新能源四电之"主动悬架" | 高压电驱如何卷向底盘悬架应用？

电力电子系统应用智库 2025-07-04

高压电驱技术如何在悬架领域大展手脚，拓展电驱技术应用场景，本文试图逐一揭秘。

导言：过去一年，主流车企在汽车悬架技术层面先后展示过蔚来香槟塔不倒，仰望U7车顶咏春平稳挑战，华为尊界白沙不扬，玻璃不碎，踏水无痕等各种不同悬架技术，主动悬架技术的狂飙为驾乘人员舒适性带来了前所未有的舒适性，无论是紧急变道时的侧倾抑制，还是加减速导致的俯仰摆动，主动悬架技术均可以将车身晃动幅度降低90%以上，彻底告别“乘车眩晕症”；在这些舒适性背后的悬架技术是如何实施开展以实现相关功能，特别是高压电驱技术如何在悬架领域大展手脚，拓展电驱技术应用场景，本文试图逐一揭秘。

引用：BYD

汽车底盘一般由传动系统，转向系统，制动系统和悬架系统构成，汽车电动化智能化发展趋势，叠加自主品牌向上突破与国产降本的多重因素驱动，汽车底盘技术正在从传动底盘，电动底盘向智能底盘发展迭代，如下图所示为乘用车智能底盘技术的发展路径，在汽车X，Y，Z三个方向的线控化，自适应控制能力，集中控制与功能安全方面均做出了一定的要求。

引用：《电动汽车智能底盘技术路线图》，2023.6

而底盘悬架系统对车辆行驶的舒适性和稳定性起着至关重要作用，比如缓冲减振，保证车轮与地面良好接触，提高车辆操纵稳定性，保护车辆零部件和优化车辆行驶性能等；智能底盘迭代发展的同时，同步推动汽车悬架技术正由半主动悬架向主动悬架升级。而主动悬架技术由于历史积累及不同公司技术路线的不同，呈现出多种技术方案百花齐放的趋势，本文将试图将相关方案逐一进行技术解析；同时，在所有不同技术路线中，相同的变化趋势就是电动化替代机械执行方案，也就是说电驱动的技术正在通过不同的形式融入底盘悬架的创新应用，为车辆垂向的运动控制带来前所未有的驾乘体验。

1.2 汽车悬架及其重要特性参数：刚度和阻尼

汽车悬架是车身与车轮之间作连接的传力机构，对车身起到支撑与减振作用。悬架系统关键部件主要包括弹性元件，减振器和稳定杆等，其中最重要的两个特性参数分别是刚度和阻尼。

引用：网络

刚度是衡量悬架系统垂向抵抗变形能力的特性参数，等于悬架承受度的载荷与该载荷引起的悬架变形的比值；悬架系统刚度越高，车辆位移越难，车辆就会越稳定，不过车辆的舒适性就会变低；悬架刚度越低，车辆行驶过程中路米娜冲击带来的共振越小，也就是舒适性越好，但是太小刚度会使得车辆姿态难以保持，会带来高速过弯侧倾严重等问题。

阻尼是指车辆对车轮振动能力的抑制，阻尼器通过消耗振动的动能来减少车辆的弹跳；阻尼器的阻力越大，车轮振动就会受到抑制，车辆行驶舒适性就会越好，车辆转向的操纵稳定性也会越好；但是如果阻尼力过高，就会使得悬架变得僵硬，无法灵活适应路面的变化，从而影响车辆的操控性能。

引用：网络

1.3 被动悬架，半主动悬架，主动悬架的两种定义，哪种更合理？

行业内对不同悬架的定义通常有以下两种定义方式：

• 按照悬架特性参数是否可调(被控制)：

悬架系统可以分为被动悬架，半主动悬架和主动悬架；被动悬架为纯机械结构，刚度和阻尼均不可调，其刚度和阻尼参数在汽车出厂时就已经被限定死不能变化；半主动悬架刚度和阻尼中一项可调，由于改变阻尼较为容易，一般体现为可变阻尼悬架结构；主动悬架的刚度和阻尼均可调节。下图所示为三种不同悬架的结构的示意图。

