奥迪AI主动悬架技术介绍

喀晶元

关键词：主动悬架

主动悬架系统是近10年发展起来的由控制单元控制的新型悬架系统，该系统实现了车辆操纵稳定性与乘坐舒适性的完美统一，因而广受汽车业界赞誉。在德系3大豪华品牌中，奔驰最早涉足该领域，奥迪紧随其后，在2018年发布了第5代奥迪A8车型，做为该品牌顶级旗舰车型装备有激光大灯、AI主动悬架、48V轻混和四轮转向等先进技术，其中最受业界关注的就是AI主动悬架系统。

1.系統概述

奥迪AI主动悬架是可完全调控的机电混合悬架系统，汽车的前置摄像头会探测路况的变化，并指示系统提前做出反应。该车每个车轮均配有48V电机，可以单独增加或减少车轮上的负载，并主动调节车身位置以适应各种驾驶工况。AI主动悬架将整车的运动性与舒适性完美结合，达到更大的性能扩展范围（图1），驾驶员既可以体验到跑车的操控乐趣又可以尽享豪华车的平稳与舒适。

2.系统设计原理

传统的横向稳定杆存在诸多弊端（图2），如功能单一、同轴车轮之间有“侧倾复制”以及横向稳定杆刚度值固定不变等。AI主动悬架采用了全新设计的底盘稳定执行器，每个车桥配备2个相互独立的底盘稳定执行器（图3），它们可以控制单个车轮与车身间的相对位置。底盘稳定执行器装备有大功率48V驱动电机，可实现底盘的快速升降调节，只需0.1s就可将车身从中等高度位置快速提升约85mm。

3.系统部件

AI主动悬架系统由控制单元、执行元件和传感器组成（图4）。

控制单元：底盘控制单元J775、前底盘稳定执行器控制单元J1152和后底盘稳定执行器控制单元J1153。

执行元件：4个底盘稳定执行器。

传感器：前置摄像头R242、4个车身高度传感器和车身运动传感器（来自J775和安全气囊控制单元J234）。

这里重点介绍AI主动悬架系统新增的功能部件，其中包括4个底盘稳定执行器、2个底盘稳定执行器控制单元和1个底盘控制单元。

（1）底盘稳定执行器的组成

底盘稳定执行器由电机、控制臂、连接杆、谐波减速器以及钛合金扭力杆等组成（图5）。

（2）前部底盘稳定执行器控制单元J1152和后部底盘稳定执行器控制单元J1153

以J1152为例说明，该控制单元调控2个前桥底盘稳定执行器。控制单元具有2组供电，其中12V供电用于“逻辑电路”，负责运算控制。48V供电用于“功率电路”，负责将48V直流电转变为48V交流电。

（3）底盘控制单元J775

J775是主动悬架系统的主控制单元，已升级至第2代。该控制单元通过FlexRay与其他控制单元通讯，并通过子总线连接J1152和J1153。

4.系统功能

（1）基本功能

如图6所示，为了更容易理解，以车辆行驶时左前轮颠簸为例，具体说明其功能原理。左前轮受不平路面冲击，使前部车身上移，产生的垂直加速度由J775内传感器监测。同时，左前悬架会被轻微压缩，压缩量会被相应的车身高度传感器获取。J775综合评价多项数据信息，减小左前电控减振器的阻尼。同时，J775通过J1152将左前底盘稳定执行器扭力杆的预紧力调整至最小值，通过该措施充分吸收来自路面的冲击，车身的垂直加速度限制在舒适水平。

（2）预览功能

以车辆驶过减速带为例详解该功能。R242以200Hz的频率扫描前方5～20m的路况，当识别到凸起的障碍物时，主动悬架系统会将车身迅速提高约50mm，为跨越障碍物预留充足的弹簧压缩空间。当车轮“到达”障碍物时，底盘稳定执行器主动将车轮向上提拉以跟随障碍物的轮廓，如此可确保车轮与障碍物首次接触时产生的冲击力被消除。当车辆驶离障碍物时，车轮的悬架会主动伸出回弹，使其尽可能地适应道路的轮廓。

（3）侧撞提升功能

如果其他车辆在侧面以超过25km/h速度接近时，雷达传感器可提前识别侧面碰撞危险，随之在0.5s内将这一侧的车身紧急提高约80mm，将碰撞引向刚性更强的门槛区域。

（4）弯道倾斜功能

在驾驶模式中选择“舒适+”模式才可激活该功能。车辆在转弯行驶时，主动悬架控制车身向相反方向倾斜，即向弯道内侧倾斜约3°。为弯道外侧的车轮提供了更有效的支撑，由于减小了作用在驾乘人员身上的侧向力，极大改善了乘员人员的舒适度。

（5）俯仰补偿功能

车辆在起步和制动过程中会出现车身俯仰，装备AI主动悬架的车辆在加速起步时，车身前桥降低，后桥升高。而在制动状态下，车辆前桥升高，后桥降低，该功能会减小作用在驾乘人员身上的纵向力，从而显著改善车辆舒适性。

通过以上介绍，我们了解到奥迪AI主动悬架以空气悬架系统为基础，对传统横向稳定杆实现电控化和智能化，不但实现了4个车轮的舒适性调节，而且可以迅速做出反应调节车身高度。该系统还具有视觉感知能力，可迅速应对路况变化，使整车性能得到很大提升。