深度研究：电动汽车空气悬架拆解

　　传统汽车的悬架系统由弹性元件、减振器、导向机构等部件构成，负责连接汽车车身、底盘与车轮，传递其相互作用的力和扭矩，并缓和路面传来的冲击。而电动汽车空气悬架是一种应用于电动汽车（EV）的悬架系统，它利用可调节空气压力的空气弹簧（气囊）替代传统的螺旋弹簧或钢板弹簧，作为悬架的弹性元件。空气悬架系统还包括空气压缩机、储气罐、高度控制阀、传感器及电子控制单元（ECU）等组成部分。

　　更通俗地讲，悬架其实就是车轮与车身之间连接的部分，作用有二：一是减震，二是支撑；主要构成部件有三：连杆、弹簧、减震器。

　　其中，连杆用来控制车轮运动的方式和角度，有双臂式、单臂式、扭转梁式、多连杆式等；弹簧负责支持车身的重量，也帮助车辆在通过坑洼路面时不让人感觉那么颠簸，包括螺旋式、钢板式、扭杆式、空气弹簧等；减震器负责抑制弹簧的过度振荡，类别有液压式、充气式、电磁式等。

　　空气悬架的定义在开篇已有概述，其工作原理则大体是这样的：传感器收集车身状态信号传输给ECU，ECU根据一系列算法输出控制信息，控制空气供给系统工作，空气供给系统中的压缩机吸入空气，通过干燥器去除杂质与水分后送入储气罐，再通过分配阀送到各轮边空气弹簧，从而调节悬架刚度与阻尼。

　　这样精巧的设计，让一些刚刚接触电动汽车领域的新人以为，空气悬架是新技术，其实迄今为止，空气悬架的搭载史已逾百年。

　　1914年，美国Owen Magnetic轿车成为第一辆装配空气悬架的汽车。1929年，塔特拉（TATRA）首次在卡车上应用空气悬架。1950-1960年，美国的城市公交车和大巴已批量使用了空气悬架。1960-1980年，空气弹簧、气动元件的形式、性能、可靠性得到极大提升。1992年，从路虎揽胜开始，空气悬架逐渐成为一种时尚。20世纪90年代末，欧美地区95%的客车、80%的载重车、40%的挂车已采用空气悬架。

　　在中国，空气悬架的历史较短但也堪称有所积淀、一波三折。1957年，长春汽车研究所和北京橡胶工业研究设计院携手研制了中国第一辆装有空气弹簧的载重汽车。1980—1987年，长春汽车研究所又先后为武汉客车厂、沈阳电车公司等单位打造了多款客车或电车的空气悬架，但存在如橡胶气囊疲劳寿命偏低、高度控制阀漏气和动态响应较差等问题。20世纪90年代—21世纪初，中国公路里程的快速增长，国内开始从国外进口空气悬架、空气悬架底盘和带有空气悬架的客车。21世纪初-2018年，中国商用车标准体系逐步完善，助推了空气悬架的推广和发展。同时，商用车市场的加速渗透也使得国产化进程加速，中国重汽集团、东风汽车悬架弹簧有限公司、上海科曼车辆部件系统有限公司等厂家开始匹配、研制空气悬架。2018年至今，越来越多的自主品牌车型开始搭载空气悬架，配备空气悬架系统的车型价格明显下降。

　　空气弹簧是空气悬架的核心元件，通常采用高强度橡胶或复合材料制成的气囊结构。内部充满可压缩的空气，通过改变气囊内空气压力来调节弹簧的刚度，从而调整车辆离地间隙和悬挂软硬度。

　　空气压缩机负责为系统提供压缩空气，它通常由电动机驱动，能够根据控制系统的指令增压或泄压。压缩机将外界空气压缩后储存于储气罐中，为气囊充气或补充气压。

　　储气罐用于储存压缩空气，为系统提供稳定的气源。它设有压力传感器和安全阀，确保气压在设定范围内，并在过压时释放多余气体，确保系统安全。

　　高度控制阀（包括高度控制电磁阀和比例阀等）根据电子控制单元（ECU）的指令，精确控制空气弹簧的充气和放气，实现车身高度的实时调整。这些阀门能够快速响应，确保高度调节的平顺性和准确性。

　　空气悬架系统中的减震器通常为可调阻尼的减震器，如电控可调减震器（CDC，Continuous Damping Control）。它们能够根据车辆状态和驾驶模式，通过改变内部液压油流速来调整阻尼力，实现悬挂软硬的动态调节。

　　包括车身高度传感器、加速度传感器、倾斜角传感器、车速传感器等，用于实时监测车辆状态，如车身高度、行驶速度、加速度、侧倾角度等。这些数据被反馈给ECU，作为调整悬挂系统参数的依据。

　　ECU是空气悬架系统的“大脑”，负责接收传感器数据、处理控制逻辑、发出指令控制各执行器。ECU基于预设的控制算法和车辆实际状态，决定空气弹簧的压力、减震器的阻尼以及车身高度等参数，确保悬架系统在各种工况下都能提供最佳性能。

