解密 全新款奥迪A8 主动悬挂系统

SAE International -  国际自动机工程师学会

奥迪改用48-V电气系统的举措，被视为是迈向主动悬架之路的关键一步。图为前悬架。（示意图由奥迪提供，点击图片可以查看高清图）

近日，奥迪（Audi）公司发布了全新款A8旗舰款车型，该车最大的特点是可完全调控的机电混合悬挂系统。汽车的前置摄像头会探测路况的各种变化，然后指示主动悬挂系统提前做出反应，以适应最新路况。每个轮子都配有一台电机，由48-V的主电力系统提供能源。悬挂的其他部件还包括传动轮、一根内置钛金属扭力杆的旋管（rotary tube），和一根通过连接杆操控高达1100牛顿·米（811磅·英尺）力矩的控制杆。为此，SAE在英国记者Ian Adcock采访到了负责奥迪A8可变悬挂的悬挂系统研发部门主管Thomas Muller，并带来了这篇独家专题报道。

SAE：在这一悬挂新技术问世后，用户将从中获益什么？

Thomas: 48V电动力引进后，其他很多新技术也随之而来，像电动增压器，或是这款机电混合可变悬挂系统等。这一悬挂系统不必采用液压技术来辅助空气悬挂系统的运作、支撑车体，就可使每个车轮都可以分别上下微调。

这一悬挂同时提升了车辆的乘员舒适度、动力性能以及安全性。我们把底盘这一“大脑”放在一个模块中进行重点研究，而在另一控制模块里，则包括了空气悬挂的信号测定和演算、减震控制、四轮驱动下的后差速器，以及奥迪的主动集成转向系统（active integrated steering system）。如果你想在车里坐得舒服，这一模块就相当重要。

奥迪的主动转向系统（active steering）也是一大突破，将转向齿条、动态转向杆和后桥转向系统整合到同一系统内。同可变悬挂一样，我们相信这一技术也将带来很多驾驶的乐趣。

SAE：所以说这套动态的全轮转向系统也是一项新成果吗？

Thomas: 不错。这一系统让A8的过弯半径缩短到了37.4英尺（11.4米），甚至比A4的38英尺（11.6米）都要短，使汽车在繁忙的都市交通中更显游刃有余。为达成这一目标，我们把后轮的转向调整了5度，这个数字是其它所有竞争对手的两倍。再加上主动悬挂技术，这辆车开起来会让人感觉既舒适，又容易操控——比如汽车变道时，汽车的俯仰振动与翻滚振动明显减少。

全轮驱动改变了之前的后轮必须进一步向后旋转才能减少后排乘客头部横向移动幅度的观点。而有了可变悬挂后，后排乘客将会感觉更舒适。

2018款奥迪A8的主动后悬架。（示意图由奥迪提供，点击图片可以查看高清图）

SAE：主动悬挂系统是如何操控的？

Thomas: 驾驶员辅助系统配有Mobileye单目摄像机，我们用它获取路面的纵向信息，分辨率为1.2到6英寸（约3到16厘米），然后系统会指示底盘控制器，调高或降低悬挂，以应对即将到来的各种路况变化，如：路面车辆减速带或路面坑洼等。

在过弯G力很大时，主动悬挂系统可以使车身侧倾减半，否则车内乘员就会有很明显的感觉。正是这种主动式动态系统的采用，使车辆具备了更高的敏捷性和更好的平衡效果，过去即使是在A8这样的高端车型上，也无法体验到这种效果。这一系统还和车上的预警式侧向传感器相连，对侧面冲击造成的车身高度忽然升高做出及时反应，使车辆在发生碰撞时，由车窗框吸收冲撞能量，而非车门。这样可以使冲击力减少至一半。

SAE：这一系统的反应速度有多快？相关的能量和力有哪集中？

Thomas: 如果看车轮层面的受力，前轮有3.7千牛（832磅力），后轮3.3千牛（742磅力）。不过最重要的一个数据则是每秒每个轮子都可能承受16千牛（3597磅力）的梯度变化。这个力对单个车轮而言非常大，而结合0到6赫兹的信号带宽，意味着每15毫秒就可实现一次产生减震方面的调整。

这个系统同时也很高效。当没有任何能耗时，默认设置会调到空气悬挂系统上；只有当需要进行悬挂调整时，力才会产生。研究表明，在城市驾驶环境中，系统能耗为40到60瓦，在高速公路上则更少，只有10到20瓦，而当遇到路面不平时，能耗为250瓦。即使是在德国纽博格林赛道（Nürburgring），单圈耗能也只有400瓦。这方面的计量并不容易，但这一可变系统的效率应该是液压系统的两到三倍，且梯度更大，带宽更高。

SAE：这一系统是如何安装的呢？

Thomas: 汽车四个角上各有一台2千瓦的电机，通过皮带和OvaloStrain Wave传动轮相连。传动轮的传动比很高，为1:80，通过扭力轴和扭力杆连接到转向节。后轮的情况有所不同，因为后轮无法通过与差速器相连的万向轴。另外，车的前后部都还有功率为48-V的发动机控制单元（ECU），分别和底盘中央控制器相连。

每隔5毫秒，系统生成的信息就会以图片形式显示出路况，并指示如何控制底盘动态起动机构。ADAS系统的前向摄像头（镜头与行驶方向相同）可以解读车辆前方16到65英尺（5到20米）的道路表面数据，然后底盘控制器ECU会对这些数据进行分析，再根据前方道路表面的情况对悬挂系统进行预设。不过即便没有摄像头，整套系统也能运转良好。

SAE：这一技术运用到其他奥迪车型的前景如何？

Thomas: 目前，我们讨论的都是新款A8的情况。不过我觉得这一主动悬挂系统前景一片光明，尤其是在手动驾驶以及“辅助”驾驶的情况下。如果一辆车行驶中没有横向和纵向力，乘员就可以舒服地工作或休息，感觉就像是在一辆高速列车上，这显然是极大的优势。

驾驶的乐趣一直是用户想要的，而舒适感和竞速体验，并非鱼与熊掌不可兼得。让你从繁忙的道路行驶中得到解脱，这正是我们的与众不同之处。

SAE：驾驶员可选的设置有哪些？

Thomas: 奥迪驾驶模式选项（Audi Drive Select）提供了三种设置选项——“舒适”、“自动”和“活力”，分别对应对可变悬挂、全轮转向和四轮驱动的设置。

SAE：奥迪在技术上的合作伙伴是谁？

Thomas: 奥迪没有特定的技术供应商。研发前的工作和概念设想都是由奥迪内部人员完成的，我们也会维护这个阶段的知识产权。之后我们会把工作拆分，找到各环节合适的供应商，一同合作。像Ovalo是转弯模块硬件的主要供应商，大陆集团（Continental）则负责电子硬件方面的供应。

作者：Ian Adcock

来源：SAE《国际汽车工程（AEI）》杂志

翻译：SAE 中国办公室