傳統(tǒng)車輛懸架系統(tǒng)通過(guò)將機(jī)械振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能來(lái)消耗能量，造成大量能量浪費(fèi)。近年來(lái)，具有能量回收功能的懸架系統(tǒng)因其在振動(dòng)衰減性能和減少能量消耗方面的改進(jìn)而受到廣泛關(guān)注。本文討論了能量消耗量和能量回收潛力，回顧了能量回收懸架的研究與發(fā)展，總結(jié)并評(píng)價(jià)了能量收集方案及其特點(diǎn)。研究表明，結(jié)合振動(dòng)衰減性能與能量回收效率的再生懸架具有廣闊的應(yīng)用前景。

01 懸架系統(tǒng)分類

乘用車領(lǐng)域，市面上最常見的被動(dòng)式懸架多采用螺旋彈簧+液壓減振器的結(jié)構(gòu)形式，被動(dòng)式懸架在汽車在行駛中無(wú)法依據(jù)路面狀況隨時(shí)調(diào)節(jié)懸架的剛度和阻尼。

被動(dòng)懸架

半主動(dòng)式懸架，顧名思義，就是部分性能可調(diào)?？梢允遣捎眠B續(xù)阻尼控制減振器（CDC）或磁流體變阻尼控制減振器（MRD）替代傳統(tǒng)減振器而讓懸架阻尼大小變得可調(diào)，也可以是采用空氣彈簧替代傳統(tǒng)螺旋彈簧讓剛度變得可調(diào)。

半主動(dòng)懸架（空簧+傳統(tǒng)減振器）

主動(dòng)懸架（Active Suspension）是一種高度先進(jìn)的汽車懸掛系統(tǒng)，它通過(guò)電子控制單元（ECU）和執(zhí)行器來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)懸掛的性能，以適應(yīng)不同的駕駛條件和路況。主動(dòng)懸架系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是能夠根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整懸掛的剛度和阻尼，以提供最佳的駕駛體驗(yàn)。

一、主動(dòng)懸架系統(tǒng)的構(gòu)成：

1. 電子控制單元（ECU）：ECU是主動(dòng)懸架系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)處理來(lái)自各種傳感器的數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)決定如何調(diào)整懸掛設(shè)置。

2. 傳感器：傳感器包括加速度計(jì)、陀螺儀、輪速傳感器等，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的運(yùn)動(dòng)和路面狀況。

3. 執(zhí)行器：執(zhí)行器是主動(dòng)懸架系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，包括電動(dòng)或液壓執(zhí)行器，用于調(diào)整懸掛的剛度和阻尼。

4. 控制算法：ECU使用復(fù)雜的控制算法來(lái)處理傳感器數(shù)據(jù)，并決定如何調(diào)整懸掛設(shè)置。

5. 實(shí)時(shí)調(diào)整：主動(dòng)懸架系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)路面變化，如顛簸或不平，自動(dòng)調(diào)整懸掛硬度，提供平穩(wěn)舒適的乘坐體驗(yàn)。

6. 適應(yīng)不同駕駛條件：主動(dòng)懸架系統(tǒng)可以根據(jù)不同的駕駛條件自動(dòng)調(diào)整懸掛設(shè)置，如城市駕駛、高速公路行駛或越野，以提供最佳的性能和舒適性。

主動(dòng)懸架系統(tǒng)的構(gòu)成展示了這一技術(shù)在提高車輛性能、舒適性和安全性方面的重要作用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，主動(dòng)懸架將繼續(xù)在豪華車型、高性能車型和電動(dòng)車型中發(fā)揮重要作用。

主動(dòng)式懸架，支持剛度和阻尼同時(shí)可調(diào)。

二、主動(dòng)懸架的工作原理：

1. 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：主動(dòng)懸架系統(tǒng)配備有各種傳感器，如加速度計(jì)、陀螺儀和路面高度傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的運(yùn)動(dòng)和路面狀況。

2. 控制算法：系統(tǒng)中的電子控制單元（ECU）使用復(fù)雜的控制算法來(lái)處理傳感器數(shù)據(jù)，并決定如何調(diào)整懸掛設(shè)置。

3. 執(zhí)行器：主動(dòng)懸架系統(tǒng)使用電動(dòng)或液壓執(zhí)行器來(lái)調(diào)整懸掛的剛度和阻尼，以適應(yīng)監(jiān)測(cè)到的條件。

