北信瑞丰基金基金经理 于军华
3月27日,仰望U7正式开启预售,其核心技术云辇Z也相应发布,这无疑再次将汽车悬架系统推到了聚光灯下。
一、什么是汽车悬架?
专业点说,汽车悬架是车架(或车身)与车轴(或车轮)之间作连接的传力机件。悬架是我们通常说的汽车底盘的核心件,直接影响汽车的操控。我们说汽车操控好不好,悬架的作用能占一半。
汽车行业有个现象,那就是但凡强调底盘,就离小众不远了。比如以底盘操控性好著称的法系车,还有马自达、福特。放下执念的宝马反而过得很好。
汽车悬架或者说底盘在某种程度上是一种玄学,因为传统燃油车结构很复杂,重心不稳定,底盘的调教需要经年累月的试错,中间有很多的Know how。所以底盘的调教对于传统燃油车来说,确实是一门核心技术。但新能源汽车时代,电池又大又沉,而且可以直接放在汽车中央,汽车底盘调教的难度一下子变得低了很多,再加上计算机仿真技术的发展,汽车底盘的进步肉眼可见,汽车悬架系统的升级也是突飞猛进。
二、汽车悬架的分类
对于汽车悬架的介绍非常多,往往更倾向于技术分析。
实际上汽车悬架很简单,就是弹簧+减震器。李书福以前说过,汽车无非就是“四个轮子加两个沙发”,真的是很形象。
弹簧的作用,是用来过滤四个轮子传过来的震动,用刚度来区分,也就是通常说底盘软硬。减震器则用来抑制弹簧的往复运动,区分的指标是阻尼。
一个完美的悬架应该是什么样呢?首先必须是独立式悬架,悬架能够分别过滤每个车轮的震动,其次必须能够主动识别道路颠簸,实行主动避震。这就要求悬架的刚度和阻尼都必须是可调的,而且能够调整的幅度越大,悬架越先进。
最低级的悬架就是非独立悬挂,可以分为板簧式和扭力梁式。板簧式又称板悬,一根车轴连着两个轮子,通常用在货车上。扭力梁式又称半独立悬挂,两个轮子中间有一根扭力梁连接。
稍微高端一些的就是独立悬挂,主流的有麦弗逊式、双叉臂和多连杆。结构越复杂,可以调控的自由度就越多,而体积就越大,造价也更高。
麦弗逊式最简洁,由弹簧、减震器和A字下摆臂构成,双叉臂在麦弗逊的基础上多了一个上横臂,可以更好的控制横向的力,多连杆则在双叉臂的基础上又增加了几根连杆,这样能够更好控制底盘的运动。
从机械结构角度来说,基本上主要的悬架就到这了。比如普通的家用车卡罗拉、凯美瑞就是前麦弗逊后多连杆。典型的运动型和高端汽车则普遍采用前双叉臂后五连杆的结构,比如保时捷911、奔驰S以及宝马M5。
三、汽车悬架的未来
从机械结构的角度看,创新的余地并不多,前双叉臂后五连杆基本上就是顶配了。市场目前重点优化的方向是弹簧和减震器。
首先看减震器,CDC是采埃孚的一个品牌,现在已经成为可变阻尼减震器的代名词了。这种减震器的阻尼可调,过弯的时候阻尼大一些,减少侧倾,平路上调的小一点,弹簧对震动的过滤更充分,提高舒适性。比亚迪的云辇C就是这种减震器。
关键是弹簧,在这个方向上延伸出了各种新技术。
最早是空气弹簧,本质上就是橡胶,可以分成单腔、双腔和三腔。单腔不能调整刚度,只能静止时调整高度,双腔和三腔则既可以调整底盘高度,又可以调整刚度。云辇A就是空气弹簧+CDC。
但是因为空气弹簧中空气扩散速度有限,无法在行驶中动态调节,后续厂家就在空气弹簧中加入了液压装置,这就是云辇P和云辇X。
到了这儿,基本上就是传统技术的极限了。奔驰的魔毯悬挂,蔚来的天行底盘,仰望U9的云辇X,就是空气悬挂+CDC+液压缸的组合。
现在,行业龙头凭借着10万工程师带来的红利,又卷出了全新的技术,云辇Z。
云辇Z所代表的主动悬挂技术的先驱是音响技术闻名的BOSE公司,早在上个世纪,BOSE就发明了主动悬挂,但当时这种悬挂并不具备实现的条件,因为这套悬挂百公里油耗10升,另外还需要一套单独的电力系统。
最近几年,三电技术日新月异,主动悬挂系统已经具备了实现的条件。
仰望U7的云辇Z就是最新的技术方向。云辇Z的技术思路在于用四个直线电机替代了传统的弹簧,既可以调整刚度,还可以调整阻尼。
云辇Z代表了汽车悬架的终极发展方向,但这个系统要求太高,目前广泛推广的难度太大,还需要时间。
目前我们能够最明确的趋势是,空气悬挂的推广速度会加快。
根据一位汽车博主的微博,比亚迪将在中山建设一条双腔空气悬挂生产线,年产能120万套,预计2025年上半年投产。这个项目有望将现在空气悬挂每套6000-8000元的成本降到3000元左右,加速空气悬挂的普及。
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