传统减振器调教取向通常是顾此失彼的,注重了汽车运动能力就要牺牲乘坐舒适性,而主动控制系统的发展让两者有了更好的平衡,使车辆可以根据实时路况预判将要出现的运动轨迹,提前调节减振器阻尼大小,实现更好的通过性和舒适性。
# 撰文 | 萧洋 编审 | 宇傅
01. 概述
电磁减振器(Magnetic Ride Control,MRC)是利用磁流变液的物理特性对减振器阻尼进行线性调节控制,响应速度可以到达每秒1000次,调节控制性明显优于其他减振技术。
目前全球主要MRC技术应用企业为通用汽车公司旗下凯迪拉克品牌乘用车,国内极氪001汽车和比亚迪仰望汽车也逐步布局使用。国内主要生产供应商有京西重工、科亿国际等。
未来,主动控制系统将是汽车产品力提升并不断创新的前沿领域,新一代汽车驾乘体验的提升离不开主动控制系统的创新应用。
02. 减振器技术分类--非电控减振器/电控减振器
■ 传统减振器--调节取向区间有限,对复杂多变的路况适应度不足。
■ 非电控自适应减振器--主要依靠阀系的独特设计满足一定程度的可调节,达到舒适性目的。
■ 电控减振器--可调节阈值更广,更能适应复杂的路况。
非电控减振器 | 特点 | 电控减振器 | 特点 |
载荷自适应阻尼减振器 | 当车身载重变化导致高度变化时,利用车身和车轮的上下相对运动,使减振器中的油液在一个类似柱塞泵的机构作用下,在储液腔和高压油气腔之间泵入或泵出,从而调整“柱塞”位置达到各作用腔液压平衡状态,实现车身高度自调节 | 电液阻尼可调减振器 | 电流通过线圈绕阻产生电磁场使磁性材料构件受力运动,控制阀系开闭或通道大小,从而改变相同减振器行程速度下,油液流过阀系的阳力。如果电磁力仅能控制阀系通道的开关,则为双模两级可调,如果电磁力可以控制阀系的通道大小或进出口压差,那么就是连续可调 |
振幅自适应变阻尼减振器 | 功能是当垂向位移激励是小振幅时,阻尼力被降低,而当行程超过这个阈值时,恢复基础阳尼特性 | 磁流变减振器 | 磁流变减振器油液一般是硅油和细微铁粒子混合而成。无磁环境下,MR油液表现为普通牛顿流体,符合一切牛顿流体力学特征;而在础场环境下,MR油液变为Bingham流体特性,从而改变阻尼力 |
频率自适应变阻尼减振器 | 其核心为频率响应阀系,使减振器的阻尼特性随着路面垂向激励的频率变化而变化 | 液压主动式减振器 | 液压式主动县架是基于带阻尼的液压缸作为终端执行机构来实现悬架控制的 |
中央行程自运应阻尼减振器 | 在活塞设计位置处对应的工作缸内壁开沟槽,作为减振器在设计位置上下小振幅振动时额外的流通通道,从而实现阻尼降低 | 电机直取式减振器 | 专业音响公司BOSE于上世纪八十年代首创的主动悬架系统,它打破了悬架减振器的传统构念,使用了直线电机作为悬架垂向运动控制部件 |
行程自适应变阻尼减振器 | 当减振器运行至某一位置行程时,利用增加泄流或附加节流的方式,使阻尼发生衰减或叠加按自适应阻尼介入位置可以是拉伸行程极限和压缩行程极限 | 电流变减振器 | 油液中混合的是电场敏感的材料微颗粒(AI203、Si02、H20的混合物),当不通电时油液表现为牛顿流体,通电后,活塞成为阴极,工作缸成为阳极,二者之间的空间像电容一样形成电场,从而使油液中的电感颗粒链条化,具备了粘塑性 |
■ 减振器技术分类表
03. 技术原理
磁流变流体(Magnetorheological Fluids,简写为MR或MRF)是一种流动性可控的新型智能流体。它通常由磁性微粒悬浮体(具有高磁导率和低桥顽力的微小磁性微粒)、母液(悬浮磁性微粒的载体,具有低粘度、高沸点、低凝固点和较高密度)以及表面活性剂三部分组成。
在无外部磁场的情况下,磁流体表现出低粘度的牛顿流体特性;而当受到磁场影响时,流体的表观粘度会显著增加,达到粘弹性固体的程度。
利用这种特性,可以精确控制流体在其活动状态时的屈服应力,从而实现对控制对象的智能控制。
当活塞处于压缩行程时(向下运动),压缩腔中的磁流变液受到挤压,通过活塞的环形阻尼通道、常通孔和环形间隙流动到拉伸腔。活塞在压缩行程中,活塞杆进入密闭的缸筒内,使得缸筒内的总体积减小。由于磁流变液的不可压缩性,压缩腔和拉伸腔的总体积保持不变。因此,高压气密腔的体积减小,浮动活塞向上运动以进行体积补偿。
当活塞处于拉伸行程时(向上运动),磁流变液从拉伸腔流动到压缩腔。当磁流变液在阻尼通道中流动时,其流动特性受到励磁线圈产生的磁场的控制,从而控制阻尼力的大小。在拉伸行程中,高压气密腔的体积增加,浮动活塞向下运动以进行体积补偿。
04. 应用案例
电磁减振器技术的壁垒已经被突破,国内企业正在逐步加强其在市场中的地位,为中国车企的产品升级提供了供应基础。
在电磁减振器技术领域,主要厂商主要通过研发和升级磁流变液配方和控制算法,并申请专利来推动技术进步。因此,目前的大型生产厂商和初创企业都从磁流变液配方和控制算法两个方面入手进行研发。
京西重工是在2009年收购德尔福底盘后,目前市场上最大的电磁减振器供应商。科亿国际和朝上科技作为本土初创科技企业,凭借国内高校实验室的研发能力,在产品更新和算法控制方面各有优势。
■ 电磁减振器供应商及初创企业已实现本土化(汽车黑科技专题月报)
在磁流变液的开发和生产领域,LORDC作为老牌生产商在专利数量方面具有一定的优势。然而,中国的博海新材和印度的Arus MR Tech是新晋的磁流变材料研发和生产商,它们正在提升自己的研发能力并积极申请配方专利,从而打破了专利垄断的局面。
这些企业不仅仅局限于磁流变液的开发,它们也逐步涉足电磁阻尼器和电磁减振器的研发,并已经成功生产出可用的产品。
■ 关键材料磁流变液国内企业搭配专利垄断(汽车黑科技专题月报)
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