三、主動(dòng)懸架的優(yōu)勢(shì)：

1. 提高舒適性：主動(dòng)懸架能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)路面變化，如顛簸或不平，自動(dòng)調(diào)整懸掛硬度，減少車身震動(dòng)，提供更加平穩(wěn)舒適的乘坐體驗(yàn)。

2. 增強(qiáng)操控性：在高速行駛或轉(zhuǎn)彎時(shí)，主動(dòng)懸架可以自動(dòng)增加懸掛硬度，減少車身側(cè)傾和俯仰，從而提高操控性和穩(wěn)定性。

3. 適應(yīng)不同駕駛條件：主動(dòng)懸架系統(tǒng)可以根據(jù)不同的駕駛條件自動(dòng)調(diào)整懸掛設(shè)置，如城市駕駛、高速公路行駛或越野，以提供最佳的性能和舒適性。

4. 減少維護(hù)需求：由于主動(dòng)懸架能夠有效減少路面沖擊對(duì)車輛的損害，因此有助于延長(zhǎng)車輛的使用壽命，并減少維護(hù)需求。

5. 與車輛系統(tǒng)的協(xié)同工作：主動(dòng)懸架系統(tǒng)可以與其他車輛系統(tǒng)（如導(dǎo)航系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)）協(xié)同工作，提供更加集成和智能的駕駛體驗(yàn)。

主動(dòng)懸架的這些特性使其成為現(xiàn)代汽車懸掛技術(shù)中的一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們可以期待主動(dòng)懸架在未來(lái)汽車中發(fā)揮更加重要的作用。

四、主動(dòng)懸架的典型案例：

1. Audi A8

奧迪在2018年通過(guò)其A8車型商業(yè)化了配備齒輪的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Adcock，2017年）。這是唯一一款在量產(chǎn)汽車上可用的主動(dòng)懸掛系統(tǒng)。該系統(tǒng)如圖所示，由一個(gè)高齒輪比的電動(dòng)機(jī)組成，其杠桿臂直接連接到車輪。通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，系統(tǒng)可以對(duì)車輪施加正向或負(fù)向力。系統(tǒng)通過(guò)使用串聯(lián)彈性配置來(lái)保護(hù)，避免來(lái)自路面的反向驅(qū)動(dòng)力，其中在齒輪電動(dòng)機(jī)和車輪之間安裝了一個(gè)彈簧。盡管這種組合非?？煽壳覐?qiáng)大，但高齒輪比、電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)和串聯(lián)彈性配置的結(jié)合導(dǎo)致帶寬較低（Adcock，2017年）。

2. ClearMotion(Nio 天行懸架)

電磁液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)自2007年以來(lái)由ClearMotion公司開發(fā)。該系統(tǒng)如圖所示，由四個(gè)小型伺服泵組成，這些伺服泵直接在標(biāo)準(zhǔn)減震器中調(diào)整油壓，以控制施加在車輪上的力（ClearMotion，2018年）。盡管結(jié)構(gòu)緊湊，但用于汽車主動(dòng)懸掛應(yīng)用的電磁液壓執(zhí)行器的帶寬較低，需要通過(guò)控制算法（如機(jī)器學(xué)習(xí)）進(jìn)行補(bǔ)償，以嘗試預(yù)測(cè)路面輪廓，而不是直接對(duì)干擾做出反應(yīng)。該策略是映射每條道路上的每個(gè)顛簸，將信息保存在云數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后向車輛發(fā)送實(shí)時(shí)命令以相應(yīng)地做出反應(yīng)。這使得該技術(shù)更像是一種“主動(dòng)”懸掛系統(tǒng)，依賴于軟件和與龐大且最新的云數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)連接才能正常工作。

3. 梅賽德斯-奔馳的E-Active車身控制：

E-Active車身控制是一種電液懸掛系統(tǒng)，具有可變阻尼，旨在實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的行駛舒適性。該懸掛由以下部分組成：氣動(dòng)系統(tǒng)、四個(gè)電液控制的減震器以及由一套傳感器協(xié)調(diào)，用于掃描道路表面的額外攝像頭、控制單元，以及由48伏特網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)的液壓泵。上述所有組件的作用是為您提供最佳的舒適性以及在最具挑戰(zhàn)性的駕駛情況下的額外安全性。

值得一提的是,比亞迪的云輦系列智能車身控制系統(tǒng)是該公司自主研發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)，代表了智能底盤技術(shù)的重要進(jìn)步。云輦系列由四個(gè)不同級(jí)別的系統(tǒng)組成：云輦-C、云輦-A、云輦-P和云輦-X，其中云輦-C、云輦-A、云輦-P計(jì)劃應(yīng)用于比亞迪的量產(chǎn)車型，而云輦-X作為尖端的概念產(chǎn)品，目前裝備在仰望U9工程車上，展示了該技術(shù)的未來(lái)方向。