引用：EDT电驱时代

• 按照悬架控制方式不同：

被动悬架的阻尼和刚度均不可以被控制，虽然能在一定程度上改善面对道路颠簸时的振动情况，由于不能改变刚度和阻尼，同时也不能根据驾驶环境和需求即使变化调整悬架，因此被动悬架对车内的驾乘人员感受的改善程度有限，半主动悬架仅可以调节阻尼力(如通过改变减振器油液流通孔径)，不会主动产生推拉悬架的力，根据车身高度传感器，车辆加速度传感器等信息监测路况，被动调整悬架特性参数；全主动悬架可以同时调节阻尼力和主动力(通过液压/电机驱动等方式主动推拉悬架)，根据自动驾驶相关摄像头传感器，导航系统等路况输入信息，实时控制主动输出力，直接抵抗车身的振动或者侧倾。

相比于被动悬架和半主动悬架，主动悬架优势在于能够主动产生抵抗车轮与车身垂向运动的力，独立控制车辆每个轮子的"反作用抵抗力"，全主动悬架在应对复杂路况时能够表现出更为出色的响应速度和响应性能。

引用：Vibracoustic

两种定义对于半主动悬架的定义，在只能调节阻尼力的角度是相同的，而第二种定义还强调了是否可以产生推拉悬架的主动力是区分半主动悬架和主动悬架的重要标志。实际应用中要结合两个定义进行应用，通过两个特性来区分半主动悬架和主动悬架：一是是否可以同时调节阻尼和刚度，二是是否能够提供推拉悬架的主动力，如果这两个特性都具备，就可以称为主动悬架，反之则称为半主动悬架。

1.4 什么是线控悬架？

半主动悬架和主动悬架均属于线控悬架，即通过对弹性元件和减振器进行技术升级，使之成为可以主动控制调节的元件，结合电气软件控制系统，实现汽车悬架的智能化调节。

车辆行驶的舒适稳定性和操控可控在一定程度上是由汽车悬架性能的优劣决定的，传统的被动悬架缺乏实时改变悬架参数及改善各项性能的能力；线控悬架则能够通过传感器，控制单元和执行器等组件，实时监测车辆载荷，运动状态，行驶路面状况等变化，自主调节悬架系统刚度，形状，阻尼和车身高度等参数，进而调整车身运动状态，以适应不同的路面和行驶状况，使车辆具有良好平顺性，操控性和舒适性。

引用：蔚来

02 悬架关键组件弹簧的分类及特性分析

汽车悬架两个特性参数：刚度和阻尼，其在车上应用中对应的部件就是弹簧和减振器，在两者配合下，弹簧通过自身形变缓冲路面的冲击力，减振器吸收冲击能量充当弹簧的"制动"，从而有效吸收路面冲击，最终给驾乘人员带来"颠簸路面车身平稳，扭曲路面车身不晃"的超级体验；在面对传统底盘在过弯侧倾，加速抬头，制动点头等不足之处，主动悬架能够实时采集路况信息，根据路况实时调整悬架高度和阻尼，提供高度自适应，加减速过弯等工况快速响应和精准调节的功能，最终实现“零侧倾，零俯仰”的舒适驾乘新境界。

本节对弹簧的不同种类进行解析，下一节对不同的减振器技术进行分析。

2.1 钢板弹簧

刚板弹簧又称叶片弹簧，由多片不等长和不等曲率的钢板叠合而成，利用钢板的弹性变形吸收路面冲击，同时承担支撑车身和传递纵向力的作用。安装好后两端自然向上弯曲。当路面对轮子的冲击力传来时，钢板产生变形，起到缓冲、减振的作用；优点是结构简单成本低，且有更高的承载性，当前大部分商用的卡车，货车，工程机械车辆用的基本都是钢板弹簧；缺点是自重大，对底盘空间有较大侵占，不适合乘用车应用。

引用：网络

2.2 螺旋弹簧

螺旋弹簧是由高强度钢丝绕制而成的螺旋形弹簧，通过弹簧的压缩和回收吸收振动，通常与减振器一起配套使用。其优点在于较好的线性弹性，减振效果优于钢板弹簧，且制造工艺简单，适合大规模生产；缺点是不适合超重负荷，单独使用无法抑制弹簧往复运动，这也是为什么必须与减振器一起使用的原因。

引用：网络

钢板弹簧和螺旋弹簧都属于不能通过控制系统调节的被动元件，只能通过自身的弹性进行一定程度的压缩和回收来吸收振动；如果希望对弹性元件进行一定的主动控制功能，则需要使用到空气弹簧。

