体中而制成。在磁场的存在下，颗粒将形成链状纤维结构。称为 MagneRide 的磁流变阻尼系统在中给出。

电流变阻尼器除了使用电场来引起流体中的颗粒链的形成外，还基于所包含的电流变流体的变化的流动性质来运行。相比于磁流变阻尼器，电流变阻尼器的一个优点是流体中的颗粒是不磨损的，使得密封件的耐久性显得不是那么的关键。如上所述，半主动阻尼器，它们可以表示为对于速度依赖的被动约束的阻尼力，是无源元件并且不能向悬架系统注入能量。阻尼器是半主动悬架系统可实现悬架性能的关键组件，其中阻尼系数是可变的并且阻尼器的动态特性由它的电和流体的动态部件特性确定的。

主动悬架

主动悬架技术在汽车工业中用于使用放置在悬架轴线上的主动控制执行器来连续地控制车体的垂直运动。特别的，主动悬架由作为力或扭矩产生装置的执行器（例如，机电的，液压的，气动的或磁性的），测量和感测装置（例如加速度计，力传感器，电位计）和为执行器提供控制命令反馈控制器组成。此外，它们需要外部的能源。这些元件以可感测到汽车的运动的模式的方式相互连接。然后通过反馈控制器调节这些感测的信号，并且生成用于执行器的控制命令信号，从而形成闭环控制系统。近年来，使用这种技术已经允许汽车制造商实现所有期望的悬架性能，并且它具有如下的潜在优势：

1、低固有频率，这提高了乘客的乘坐质量，同时保持小的静态扰度；
2.低动态挠度，尤其是在瞬态激励条件下；
3.无论在何种载荷条件下都具有悬架性质的维持；
4.对任何外部输入具有高速的动态响应特性；
5.高灵活性配置动态响应，特别是针对不同的汽车模式。
以下两个基本特征导致了主动悬架的上述优点：
1、主动悬架能够持续供应和耗散来自系统的能量。因此，由执行器提供的主动力可以独立于由先前所提的悬架组件中存储的能量。

2.主动系统可以基于可测量的系统状态变量的函数提供控制力。
与其被动和半主动悬架相比，主动悬架具有灵活性的突出优点，并提供了用于抑制由于道路不规则性引起的车身振动的期望的性能，特别地，它们可同时出现“软”和“硬”的悬架性能，来处理各种级别的路面情况和外部扰动力。因此，主动悬架具有显着改善驾乘人员的乘坐舒适性的潜力。

主流半主动、主动悬架案例

5.1 CDC液力悬架

CDC的全称是Continuous Damping Control，是一种能自动识别道路状况自动及不间断调节的减震控制系统。该系统可以每秒钟对路面监测100次以上，根据车身的行驶状态对悬挂软硬实时调节。

1、以中低车速在城市道路行驶时，系统可根据路面的状况，将悬挂阻尼的强度降低，从而有效吸收来自路面的震动，保证车辆行驶的平稳顺畅，提升驾乘的舒适性。
2.  当高速行驶或者转向时，又可以瞬间提升悬挂阻尼的强度，加强车身的稳定性，减小过弯时的侧倾。

3. 紧急制动时，由于悬挂阻尼强度的提升，还能控制车身前倾的姿态并缩短刹车距离。

CDC主动液力悬挂由于德国供应商采埃孚研发而成，不同于空气悬挂通过空气压力调节空气弹簧的支撑力和减震筒的阻尼。该悬架更接近主动电磁悬挂，使用弹簧提供支撑力，通过电控方式调节减震筒的阻尼。但阻尼调节方式并不像电磁悬挂那样依靠特殊的磁流变液，悬挂的减震筒仍然使用普通液压机油，其核心技术来自电控液力阻尼调节阀，系统根据车辆上的车身加速度传感器、车轮加速度传感器、以及横向加速度传感器等传感器的数据判断车辆行驶状态，由中央控制单元进行运算，控制阀门的开度来提供适应当前状态的阻尼；电控阻尼调节阀分为内置式和外置式两种版本。即液力调节的电控装置可内置于减震筒也可外置于减震筒侧面。该电控阻尼调节阀也可灵活应用于前悬挂和后悬挂。