云輦技術(shù)的核心在于一個(gè)集成的架構(gòu)，這個(gè)架構(gòu)由感知層、決策層和執(zhí)行層組成。感知層通過(guò)各種傳感器獲取路況和車身狀態(tài)信息，決策層對(duì)這些信息進(jìn)行處理并輸出控制指令，而執(zhí)行層則根據(jù)不同車型的需求實(shí)現(xiàn)具體的功能。

云輦-C系統(tǒng)，即智能阻尼車身控制系統(tǒng)，提供了類似CDC（連續(xù)阻尼控制）懸架技術(shù)的功能，通過(guò)電磁閥控制減震器阻尼，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。與傳統(tǒng)CDC技術(shù)相比，云輦-C在掃描頻次和響應(yīng)速度上都有顯著提升，為駕駛者帶來(lái)更加舒適和操控性更強(qiáng)的駕駛體驗(yàn)。云輦-C預(yù)計(jì)首先搭載在比亞迪的旗艦車型漢EV上。

云輦-A系統(tǒng)，智能空氣車身控制系統(tǒng)，是云輦-C的升級(jí)版，采用電磁閥減震器與多腔空氣彈簧的組合，不僅能夠調(diào)節(jié)阻尼，還能調(diào)整車身高度和剛度，提供高達(dá)150mm的高度調(diào)節(jié)范圍，極大提升了乘坐舒適性和車輛操控性。

云輦-P系統(tǒng)，智能液壓車身控制系統(tǒng)，采用主動(dòng)式液壓減震器，具備快速響應(yīng)和高負(fù)載能力。這種系統(tǒng)不需要空氣彈簧，通過(guò)液壓油的充放來(lái)控制減震器的伸縮，實(shí)現(xiàn)了超過(guò)5噸的舉升能力和一鍵調(diào)平功能，為車輛提供了卓越的越野性能。

云輦-X系統(tǒng)，作為概念性產(chǎn)品，展示了云輦技術(shù)的高級(jí)功能，如懸架系統(tǒng)的快速響應(yīng)和舉升能力，以及潛在的未來(lái)應(yīng)用。云輦-X在云輦-P的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升，利用先進(jìn)的傳感器和控制系統(tǒng)，為自動(dòng)駕駛和駕駛輔助系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的支持。

總體而言，云輦系列不僅展現(xiàn)了比亞迪在智能底盤技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，還預(yù)示著未來(lái)汽車在安全、舒適、操控和越野性能方面的重大突破。隨著技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用，云輦系統(tǒng)有望為消費(fèi)者帶來(lái)更加豐富和卓越的駕乘體驗(yàn)。

02  懸架系統(tǒng)能量回收的背景介紹

車輛懸架系統(tǒng)的主要功能是支撐車身重量、隔離車架與路面擾動(dòng)，并保持車輪與路面的接觸。懸架系統(tǒng)的兩個(gè)關(guān)鍵組件是彈簧和減震器。傳統(tǒng)減震器設(shè)計(jì)用于將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能以衰減振動(dòng)，然而，這些被消耗的能量實(shí)際上來(lái)自燃料或電能，導(dǎo)致大量浪費(fèi)。

隨著綠色制造理念的興起，尤其在汽車工業(yè)中，減少能量浪費(fèi)和提高能源效率成為關(guān)鍵課題。懸架系統(tǒng)是車輛能量消耗的重要來(lái)源，回收懸架系統(tǒng)的振動(dòng)能量并將其轉(zhuǎn)化為電能用于供電是一個(gè)可行的解決方案。因此，能量回收懸架應(yīng)運(yùn)而生。這種系統(tǒng)不僅能轉(zhuǎn)化并存儲(chǔ)能量，還能提高車輛的燃油效率。

03  車輛懸架的能量回收方案介紹

傳統(tǒng)車輛懸架系統(tǒng)在行駛過(guò)程中消耗大量能量。研究表明，車輛行駛時(shí)僅10%-20%的燃料能量用于有效驅(qū)動(dòng)。懸架系統(tǒng)振動(dòng)能量的損失是能量消耗的重要來(lái)源之一。例如，研究指出四個(gè)減震器在13.4米/秒的速度下行駛在崎嶇道路上時(shí)，總功率損耗約為200瓦。

