奧迪AI主動(dòng)懸架技術(shù)介紹

文：喀晶元

主動(dòng)懸架系統(tǒng)是近10年發(fā)展起來的由控制單元控制的新型懸架系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了車輛操縱穩(wěn)定性與乘坐舒適性的完美統(tǒng)一，因而廣受汽車業(yè)界贊譽(yù)。在德系3大豪華品牌中，奔馳最早涉足該領(lǐng)域，奧迪緊隨其后，在2018年發(fā)布了第5代奧迪A8車型，做為該品牌頂級(jí)旗艦車型裝備有激光大燈、AI主動(dòng)懸架、48 V輕混和四輪轉(zhuǎn)向等先進(jìn)技術(shù)，其中最受業(yè)界關(guān)注的就是AI主動(dòng)懸架系統(tǒng)。

1 .系統(tǒng)概述

奧迪AI主動(dòng)懸架是可完全調(diào)控的機(jī)電混合懸架系統(tǒng)，汽車的前置攝像頭會(huì)探測路況的變化，并指示系統(tǒng)提前做出反應(yīng)。該車每個(gè)車輪均配有48 V電機(jī)，可以單獨(dú)增加或減少車輪上的負(fù)載，并主動(dòng)調(diào)節(jié)車身位置以適應(yīng)各種駕駛工況。AI主動(dòng)懸架將整車的運(yùn)動(dòng)性與舒適性完美結(jié)合，達(dá)到更大的性能擴(kuò)展范圍（圖1），駕駛員既可以體驗(yàn)到跑車的操控樂趣又可以盡享豪華車的平穩(wěn)與舒適。

2 .系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

圖1 奧迪AI主動(dòng)懸架的性能擴(kuò)展范圍

圖2 傳統(tǒng)的橫向穩(wěn)定桿

圖3 獨(dú)立的底盤穩(wěn)定執(zhí)行器

傳統(tǒng)的橫向穩(wěn)定桿存在諸多弊端（圖2），如功能單一、同軸車輪之間有“側(cè)傾復(fù)制”以及橫向穩(wěn)定桿剛度值固定不變等。AI主動(dòng)懸架采用了全新設(shè)計(jì)的底盤穩(wěn)定執(zhí)行器，每個(gè)車橋配備2個(gè)相互獨(dú)立的底盤穩(wěn)定執(zhí)行器（圖3），它們可以控制單個(gè)車輪與車身間的相對位置。底盤穩(wěn)定執(zhí)行器裝備有大功率48 V驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)底盤的快速升降調(diào)節(jié)，只需0.1 s就可將車身從中等高度位置快速提升約85 mm。

3 .系統(tǒng)部件

AI主動(dòng)懸架系統(tǒng)由控制單元、執(zhí)行元件和傳感器組成（圖4）。

控制單元：底盤控制單元J775、前底盤穩(wěn)定執(zhí)行器控制單元J1152和后底盤穩(wěn)定執(zhí)行器控制單元J1153。

執(zhí)行元件：4個(gè)底盤穩(wěn)定執(zhí)行器。

傳感器：前置攝像頭R242、4個(gè)車身高度傳感器和車身運(yùn)動(dòng)傳感器（來自J775和安全氣囊控制單元J234）。

這里重點(diǎn)介紹AI主動(dòng)懸架系統(tǒng)新增的功能部件，其中包括4個(gè)底盤穩(wěn)定執(zhí)行器、2個(gè)底盤穩(wěn)定執(zhí)行器控制單元和1個(gè)底盤控制單元。

（1）底盤穩(wěn)定執(zhí)行器的組成

底盤穩(wěn)定執(zhí)行器由電機(jī)、控制臂、連接桿、諧波減速器以及鈦合金扭力桿等組成（圖5）。

（2）前部底盤穩(wěn)定執(zhí)行器控制單元J1152和后部底盤穩(wěn)定執(zhí)行器控制單元J1153

圖4 奧迪AI主動(dòng)懸架的系統(tǒng)部件

圖5 底盤穩(wěn)定執(zhí)行器的組成

圖6 左前輪顛簸時(shí)系統(tǒng)工作的部件

以J1152為例說明，該控制單元調(diào)控2個(gè)前橋底盤穩(wěn)定執(zhí)行器?？刂茊卧哂?組供電，其中12 V供電用于“邏輯電路”，負(fù)責(zé)運(yùn)算控制。48 V供電用于“功率電路”，負(fù)責(zé)將48 V直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?8 V交流電。

