電磁懸掛（Magnetic Ride Control）是利用電磁反應(yīng)的一種新型獨(dú)立懸掛系統(tǒng)，它可以針對路面情況，在1毫秒時間內(nèi)作出反應(yīng)，抑制振動，保持車身穩(wěn)定。
電磁懸掛系統(tǒng)是由車載控制系統(tǒng)、車輪位移傳感器、電磁液壓桿和直筒減振器組成。在每個車輪和車身連接處都有一個車輪位移傳感器，傳感器與車載控制系統(tǒng)相連，控制系統(tǒng)與電磁液壓桿和直筒減振器相連。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡潔，功耗極低，控制應(yīng)力范圍大，對雜質(zhì)不敏感，工作溫度范圍寬（可在-50℃~140℃內(nèi)工作），普通低伏電源（一般的蓄電池）供電以及噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的汽車減震器相比，其運(yùn)動部件大為減少，幾乎無碰撞。該技術(shù)可以根據(jù)不同路面情況進(jìn)行調(diào)整，提高車輛的操控性和乘坐舒適度。該技術(shù)20世紀(jì)八十年代開始研究，現(xiàn)已經(jīng)被應(yīng)用于不同類型車輛中。
電磁懸掛技術(shù)還存在著電機(jī)式電磁作動器能量回收與利用率低等問題，但隨著電磁材料、電機(jī)技術(shù)和電控技術(shù)的發(fā)展，電磁懸掛技術(shù)得到了進(jìn)一步的研究與發(fā)展。電磁懸掛技術(shù)也是研究高速磁浮交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
歷史沿革
基于電磁原理的電磁懸掛系統(tǒng)，國外率先對電磁懸掛整體技術(shù)進(jìn)行研發(fā)與應(yīng)用，如美國、加拿大、德國和日本等國都致力于電磁懸掛技術(shù)的研究。
日本在電磁懸掛技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)投入較多，有多家公司從事電磁懸掛技術(shù)的研究，如日產(chǎn)汽車公司、昭和精機(jī)株式會社和日立制作所等，且已展出電磁懸掛系統(tǒng)。其中，日產(chǎn)自動車株式會社2004年8月公布了一種電磁懸掛系統(tǒng)，在車體和車輪之間平行設(shè)置了電磁作動器，并采用一臺電動機(jī)驅(qū)動該電磁作動器，控制器用于計算施加到該電磁作動器的位移輸入并控制電動機(jī)，使得電磁作動器產(chǎn)生對應(yīng)于位移輸入的最優(yōu)控制力。
美國L－3電子系統(tǒng)公司在2005年為美國未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)項(xiàng)目研制了電控主動懸掛系統(tǒng)(ECASS)。該系統(tǒng)是一種電磁懸掛系統(tǒng)，在每一個車輪上用高寬帶電機(jī)作動器取代了常規(guī)阻尼器，其中機(jī)電作動器使車輪與地面間的載荷接近常數(shù)，以減小地面壓力的波動。作動器一方面保持車輛底盤的恒定姿勢，同時主動控制隨路況改變車輪的垂直運(yùn)動。為此，作動器即能當(dāng)電動機(jī)又當(dāng)發(fā)電機(jī)，并通過主動控制得到平滑響應(yīng)。該系統(tǒng)基于蓄電池/電容器的能量存儲單元能夠回收常規(guī)減振器和彈簧以熱量散發(fā)的能量，從而可提高整套系統(tǒng)的效率。該電磁懸掛系統(tǒng)于2005在“槍騎兵”履帶式車輛底盤、M1坦克、“悍馬”車、Transit公共汽車、LMTV4×卡車等陸上平臺上進(jìn)行了現(xiàn)場演示，并于2005年底至2006年在“悍馬”車和FMTV卡車上進(jìn)行了證試驗(yàn)。
