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1、 1/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 空气悬架空气悬架行业深度行业深度:商业模式、竞争格局:商业模式、竞争格局、产业链及相关公司深度梳理产业链及相关公司深度梳理 汽车悬架是车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称,可以保证车辆的正常行驶,使车轮在路面不平和载荷变化的运动状态下有理想的运动特性,保证汽车的操纵稳定性使汽车获得高速行驶的能力。汽车悬架正在由被动悬架向主动悬架升级。空气悬架作为主动悬架结构较为复杂,但随着消费者对汽车行驶的舒适性、操控性等要求逐渐增加,叠加汽车电动化智能化快速提升,空气悬架市场空间也将进一步提
2、升。下面我们就空气悬架的空气悬架的优势优势、产业链及相关公司产业链及相关公司、商业模式商业模式等方面进行深度解读,试图把握空气悬架的未来发展趋势。一、一、概念概念 1.汽车悬架汽车悬架 汽车悬架是汽车车身(车架)与车轮之间的连接装置,主要作用是传递车身与车轮之间的力矩汽车悬架是汽车车身(车架)与车轮之间的连接装置,主要作用是传递车身与车轮之间的力矩。通常汽车悬架结构由弹性元件弹性元件、减振器减振器以及导向机构导向机构组成,这三部分分别起缓冲振动、吸收振动和传递力矩的作用。根据悬架系统的弹簧刚度和减振器的阻尼比这两个参数是否可调,可以把悬架系统分为被动悬架、半主动悬架与主动悬架。随着对驾驶舒适性
3、和操控性的追求,汽车悬架逐渐向主动悬架演变,而空气悬架即为主动悬架。2.空气悬架与传统悬架的差异空气悬架与传统悬架的差异 空气悬架相比于传统悬架结构更为复杂,与传统悬架的最大差异在于弹性元件的升级,并新增电子控制系统及气泵等部件,赋予悬架智能主动调节功能。空气悬架系统包括减振系统、气路系统以及控制系统。空气悬架系统包括减振系统、气路系统以及控制系统。减震系统包括空气弹簧和阻尼可调减震器;气路系统包括空气压缩机、储气罐、气泵和分配阀;电子控制系统包括传感器、控制器 ECU 等。2/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 3.空气悬架的工作原理空气悬架的工
4、作原理 传感器将收集到的车身状态信号传给控制单元 ECU,控制单元依据一定的算法发出指令,驱动空气供给单元工作,吸入空气并通过空气滤清器去除杂质并干燥后送入储气罐,通过分配阀输送到各轮边空气弹簧,以达到调节悬架高度及刚度的目的。4.与与传统悬架传统悬架相比相比空气悬架空气悬架的的优势优势(1)车身高度可主动调节,适应不同道路驾驶情况车身高度可主动调节,适应不同道路驾驶情况 根据不同的路况或主动输入信号,ECU 通过控制空气压缩机和排气阀门,使弹簧自动压缩或伸长,从而降低或升高底盘离地间隙。比如,在高速行驶时,降低底盘和车身高度以减小风阻;在越野行驶或者通过复杂路段时,抬高车身高度以保护底盘和提
5、升复杂路段通过性。此外,空气悬架还可以通过手动输入信号,使得车身高度在不同载重时保持恒定,或者单独调节前桥后桥高度以满足乘员和载货的需求。(2)空气悬架减振器实现阻尼连续可调,灵活改变悬架软硬空气悬架减振器实现阻尼连续可调,灵活改变悬架软硬 QU9UoWcZ9WmZoOnNmO9P9R8OmOmMmOpNjMoPnNfQqQuMaQoPpPuOmRpMNZsOtR 3/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 相比于传统悬架,空气悬架减振器可以调整阻尼大小。阻尼越大,悬架系统偏硬,车辆更加容易保持车身姿态、减小过弯侧倾,车辆操纵性表现更好;阻尼越小,悬架
6、系统偏软,传导到车身的震动就更小,舒适性有所提升。空气悬架通过车速、转向等传感器,对道路情况进行实时监测,对悬架的阻尼及刚度进行调节,来满足不同情况下对舒适性和操纵性的不同要求。主要调节方式有两种,一种是改变减振器结构,在活塞或减震器内外腔室间增加电磁阀,通过控制阀门开度以改变减振器工作时内部液体流动的阻力,从而改变阻尼大小。另一种是改变减振器油液,通过加装电磁线圈以使减振器油液带磁性,通电后电磁线圈产生的磁场力会改变减振器油液受到的阻力,从而改变阻尼大小。(3)空气弹簧刚度较低、可调带来更舒适的驾乘体验空气弹簧刚度较低、可调带来更舒适的驾乘体验 悬架偏频与弹簧刚度成正比,与簧载质量成反比。偏
