随着汽车技术的发展，人们对汽车的舒适性和可操作性的要求越来越高。作为汽车舒适性和可操作性的重要配置之一，悬架是消费者的热门选择，也成为了消费者的热门选择。各种主机厂打高端的重要配置之一。空气悬架广泛应用于商用车的重型卡车和客车，而电控空气悬架主要应用于乘用车领域。由于成本高，多用于高档乘用车。但随着国产替代和技术的不断成熟，悬架的价格和应用车型都在快速下降。

一、什么是空气悬挂

汽车悬架是车身（车架）与车轮之间的连接装置。它的主要作用是传递车身与车轮之间的支撑力、制动力、转向力等力矩，减少颠簸路面对车身的冲击和吸收。车轮运动产生的振动保证了汽车的舒适性，减少了货物运输的损失。汽车悬架结构一般由弹性元件、减震器和导向机构组成，分别起到缓冲振动、吸收振动和传递扭矩的作用。弹性元件和减震器共同构成悬架的减震系统，是汽车悬架系统中最重要的组成部分。弹性元件具有一定的缓冲作用，可以延长冲击的作用时间，减少单位时间内的受力，实现缓冲作用。减震器可以吸收能量，将冲击的动能转化为热能，消耗掉多余的振动，从而达到减振的效果。弹性元件和减震器一般平行放置。在弹性元件的压缩和回弹过程中，减震器同时吸收能量，然后弹性元件恢复到原来的长度，将车辆支撑到正常高度。为了获得更好的舒适性，空气悬架系统逐渐应用于汽车的减振技术。并实现缓冲效果。减震器可以吸收能量，将冲击的动能转化为热能，消耗掉多余的振动，从而达到减振的效果。弹性元件和减震器一般平行放置。在弹性元件的压缩和回弹过程中，减震器同时吸收能量，然后弹性元件恢复到原来的长度，将车辆支撑到正常高度。为了获得更好的舒适性，空气悬架系统逐渐应用于汽车的减振技术。并实现缓冲效果。减震器可以吸收能量，将冲击的动能转化为热能，消耗掉多余的振动，从而达到减振的效果。弹性元件和减震器一般平行放置。在弹性元件的压缩和回弹过程中，减震器同时吸收能量，然后弹性元件恢复到原来的长度，将车辆支撑到正常高度。为了获得更好的舒适性，空气悬架系统逐渐应用于汽车的减振技术。弹性元件和减震器一般平行放置。在弹性元件的压缩和回弹过程中，减震器同时吸收能量，然后弹性元件恢复到原来的长度，将车辆支撑到正常高度。为了获得更好的舒适性，空气悬架系统逐渐应用于汽车的减振技术。弹性元件和减震器一般平行放置。在弹性元件的压缩和回弹过程中，减震器同时吸收能量，然后弹性元件恢复到原来的长度，将车辆支撑到正常高度。为了获得更好的舒适性，空气悬架系统逐渐应用于汽车的减振技术。

空气悬架系统作为半主动悬架，可以控制底盘高度、车身倾斜度和阻尼系数等，可显着改善驾驶体验，增加乘坐舒适性，提升智能化水平的车辆底盘。空气悬架系统主要由独立的空气弹簧、车身加速度传感器、空气弹簧减震器总成、空气悬架控制器（ECU）、储气罐、供气系统、分配阀和悬架高度传感器等组成。底盘系统调校、电控和橡胶工艺。

二、各模块系统介绍

(1) 独立空气弹簧

空气弹簧总成是主动悬架系统的重要减振部件。通过对空气弹簧组件进行充气和放气，可以调节车身的高度。在主动悬架中，空气弹簧代替了传统的螺旋弹簧，承载车身载荷，具有自身的非线性刚度特性，可以降低撞到限位块的概率，并且可以保证悬架偏置频率在下不同的负载，以满足舒适性要求。; 同时对高频振动有很好的隔震效果，可以大大提高汽车的音质。

空气弹簧主要由顶板、皮袋、缓冲块和活塞等组成。空气弹簧是空气悬挂系统的标志性部件，皮袋的制造是核心屏障。与普通金属弹簧相比，空气弹簧是一种充满压缩空气的柔性密封容器。借助空气的可压缩性，作为车身与车轮之间的弹性元件，承受和传递垂直载荷，可以很好地缓解。路面不平的影响。