研究表明，懸架系統(tǒng)中潛在的能量回收量是顯著的。再生懸架系統(tǒng)能夠收集并存儲(chǔ)振動(dòng)能量，用于懸架的主動(dòng)控制或供電。例如，研究估計(jì)在高速公路行駛時(shí)，每個(gè)懸架的平均再生功率可以達(dá)到100瓦，占驅(qū)動(dòng)功率的約5%。通過(guò)實(shí)施再生減震器，車輛的燃油效率可提高約10%。

根據(jù)工作原理，再生懸架系統(tǒng)可分為機(jī)械再生懸架和電磁再生懸架。

一、機(jī)械再生懸架

機(jī)械再生懸架是一種懸架系統(tǒng)，利用車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能，通過(guò)機(jī)械裝置將其轉(zhuǎn)換為電能或其他形式的能量，并再利用這些能量。

這種類型的懸架系統(tǒng)通常由以下幾個(gè)關(guān)鍵組件組成：

1. 機(jī)械裝置：機(jī)械再生懸架系統(tǒng)中的核心是機(jī)械裝置，它位于車輛的懸架系統(tǒng)中，負(fù)責(zé)收集車輪運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能并將其轉(zhuǎn)換為其他形式的能量。這些機(jī)械裝置通常設(shè)計(jì)成與車輪或懸架系統(tǒng)直接連接，以便有效地捕獲車輛的運(yùn)動(dòng)能量。

2. 發(fā)電機(jī)或電機(jī)：機(jī)械裝置通常與發(fā)電機(jī)或電機(jī)相連，用于將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能。當(dāng)車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)會(huì)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)或電機(jī)產(chǎn)生電能。這些發(fā)電機(jī)或電機(jī)可以是傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)，也可以是一些新型的線性發(fā)電機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇合適的類型。

3. 能量存儲(chǔ)系統(tǒng)：機(jī)械再生懸架通常還包括能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)由發(fā)電機(jī)或電機(jī)產(chǎn)生的電能。這些能量存儲(chǔ)系統(tǒng)可以采用電池、超級(jí)電容器或其他形式的儲(chǔ)能設(shè)備。存儲(chǔ)的電能可以在需要時(shí)用于供電給車輛的電子設(shè)備、驅(qū)動(dòng)電機(jī)或其他系統(tǒng)。

機(jī)械再生懸架系統(tǒng)的工作原理如下：

1. 能量收集：當(dāng)車輛行駛時(shí)，懸架系統(tǒng)中的機(jī)械裝置會(huì)受到車輪運(yùn)動(dòng)的影響而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)可以是車輪上下運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或其他形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。機(jī)械裝置將這些運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，例如轉(zhuǎn)動(dòng)能或線性運(yùn)動(dòng)能。

2. 能量轉(zhuǎn)換：機(jī)械裝置將機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)或電機(jī)。發(fā)電機(jī)或電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，通常通過(guò)磁場(chǎng)與導(dǎo)體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式產(chǎn)生電流。這樣就產(chǎn)生了電能，可以用于供電或存儲(chǔ)。

3. 能量存儲(chǔ)和再利用：由發(fā)電機(jī)或電機(jī)產(chǎn)生的電能被存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中。這些儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在需要時(shí)釋放電能，供給車輛的其他系統(tǒng)使用。例如，在加速或行駛過(guò)程中需要額外電力時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以釋放能量，以支持電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或其他電子設(shè)備的運(yùn)行。

機(jī)械再生懸架系統(tǒng)利用了車輛運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)能量的再生利用，提高了車輛的能源利用效率。它適用于各種類型的車輛，包括傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛和電動(dòng)車輛。

機(jī)械再生懸架（Mechanical Regenerative Suspension）的具體應(yīng)用案例主要集中在汽車行業(yè)，尤其是高性能車輛和節(jié)能車輛上。

以下是一些已知的應(yīng)用案例：

1. GenShock 系統(tǒng)：

應(yīng)用領(lǐng)域：汽車懸架系統(tǒng)

合作伙伴：ZF Friedrichshafen AG 和 Levant Power Corporation

功能：該系統(tǒng)利用車輛行駛時(shí)懸架的上下運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生電能，通過(guò)一個(gè)電動(dòng)泵和液壓系統(tǒng)將這種機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并將其存儲(chǔ)在車輛的電池中。