7、频越小,车身振动加速度越小,驾乘舒适度越高。空气弹簧具有“反 S”型的刚度曲线,可以在额定载荷附近维持较低的刚度值。同时,空气弹簧可以通过改变气体压强调节刚度,让偏频处于一个较小的稳定值,提升驾乘舒适度。此外,通过引入多腔室空气弹簧,不同的气室搭配可以改变空气弹簧体积以实现更大的刚度调节范围。二、二、发展历史阶段发展历史阶段 参照历史空气悬架技术成熟,普及度受成本制约较大。空气悬架的历史可以追溯到一百年前,甚至空气弹簧的概念出现时间要早于螺旋弹簧。空气弹簧的发展同样经历了概念提出、规模化普及等阶段。1.概念提出:概念提出:4/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究
8、报告研究报告 1920 年第一个真正意义上的空气弹簧进行了实车试验。1929 年 TATRA 汽车公司将首款空气弹簧装备在了卡车之上。1946 年美国人 William Bushnell 为他设计的 StoutStout Scarab 实验车上装备了由Firestone 公司设计生产的空气弹簧,这也是世界上第一辆采用全空气悬架的汽车。在这个阶段,空气弹簧的概念被提出并尝试被量产,但是由于制造工艺以及材料的问题,减震性能与耐用性没有得到解决,空气悬架没有得到真正意义的量产。2.规模化普及:规模化普及:1957 年空气悬架开始实现量产与应用,凯迪拉克 Eldorado 成为第一个装备空气悬架的量产
9、车型。20 世纪 60 年代开始全球主流的汽车厂商开始逐步在高端车型上普及空气悬架系统。其中奔驰的小范围推广以及劳斯莱斯的使用开启了空气悬架在欧洲的普及。20 世纪 60 年代,随着福特林肯装载空气悬架之后,美国市场开启普及。同期,日系品牌开始推广空气悬架系统。3.优化与下探:优化与下探:21 世纪后,空气悬架经过了长达一个世纪的发展,性能与耐用度都有了很大程度的提升,同时功能也变得越来越丰富。同时随着 AMK 为主的供应商实现成本的下探,空气悬架开始逐步搭载于更加经济的车型上。空气悬架经历了长达一个多世纪的发展,技术与功能层面处于成熟阶段。当前主要制约空气悬架发展的因素为产品的成本,包含配套
10、成本和维修成本。随着 AMK 等厂商逐步实现成本的下探,空气悬架有望在更多车型上普及。三、三、产业链分析产业链分析 我国本土供应商主要集中在上游零部件制造领域,行业下游新加入大量新能源主机厂。综合空气悬架产业链来看,本土供应商在上游已经实现多点突破,空气弹簧、空气压缩机等核心部件已经实现国产化,且在成本上拥有显著优势,价格比同类进口零件降低 25%-30%。在行业下游,传统的空气悬架车企均在 BBA、保时捷、路虎等欧美豪华品牌使用,主要的供应商仍是大陆大陆和威巴克威巴克。近年来,本土新能源品牌配置空气悬架的意愿逐渐提升,蔚来、岚图、极氪等纷纷入局,为行业下游带来增量空间。5/22 2022 年
11、年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 1.上游上游(1)空气弹簧:空悬系统标志性部件空气弹簧:空悬系统标志性部件 空气弹簧调节车身高度以及保持刚度稳定。空气弹簧调节车身高度以及保持刚度稳定。通过控制空气弹簧的充气量,可以调整气囊的长度,以调整车身高度。对于汽车的不同载重,还可调节空气弹簧的压强以保证弹簧的刚度稳定。根据结构的不同,汽车悬架所使用的空气弹簧主要可以分为囊式和膜式两种。囊式空气弹簧由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中的压缩空气所组成,主要依靠橡胶气囊的挠曲获得形变。膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。囊式空气弹簧由于气囊之间有帘线使得中间部分无法