在商用車上，MRC的前身，可以追溯到上世紀(jì)80年代末，凱迪拉克推出的SD2C隨速減震控制系統(tǒng)。1991年，凱迪拉克對SD2C進(jìn)行更新，加入電腦控制和多項(xiàng)速率傳感器，實(shí)現(xiàn)懸掛阻尼全自動調(diào)整。1993年，CVRSS連續(xù)可變道路感應(yīng)懸掛系統(tǒng)出現(xiàn)，響應(yīng)速率更高、調(diào)整更精確。該系統(tǒng)在當(dāng)時已可以實(shí)現(xiàn)每秒約80-100次的阻尼變化。2002年美國德爾福公司完成了電磁懸掛技術(shù)的研發(fā)工作并注冊了“Magne Ride”的商標(biāo)。同年，第一輛搭載MRC主動電磁感應(yīng)懸掛系統(tǒng)的量產(chǎn)車型——凱迪拉克Seville STS落地。隨后，除了凱迪拉克旗下多款車型搭載MRC外，眾多高端品牌及高端車型也紛紛跟進(jìn)，具體車型如雪佛蘭Corvette C6、法拉利599GTB、奧迪TIS、別克Lucerne等。MRC4.0系統(tǒng)是通用汽車生產(chǎn)的2021款凱迪拉克CT4V和CT5-V的標(biāo)配。
“十一五”期間，我國也努力探索新型懸掛技術(shù)的研發(fā)，并啟動電磁懸掛技術(shù)的研究，但是我國電磁懸掛技術(shù)在研發(fā)投入與性能水平等方面與國外存在一定差距。目前在一些整車制造的國產(chǎn)車輛上已經(jīng)推廣使用。
構(gòu)造原理
電磁懸掛系統(tǒng)是由車載控制系統(tǒng)、車輪位移傳感器、電磁液壓桿和直筒減振器組成。在每個車輪和車身連接處都有一個車輪位移傳感器，傳感器與車載控制系統(tǒng)相連，控制系統(tǒng)與電磁液壓桿和直筒減振器相連。
在減震器內(nèi)采用的不是傳統(tǒng)的空氣或普通油，而是一種稱作電磁液的特殊液體，它是由合成碳?xì)浠衔镆约?到10微米大小的磁性顆粒組成。電磁懸架也常被稱為磁流變液減震器懸架。磁流變液（Magnetorheologicl Fluid，簡稱MR Fluid）是一種新型智能材料。它可用于智能化阻尼器（即磁流變液減震器），制成阻尼力連續(xù)順逆可調(diào)的新一代高性能、智能化減震裝置。一旦控制單元發(fā)出脈沖信號，電感線圈內(nèi)便產(chǎn)生電壓，從而形成一個磁場，并改變粒子的排列方向。這些粒子馬上會垂直于壓力方向排列，阻礙油液在活塞通道內(nèi)流動的效果，從而提高阻尼系數(shù)，調(diào)整懸架的減震效果。
電磁線圈位于直筒減震器的活塞中，它們產(chǎn)生的可變磁流將穿過磁流變液并使其產(chǎn)生形態(tài)變化，電磁線圈分為通電與不通電兩種情況：
常見分類
電磁懸掛屬于汽車的可調(diào)式懸掛控制類型之一。把電磁鐵作為懸掛的作動器，通過控制電磁線圈電流的變化改變電磁鐵的作用力，實(shí)現(xiàn)振動的主動控制，稱之為“電磁主動懸架”；強(qiáng)調(diào)電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的被動阻尼效果稱之為“電磁阻尼懸架”；強(qiáng)調(diào)電磁阻尼的能量回收效果，稱之為“電磁饋能式懸架”；強(qiáng)調(diào)通過電流改變磁場進(jìn)而改變阻尼器的阻尼特性稱之為“磁流變半主動懸架”。但都是基于電磁學(xué)原理的懸掛系統(tǒng)都是電磁懸掛。
優(yōu)點(diǎn)
電磁懸掛裝置結(jié)構(gòu)簡潔，功耗極低，控制應(yīng)力范圍大，并可實(shí)現(xiàn)對阻尼力的瞬間精確控制。且對雜質(zhì)不敏感，工作溫度范圍寬，可在-50℃~140℃內(nèi)工作。電磁懸架可以直接通過普通低伏電源（一般的蓄電池）供電，避免高伏電壓帶來的危險和不便。與傳統(tǒng)的汽車減震器相比，其運(yùn)動部件大為減少，幾乎無碰撞，故噪聲低。
作用
裝有電磁懸架的汽車，即使在最崎嶇的路面上，也可以增加輪胎與地面的接觸，減少輪胎反彈，控制車輛的重心轉(zhuǎn)移和前傾后仰程度，來維護(hù)車輛的穩(wěn)定，還可以在車輛急轉(zhuǎn)彎或做出閃躲動作時很好地控制車身搖擺。