優(yōu)勢(shì)：不僅提高了車輛的行駛平穩(wěn)性和舒適性，還能回收能量，提高能源效率。

GenShock是一種由Levant Power公司開發(fā)的創(chuàng)新主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，它能夠從道路顛簸中回收能量，并通過(guò)緊湊的電動(dòng)機(jī)、電子控制單元和電液齒輪泵將這些能量轉(zhuǎn)換為電力，輔助汽車的電力系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)不僅提升了乘坐舒適度，還允許車輛在通過(guò)坑洼路面時(shí)自我供電，甚至實(shí)現(xiàn)無(wú)需千斤頂?shù)妮喬ジ鼡Q。

GenShock系統(tǒng)的工作原理是，當(dāng)車輛駛過(guò)不平路面，減震器的移動(dòng)會(huì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電力，這些電力可以直接用于汽車的電氣系統(tǒng)，從而提高能源利用效率。與傳統(tǒng)減震器不同，GenShock通過(guò)電液執(zhí)行器控制減震器內(nèi)部的壓力，根據(jù)路面類型調(diào)整減震效果，并通過(guò)連續(xù)阻尼控制（CDC）系統(tǒng)提供與豪華車相媲美的舒適性和跑車的動(dòng)態(tài)操控特性。

此外，GenShock技術(shù)在軍事市場(chǎng)上首次亮相，一些卡車公司已經(jīng)開始測(cè)試該系統(tǒng)，并根據(jù)初步結(jié)果預(yù)期能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)90%的投資回報(bào)率。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，不僅適用于民用車輛，還可用于卡車、軍事和越野應(yīng)用，有望在多種路況下提供卓越的性能。

總之，GenShock技術(shù)通過(guò)回收原本浪費(fèi)的能量，不僅提升了乘坐體驗(yàn)，還顯著提高了能源效率，具有巨大的市場(chǎng)潛力和應(yīng)用價(jià)值。

2. Audi 的eROT系統(tǒng)：

應(yīng)用領(lǐng)域：乘用車懸架系統(tǒng)

功能：利用電動(dòng)旋轉(zhuǎn)阻尼器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓阻尼器，通過(guò)車輛的顛簸運(yùn)動(dòng)發(fā)電。

優(yōu)勢(shì)：提高了車輛的舒適性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)，同時(shí)還能回收部分能量用于車輛的電氣系統(tǒng)。

奧迪e-ROT(electromechanical rotary dampers)技術(shù)是一種創(chuàng)新的懸掛系統(tǒng)，它通過(guò)水平安裝的電動(dòng)機(jī)吸收因路面顛簸產(chǎn)生的動(dòng)能并轉(zhuǎn)換為電能。與傳統(tǒng)液壓減震器不同，e-ROT系統(tǒng)利用與車輪相連的杠桿來(lái)吸收動(dòng)能，并通過(guò)齒輪系統(tǒng)將此動(dòng)能傳遞給電動(dòng)機(jī)，進(jìn)而產(chǎn)生電力。這些電動(dòng)機(jī)不僅與汽車的48伏電氣網(wǎng)絡(luò)相連，還通過(guò)DC轉(zhuǎn)換器與12伏主電氣系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)了電能的有效管理和利用。

e-ROT系統(tǒng)在不同路況下的能量回收能力顯著，從平坦路面的3瓦到崎嶇路面的613瓦不等。這種能量回收不僅提高了燃油效率，還有助于減少二氧化碳排放，平均每公里減少約3克，相當(dāng)于每100公里減少燃油消耗約0.7升。此外，e-ROT技術(shù)通過(guò)電子控制，實(shí)現(xiàn)了懸掛系統(tǒng)的壓縮和反彈行程的獨(dú)立調(diào)節(jié)，提供了更加舒適的乘坐體驗(yàn)，同時(shí)省去了傳統(tǒng)垂直減震器，為車輛設(shè)計(jì)提供了更多靈活性。

e-ROT技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，不僅適用于傳統(tǒng)汽車，還特別適合混合動(dòng)力和電動(dòng)車輛，展現(xiàn)了汽車懸掛系統(tǒng)在節(jié)能和環(huán)保方面的潛力，為未來(lái)汽車懸掛技術(shù)的發(fā)展開辟了新的道路。這項(xiàng)技術(shù)是汽車懸掛系統(tǒng)領(lǐng)域的一次重大創(chuàng)新，它不僅提升了乘坐體驗(yàn)，還通過(guò)能量回收為汽車的環(huán)保和節(jié)能做出了貢獻(xiàn)。

二、電磁再生懸架

電磁再生懸架是一種先進(jìn)的汽車懸架系統(tǒng)，利用電磁感應(yīng)原理來(lái)提供更加智能和自適應(yīng)的懸架控制。這種懸架系統(tǒng)可以根據(jù)車輛的速度、路面狀況和駕駛方式等因素實(shí)時(shí)調(diào)整懸架剛度，以提供更好的懸架性能和乘坐舒適性。