12、径向扩张,通常承力更大,精度较难控制,主要用于商用车中。膜式空气弹簧刚度较小,车身自然振动频率较低;尺寸较小,在车上便于布置,多用在乘用车上。空气弹簧按照气室的数量主要有单腔、双腔和三腔,通常气室越多,弹性和综合性能越好,结构更复杂,成本更高。单腔空气弹簧只有一个气室,结构、工艺相对简单,成本较低,是目前国内乘用车较为广泛使用的类型。其主要由上顶座总成、扣压环、气囊、铝护筒、防尘罩、活塞、缓冲块、减振器等部件组成。单腔空气弹簧在静载荷状态下充放气时可使车身升高或降低,但充放气时空簧内部受力面积并没有太大变化,故刚度的变化范围比较有限。多腔空气弹簧性能表现更优,随着气室的增多,刚度调节范围更大,
13、综合性能更优,但更复杂的结构、额外的执行器等部件带来了更高的成本。6/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 空气弹簧为空悬系统标志性部件,皮囊制造是核心壁垒。空气弹簧为空悬系统标志性部件,皮囊制造是核心壁垒。空气弹簧开发难度主要体现在橡胶件上,橡胶件需要保证足够的强度和比较低的刚度,同时其耐用性决定空气悬架使用寿命。早在 20 世纪五十至六十年代,被动空气弹簧已经出现在公交、货车等商用车上,海外空气弹簧主要供应商大多拥有深厚的橡胶产品制造技术积累,并瓜分了大部分商用车和高端乘用车的市场份额。国内橡胶技术起步较早,具有较好的工业基础,目前在空气弹簧的研
14、发、制造、实验验证上均已实现。但相比海外公司产品仍在耐久性、可靠性上稍显逊色。空气弹簧主要由海外企业供应,本土厂商孔辉科技和保隆科技已有产品量产上车。空气弹簧主要由海外企业供应,本土厂商孔辉科技和保隆科技已有产品量产上车。目前商用车领域空气弹簧主要供应商为美国凡士通,乘用车领域主要生产商为大陆集团大陆集团和威巴克威巴克。国内方面产品加速追赶。孔辉科技目前提供前后空气弹簧总成产品,自有空气弹簧装配生产线,一期规划年产 15 万套,产品质量执行严格的 DV&PV 实验标准。保隆科技传统业务积累了丰富的橡胶生产经验,为公司提供了技术优势。其采用国际先进供应商提供的原胶及帘布材料,橡胶材料屈挠试验 5
15、0 万次无裂口,优于GB/T13061 等标准。保隆科技膜式弹簧满足 500 万次常温疲劳试验,达到并超过行业标准的台架疲劳试验次数和整车疲劳试验里程,处于行业领先水平。中鼎股份中鼎股份积极布局,一方面通过收购普利司通普利司通收获商用车空气弹簧业务,另一方面自研乘用车空气弹簧产品,依托于 AMK 对空悬整体的技术优势及橡胶业务的技术积累,在研产品性能出色,并实现全部零件自产。(2)空气压缩机:技术门槛最高的核心部件空气压缩机:技术门槛最高的核心部件 空气压缩机是空气悬架空气的供给部件。空气压缩机是空气悬架空气的供给部件。空气供给单元由空气压缩机、气门阀与储气罐的零部件组成。空气压缩机是整个空气
16、供给单元的核心部件,主要功能是压缩空气来向高压空气罐充气,再由空气阀组调节储气罐与空气弹簧的气压与气量。空气压缩机不直接连接空气弹簧,因为空气压缩机工作时会有一定的噪音,而且频繁工作也会缩短压缩机使用寿命。并且由于压缩空气会产生冷凝水,空气压缩机还需配备空气干燥器,以防止空气冷凝产生水汽腐蚀金属原件。7/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 空气供给单元技术门槛最高,本土厂商海外并购获取核心空气供给单元技术门槛最高,本土厂商海外并购获取核心技术。技术。车载空气压缩机主要有三大技术难点:1)能耗较高。空气悬架使用过程中需要频繁压缩空气,故需要持续输入能
17、量,部分车载空气压缩机会采取封闭式结构将排出空气弹簧的空气回收以减少压缩机工作次数以降低能耗。根据华南理工大学、江苏大学的数据模拟,当设定簧载质量为 2269kg、簧下质量为 825kg 的参数下,空气悬架车辆使得车身升高 40mm 一次所需的能量就为 7729.9J-11537.2J,并且空气悬架工作中需要持续多次升高或降低车身,故能耗较高。2)体积要求高。空气悬架的空气供给单元通常安装在前轴机舱或者后轴中央,需要与发动机、变速器、悬架连杆等部位共享空间,所以空气压缩机需要在功率足够的情况下保证体积小和装载的便利性。3)空气质量要求高。空气悬架对于压缩空气的压强有极高的要求,不同的“气压+气