（3）底盤控制單元J775

J775是主動(dòng)懸架系統(tǒng)的主控制單元，已升級(jí)至第2代。該控制單元通過FlexRay與其他控制單元通訊，并通過子總線連接J1152和J1153。

4 .系統(tǒng)功能

（1）基本功能

如圖6所示，為了更容易理解，以車輛行駛時(shí)左前輪顛簸為例，具體說明其功能原理。左前輪受不平路面沖擊，使前部車身上移，產(chǎn)生的垂直加速度由J775內(nèi)傳感器監(jiān)測。同時(shí)，左前懸架會(huì)被輕微壓縮，壓縮量會(huì)被相應(yīng)的車身高度傳感器獲取。J775綜合評價(jià)多項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，減小左前電控減振器的阻尼。同時(shí)，J775通過J1152將左前底盤穩(wěn)定執(zhí)行器扭力桿的預(yù)緊力調(diào)整至最小值，通過該措施充分吸收來自路面的沖擊，車身的垂直加速度限制在舒適水平。

（2）預(yù)覽功能

以車輛駛過減速帶為例詳解該功能。R242以200 Hz的頻率掃描前方5～20 m的路況，當(dāng)識(shí)別到凸起的障礙物時(shí)，主動(dòng)懸架系統(tǒng)會(huì)將車身迅速提高約50 mm，為跨越障礙物預(yù)留充足的彈簧壓縮空間。當(dāng)車輪“到達(dá)”障礙物時(shí)，底盤穩(wěn)定執(zhí)行器主動(dòng)將車輪向上提拉以跟隨障礙物的輪廓，如此可確保車輪與障礙物首次接觸時(shí)產(chǎn)生的沖擊力被消除。當(dāng)車輛駛離障礙物時(shí)，車輪的懸架會(huì)主動(dòng)伸出回彈，使其盡可能地適應(yīng)道路的輪廓。

（3）側(cè)撞提升功能

如果其他車輛在側(cè)面以超過25 km/h速度接近時(shí)，雷達(dá)傳感器可提前識(shí)別側(cè)面碰撞危險(xiǎn)，隨之在0.5 s內(nèi)將這一側(cè)的車身緊急提高約80 mm，將碰撞引向剛性更強(qiáng)的門檻區(qū)域。

（4）彎道傾斜功能

在駕駛模式中選擇“舒適+”模式才可激活該功能。車輛在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，主動(dòng)懸架控制車身向相反方向傾斜，即向彎道內(nèi)側(cè)傾斜約3°。為彎道外側(cè)的車輪提供了更有效的支撐，由于減小了作用在駕乘人員身上的側(cè)向力，極大改善了乘員人員的舒適度。

（5）俯仰補(bǔ)償功能

車輛在起步和制動(dòng)過程中會(huì)出現(xiàn)車身俯仰，裝備AI主動(dòng)懸架的車輛在加速起步時(shí)，車身前橋降低，后橋升高。而在制動(dòng)狀態(tài)下，車輛前橋升高，后橋降低，該功能會(huì)減小作用在駕乘人員身上的縱向力，從而顯著改善車輛舒適性。

通過以上介紹，我們了解到奧迪AI主動(dòng)懸架以空氣懸架系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對傳統(tǒng)橫向穩(wěn)定桿實(shí)現(xiàn)電控化和智能化，不但實(shí)現(xiàn)了4個(gè)車輪的舒適性調(diào)節(jié)，而且可以迅速做出反應(yīng)調(diào)節(jié)車身高度。該系統(tǒng)還具有視覺感知能力，可迅速應(yīng)對路況變化，使整車性能得到很大提升。