空气弹簧主要有两种类型：膜式空气弹簧和套筒式空气弹簧。膜式空气弹簧主要用于商用车，而套筒式空气弹簧主要用于乘用车。气囊式空气弹簧是由一个带有绳索的橡胶气囊和封装在其中的压缩空气组成，主要依靠橡胶气囊的挠度来获得变形。膜式空气弹簧的气密囊由橡胶膜片和金属压紧件组成。由于气囊之间有绳索，气囊式空气弹簧中间部分不能径向膨胀，通常承载力较大，难以精确控制。主要用于商用车。膜式空气弹簧刚度低，机体固有振动频率低；小尺寸，易于部署在汽车上，多用于乘用车。球胆材料主要为天然橡胶（NR）和氯丁天然橡胶（NR/CR）；活塞材料为钢、铝、塑料，活塞形式为自密封、压板、螺栓连接，可加或不加气室。顶板有自封式和压接式。

空气弹簧理论研究的模型主要有三类：多物理参数模型、等效参数模型和有限元分析模型。由于等效参数模型是利用刚度、阻尼、惯性、摩擦等标准力学元素构建的，包含的参数较少，物理意义明确，更适合于车辆动力学的仿真研究。

下图展示了几种常见的空气弹簧等效参数模型。图a是将空气弹簧简化为线性刚度K和线性阻尼C的并联连接的弹簧-阻尼等效模型。图b称为模型。模型中，K1、K2、K3分别为气体压缩刚度、附加气室刚度和有效面积变化引起的刚度，λ为气囊与附加空气的体积比室，C 是气体流量。通过孔口时产生的阻尼系数，C 可以是线性阻尼或具有速度二次定律的非线性阻尼。图c是多体动力学软件中空气弹簧的主要模型。K1、K2、K3、C的含义同图b。K4为串联胶叠的刚度；M是排气管内的可变空气质量，它被空气弹簧的有效面积与排气管截面积的比值n放大。图 d 是 Berg 的 3D 模型中的垂直模型，将空气弹簧描述为弹性、摩擦和阻尼力元素的叠加，还包括管道中气流产生的非线性惯性因素。该模型包含7个参数：弹力元等效刚度Kez、摩擦力元最大值Ffz-max和位置参数z2、阻尼力元等效刚度Kvz、等效阻尼系数Czβ和速度指数β、管道空气质量M.模型和Berg模型具有较高的预测精度。

(2) 空气弹簧减震器总成

减震器的主要任务是在颠簸行驶时尽快使车身平静下来。此外，减震器必须确保车轮始终与地面接触。这两项任务对驾驶安全性和乘坐舒适性都有很大影响。虽然硬阻尼提高了驾驶安全性和动力，但它也降低了乘客的舒适度。反之亦然，软阻尼以牺牲驾驶安全性和动力性为代价来提高乘坐舒适性。因此，空气弹簧减振器一般采用可变阻尼减振器，通过改变阻尼力-速度曲线来实现悬架软硬度的变化。主要类型是具有连续阻尼控制 (CDC) 的可变阻尼阻尼系统和 MRC 可变阻尼阻尼系统。可变阻尼减振器通常与空气弹簧组装成弹簧减振器总成，以达到主动悬挂的效果。空气弹簧和减震器连接在同一个控制单元上，可以实现车身高度、减震器阻尼和弹簧刚度的同时调节，以及更高的调节频率和精度。弹簧主要负责储存行驶过程中的垂直振动能量。此时减振器也会被压缩，通过减振器内部油的往复运动将机械能转化为热能，传递到气缸进行散热，从而消耗掉振动能量，实现“减振”效果。