CDC主动液力悬架配备的车辆较多，比如宝马、别克等主机厂有多款车辆配备该款悬架。以别克君越使用的CDC悬架系统为例，该车具有以下三大优势，

1、高速切弯稳定，有效提高轮胎与地面的附着力，减少轮胎反弹，即使在高速切弯，也能保持车身稳定。
2．坑洼路面轻松行驶，在坑洼路面上，可自动降低悬挂刚度，吸收来自路面的震动，保持轮胎和地面有效贴合，减轻震感，确保舒适驾乘。
3．起动更快，刹车更灵，提高悬挂阻尼，能有效控制车身摆动，让车辆加速时获得更快的起动。同时刹车也更灵敏。

5.2 MRC电磁悬架

磁流变减振器（Magneto-rheoloical damper, 简称MRD）、加速度传感器、控制器及附件组成系统的统称为MRC(Magnetic Ride Control)电磁悬架。MRD技术就是通用汽车与德尔福公司联合攻关，在Lord公司的磁流变阻尼器基础之上，研发的汽车用阻尼器，这项技术获得了1999年度世界一百大科技成果奖。

MRC电磁悬架，在凯迪拉克手中发扬光大，2002年凯迪拉克STS作为首款搭载MRC电磁悬挂的豪华商务轿车上市。2008年CTS-V横空出世，借助MRC优异的性能以7分59秒成为当时的纽北战神。目前凯迪拉克CT5配备的MRC电磁悬挂已经是该技术的第四代衍生产品。减震筒内部则不是传统的液压机油，而是磁流变液，磁流变液的特点就是可通过电控的磁场来灵活调节磁流变液的粘度。从而控制减震筒的阻尼。也就是改变悬挂的软硬。磁流变液受磁场控制的特性成就了电磁悬挂最大的特点—响应迅速。使得装备电磁悬挂的车型可灵活地在旅行、运动和赛道驾驶模式间进行切换。

电磁悬挂可通过磁场控制减震筒的阻尼电磁悬挂的秘密主要都集中在减震筒当中。位于前轴的减震筒虽然在细节上和后轴减震筒有细微差别。但是活塞中间都留有电控装置和相应的电缆。磁流变液就是包含非常微小（3～10微米）的磁性颗粒的液体。其原始未磁化状态为自由游离态。此时粘度较低。当磁流变液流经活塞中的电控装置时，如果电控装置施加磁场，磁流变液中的磁性颗粒就会被磁化并规则排列。此时粘度就增加了。电磁悬挂正是基于磁流变效应对减震筒的阻尼进行调节的，从而达到控制主动悬挂响应的目的。

MRC主动电磁悬挂能够通过传感器实时收集车辆与路面的信息，以1000次/秒的高频率控制电磁减震器的阻尼，吸收来自路面的颠簸，带来平稳舒适的感受。相比之前的系列，第四代MRC由四轮高精度加速度传感器、惯导测量单元和改进的减震液组成。激烈驾驶时，MRC电磁悬挂能够快速根据赛道为车辆提供足够的支撑力，使得车辆的侧倾有效抑制，降低重心摆幅，使得入弯更顺畅。在日常驾驶情况下，MRC电磁悬挂能够过滤路面上的低频和高频振动，减少车身弹跳，让车辆获得更好的舒适性。

5.3 奔驰魔毯悬架

如果说起奔驰ABC主动悬挂系统大家可能没有多少概念，但如是2013年随奔驰S级一起发布的第二代ABC主动悬挂--魔毯悬挂，那么大家一定耳熟能详。奔驰S级主动悬挂系统具备名为PRE-SCAN的路面扫描功能，可通过摄像头探测路面起伏情况，然后让悬挂系统主动调节车轮高度而使车身在不平整的路面上仍能保持水平。让驾乘体验就像坐在魔毯漂浮在路面上一样。魔毯悬挂因此而得名。魔毯悬挂的具有以下特点：1.提供全时车身稳定功能；2.更好的驾乘感受；3.使令人不适的车身运动最小化；4.消减车身颠簸和侧倾。

