当我们历览各种汽车技术的发展历史,我们不难发现,汽车技术的进步就是电子化程度不断提升的过程,在消费者最关心的汽车“三大件”中,发动机上机械化的化油器,配电器等配件演化为今天的电喷与电控点火,变速箱则从手动变速箱起步,发展出了电子化程度更高的自动变速箱,而部分油电混合车型上甚至采用电动机取代了变速齿轮。所以简单的来看,一辆车的先进程度往往同它的电子化程度成正比。
而在底盘方面,一直以来,悬架元件的电子化程度都不高,大家在购车中也不太关注这一块。其实,融入了先进电控系统的主动悬架,往往可以使车辆底盘性能产生质的飞跃,这里有张动图,可以帮助大家能直观的了解主动悬架对于车辆性能的提升。
Bose上世纪80年代开启研制的电控主动悬挂系统(没错就是造音响的那个Bose),该技术的初代产品于2004年在老款的雷克萨斯LS400上试验成功,相比下图中的普通悬架,Bose主动悬架可以通过主动延伸或收缩来适应路面的起伏,从而让车辆在起伏路面上“如履平地”,但由于这项技术实在太过于前卫,虽然国际上各大车企都尝试过类似技术,但奈何成本高昂,仅处于实验及技术储备阶段。
在另一个实验中,车速很快,车轮直接冲击障碍物可能会发生危险。此时,Bose主动悬架系统的做法是让车“跳过去”!
虽然BOSE的“黑科技”般的主动悬架技术和我们之间尚有一段距离,但目前,各种其他类型的主动悬架已经在乘用车领域得到了广泛的运用,其最主要的优点就是能够根据路面状况和车辆工况,主动调节悬架的刚度,使车轮能在不同路况下更好的贴合地面,并在车辆起步、制动、转向过程中,根据车辆重心的变化,抑制车辆抬头、低头、侧倾等姿态,从而提升车辆稳定性、舒适性,并提升驱动效率。
电磁悬架
在主动悬架方面,电磁悬架是运用广泛,且相对成熟的主动悬架,这种悬架最大的特点在于采用了电磁减振器,它能够通过电磁反应改变减振器阻尼大小,从而使得悬架“可软可硬”,兼顾舒适与运动性。
目前,磁流变减振器是使用最广泛的电磁减振器。不同于普通减震器中填充的液压油,电磁减振器中增加了亚铁化合物颗粒。这些亚铁化合物粒子在普通状态下,会单独分散在在液体中;而当减振器活塞中的电磁线圈通电,产生的磁场会让这些细微的粒子排列结合,液体的粘度因此增大,从而使减振器内阻尼增大,悬架也随之“更硬”。在控制方面,通过改变电磁线圈中的电流大小来调整磁场强度,就能直接改变减振器的阻尼大小。
而整套电磁悬架系统的核心之处还在于实现系统的高速响应。例如,在车辆行驶中,路面变化是在转瞬间发生的,如果系统反应迟滞,振动得不到迅速抑制,车辆舒适性就将大打折扣。因此,电磁悬架往往需要非常高的反应速度。为此,电磁悬架系统需要搭配多种传感器,并及时将路面状况和车辆行驶工况信息反应到悬架的电子控制器ECU。目前,现有的电磁悬架系统反应速度已高达1000 Hz(即每秒做出1000次调整)。
2017款凯迪拉克CT6的MRC主动电磁悬架出现在CT628T领先型及以上车型,在经过连续破损路面时,该系统能有效隔绝路面颠簸,高速巡航时则能抑制车辆的上下起伏,行驶品质较没有搭载电磁主动悬架的CT6有明显提升。
另外值得一提的是,MRC主动电磁悬架系统来自汽车电控界的技术大拿——德尔福,而在2009年,中国京西重工有限公司已整体收购德尔福的底盘部门,因此,今后搭载在各种车型上的MRC主动悬架系统都是来自京西重工的产品。
当然,电磁主动悬架价格高昂,仅能搭载于价格较高的车型上,有相关配置的奥迪车型在国内的售价普遍在60万以上,而搭载MRC的凯迪拉克CT628T领先型指导价已经超过50万了,而在价格更亲民的车型上,搭载的主动悬架往往是电子液力式悬架。
电子液力式悬架
电子液力式悬架也被称为连续减振控制系统(CDC),相较电磁主动悬架通过减振器内的液体的粘度来改变悬架的刚度,电子液力悬架的原理则是通过改变减振器内液体的流动的速度来实现相同的目的。在效果上,电子液力悬架远不及电磁悬架那样反应迅速;而从结构上看,电子液力悬架更像是在普通减振器上增加相关组件,结构更简单,技术门槛也比较低,具有成本优势。
和普通减振器一样,电子液力式悬架的减振器内注有油液,当车辆颠簸时,减振器活塞在套筒内上下移动,油液则在连通套筒两端的孔隙内反复流动,油液与腔壁摩擦产生热量散发到空气中,振动的动能就被减振器以热能的形式消耗。而在电子液压式减振器上,CDC控制阀的加入使得空隙中油液的流动效率变得可调,从而能改变悬架刚度。
大众采用的DCC(底盘动态控制)主动悬架原理上和电子液力式悬架相同。