下图a显示了一个连续阻尼控制（CDC）液压减震器。减振器由反比例电磁阀连续控制空气弹簧 参数，控制副压缸与储油缸之间的节流孔大小，从而实现阻尼力的连续调节。当反比例电磁阀无控制电流或发生故障时，其节流阀关闭，减振器相当于传统的被动减振器。此时，阻尼特性是最难的；当控制反比例电磁阀，电流逐渐增大时，其节流孔打开并逐渐增大，此时阻尼特性软化至最软点。图b显示了减振器阻尼特性的变化范围。在暗区，避震特性较硬，车辆主要是为了获得良好的操控稳定性；在浅色区域，避震器特性较为柔和，车辆主要是为了获得良好的舒适性。图c为基于CDC减震器设计的CDC空气弹簧液压减振支柱。空气弹簧有一个额外的气室，因此可以改变阻尼支柱的刚度和阻尼，这是当前汽车的主动控制。最先进的减震支柱产品之一。避震器特性较软，车辆主要是为了获得良好的舒适性。图c为基于CDC减震器设计的CDC空气弹簧液压减振支柱。空气弹簧有一个额外的气室，因此可以改变阻尼支柱的刚度和阻尼，这是当前汽车的主动控制。最先进的减震支柱产品之一。避震器特性较软，车辆主要是为了获得良好的舒适性。图c为基于CDC减震器设计的CDC空气弹簧液压减振支柱。空气弹簧有一个额外的气室，因此可以改变阻尼支柱的刚度和阻尼，这是当前汽车的主动控制。最先进的减震支柱产品之一。

CDC可变阻尼减震系统是采埃孚主动悬架的技术，是主动悬架技术的标杆。理想的国产L9采用采埃孚的CDC可变阻尼减振器技术。CDC减震系统的核心部件由中央控制单元、CDC减震器、车身加速度传感器、车轮加速度传感器和CDC控制阀组成。内外腔中的油可以通过它们之间的小孔流动。当车轮颠簸时，减震器内的活塞会在套筒内上下移动，腔内的油液在活塞的作用下会在内外腔之间流动，油液也会对车轮产生阻力。活塞，只要改变油流过程的阻力，就可以改变活塞的阻力，也就是减震器的阻尼。因此，只要改变两腔孔的大小，就可以改变油液的阻力，因为当流量恒定时，孔的大小与液压油的阻力成正比。因此，通过CDC控制阀改变孔的大小，可以改变油液在内外室往复运动的阻力，从而改变减振器的阻尼。CDC 阀不断改变液压阻力，低阻力产生软阻尼，高阻力产生硬阻尼。只要改变两腔孔的大小，就可以改变油的阻力，因为当流量恒定时，孔的大小与液压油的阻力成正比。因此，通过CDC控制阀改变孔的大小，可以改变油液在内外室往复运动的阻力，从而改变减振器的阻尼。CDC 阀不断改变液压阻力，低阻力产生软阻尼，高阻力产生硬阻尼。只要改变两腔孔的大小，就可以改变油的阻力，因为当流量恒定时，孔的大小与液压油的阻力成正比。因此，通过CDC控制阀改变孔的大小，可以改变油液在内外室往复运动的阻力，从而改变减振器的阻尼。CDC 阀不断改变液压阻力，低阻力产生软阻尼，高阻力产生硬阻尼。通过CDC控制阀改变孔的大小，可以改变油液在内外室往复运动的阻力空气弹簧 参数，从而改变减振器的阻尼。CDC 阀不断改变液压阻力，低阻力产生软阻尼，高阻力产生硬阻尼。通过CDC控制阀改变孔的大小，可以改变油液在内外室往复运动的阻力，从而改变减振器的阻尼。CDC 阀不断改变液压阻力，低阻力产生软阻尼，高阻力产生硬阻尼。

ZF最新的主动悬架的减震器技术是带皮带的双管减震器，但尚未应用到汽车上。减震器有一个电动泵，将油从上工作缸泵到下工作缸，反之亦然。这会影响主电源。旁路从泵上升并以 5 Hz 的阀门启动频率激活两个 CDC 阀门。当驾驶过井盖、侧缝、砾石密封或砾石等驾驶场景时，这种高频场景将开始激活。用于自动驾驶汽车的双筒减震器，主动底盘成为技术方向，因为驾驶员不再时刻盯着路面。因此，随着采埃孚双筒减震系统即将量产，舒适性、

(3) 空气悬架电控系统

空气悬架电控方式由电控单元ECU、遥控器、高度传感器、电磁阀、遥控开关等组成。

(1)电控单元ECU是整个控制系统的“指挥中心”，是空气悬架控制计算的核心单元，将接收到的信号转换为操作指令。ECU接收的车辆信息包括：各桥的高度信号、各安全气囊的压力信号、车速信号（CAN线）、遥控信号等。传感器将采集到的车身状态信号传送给控制单元ECU，悬架ECU接收传感器输入信号，计算出最优控制输出信号，综合调节供气单元和空气弹簧的充放气、减震器阀，最终改变悬架。机架系统的各种参数和驾驶体验。