　　一套完整的空气悬架系统还需要包括连接各部件的高压气管、接头、快速接头、密封件等，确保空气在系统内部的高效传输和密封。

　　除了上述空气悬挂特有的组件外，还包括传统的悬挂部件，如悬挂臂、连杆、拉杆、支柱、轴承等，这些结构件共同构成了空气悬架的机械框架，支撑并引导车轮运动。

　　与传统悬架相比，空气悬架的最大区别是弹性元件的升级，以及新增了电子控制系统等部件。其中空气弹簧和电控减震器是空气悬架的核心部件。

　　空气悬架的核心价值之一，是能够根据驾驶需求或路况，实时调整车辆的离地间隙。通过调节空气弹簧内的气压，可以升高或降低车身高度，适应高速行驶的稳定性需求、复杂道路的通过性需求，以及方便乘客上下车或装卸货物。

　　电子控制单元根据车辆状态（如车速、加速度、车身姿态等）和驾驶员选择的驾驶模式，实时调整减震器的阻尼力，提供软硬适中的悬挂反应，从而提升行驶舒适性和操控稳定性。

　　可能有朋友不太熟悉阻尼，借用这第二点专门加以解释。用白话来说，阻尼就像是一种“缓冲力量”，它存在于许多事物的运动过程中，帮助它们在活动或振动时不会过于剧烈或者持续很久。比方说，荡秋千时，刚开始推得很高，荡起来很猛，但过一会儿就会慢慢地自己停下来。这是因为秋千在空气中运动时，会受到空气阻力（一种自然阻尼）的影响。空气阻力就像一只无形的大手，随着秋千摆动的速度越大，它施加的阻力也越大，最终让秋千的能量逐渐消耗，直至完全停止摆动。再譬如说，有时我们关闭某些抽屉时，会感觉到抽屉在快关到尽头时突然变得特别“沉”，不会“砰”地一声重重关上，这是因为抽屉装有阻尼器。当抽屉快要合上时，它会缓缓地施加一个反向的力，让抽屉平稳、缓慢地停止运动，减少噪声和对抽屉及柜体的冲击。

　　空气悬架可以根据车辆的实际载荷（如满载与空载、乘客数量变化等）自动调整气囊压力，确保在各种负载条件下都能保持恒定的车身高度和理想的悬挂性能，避免因负载变化导致的底盘下沉或行驶品质下降。

　　部分高端电动汽车的空气悬架系统还具备主动防侧倾功能，通过在转弯时独立调整两侧悬挂的气压，有效减少车身侧倾，提升车辆在弯道中的稳定性。

　　电动汽车空气悬架通常与车辆的电子控制系统高度集成，可通过车载网络与车辆其他系统（如电池管理系统、驾驶辅助系统等）进行数据交换，实现更精细、更智能化的悬挂控制。

　　空气悬架既然能够有效吸收路面颠簸，那么很自然地能够提供平稳、舒适的驾乘体验，尤其适合电动汽车追求极致静谧性和舒适度的特点。

　　如前所述，高度可调和自适应阻尼功能价值很大。它们有助于优化车辆的行驶姿态，提高高速行驶稳定性，增强过弯时的抓地力和操控信心。

　　对于电动汽车而言，空气悬架能够通过保持恒定的车身高度，减少因路面起伏引起的电池组剧烈振动，有助于保护电池包及其内部结构，延长电池寿命。

　　通过优化空气弹簧压力和减震器阻尼，空气悬架有助于减少行驶过程中的滚动阻力，一定程度上有助于提升电动汽车的续航里程。

　　部分车型允许驾驶员根据个人喜好或特定驾驶场景（如运动模式、舒适模式、越野模式等）手动或自动调整悬挂设置，提供个性化的驾乘体验。

　　在梳理了空气悬架的一众特性和优点后，需要严谨指出的是，空气悬架其实可以被分为被动悬架和主动悬架等类别，其中被动悬架的参数基本是不可调节的，只能被动承受地面施加于车身的作用力，因此只能在某种特定的路面条件下才能发挥悬架的理想性能。其存在一组矛盾：为提高汽车操纵的稳定性，汽车悬架弹簧刚度和減震器阻尼相对较大，在行驶中会因为颠簸较大影响汽车乘坐的舒适性；而要提高汽车乘坐的舒适性，汽车悬架弹簧刚度和减震器阻尼就要相对较小，那么路面不平时车身位移会增大，从而又降低了车辆行驶的稳定性。相比于被动悬架，主动悬架可以根据道路、车速的不同而改变悬架参数（刚度和阻尼）， 从而兼顾汽车行驶乘坐的舒适性和操作稳定性。同时主动悬架还可以调节底盘高度，这使得车辆可同时具有较高的通过性和高速操控性。因此，前面我们所说的某些优。