汽车底盘线控悬架CDC技术解析

汽车底盘线控悬架CDC技术解析

随着汽车技术的发展,人们对汽车的舒适性和操作性的要求也越来越高,悬架系统的发展经历了从被动调节到主动调节,螺旋弹簧+减震器组合向空气弹簧+CDC型减震器组合升级,空气悬架已逐步成为中高端智能电动汽车选配乃至标配。

减震器的主要任务是在车辆驶过颠簸路面时尽快使车体平静下来。此外,减震器必须确保车轮始终接触地面。这两个任务对于驾驶安全性和乘坐舒适性都有很大影响。尽管硬减振提高了驾驶安全性和动态,却也降低了乘客的舒适性。反之亦然,软减振提高了驾乘舒适性,但是驾驶安全性和动态受损。因此,空气弹簧减震器一般采用可变阻尼的减震器,可实现改变阻尼力-速度曲线,以实现悬架软硬的变化。

可变阻尼减震器通常和空气弹簧装配在一起形成弹簧减震器总成,以实现主动悬架效果。

空气弹簧和减震器连接同一个控制单元,可实现车身高度、减震器阻尼以及弹簧刚度的同时可调,以及更高的调节频率和精度。弹簧主要负责储存行驶中的垂向振动能量。此时减震器也会进行压缩,通过内部减震器油液的往复运动将机械能转化为热能,传递到缸筒散热,以消耗振动能量,实现“减振”效果。

可变阻尼减震器主要类型有带连续减振控制(CDC)可变阻尼减震器系统和MRC可变阻尼减震器系统。目前市场主流线控悬架为空气弹簧+CDC 型线控减震器组合。

一、CDC的介绍

CDC,英文名Continuous Damping Control,直译过来就是连续减震控制,是德国著名汽车零部件供应商ZF(采埃孚)萨克斯(SACHS)开发的一种阻尼力可调阻尼器系统。在国内,别克品牌应用的比较早,像之前的君威君越高配车型都有配备,别克称之为"全时主动式液力减震稳定系统"。

CDC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,它也是主动悬架的一种。这套系统可以独立控制每个车轮的悬架阻尼。其电子感应器能根据读取路况信息,适时对减震器作出调整,使之在软硬间频繁切换,从而更迅速准确地控制车身的侧倾、俯仰以及横摆跳动,提高车辆高速行驶和过弯的稳定性。

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。

当以中低速于城市道路行驶时,系统可以根据路面的状况,将悬架阻尼的强度降低,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。

当高速行驶或者转向时,又可以瞬间提升悬架阻尼的强度,加强车身的稳定性,减小过弯时的侧倾,令驾驶更具信心。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主动液力悬架通过电子液力阀智能调节减震器舒适和运动的软硬特性。与较为传统的液压式可调悬架不同,电子液力式悬架对电子设备的依赖性要更强。

二、CDC悬架系统构成

以CDC减震器为核心,辅以电子控制单元、电磁控制比例阀、车身加速度传感器、车轮加速度传感器等部件,便构成了一套完整的半主动式CDC悬架。DCC自适应悬架最大程度的兼容了传统机械弹簧和液压减震器构成的悬挂系统。

三、CDC悬架系统工作原理

CDC减震器是基于传统的液压减震器构造,减震器内注有油液充满液压油,有内外两个腔室,内外腔室的油液可通过联通两个腔室间的孔隙流动,在车轮颠簸时,减震器内的活塞便会套筒内上下移动,其腔内的油液便在活塞的往复运动的作用下在两个腔室间往返流动。

CDC主动液力悬挂的前后减震筒

那么CDC减震器是如何实现阻尼调节的呢?

CDC减震器分为内外两个腔室,里面充满液压油。内外腔室的油液可以通过之间的小孔流动。当车轮在颠簸时,减震器内的活塞会在套筒内上下移动,腔内的油液便在活塞的作用力下在内外腔室间流动,同时油液也会对活塞产生阻力,只要改变油液流动过程阻力的大小,就可以改变活塞的阻力大小,也就是减震器阻尼的大小。

因此只要改变两个腔室的小孔大小,就可以改变油液的阻力,因为在流量一定时,小孔的大小与液压油的阻力是存在比例关系的。所以通过CDC控制阀来改变孔的大小就能改变油液在内外腔室内往复的阻力,从而改变减震器的阻尼。

这就好比按压针筒内的推杆时,带针头和不带针头的阻力是不一样的。

那什么时候该改变减震器的阻尼大小?

