电影《毒液》系列中,汤姆·哈迪饰演的男主,被来自外星球的毒液附身之后,瞬间拥有强大的速度和力量,也有超人的感知能力,身体还能随意变形、再生。
现实中,我们恐怕没有这样的机会。不过,你的汽车悬架,有可能。它的核心——磁流变减震器,通过控制磁场可以瞬间让悬架在软硬之间调节,如同“毒液”附身在悬架上,可以随意改变自身的形态,不管过沟过坎,还是蹦跳下压,车身都能如履平地。磁流变减震器一开始用于通用汽车赛威STS、奥迪、讴歌等豪华轿车,再到应用于法拉利、兰博基尼等超跑品牌,只在近百万豪车上才能用得起。但正如其他先进科技一般,磁流变减震器也将从早期尝鲜者,进入大众普及阶段。特别是,磁流变减震器已经被引入中国,将实现100%国产。正逢中国带头掀起了全球智能电动革命,磁流变减震器,也将在2025年进入到广泛的市场,甚至成为你新买的智能电动车上的杀手锏配置,掀起一场悬架革命。在美国科尔维特车迷和凯迪拉克车迷中,有一个争论许久的话题:到底哪个车,更早的用上了磁流变减震器?由德尔福最终“认证”的磁流变减震器首搭车型,是2002年上市的凯迪拉克赛威STS。因为量产时间的关系,科尔维特C5仅比赛威STS晚了一年。
之所以要争夺这一“名份”,是因为磁流变减震器的诞生和应用,具有历史意义——和传统减震器不同,磁流变减震器没有机械阀,也没有可能磨损的运动部件,但它却能以极快的速度响应路面的变化,迅速赢得“世界上响应最快的悬挂系统”的美誉。之所以响应快,和磁流变液的特性相关。自1947年被发明出来之后,就有无数研究人员前赴后继地寻找它的用武之地,也有人将其尝试用于减震器,替换原来减震器内的减震油,但都没有取得成功。飞跃性的一步,发生在2002年,德尔福的实验室发明了MagneRide——第一代磁流变减震器。这个横空出世的减震器,利用磁流变液、单线圈活塞以及传统油封导向器的组合应用,使得磁流变减震器首次实现了商业化。首次搭载这一产品赛威STS,因此瞬间拥有了前所未有的操控魔力,替换掉上一代车型采用的持续可变路感悬架之后,MagneRide可以让赛威STS以毫秒级的速度响应驾控需求,比当时任何一个悬架系统都要快10倍。不过,任何一个汽车产品都需要不断迭代发展,自2002年到现在,MagneRide不断进化,升级了磁流变液,活塞不断优化,线圈从单线圈变为双线圈,传统油封替换为了双层密封油封……最新的第四代MagneRide反应速度疾如闪电,仅需0.5毫秒,较2002年第一代产品的1毫秒又减少了一半。第四代MagneRide不仅继承了“闪电侠”的优势,动如脱兔,而且还静若处子。因为采用了新一代低摩擦磁流变液和低摩擦双层密封油封,在提升驾乘舒适性的同时,也降低了能耗和噪音,对于现在噪音越来越小、对能耗极为敏感的新能源汽车,无疑是最为相配的。同时,第四代MagneRide耳聪目明又充满智慧。“耳聪目明”,是因为它搭配了更先进的轮端加速度传感器和惯性测量单元(IMU),让系统不会漏掉任何路面和车身的微妙变化;“充满智慧”,是京西集团通过革新算法,并且优化了驱动电路的电子控制系统(ECU),让驾驶的稳定性,操控的精准度都达到了前所未有的新境界。在磁流变减震器不断升级进化的过程中,越来越多车企见识到它的优越性,拜倒在MagneRide石榴裙下。最早应用到凯迪拉克赛威STS之后,MagneRide先在通用汽车集团内应用;2005年,首个通用汽车之外的汽车品牌——奥迪TT也用了MagneRide;2006年,法拉利也抛来橄榄枝;此后,全尺寸SUV、越野车、皮卡等车型都相继应用了MagneRide。2021年,福特野马Mach-E GT成为了首款采用了MagneRide的电动汽车。纵观MagneRide“家族”,可以发现几个特点。其一是延续性,用过都说好,还要继续用。