下面是電磁再生懸架的一些關(guān)鍵組成部分和工作原理：

1. 電磁感應(yīng)器：安裝在車輛的懸架系統(tǒng)上，用于感知車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和路面狀況。這些感應(yīng)器可以檢測(cè)車輛的加速度、轉(zhuǎn)向角度以及路面的凹凸不平程度等信息。

2. 電磁執(zhí)行器：這些裝置通過(guò)控制電流來(lái)調(diào)整懸架系統(tǒng)中的電磁場(chǎng)，從而改變懸架的剛度和高度。通過(guò)改變電磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向，電磁執(zhí)行器可以使懸架系統(tǒng)對(duì)不同的路面條件做出實(shí)時(shí)響應(yīng)。

3. 控制單元：這是懸架系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)接收來(lái)自電磁感應(yīng)器的信息，并根據(jù)預(yù)設(shè)的算法和駕駛模式來(lái)調(diào)節(jié)電磁執(zhí)行器的工作。控制單元通常集成了各種傳感器和算法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)懸架系統(tǒng)的精確控制。

4. 能量回收系統(tǒng)：電磁再生懸架還可以利用車輛的運(yùn)動(dòng)能量來(lái)回收電能，以供懸架系統(tǒng)和其他車輛系統(tǒng)使用。這種能量回收系統(tǒng)可以通過(guò)在車輛制動(dòng)時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能來(lái)實(shí)現(xiàn)。

電磁再生懸架的工作原理如下：

當(dāng)車輛行駛在不同的路面上時(shí)，電磁感應(yīng)器會(huì)感知到路面的狀況和車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

控制單元會(huì)根據(jù)這些信息來(lái)調(diào)節(jié)電磁執(zhí)行器的工作，以使懸架系統(tǒng)適應(yīng)當(dāng)前的路面條件和駕駛方式。

在遇到顛簸路面時(shí)，電磁執(zhí)行器會(huì)增加懸架的剛度，以減少車輛的顛簸感和懸架的下沉。

在行駛在平整路面時(shí)，電磁執(zhí)行器可以減小懸架的剛度，提高車輛的舒適性和操控性。

同時(shí)，能量回收系統(tǒng)可以在車輛制動(dòng)時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并存儲(chǔ)起來(lái)以供日后使用。

總的來(lái)說(shuō)，電磁再生懸架通過(guò)利用電磁感應(yīng)和能量回收技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛懸架系統(tǒng)的智能控制和能量利用，提高了車輛的懸架性能、乘坐舒適性和能源利用效率。

在實(shí)際應(yīng)用中，Bose公司、ZF和大眾集團(tuán)以及舍弗勒集團(tuán)等都開發(fā)了各自的電磁再生懸架系統(tǒng)。例如，Bose公司通過(guò)對(duì)稱排列的雙電機(jī)與滾珠絲杠結(jié)合，平衡了輸出力，減少了電磁力波動(dòng)的影響,圖a,b。而舍弗勒集團(tuán)則采用無(wú)刷直流電機(jī)和滾珠絲杠，通過(guò)離心制動(dòng)器有效控制電機(jī)速度，防止過(guò)載，圖c。

特別地，比亞迪的云輦-Z系統(tǒng)是一個(gè)典型的例子,云輦-Z系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)確實(shí)是令人印象深刻的。它的核心是兩個(gè)六棱形大筒子，內(nèi)部藏有直線電機(jī)等組件。這些組件通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)和布局，能夠提供靈活的磁力調(diào)節(jié)，甚至可以控制車輛的高度和起跳。這種設(shè)計(jì)雖然復(fù)雜，但通過(guò)多項(xiàng)專利的申請(qǐng)和公開說(shuō)明，比亞迪展示了其對(duì)系統(tǒng)的深入研究和工程實(shí)踐。

至于耐用性，云輦-Z系統(tǒng)采取了多項(xiàng)措施來(lái)確保其穩(wěn)定性和可靠性。例如，預(yù)留了冷卻系統(tǒng)的安裝位，采用強(qiáng)制液冷系統(tǒng)以帶走系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，設(shè)計(jì)了散熱風(fēng)道和強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)等。此外，比亞迪還為系統(tǒng)設(shè)計(jì)了降溫模式，并在直線電機(jī)組件中使用了永磁體，即使斷電也能保持一定的互斥力。此外，云輦-Z系統(tǒng)仍然保留了物理結(jié)構(gòu)的彈簧和液壓減震機(jī)，作為雙備份，以確保在斷電情況下仍能提供基本的支撐和穩(wěn)定性。