2.3 空气弹簧

空气弹簧是空气悬架上常用的弹性元件，一般由橡胶制成，具备良好的密闭性和可压缩性，注入压缩空气后，利用气体的可压缩性实现类似于弹簧的作用。

引用：网络

空气弹簧调节高度的原理是：高度控制阀在空气弹簧减震器系统中起到关键的高度调节作用, 它通过感应车身高度的变化来控制空气的进出；当车身高度下降，高度控制阀感知到这一变化，打开进气通道，使空气弹簧膨胀，车身高度回升到设定值；当车身高度升高时，高度控制阀会打开排气通道，让空气弹簧内的部分空气排出，使车身高度下降到合适的位置。这样就实现了车身高度的自动调节，确保车辆在不同负载情况下都能保持稳定的行驶姿态。

调节刚度的原理是：当车辆静止且处于空载状态时，空气弹簧内充有一定压力的空气；此时，空气的压力使橡胶气囊处于一定的膨胀状态，为车辆提供基础的支撑力；当车辆加载货物或者乘客时，车身重量增加，空气弹簧受到压缩，气囊内的空气被进一步压缩，气压升高，空气弹簧内升高的气压能够产生足够的反作用力来支撑增加的负载，使车身保持在合理的高度范围内。

引用：网络

减振的原理是：当车辆行驶在路面上遇到颠簸时，车轮向上跳动，空气弹簧被压缩。在压缩过程中，空气弹簧内部的空气被挤压，由于空气的可压缩性，它能够吸收一部分振动能量；同时，与空气弹簧并联的减震器（阻尼器）开始工作，减震器内部活塞在阻尼油中运动产生阻力,阻力大小与活塞运动的速度有关，运动速度越快，阻力越大。

空气弹簧按气囊的结构型式可以分成囊式、膜式、复合式、油气式四种。按照弹簧的腔体数量，可以分为单腔空簧，双腔空簧，三腔弹簧三种。

引用：网络

03 悬架关键组件减振器的分类及特性分析

减振器技术是区分各种不同悬架方案的主要组件，因为弹簧技术只有空气弹簧这一种技术可以通过控制器进行调节，所以不同悬架在减振器技术上的不同也就意味着具体的主动悬架方案的不同；根据目前业内存在的技术方向，主流的减振器技术主要有以下几种：

3.1 传统减振器

传统减振器的主要特征就是不能通过电磁阀调节其阻尼大小变化，只能通过调教活塞和垫片，从而改变孔径大小进而改变阻尼曲线，是一种依赖机械调节的减振器，阻尼可调节的幅度有限；其工作原理是通过活塞在缸筒内运动，迫使液压油通过阀门节流孔产生阻尼力。

引用：网络

传统减振器的优点是成本低，可靠性高；缺点是阻尼无法通过路况或者驾驶模式动态调整，舒适性一般。早期的车型一般采用这种方式的减振器，如下图所示。

引用：网络

3.2 PHC 减振器

PHC全称是Progressive Hydraulic Cushion，渐进式液压缓冲减振器，与传统减振器相比，PHC减振器在内部增加了两个渐进式液压缓冲系统；一个液压缓冲系统位于悬挂的顶部，另一个位于底部，也就是说一个缓冲负责回弹，另一个负责压缩。虽然PHC减振器比传统减振器对阻尼调节的带宽能有一定提升，但毕竟还是被动调节，其调节能力还是有一定限制。

引用：网络

3.3 磁流变减振器

电磁(Magnetic Ride Control, MRC)悬架：全称为磁流变阻尼悬架，采用磁流变材料充当阻尼介质，并利用电磁反应改变材料状态，以调节悬架刚度和阻尼，由于成本过高，目前只在部分高端车型上应用。

引用：网络

3.4 CDC减振器

连续阻尼控制(Continuous Damping Control, CDC)减振器：通过电磁阀控制减振器中阀门开度以改变油液流速，进而调节阻尼大小；需要说明的是，CDC是采埃孚公司注册过的专利，但是由于基于该方案原理开发的产品应用非常广泛，所以后续很多公司基于CDC原理开发的产品也称为CDC减振器。

CDC减振器分为单阀减振器，多阀减振器，其效果也不尽相同。单阀减振器可以实现阻尼的连续可调控制，具有较宽的力值可调空间，良好的舒适性和操纵性能兼容性；双阀电控减振器除了继承单阀的产品优势外，压缩行程与复原行程配备独立电磁阀，下图所示为两种不同阀数的减振器外形图。

引用：孔辉科技

由于CDC减振器的电磁阀可通过电子控制，实现电控调节液体压力，从而进一步调节阻尼实现主动悬架；由于电磁阀控制的对象是油液，而油液的来源需要有对应的液压泵来提供压力，随着主动悬架对减振器需要提供的压力逐渐增大，因此需要液压泵提供的功率也不断增高，因此液压泵的技术正在从传统的机械技术向高压电驱技术进化，下一节我们将重点分析高压电驱技术在液压泵上的应用。

