摘  要：

本文（部分圖片和觀念引自彭志召博士）簡單介紹了磁流變懸架系統的發展背景和應用，磁流變液的特性以及電磁減振器工作原理，如果您有關于磁流變懸架系統更多感興趣的內容或者相關想法，歡迎在評論區留言討論，后期我們可能會從中挑出部分大家感興趣的內容，作為我們底盤技術峰會的討論主題。

一、磁流變懸架系統的概述及歷史背景

懸架系統是車輛的重要組成部分，起著彈性支承車體，緩和并衰減車輛行駛時路面不平引起的車體振動，以保證車輛平穩行駛的作用。車輛懸架在理論上是一個由彈簧和減震器構成的系統，并決定了汽車的操縱穩定性和乘坐舒適性，而這兩種屬性就像魚和熊掌難以兼得。高端的懸架系統都是在車輛操縱穩定性和乘坐舒適性上下功夫，比如彈簧升級成為可調節彈性剛度的空氣彈簧，或者減震器升級成阻尼可實時調節的減震器。本文將簡單的討論下磁流變智能懸架系統（MR Suspension）。

早在19世紀40年代，美國科學家Jacob Rabinow就已經發明了磁流變技術，但因為開發成本等因素的制約，這項技術并沒有被廣泛商用，在相當長的時間里一直禁錮在實驗室里。但近幾十年隨著汽車電子化和智能化的快速發展，促使磁流變流體的研發越來越被重視。目前，磁流變阻尼器是磁流變相關應用器件中最為重要的應用領域之一。

與傳統的液壓及電磁閥式阻尼器相比，磁流變阻尼器的響應速度更快且阻尼變化范圍更大。21世紀初期，德爾福率先研制出采用磁流變技術為核心的減震器以及電磁懸架系統，像凱迪拉克、保時捷、奧迪、捷豹路虎等旗下多款運動車型都曾使用過這項技術。但受制于技術壟斷和高昂的成本，目前應用這項技術的汽車保有量也僅有百萬余臺。

目前，磁流變流體相關專利幾乎被洛德（LORD）、德爾福、通用三者壟斷，盡管2009年，京西重工（BWI）成功收購德爾福旗下減震制動部門，但LORD仍然是BWI公司的磁流變流體技術唯一供應商，在當前國際局勢下，中國想要打破技術壟斷可能只有全棧自研一條出路。

磁流變懸架還被廣泛的運用在軍工領域。比如美軍的Stryker在使用磁流變懸架系統之后，實車試驗表明，在一定的路面條件下，駕駛員振動吸功6w的極限，車速從22mph（35km/h）提升至38mph（60km/h），側傾率降低了30%。

美軍在給悍馬裝上了磁流變懸架后，與原車相比，裝有磁流變半主動懸掛系統的“悍馬”車體垂直加速度均方根值降低了10%-30%，并且磁流變減振器通過了400~500萬次的疲勞試驗和15000英里的越野路強化試驗，耐久性是普通減振器的4~5倍。

二、磁流變液材料

通常磁流變液主要由3部分組成成，第一種是基液、比如礦物油、硅油等。第二種是磁性顆粒，通常由具有確定粒度分布的單質Fe、Fe3O4粉體構成，其表面經過化學方法處理，以提高工作時的耐久性；第三種是添加劑，可以對懸浮顆粒、載液進行結構化處理，解決懸浮顆粒在載液中的分散穩定性問題。磁流變液基本特征是在外加磁場作用下，磁流變液的流變特性會發生迅速變化，可瞬間（毫秒級）實現從液態相到類固態相的連續可逆變換，從而呈現可控的剪切屈服應力。

磁流變液主的工作模式主要是剪切模式、流動模式、擠壓模式。汽車磁流變減振器 一般是基于流動模式或是基于流動模式和剪切模式的混合模式而設計的。

在無磁場作用時，磁性顆粒懸浮于基液中呈隨機分布，表現為線黏性牛頓流體，這個時候與普通液壓懸掛沒有區別。

零磁場作用下呈現出低粘度的牛頓流體特性

但當通過電流施加外磁場作用后，粒子表面出現極化現象，形成磁偶極子，磁偶極子沿外磁場方向結成鏈狀、簇狀結構，具有一定的抗剪切屈服應力。同一條極化鏈中各相鄰粒子之間的抗剪切屈服應力會隨外加磁場強度的增強而增加。當磁場增大至一定程度時，磁偶極子相互作用增強，此時磁流變液便呈現類固體特性，也就是阻尼大幅增加。

磁場作用下則呈現出具有一定剪切屈服強度的類固體體特性

三、磁流變減震器工作原理

磁流變減振器就是利用電磁反應，通過對車身和車輪運動的實時監測，傳感器將數據傳輸給系統進行分析，從而對路況和駕駛環境做出毫秒級的快速響應。當被控對象在外部激勵下發生振動時，控制系統對傳感器所采集的響應數據進行分析和處理，并結合被控對象的減振要求，通過預先設計的控制策略，提供相應的電流值，通過對電流大小的控制，從而實現對減震器中磁流變液狀態進行精準調節，達到阻尼精準可控的目的。

電磁懸架工作原理示意圖

整車控制策略

四：磁流變懸架系統的優點

通過大量的實車測試，磁流變懸架除了成本高昂之外，依然具有很多優點，我們把這些優點做了一些總結羅列給大家，盡管離大規模應用還有很多難度，我們依然期待更多國內的同行能夠突破技術壁壘和行業壟斷，早日實現國產。

? 更快的系統響應速度，更好的控制效果；

? 顯著提升車輛的乘坐舒適性和操縱穩定性；

? 抑制車輛的俯仰、側傾及垂向振動，駕乘感更佳；

? 控制車輪跳動，減少懸架行程末端沖擊；

? 過彎、避障、變道時操縱更敏捷，更有信心；

? 緊急制動時，控制輪胎緊貼路面，載荷轉移小，明顯提高制動效率，縮短制動距離，車輛穩定性好，駕乘更安全；

? 減振隔振效果好，延長其他部件及整車的使用壽命；

? 調校效率高，各模式互不干擾