奔驰魔毯悬挂系统由多个传感器和执行器组成，传感器由内后视镜后方的前视双目立体摄像头、三轴加速度传感器和车身高度传感器构成（采用的双目立体摄像头有一定的距离探测能力，类似人类双眼感知位置，通过立体摄像头对路面进行3D扫描，然后控制魔毯悬挂进行相应的响应。例如传统悬挂过一个小坡时，前轮势必抬高车身。而魔毯悬挂通过立体摄像头感知路面高度上升而对应降低悬挂，此时车身仍能保持很好的水平姿态。）。执行器由弹簧支撑杆、电子控制器和由液压管路、机油泵、冷却器、机油储槽及控制阀组成的液压伺服机制构成。液压伺服机制可由电子控制器控制快速地通过液压阀调节机油量和压力，从而当车轮遇到障碍上升时，快速抬高弹簧支撑杆中的活塞。此时车身的垂直运动实际被抵消而大幅消减了。

5.4 比亚迪云辇悬架

2023年4月10日晚，比亚迪“云辇”技术正式发布。云辇系列共包含四套系统，能力由低到高排序为：云辇-C、云辇-A、云辇-P、云辇-X。其中云辇-C、云辇-A、云辇-P将搭载于海洋/王朝网旗舰车型、腾势品牌、仰望品牌、专业个性化品牌等量产车上。而云辇-X则是一套概念性产品，目前搭载于仰望U9工程车上。

该套系统的核心在于对底盘悬架系统的智能化控制，可划分为感知、决策、执行三层处理，其中感知层负责获取路面、车身状态等信息，决策层负责处理信息并向执行层输出详细的控制参数，执行层则根据车型的定位在硬件配置上有所差别，可以实现的功能亦有所不同。其中云辇系统的感知--决策--执行与自动驾驶架构相似，而实际上云辇系统的感知层直接调用的ADAS传感器数据，例如ADAS摄像头、毫米波雷达、IMU惯性传感器甚至是激光雷达。根据官方数据，云辇系统“预瞄”时最远探测距离可达150米、识别精度可达3mm，在15米内的识别准确度超过99%。

2.云辇-A，定义为“智能空气车身控制系统”，是云辇-C的“空气悬架升级版”，将在腾势N7上率先搭载。云辇-A与云辇-C最大的不同是由“电磁阀减震器+弹簧”变成了“电磁阀减震器+多腔空气弹簧”，即CDC空气悬架。空气弹簧可以通过充放气来实现长度和内部气压的变化，让车辆的悬架高度和刚度调节成为可能，再加上阻尼可变的电磁阀减震器，让车辆不仅可以实现阻尼连续调节，还可以调整悬架的行程或者车身高度等等，对操控和乘坐的优化效果更明显。

云辇-A系统的车型可以实现150mm的高度调节，在急加速和急刹车时还会自动触发多级刚度调节，车辆的抗俯仰能力提升25%以上，乘坐舒适性和操控性都有很大提高。同时，由于空气悬架系统本就包括气泵、储气罐等，云辇-A还通过共享气路设计实现了座椅侧翼的主动调节——当云辇感知层发现车身姿态变化或者打了转向灯时，就会快速展开对应部位的座椅侧翼，实现腰部支撑的自适应。

3.云辇-P，称为“智能液压车身控制系统”，将率先搭载于仰望U8。云辇-P的关键不在于弹簧，而在于减震器。采用了一种主动式液压减震器，这种减震器与电磁阀减震器相比配备了独立的液压泵，可以主动向减震器内充入液压油，不仅可以实现阻尼的变化，还能直接改变减震器的长短，可以实现与空气弹簧相似的效果。由于空气悬架的响应速度较慢，往往调节车身高度需要充放气很长时间，主动式液压减震器里充入的是液压油，压缩性更小，因此只需要充放很小的量就能实现减震器的伸缩，提升了响应速度以及自身强度。

同时，由于云辇-P的四轮均配备了高强度的独立液压减震器，让车辆可以实现超过5吨的举升能力，并且基于云辇的控制系统可以实现单个车轮的独立举升，从而实现“一键调平”等功能。