这是由CDC系统的电子控制单元来控制的。系统会通过车辆上的传感器(车身加速度、横向加速度等传感器)来实时监测车辆当前的行驶状态(每秒钟至少可监测100次),搜集到的数据传输到控制单元经过运算对比后,对CDC控制阀发出相应的指令,从而控制阀门的开度大小来提供适应当前路况的阻尼。

四、CDC悬架车型应用情况

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。国内搭载车型主要有蔚来汽车ES6、理想L9,红旗E-HS9,岚图梦想家等国产新能源车型

高工智能汽车发布消息:从乘用车搭载数据来看,以2023年1-8月中国市场(不含进出口)乘用车交付数据来看,CDC标配搭载交付新车86.39万辆,MRC仅为6.64万辆;电控可变悬架系统前装搭载率为7.21%。

此外,由于空气悬架也需要CDC或者MRC的配合,也带动近年来相关系统产品的上车量快速增长。其中,今年1-8月CDC标配同比增长49.15%。

五、CDC主要供应商

(1)国外

目前CDC减震器技术主要是国外垄断。

采埃孚

采埃孚是在2001年收购了Sachs品牌(超过120年历史),后者专注于为乘用车提供减振器、离合器、双质量飞轮以及离合器操作系统等汽车底盘方案。

ZF Sachs用于轿车的CDC系统能够在1毫秒内读取车辆的行驶数据,并在同样短的时间内完成对减震器的调节。也就是说,理论上来讲这套系统的工作频率可以达到每秒钟1000次。

2018年,采埃孚还推出了全新纯主动式底盘系统sMOTION,集成了CDC复原压缩独立的双阀技术(CDCrci),并为车企提供模块化扩容、部件尺寸及接口,方便进行定制化设计。

马瑞利

马瑞利在中国市场,主要是通过与浙江万向的合资公司(万向马瑞利)为本地客户提供CDC减震器等产品(客户包括传统法系车企、比亚迪、理想等)。不过,这家合资公司的经营状况并不佳,23年上半年营收出现了同比下滑。

日本KYB

此外,在CDC市场,传统日韩系汽车零部件供应商也是主要玩家。比如,来自日本的KYB,成立至今已有近100年的历史。

(2)国内

国内供应商较少,主要配套后装市场,如保隆科技、天润工业等。此外,南阳淅减减震器凭借多年阀的自制生产和软件的开发积累经验,已经开始替代外资厂商获得部分国内前装市场份额。

保隆科技

上海保隆汽车科技股份有限公司于1997年5月在松江创立,于2017年在上海证券交易所上市。保隆科技立足汽车制造业,向汽车智能化与轻量化方向发展。公司产品包括气门嘴、平衡块、智能空气悬架等橡胶金属部件;排气系统管件、汽车结构件和EGR 管件等汽车金属管件;汽车胎压监测系统、汽车传感器、基于摄像头和毫米波雷达等技术的汽车驾驶辅助系统等汽车电子产品。保隆科技是大众、丰田、通用、现代起亚、福特、斯特兰蒂斯、捷豹路虎、上汽、东风、一汽、长安、北汽、广汽、长城、吉利等国内外知名汽车厂的合格供应商。公司以“让更多人受益于汽车科技的发展”为愿景,以“掌握领先技术,提升汽车部件”为使命,在汽车零部件领域作纵深发展。

天润工业

天润工业技术股份有限公司(天润工业)位于山东省威海市文登区天润路2-13号,是以生产“天”牌内燃机曲轴、连杆为主导产品、经营业务涵盖内燃机动力零部件(曲轴、连杆、铸锻件)、工装模具制造、自动化智能化装备、整车空气悬架等的大型综合性产业集团。公司生产的曲轴连杆产品几乎涵盖国内所有知名主机生产厂,并成功为戴姆勒、康明斯、卡特彼勒、约翰迪尔等国际行业龙头企业配套,产品随主机远销20多个国家和地区;部分系列型号的产品,直接出口韩国、印度、土耳其、英国、意大利、日本、美国等国外著名公司。公司拥有完善的营销网络体系,国内设立200多家区域重点代理与专卖商,产品覆盖全国31个省市区,主导产品市场占有率达80%以上。

南阳淅减减震器

南阳淅减汽车减振器有限公司是以生产各类车辆减振器为主的科技型集团公司,淅减公司在汽车领域的智能电控悬架系统、智能空气弹簧系统、全主动悬架系统和轨道交通领域的“地铁、火车、高速列车”减振器系统的研发和技术创新能力位居行业前茅!公司主营业务是从事各类车辆减振器的研发、生产与销售,涵盖传统汽车、智能电控与新能源汽车、地铁/火车/高铁轨道交通车辆。产品主要为一汽大众、一汽红旗、上海大众、上海汽车、东风岚图、比亚迪汽车、吉利汽车、奇瑞汽车、长城汽车、广汽埃安、理想汽车、小鹏汽车、蔚来汽车、德国戴姆勒、Stellantis、中车集团等40多家知名车辆厂配套汽车和轨道交通减振器,主导产品国内市场占有率及综合竞争力位居全国同行业前列。

目前,在中国本土供应商部分,也有一些企业开始研发适用于乘用车前装市场的CDC连续可变阻尼减震器。同时,一些车企也在自主开发软件控制系统,实现功能体验的差异化。比如,今年理想为魔毯空气悬架2.0新开发的CDC调整策略,也将应用到没有搭载空气悬架但配备CDC连续可变阻尼减振器的Air车型上,用户可以体验到稳定性和支撑性更好的运动CDC。

参考文章

【1】浅析CDC减震系统 智能底盘之家 2023-12-08

【2】悬架技术介绍下篇-主动悬架,魔毯or云辇 动力哥 汽车动力总成 2023-09-20

【3】汽车空气悬架技术分析 动力哥 汽车动力总成 2022-10-24

【4】CDC前装增速接近50%!哪些供应商领跑电控可变悬架赛道 高工榜单 高工智能汽车 2023-09-30

汽车材料网整理

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