比如雪佛兰克尔维特系列、法拉利、奥迪的多个车系,而凯迪拉克更是在多个车系上采用MagneRide。其二是多样性,一开始MagneRide更多用在性能车和跑车上,但如今遍布轿车、SUV、皮卡、越野等车型。其三是规模化,从小众的性能车、跑车开始,MagneRide进入主流车型之后,产出量和保有量也大幅提升,有了规模化效应。其四,就是开始和电动化相结合。这是我们关注到它的重点。但是,人们在享受电驱动的爽快体验时,也会感受到随着激烈驾驶、更沉重车身带来的强烈冲击力,舒适性有时反而差了一些。特别是特斯拉,很多车主买了之后,就去自行升级了减震器——对于喜欢舒适性调校的中国人,感觉特斯拉就跟“板车”差不多。中国的很多电动车企更为“体贴”,也开始采用连续可变阻尼减震器(CDC)配合弹簧甚至空簧来实现减震。对比CDC和磁流变悬架,可以看到两者颇有相似之处——它们都像开机以后不停工作的机器人。首先,两者都有连续可变的阻尼调节能力,可以迅速反馈路面和车身姿态,也就能够兼具乘坐舒适性和操控稳定性——就像机器人会随时待命并做出相应操作一样。其次,它们的反馈都依赖输入信号,也就是都需要实时通过传感器获取车辆信息——就像机器人也有“眼睛”“耳朵”,而且不知疲惫、巨细无遗地看在眼里、听进耳里。它们都有自己的“大脑”——根据车身的信息,它们会有一套控制策略,来确保舒适性和操控性。很多人把CDC称做电磁减震器,但实际上,CDC仅仅是用了电磁阀而已,磁流变减震器,才是电磁减震器。我们从解剖图上可以看到,两者都由活塞往复运动,推动活塞杆来给车身提供阻尼。但是,给CDC活塞提供阻尼的,还是减震油,其中电磁阀只是控制不同腔室之间的孔隙,给减震油提供不同的阻力,来调节减震器的阻尼。在磁流变减震器中,活塞往复的阻力,不是由减震液提供,而是由磁流变液提供。磁流变液中含有磁性软铁颗粒,在减震器活塞内,设计两个线圈,线圈通电时形成磁场,磁流变液中的软铁颗粒就会从随机排列变成同一方向排列,从接近液体的状态瞬间变成接近固体的状态,提供极强的阻尼,支撑起数吨重的车身。磁流变液,就是可以让减震器瞬间拥有超能力的“毒液”。
在磁流变减震器中,控制阻尼的,是给线圈通电后形成的磁场;提供阻尼的,是磁流变液——这才是名副其实的电磁减震器。由于CDC是由减震油的流动来提供阻尼,而是磁流变液通过自身瞬间的相变提供阻尼,因此磁流变减震器的响应速度更快,能够在1毫秒内迅速响应,而CDC减振器的响应速度大约在10毫秒。尤其是,在减震器发生作用的初段,磁流变减震器比CDC能更快建立阻尼力——这意味着急加速、紧急制动、转弯侧倾等瞬时变化时,磁流变减震器能比CDC更快响应。另外,磁流变液的特性使得它阻尼调节范围很宽,几乎可以做到无阻尼到极高阻尼,CDC减振器虽然阻尼连续可以调整,但受限于阀门的大小,调节范围相对有限。而且,如果是单阀的CDC,在压缩阶段,阻尼调节的范围有限,回弹的时候可以提供较大阻尼。而磁流变减震器无论是压缩还是回弹,能提供的阻尼范围一样大。CDC和磁流变减震器的响应速度差别,看似只在毫厘之间,如果是传统内燃机驱动,基本没有差别。但是,到了智能电动时代,电驱控制响应速度从发动机控制的500毫秒,降低到几秒或者几十毫秒,与之匹配的,减震器也需要有相应的响应速度。另外,在智能电动时代,因为发动机轰鸣声的消失去,其他噪音的控制变成了难点。磁流变减震器因为没有机械阀门,也没有磨损件,静谧性更强。随着电动化叠加智能化,现在以人类驾驶为主的模式,逐渐走向人机共驾,甚至走向有监督的自动驾驶,此时,人们越发对车辆的舒适性提出了极致要求,底盘、悬架都走向线控,也就是毫秒级反馈、操控。磁流变减震器毫秒级的响应速度,才能让挑剔的未来消费者满意。
来源:电动汽车观察家