电磁式作动器，主动悬架“救命”良药？

主动悬架的功能固然强大，可也存在着结构复杂、成本高、能耗大等缺点，这也是它目前并没有被广泛应用的原因之一...

01  概述

分布式驱动方案，采用轮边或轮毂电机进行驱动，具备传动效率高、控制灵活、结构紧凑等显著优势，在汽车电动化进程中备受关注。然而，较大的非悬载质量却对悬架性能造成了恶化，在一定程度上限制了该方案的应用。

目前，国内外企业和高校的专家学者正在致力于研究如何抑制非悬载质量对悬架性能的不良影响。

主要的技术手段包括以下几个方面：采用新型轻量化材料和高功率密度电机；设计创新的驱动系统和悬架系统一体化结构；实现动力吸振器的转移和振动能量的消耗；以及应用主动或半主动悬架控制技术。

02  作动器

电磁式作动器应用于主动悬架系统，相较于其他主动悬架形式，具备快速响应、高效率、馈能潜力等优势。在汽车电动化进程中，电磁主动悬架所需的高压电源也更易获取，因此，电磁主动悬架正逐渐成为企业和高校的研究热点。

目前，已实现量产的主动悬架类型根据作动器的不同可主要分为油气式主动悬架、液压式主动悬架和空气弹簧主动悬架。然而，这些系统存在能耗较高且与节能环保的时代主题相悖的问题。考虑到车辆振动本身即是一种能量来源，传统被动和半主动悬架系统通过热耗散浪费了这部分振动能量。

电磁式作动器既具备快速响应和高效率特点，又能灵活地在主动和馈能模式之间工作，弥补了现有主动悬架系统响应速度慢的缺陷，同时不与能耗要求相冲突。因此，采用电磁式作动器的主动悬架系统或许能在悬架性能和能耗之间取得平衡。

03  应用案例

1. 米其林主动轮

米其林公司于1998年研发了集成轮内驱动系统和电磁式主动悬架的总成，并申请了相关专利。

■ 米其林主动轮

2. Bose主动悬架

Bose主动悬架系统采用Linear Electromagnetic Motor（直线电磁电机）作为作动器。该系统能够回收部分振动能量，其总能耗（包括充电和发电的能量总和）约为汽车空调系统的1/3。

■ Bose主动悬架

3. 奥迪主动悬架

2016年，奥迪公司推出了电磁式主动悬架系统“eROT”，示意图如下。该系统在城市道路工况下的能耗约为40至60瓦，而在高速公路上则降至10至20瓦。

■ 奥迪主动悬架

4. 采埃孚电磁式作动器

采埃孚和大众集团联合研发了一种能够实现车身姿态主动控制的电磁式作动器。该系统采用12V电源供电，辅以传统的阻尼器，相较于液压作动器，具有更高的性价比和较低的系统能耗。

■ 采埃孚电磁式作动器

5. 舍弗勒“主动机电阻尼器”

舍弗勒公司正在研发一种电磁式作动器，旨在安装在传统阻尼器的空间内并替代阻尼器。这款作动器能够有效地回馈系统的振动能量，其回馈量会随着路面激励幅值和车速的增加而增加。

■ 舍弗勒“主动机电阻尼器”

6. 各车企的主动悬架作动器方案

福特汽车公司、通用汽车公司、本田技研工业株式会社和日产自动车株式会社相继进行了电磁式主动悬架的研发工作。它们所采用的作动器均为旋转式电机结合滚珠丝杆结构的形式。

■ 各车企的主动悬架作动器方案

04  作动器构型分析

目前，电磁馈能式主动悬架作动器结构主要分为三类：直线电机式、旋转电机结合滚珠丝杠式和旋转电机结合齿轮齿条式。

■ 不同电磁式作动器结构方案对比