04 电机控制系统(中高压)在主动悬架中的应用

当前市场上线控悬架重点推广的主流技术方案是空气悬架；也就是空气弹簧与CDC连续阻尼控制减振器的组合。整个空气悬架系统由空气弹簧，可变阻尼减振器，空气供给单元，ECU和传感器组成。其中空气弹簧是在柔性密封容器中充入压缩空气，利用气体可压缩性实现弹性作用的一种非金属弹簧，具有优良的弹性特性，且可以利用ECU接收车辆高度，形式速度和路况信号进行工况判断，通过自主充放气实现刚度和高度调节。需要说明的是，业内经常听到的"空气悬架"，从严谨的角度来说，只是说悬架系统中的弹簧是空气弹簧。

下图所示为空气悬架(空气弹簧+可变阻尼减振器)的系统架构组成。

引用：ATC

4.1 48V/400V/800V 全主动悬架液压泵

由于CDC减振器内的油液需要通过液压泵来提供助力实现压力，而且随着车辆对悬架技术功率的要求越来越高，因此液压泵的功率也不断增高，因此高压电驱技术越来越多的被用到主动悬架领域。

下图所示为保时捷Paramera车型混动车型上的主动悬架液压泵总成，每个总成中集成了两套液压泵及其控制单元，减速机构，每套系统供一个车轮上的减振器使用，同时前后轮会各配置一个这样的总成，从而实现四轮悬架均可主动独立调节；需要说明的是，该系统采用的是400V电压平台，考虑到车型量产时，800V电压平台还没有在行业内普及开来。

引用：Porsche

随着保时捷将高压电驱技术使用到悬架中，国内各个主机厂和供应商也不断推出高压主动悬架液压泵产品，得益于国内电驱动产业的快速发展，现在推出的液压泵都是48V/400V/800V多电压平台兼容产品，且支持双向液体流动，而且相关产品都有一定的集成度，五合一深度集成双向齿轮泵(2个)，永磁同步电机(2个)和电机控制器，本次上海车展期间，有不同供应商都展示了相关的产品，比如保隆科技，汇川技术，麦米电气等。

引用：汇川

而蔚来采用的液压泵技术是同一家Clearmotion公司合作开发的，其产品的组成是48V BLDC(PMSM)电机+电机控制+减速器的协同，最高功率为5kW, 相比于高压液压泵来说，功率比较有限，但优点是其体积较小，在簧下空间容易布置，且能起到一定的抬升悬架的功能，蔚来ET9的香槟塔视频就得益于该技术的成功应用。

引用：NIO

4.2 直线电机磁悬浮技术实现全主动悬架功能

如果说依靠液压泵控制油液压力，电磁阀控制CDC减振器阀门大小以改变阻尼，而电磁阀的控制是由一套ECU来实现，这样的一套系统称为电控主动悬架系统；而直接采用电机取代减振器的方式，通过电机驱动来直接实现阻尼力的调节，没有通过油液作为介质，这种方式可以称之为电动化悬架。

比亚迪云辇Z的主动悬架采用的是将直线电机直接集成到空气弹簧中，充当了之前CDC减振器的作用，这套系统的电驱集成为电机控制器+400V/800V 直线电机。

引用：BYD

05 主流车型主动悬架技术分析及电驱技术应用

全主动悬架可以实现车身5Hz以下所有频率的控制，可以让车身在1S中之内改变300mm的高度，而传统空气悬架1S中改变5-10mm，全主动悬架液压泵兼容800V高压平台，400V增程电池的供电电压，预计2027年左右，在40万以上的车型会大量装配全主动悬架。主动悬架技术和电驱动技术的融合使得OEM有了更多创新功能的实现，接下来通过几款主流车型主动悬架技术，解析不同电压平台电驱动技术在主动悬架中的应用。

5.1 保时捷Paramera Active Ride及400V高压电动液压泵总成

引用：Porsche

保时捷Paramera混动车型(上图所示)可以选装其主动悬架系统(Active Ride), 其核心组成部件是单腔空气弹簧，双阀CDC连续阻尼减振器，400V高压电动液压泵总成；其中电动液压泵总成是一种包含永磁同步电机，电机控制单元和4象限内齿轮泵的集成单元，将电子，机械和控制技术完全融合在一套壳体中进行集成，如下图所示。