綜合來(lái)看，云輦-Z系統(tǒng)不僅在技術(shù)上相當(dāng)先進(jìn)，而且在設(shè)計(jì)上考慮了多種情況，以確保其性能和可靠性。雖然并不完美，但這種系統(tǒng)的出現(xiàn)為汽車行業(yè)帶來(lái)了新的可能性和發(fā)展方向。

云輦-Z 是比亞迪仰望U7汽車上搭載的一套先進(jìn)減震系統(tǒng)，它利用了多項(xiàng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高度的可調(diào)節(jié)性和減震效果。

根據(jù)提供的專利信息，我們可以對(duì)云輦-Z的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行一些分析：

1. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：云輦-Z的外觀為兩個(gè)六棱型大筒子，這些筒子內(nèi)部包含了減震系統(tǒng)的核心組件。

2. 內(nèi)部組件：根據(jù)專利CN117879255A和CN117662655A，云輦-Z的內(nèi)部由兩個(gè)獨(dú)立的組件構(gòu)成，包括直線電機(jī)結(jié)構(gòu)和上下限位件。

3. 直線電機(jī)：專利CN117674493A顯示，云輦-Z使用的是永磁直線電機(jī)，配合電磁組件，能夠?qū)崿F(xiàn)磁通量的快速調(diào)節(jié)，從而調(diào)整車高和控制車輛的起跳。

4. 耐用性和散熱：云輦-Z設(shè)計(jì)了多套散熱系統(tǒng)以保證其穩(wěn)定性和耐用性。專利CN117803675A和CN117879262A提到了預(yù)留的冷卻系統(tǒng)安裝位，CN117656742A則展示了強(qiáng)制液冷系統(tǒng)，通過(guò)液壓油帶走熱量。此外，CN117869525A的專利還提到了散熱風(fēng)道和強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)，以及CN117791910A提到的熱管技術(shù)，這些都是為了確保系統(tǒng)在高負(fù)荷下也能穩(wěn)定工作。

5. 斷電后的可靠性：專利CN117869503A提到了云輦-Z的降溫模式，而CN117674493A中提到的永磁體即使在斷電情況下也能保持一定的互斥力。此外，云輦-Z系統(tǒng)可能還包含物理彈簧和液壓減震機(jī)作為雙備份，確保即使在斷電情況下，車輛也不會(huì)完全失去減震功能。

6. 玩法：云輦-Z的可調(diào)節(jié)性為車輛提供了多種玩法，例如根據(jù)路況調(diào)整車高，或者在需要時(shí)控制車輛起跳，增加了駕駛的樂(lè)趣和車輛的適應(yīng)性。

綜上所述，云輦-Z不僅在技術(shù)上先進(jìn)，而且在設(shè)計(jì)上也考慮了耐用性和散熱問(wèn)題，確保了系統(tǒng)的可靠性。斷電后雖然可能無(wú)法提供最佳性能，但車輛仍具備基本的減震功能。這些特性使得云輦-Z成為一個(gè)創(chuàng)新且實(shí)用的汽車減震系統(tǒng)。

04  再生懸架系統(tǒng)的市場(chǎng)需求

再生懸掛系統(tǒng)作為一種新興的工程創(chuàng)新，通過(guò)回收車輛行駛時(shí)由于路面不規(guī)則性而產(chǎn)生的振動(dòng)能量，將其轉(zhuǎn)換為電能，為混合動(dòng)力和電動(dòng)車的電池組提供額外的電力。

再生懸掛系統(tǒng)市場(chǎng)預(yù)計(jì)在2032年之前將顯著增長(zhǎng)，得益于電動(dòng)汽車銷量的大幅增加，特別是在歐洲和美國(guó)市場(chǎng)。隨著電動(dòng)車的普及，研究和開發(fā)方向也在向提高能量產(chǎn)出轉(zhuǎn)變。由于再生懸掛系統(tǒng)組件成本較高，預(yù)計(jì)最初將在高端電動(dòng)車中部署，隨后逐漸擴(kuò)展到其他車輛類型。