(2)高度传感器用于监测空气悬架的高度变化。当与高度阀相连的摆杆随着负载的变化而转动时，高度传感器将信息传递给ECU，以控制安全气囊的充气和放气。高度传感器一般安装在车架靠近车轴的位置，以准确感知轴荷的变化，将偏角转换成电信号发送给ECU，为车辆行驶提供控制依据。电子控制单元。压力传感器用于监测安全气囊压力的变化。压力传感器一般安装在安全气囊上，将气压压力转换成电压变化发送给ECU，为ECU提供控制依据。

(3)电磁阀是接收和传输信号的，是控制的执行元件。电磁阀通过驱动相应的线圈吸合来精确控制气囊的充气、放气或保压。一般安装在车架上。

空气悬架电控系统的工作原理是高度传感器装配在车架纵梁上，传感器摆杆固定在车桥上。当车轴移动时，车架与车架的距离也随之变化，高度传感器通过摆杆转动。实时监控此距离的变化，然后将信息传递给 ECU。除高度信息外，还可根据不同需求配备不同的测量装置，获取其他输入信息，如车速信息、供气压力、制动信息等。该算法在对输入信息进行分析计算后，得到输出控制信号，控制空气悬架执行器（主要是电磁阀）的准确动作，及时调整空气弹簧的刚度和减震器的阻尼，保证汽车在行驶过程中的运行。稳定性，乘坐舒适性和道路友好性。

随着汽车电子电气架构的不断演进，车载ECU的功能将逐渐融合。未来，悬架ECU可能会与转向、制动等系统的控制单元集成，集中在底盘域控制器上进行集中计算和处理。

三、空气悬架发展难点

在空气悬架的设计开发过程中，需要完成车辆侧倾角刚度和侧倾角、空气悬架刚度、高度控制阀、运动上下限、限位阀的计算，并符合我国的参数标准。空气悬架设计规范；完成导向机构、减震器、后稳定杆、后导臂、推力杆等各种压铸件的选型；并对承重部件进行CAE分析，最终在保证部件强度的前提下减轻空气悬架的重量。优化的空气悬架结构。主要难点包括：1）系统集成：空气悬架需要各个部件的配合，减震器与底盘结构件的零部件选型、刚度调整、耦合等方面需要大量的研发工作。车辆测试能力也提出了很高的挑战；2）电控单元：电控单元需要采集各种传感器发出的数据信息来完成处理，进而实现对零件的精确控制，算法开发量大。电控执行器的供气单元和阀体需要有很强的精密控制能力；3）橡胶气囊：作为底盘橡胶，受力复杂，耐久性极高。橡胶的配方和工艺形成高阻隔性。车辆测试能力也提出了很高的挑战；2）电控单元：电控单元需要采集各种传感器发出的数据信息来完成处理，进而实现对零件的精确控制，算法开发量大。电控执行器的供气单元和阀体需要有很强的精密控制能力；3）橡胶气囊：作为底盘橡胶，受力复杂，耐久性极高。橡胶的配方和工艺形成高阻隔性。车辆测试能力也提出了很高的挑战；2）电控单元：电控单元需要采集各种传感器发出的数据信息来完成处理，进而实现对零件的精确控制，算法开发量大。电控执行器的供气单元和阀体需要有很强的精密控制能力；3）橡胶气囊：作为底盘橡胶，受力复杂，耐久性极高。橡胶的配方和工艺形成高阻隔性。算法开发量大。电控执行器的供气单元和阀体需要有很强的精密控制能力；3）橡胶气囊：作为底盘橡胶，受力复杂，耐久性极高。橡胶的配方和工艺形成高阻隔性。算法开发量大。电控执行器的供气单元和阀体需要有很强的精密控制能力；3）橡胶气囊：作为底盘橡胶，受力复杂，耐久性极高。橡胶的配方和工艺形成高阻隔性。

4.总结

过去，空气悬架主要用于高端豪华车，市场主要被外资垄断。国内整车厂和供应商都缺乏相关经验。随着空气悬架成为消费者的热门选择，尤其是随着小鹏、理想、蔚来等新势力的加入，这些车企不断将空气悬架应用到车辆配置中，使得空气悬架迅速进入市场。空气悬架行业进入爆发期，大量发展需求涌现，前景广阔。