孔辉说悬架（三）：主动横向稳定杆

上一期我们聊了“双腔空气悬架”，本期介绍另一个新兴的底盘电控产品 —— 主动横向稳定杆。目前国际上主动横向稳定杆主要应用于强调驾控性能的高端乘用车型上，如：奥迪SQ7/SQ8、大众途锐、路特斯Eletre和Emeya、宝马X5/X6/X7、保时捷卡宴/帕拉梅拉、宾利添越等。本期将介绍主动横向稳定杆在提升车辆舒适、操控和安全性能方面的妙用。为方便起见，本文将主动横向稳定杆称为ARC（Active Roll Control）。

由于主动横向稳定杆是从传统被动横向稳定杆（以下简称“被动稳定杆”）发展演变而来，因此有必要先对被动稳定杆有基本的了解。被动稳定杆英文为 Anti-roll bar，直译为“抗侧倾杆”。大家知道，车辆行驶过程中，车身过度的左右方向、前后方向的晃动或摆动都会给驾乘者带来不适，而严重的车身侧倾，比如车辆在高速情况下急转弯，有可能会触发车辆向外翻滚，造成人员伤亡。

被动稳定杆为抗侧倾而生，它是一条横置的、有弹性的扭杆，前轴和后轴各配置一个。若俯视车辆，一条被动稳定杆呈一个被横向拉宽了的U字形，U字敞口方向或是车辆前进方向或其反向。被动稳定杆的左右摇臂固定在车身上，中间的横杆通过允许旋转的衬套固定在车架上。

被动稳定杆布置图

当车辆高速转弯时，离心力会使车身向外倾斜（侧倾），被动稳定杆的外侧摇臂因此被向下按压，产生的扭力会传导到内侧摇臂，将内侧车身也拉向下方，这样就缓解了车身向外倾斜的幅度，这就是被动稳定杆“抗侧倾”的原理。但是，当遇到路面的起伏冲击一侧车轮和车身时，在该侧产生的扭力同样会传导到另一侧的车轮和车身，令驾乘人员感到不适。就是说，在有效抗侧倾和保障舒适性这两个相互矛盾的性能要求下，被动稳定杆会陷入两难。

为解决这个问题，ARC（主动横向稳定杆）应运而生。ARC系统在前后轴各配置一个，单个系统都有传感器、控制器以及由驱动电机和减速机构构成的执行器，其中减速机构可以在电机驱动时让左右摇臂反向转动（侧视车辆）。ARC系统基本构成及底盘布置示意如下图：

ARC系统构成

ARC系统底盘布置图

我们来看看ARC在车辆行驶时的基本作用原理。当车辆处于直线行驶时，无电源信号给到电机，ARC可以实现左右断开，左右轮可以独立跳动，此时单侧的路面冲击不会传导到另一侧，可避免衍生冲击，保障行驶舒适性。当车辆进行转向时分为方向盘转动（瞬态）和方向盘静止（稳态）两种情况，当方向盘转动时，基于方向盘转角、车速、侧向加速度、横摆角速度等信号，电机通过驱动稳定杆两端反向扭转来控制车身倾斜的姿态，从而使车身保持水平（甚至可以向内侧倾呈反离心）姿态；在方向盘静止但车辆还在转弯时，电机和减速机构将稳定杆锁死成为一体，目的是保持当前车身姿态，直至完成转弯为止。车轮回正后ARC又进入电机无电信号状态。下表是ARC典型行驶场景说明：

ARC作用原理一览

综上，ARC系统无论是在控制车身姿态还是减少路面冲击等方面，综合表现都远远优于被动稳定杆。

被动稳定杆与ARC抗侧倾效果对比示意图

此外，有了ARC系统，车辆还可以具备诸多既实用又炫酷的功能，如：降低一侧车身，实现乘员的便捷上下车；如：当车辆陷入积雪或者泥沙路面，可以通过左右晃动车身实现脱困；又如：当车辆即将被从侧面高速驶来的另一车辆撞击时，为避免车门被直接撞击而伤及乘员，ARC可将车身迅速向无撞击物的一侧倾斜，如此可让车门下方高强度的纵梁接受撞击，来实现对乘员的保护。 

自2020年以来， 浙江孔辉汽车科技有限公司（以下简称：“孔辉科技”）一直致力于ARC系统的研发和设计验证，并已获得授权发明专利1项，实用新型专利6项。截至今年4月底，孔辉科技在ARC领域已获得国内头部主机厂两个车型的定点函。随着我国智能电动车产业的持续蓬勃发展，相信ARC会迎来日趋广阔的应用和发展空间。