引用：Porsche

如下图所示，车辆的四个不同车轮上，双阀减振器通过液压管路连接到电动液压泵总成，因此系统能够主动单独地控制每个车轮上的弹簧和减振器里，从而使得每个车轮的阻尼和均可单独调节，不仅能够有效补偿侧倾，还能有效补偿俯仰升降运动；另外，由于采用了电机驱动，该电动液压泵总成系统还可以回收电能，将车辆垂向变化的机械能转化为电能存储到蓄电池中，起到进一步节能减排的作用。

引用：Porsche

5.2 蔚来ET9天行智能底盘及48V电控助力减振器

引用：NIO

蔚来ET9引擎盖上搭建香槟塔，过减速带香槟塔不倒的视频大家印象深刻，该功能实现得益于高度集成的液压减振器和电机驱动单元，其中电机类型为48V BLDC无刷电机，峰值功率为5kW, 通过对减振器施加主动力，实现对车身姿态的调节，其调节速度是空气弹簧悬架的60倍，同样在特定场景下，也可实现一定的制动能量回收。

引用：NIO

为蔚来提供该主动悬架解决方案的公司为Clearmotion公司，其一致专注于主动悬架，电液作动器(Active Ride)处于行业前沿，基础原理来源于BOSE早期的电磁悬架；蔚来和Clearmotion合作开发的这套48V主动悬架，相对于传统汽车悬架结构无需做大的改动，只需要小的调整即可；在集成方式上，液压减振器和电机驱动单元高度集成，非常方便在底盘有限空间内布置。ET9的电动泵直接装在减振器下面，集成度更高，ET9单个车轮最快上抬20mm/s, 电机体积较小，48V供电。

5.3 比亚迪云辇C/A/P/X/Z不同底盘方案悬架技术分析及电驱技术应用

比亚迪云辇底盘先后推出过C/A/P/X/Z几种不同的底盘方案，除了云辇Z底盘采用的直线电机磁悬浮悬架以外，其他四种底盘的技术方案要么是单独的CDC可变阻尼减振器方案，单独的空气弹簧方案，或者两者之间的结合，与保时捷paramera主动悬架的技术方案原理相同，通过下表总结不同悬架方案的特征。

仰望U9的全主动悬架基于云辇X方案，采用了800V的电动液压泵技术，系统最大功率为36kW，响应速度为40m/s，单轴调节速度在500mm/s，车辆前后各配备一个高压泵总成，每个总成里面有两个800V的高压电机，两个齿轮泵，每个泵独立控制，这些泵通过外部的液压管路和减振器连接在一起，电机推动液压泵来快速地给减振器泵油或者抽油，推动减振器上下运动。

引用：BYD

仰望U7云辇Z系统采用直线电机完全替代油液减振器, 通过悬浮电机直驱技术，实现5ms级垂向控制(响应速度比传统悬架快20倍)，并以1ms精度调节车身高度。由于没有油液作为传递媒介，直线电机可以用更小损耗，做更快动作。

800V直线电机的定子包括圆筒状的芯轴，芯轴外侧套有多个定子铁芯，相邻铁芯减形成线圈槽，槽内缠绕定子绕组铜线线圈；直线电机的动子包括圆轴状的导向轴，容纳动子组件的外壳，外壳内侧贴有环绕动子组件的磁钢；绕组线圈通电后与磁钢产生电磁感应，驱动动子组件沿导向轴轴向线性移动，其中，电磁力的大小可以通过调节定子线圈中的电流大小来实现，动子的线性动作方向可以通过调节线圈中电流的方向来控制。

引用：网络

直线电机的位置采用电涡流传感器，传感器部分位于芯轴与导向轴之间，部分位于芯轴端；部分位于芯轴与导向轨之间的原因是让传感器原理定子与动子产生电磁感应的强磁场区域，减少磁场变化对传感器的干扰，确保测量结果的精确性。

直线电机的另一个功能是当减振器不应用主动调节时，车辆在坑洼路段仍然能够实现车轮的上跳或者下落行程（此时作为普通减振器），在这一过程中，动子磁钢相对于绕组线圈的移动可以向绕组线圈充电，从而利用电磁感应实现能量回收，类似于整车高压电驱的制动能量回收。

06 总结与展望

随着汽车行业不断发展，预测性和人工智能技术在汽车悬挂系统融合正在塑造汽车悬挂系统的未来方向。预测性悬挂系统利用各种传感器检测路况，并利用人工智能算法实时分析和处理相关数据，系统根据收集到的数据调整车辆的悬挂执行系统，从而提前且有效地适应行驶中的路况，从而提高驾乘舒适性，改善车辆控制，并减少悬挂部件的磨损。