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上海泰崇电气成功开发无刷空气悬电机,适配于各种车辆的单腔,和双腔,三腔架构

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 最近因”双腔空悬+CDC“而在了解汽车空气悬架系统,随着看的资料越来越多,逐渐构建了对空气悬架系统有了一点认识。


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       假如我需要去入门做空气悬架的控制,那么我将会先去了解一些比较基础且大家都会懂的知识,比如:蔚小理米等宣传的 “双腔空悬+CDC” 到底有什么魔力?再比如单腔、双腔和三腔空气悬架的组成、工作原理以及它们的异同,本文就对此进行了了解:      

1 基本概念:什么是空气悬架?

在具体区分这些之前,首先要明白空气悬架的核心:它是以压缩空气作为弹簧介质,通过改变气囊内部的气压和体积,来实现悬架刚度(软硬)和车辆高度调节的系统。

一个完整的空气悬架系统通常包含以下核心部件:

● 空气弹簧(气囊):核心执行部件,内部充满压缩空气,代替了传统钢制弹簧。

   ● 空气供给单元:包括空气压缩机、干燥器、储气罐等,负责制造和储存压缩空气。

   ● 控制单元(ECU):接收各种传感器(高度、加速度等)信号,并指挥系统工作。

  ● 减震器:通常与空气弹簧集成在一起(空气减震总成),负责阻尼力,吸收震动。

● 各种传感器和执行器(电磁阀):用于监测车身状态和控制气流。

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当我们听到单腔、双腔和三腔空气悬架时,这里的单双三腔指空气悬架系统的空气弹簧气室的个数,因气腔个数的不同,会对汽车的高度和刚度产生明显不同的调节效果。

2 单腔空气弹簧

“单腔”指的是空气弹簧本身只有一个独立的气室(腔室),这是结构最简单、最基础的空气悬架形式,其结构组成如下所示:

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单腔空气弹簧主要是对车身高度的调节。通过充气和放气来改变整个气囊的体积,从而直接升高或降低车身。比如在高速行驶时降低车身以减少风阻,在越野时升高车身以提升通过性。

单腔空气弹簧对弹簧刚度的调节非常有限,其刚度(软硬)主要取决于气囊内的气压。气压高时(车身低),弹簧更“硬”,支撑性好;气压低时(车身高),弹簧更“软”,舒适性好。

但高度和刚度是强关联、无法独立调节的:想升高车身就必须降低气压,车身就会变软;想降低车身就必须增加气压,车身就会变硬。这就像一个单气室的气球,吹的气越多,它越鼓(高)也越难压缩(硬);放掉气,它就瘪(低)且软。

3 双腔空气弹簧

“双腔”指的是一个空气弹簧内部通过物理隔断(如皮碗)被分割成了两个可以连通或隔绝的独立气室,它有两套独立的进气/排气通道。


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双腔空气弹簧是实现“高度”与“刚度”解耦调节”的关键一步,它具备两种工作模式:

● 模式一(双腔连通):电磁阀打开,两个气室相通,合并为一个大气室。此时总容积大,气压相对较低,弹簧表现偏软,提供优异的滤震舒适性,适用于巡航、舒适驾驶模式。

● 模式二(双腔隔绝):电碰阀关闭,两个气室被隔开,系统可以只向主气室充气,副气室不工作。此时有效容积变小,在相同车身高度下,需要更高的气压来支撑,因此弹表现偏硬,提供更强的侧向支撑,提升操控稳走性,适用于运动、激烈驾驶模式。

双腔空气弹簧通过同时向两个气室充气或放气来实现高度调节,其实与单腔原理相同。

对于双腔空气弹簧,我们可以这样理解:它就像一个双仓的水壶,你可以打开中间的阀门让它变成一个大水壶(软模式),也可以关闭阀门只用一个小仓(硬模式),而两个仓可以同时加水或放水来改变总高度。


4 三腔空气弹簧

“三腔”是双腔的进一步升级,将一个空气弹簧分割成三个独立的腔室,结构更为复杂,通常由一个主气室和两个副气室组成,拥有更精密的气路和电磁阀控制系统。

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三腔空气弹簧提供了更宽泛、更精细的刚度和高度调节范围。

首先是对弹簧刚度的调节:通过控制三个气室之间多种多样的连通组合(如:仅主气室工作、主+副1、主+副2、三腔全通等),可以创造出多种不同的有效容积,从而实现多级可调的弹簧刚度。它可以在“极软”、“软”、“标准”、“硬”、“极硬”等多种模式间无缝切换,适应性极强。

其次是对车身高度的调节:同样通过整体的充放气实现,但因为腔室更多,在调节过程中对车身姿态的控制可以更平稳、更精确。

这像一个高级的多段调光台灯,双腔是“强光”和“弱光”两档,而三腔则是“10%亮度、30%、50%、70%、100%亮度”等多档位无级调节,能更精准地匹配你的需求。

5 三者的比较

通过以上内容不难理解,不管单腔、双腔还是三腔的空气弹簧,它们都以压缩空气作为弹性介质;它们都具备车身高度和弹簧刚度的调节功能(升降底盘),从而能够提升车辆的舒适性、操控性和通过性。

但是三者也有一些不同点,就如下表所示:

特性
单腔双腔三腔
核心结构一个独立气室两个可连通/隔绝的气室三个可多种组合的气室
刚度调节能力弱:高度与刚度绑定,无法独立调节强:可在“软”、“硬”两档间切换,实现刚度与高度解耦极强:提供多级或近乎无级的刚度精细调节
性能表现功能单一,要么舒适要么支撑,无法兼顾较好地兼顾了舒适与运动极致地兼顾舒适与运动,适应性极广
成本与复杂度低中高
应用车型中端车型或品牌入门级高端车(如早期奥迪A6L、一些新势力车型)高端豪华品牌主力车型(如宝马5系、7系,奔驰E级、S级)品牌的顶级旗舰或高性能车型(如保时捷帕拉梅拉、奔驰S级、路虎揽胜顶配)


最后可以这样来理解它们的递进关系:

◎ 单腔:解决了 “有和无” 的问题,实现了基础的高度可调,但刚度和高度不能分开调,是入门选择。

◎ 双腔:解决了 “鱼和熊掌不可兼得” 的问题,通过两个气室的开关,实现了在舒适(软)和运动(硬)两种模式间的切换,是高端市场的主流。

◎ 三腔:解决了 “我全都要” 的问题,通过三个气室的复杂组合,实现了在不同场景下对舒适和运动的极致兼顾与无缝过渡,是金字塔顶端的科技代表。

注:本文章引用汽车电子工程圈

   

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