歐洲市場(chǎng)因汽車產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)勁和可持續(xù)政策而具有巨大潛力，預(yù)計(jì)到2032年市場(chǎng)估值將達(dá)到9.51億美元；而美國(guó)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將占據(jù)北美市場(chǎng)91%以上的份額，且電動(dòng)汽車銷量在2021年翻倍，超過(guò)50萬(wàn)輛。技術(shù)方面，電磁子領(lǐng)域預(yù)計(jì)到2032年將占據(jù)92.1%的市場(chǎng)份額，顯示出其在再生懸掛系統(tǒng)中的重要性。主動(dòng)再生懸掛系統(tǒng)因其提高車輛動(dòng)態(tài)性能的潛力而受到關(guān)注，可能成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

電動(dòng)車制造商正尋求提高車輛行駛范圍的成本效益方法，再生懸掛系統(tǒng)通過(guò)收集車輛的動(dòng)能，有助于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。開發(fā)人員致力于制造能夠使電動(dòng)車行駛范圍翻倍的再生懸掛系統(tǒng)，公司正在去除懸掛系統(tǒng)中的傳統(tǒng)組件以減少損失并提高效率。在成功試驗(yàn)和實(shí)施后，原始設(shè)備制造商和行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者可能會(huì)尋求戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系和合作，以獲得技術(shù)專長(zhǎng)并加速產(chǎn)品開發(fā)。

目前，再生懸掛系統(tǒng)技術(shù)仍處于研發(fā)和原型階段，面臨高成本和商業(yè)化挑戰(zhàn)。然而，隨著設(shè)計(jì)和耐用性的持續(xù)創(chuàng)新，預(yù)計(jì)未來(lái)十年乘用車部分將顯著擴(kuò)張，尤其是在高端電動(dòng)汽車中。此外，隨著制造商實(shí)施先進(jìn)技術(shù)，能源消耗也在增加，而通過(guò)再生懸掛收集的能源可以用來(lái)補(bǔ)充車輛的能源需求，這為技術(shù)發(fā)展提供了新的方向。

行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局中，奧迪、Guident、Intertronic Gresser GmbH、Levant、SoftWheel和ZF Friedrichshafen AG等是再生懸掛系統(tǒng)的主要開發(fā)商。這些公司正在積極研發(fā)新技術(shù)，并通過(guò)收購(gòu)和合作來(lái)擴(kuò)展產(chǎn)品線和獲取技術(shù)專長(zhǎng)。例如，Guident獲得了用于制造高能量密度電磁再生減震器的專利；SoftWheel宣布了一種新技術(shù)，可以為電動(dòng)汽車收集能量和吸收沖擊；奧迪開發(fā)了利用減震器運(yùn)動(dòng)發(fā)電的原型懸掛系統(tǒng)eROT；Intertronic Gresser GmbH獲得了為混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)的“發(fā)電懸掛系統(tǒng)”的專利。

05  總   結(jié)

能量回收懸架在提高車輛燃油效率方面具有巨大潛力，但實(shí)際應(yīng)用中仍面臨諸多挑戰(zhàn)。再生懸架的設(shè)計(jì)需要平衡能量收集效率與振動(dòng)隔離性能。未來(lái)的研究應(yīng)著重開發(fā)更高效的能量收集裝置和優(yōu)化控制策略，以實(shí)現(xiàn)再生懸架的實(shí)際應(yīng)用。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的評(píng)估與總結(jié)，可以看出再生懸架系統(tǒng)在提升車輛整體性能方面具有重要意義。結(jié)合綠色制造理念，再生懸架的發(fā)展前景值得期待。

參   考：

1.全網(wǎng)最早！從專利信息入手，深度解析比亞迪云輦-Z技術(shù)_車家號(hào)_發(fā)現(xiàn)車生活_汽車之家 (autohome.com.cn)

2.Mechanical Engineer ;-):: GenShock (imechanicalengineer.blogspot.com)

3.Audi working on a new, innovative suspension tech | Autodeal

4.Audi eROT - Auto Tecnica

5.Dojazd aj komfort zvy?ia elektromechanické tlmi?e od Audi - TopSpeed.sk

6.比亞迪云輦技術(shù)解析，云輦是什么技術(shù)-Carmeta (car-metaverse.com)

7.如何看待比亞迪新發(fā)布的云攆-X全自動(dòng)控制系統(tǒng)？- 知乎 (zhihu.com)

8.比亞迪云輦：三套方案有何區(qū)別？與競(jìng)品有何差異？_電池網(wǎng) (itdcw.com)

9.分不清比亞迪云輦C、云輦A、云輦P，這篇文章給你解釋透_懂車帝 (dongchedi.com)

10.Regenerative Suspension System Market Analysis 2032 (factmr.com)