應(yīng)用領(lǐng)域
自從2002年第一輛搭載MRC主動電磁感應(yīng)懸掛系統(tǒng)的量產(chǎn)車型落地后，電磁懸掛系統(tǒng)在不同類型的車輛中應(yīng)用更加廣泛。電磁懸掛技術(shù)也是高速磁浮交通系統(tǒng)的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。
發(fā)展趨勢
電磁懸掛技術(shù)還存在著電機(jī)式電磁作動器能量回收與利用率低等問題，但隨著電磁材料、電機(jī)技術(shù)和電控技術(shù)的發(fā)展，電磁懸掛技術(shù)得到了進(jìn)一步的研究與發(fā)展。首先，采用電動與發(fā)電為一體的電磁作動器，既能實(shí)現(xiàn)振動能量的回收又能通過主動控制衰減車體的振動，是電磁懸掛的發(fā)展趨勢。其次，基于路面激勵和車輛狀態(tài)的多工況自動切換控制策略，可以實(shí)現(xiàn)車輛的主被動和半主動控制，調(diào)節(jié)車輛行駛的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性，進(jìn)而提高車輛的機(jī)動性。再次，將具有 Fail－safe 特性的磁流變阻尼器與電機(jī)作動器相結(jié)合的電磁減振器，既能寬范圍的調(diào)節(jié)懸掛阻尼，又能通過能量回收進(jìn)行自供電，且在振動控制時能主動出力，還能在電力失效時保持最佳被動懸掛特性，也是電磁懸掛發(fā)展的趨勢，特別適用于軍用車輛的高可靠性需求。最后，采用先進(jìn)小巧的嵌入式智能傳感器、高速高帶寬總線和高指令運(yùn)算的核心處理器和快速響應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行綜合集成設(shè)計，搭建整車電磁懸掛控制系統(tǒng)，也將是未來電磁懸掛的發(fā)展趨勢。
隨著新型電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究與設(shè)計，伴隨先進(jìn)的傳感器、電控單元、功率器件、車載總線和新型供電電源等技術(shù)的出現(xiàn)，將使電磁懸掛在車輛上的普及應(yīng)用提供技術(shù)支持和保障。
電磁懸掛技術(shù)也是研究高速磁浮交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究電磁阻尼電磁、結(jié)構(gòu)及控制設(shè)計技術(shù)，設(shè)計與懸掛系統(tǒng)相匹配的電磁阻尼系統(tǒng)；搭建主被動電磁懸掛系統(tǒng)，研究車輛動態(tài)響應(yīng)與電磁阻尼系統(tǒng)之間的影響關(guān)系，優(yōu)化電磁阻尼機(jī)械、電磁結(jié)構(gòu)及控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛動力學(xué)性能與電磁懸掛系統(tǒng)的良好匹配，進(jìn)一步提高車輛舒適度：研究動生感應(yīng)供電耦合及能量回饋技術(shù)，開展電磁阻尼電感線圈與感應(yīng)供電線圈一體化設(shè)計，探索車輛振動特性與輸出感應(yīng)電壓特性關(guān)系，研究感應(yīng)電壓升壓、整流及儲存技術(shù)，設(shè)計容量與之匹配的供電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛振動能力的回饋再利用。
參考資料 >
要舒適還是要操控隨心調(diào)節(jié) 7款可變懸掛車型－青島新聞網(wǎng).青島新聞網(wǎng).2023-10-21
通用汽車推出第四代電磁感應(yīng)懸掛，反應(yīng)最快的懸架系統(tǒng)變得更快了.今日頭條.2023-10-21
配備CDC電磁懸掛系統(tǒng)，星途瑤光12月27日首發(fā)亮相_中安新聞_中安新聞客戶端_中安在線.中安在線.2023-10-21