18、腔体积”组合才能实现空气悬架的非线性刚度曲线,而在这期间空气压缩机不仅要持续提供高压空气,还需要对压缩空气进行干燥处理。目前市场上能自主研发生产空气压缩机的企业主要有大陆集团大陆集团、威伯科威伯科和 AMK 三家公司,其中 AMK于 2016 年被中鼎股份中鼎股份收购。大陆集团最新升级的空气供给系统(CAirS)将干燥器、电动机、ECU 结合,实现了空气悬架系统能耗的降低,并降低了整体的装载体积。威伯科以制动系统业务起家,后进入 8/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 空气悬架和空气压缩机业务,2020 年采埃孚采埃孚收购威伯科,作为其第十个独立的
19、事业部运行。本土厂商中鼎股份于 2016 年完成收购德国 AMK 公司 100%股权,获得其空气悬架领域所有核心技术,2018 年成立 AMK 中国子公司安徽安美科安徽安美科,已获得多家主机厂空气供给单元定点。目前,由于技术门槛的限制,鲜有其他外国厂商或本土厂商进入该领域。(3)可变阻尼减振器:调节悬架阻尼系数可变阻尼减振器:调节悬架阻尼系数 可变阻尼减振器改变阻尼力可变阻尼减振器改变阻尼力-速度曲线,以实现悬架软硬的变化。速度曲线,以实现悬架软硬的变化。可变阻尼减振器通常和空气弹簧装配在一起形成弹簧减振器总成,以实现主动悬架效果。空气弹簧和减振器连接同一个控制单元,可实现车身高度、减振器阻尼
20、以及弹簧刚度的同时可调,以及更高的调节频率和精度。弹簧主要负责储存行驶中的垂向振动能量。此时减振器也会进行压缩,通过内部减振器油液的往复运动将机械能转化为热能,传递到缸筒散热,以消耗振动能量,实现“减振”效果。可变减振阻尼器产品方案多样,主流产品有以采埃孚为代表的电磁阀式减振器与以通用代表的的磁流变可变减振阻尼器产品方案多样,主流产品有以采埃孚为代表的电磁阀式减振器与以通用代表的的磁流变减振器。减振器。电磁阀减振器式通过调节电磁阀门来改变减振器中油液工作腔孔的大小来调节阻尼;磁流变减振器则是将减振器中的油液替换成“磁流变液”,之后通过改变磁场强度来改变“磁流变液”的排列结构与紧密程度从而调节整
21、体的阻尼系数。倍适登倍适登在自身 ADS(自适应阻尼系统)减振器技术的基础上,与奔驰合作,并于 2013 年开始为奔驰提供 ADS+空气弹簧的集成模块,其通过两个连续可调电磁阀来独立调节无限段位的压缩与回弹阻尼力,可以实现毫秒级别的自动阻尼力切换。大陆集团也于 2019 年推出了自己的空气弹簧减振器模块,创新性地抛弃了阻尼油,通过空气弹簧+气阀组的模式实现阻尼连续可调,并且减少了空气悬架系统的气体消耗。9/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 可变阻尼减振器技术相对独立,目前较为成熟。可变阻尼减振器技术相对独立,目前较为成熟。可变阻尼减振器出现的时间
22、早于空气悬架系统,减振器的技术相对独立于空气悬架的其他零部件。采埃孚的 CDC(Continuous Damping Control)连续阻尼控制技术与通用的 MRC 磁流变减振器技术已经经过三至四代更迭,目前已经可以达到 1000Hz 的工作频率。在被动悬架向半主动悬架发展的过程中,为了实现悬架软硬可调(即减振器阻尼可调),部分厂商在减振器上安装了电磁阀,通过输入不同的电信号来调整减振器阻尼的大小。可变阻尼减振器可以单独使用,部分车型(如凯迪拉克 CT5、别克君越 GS)通过搭载可变阻尼减振器来实现半主动悬架的效果。空气悬架减振器市场被国际巨头瓜分,本土厂商集成方案未来可期。空气悬架减振器市
23、场被国际巨头瓜分,本土厂商集成方案未来可期。目前,全球主要减振器市场份额被采埃孚采埃孚、天纳克天纳克、倍适登倍适登等国际巨头瓜分,它们也是大部分空气悬架系统的可变阻尼减振器的供应商。国内减振器厂商中实力较强的企业有正裕工业正裕工业、天润工业天润工业和拓普集团拓普集团,本土厂商在可变阻尼减振器领域已经有产品投产,但是本土厂商目前尚未有空气弹簧+减振器的集成方案。(4)空悬系统空悬系统 ECU:负责分配算力调节参数:负责分配算力调节参数 空悬空悬 ECU 是空气悬架控制计算的核心单元。是空气悬架控制计算的核心单元。传感器将收集到的车身状态信号传给控制单元 ECU,悬架ECU 接受传感器输入信号,计
24、算得到最佳控制输出信号,综合调节空气供给单元和空气弹簧充气放气、减振器阀门,最后改变悬架系统各项参数与驾驶体验。随着汽车电子电气架构的不断演进,车载 ECU的功能会逐渐整合,未来悬架 ECU 可能与转向、制动等系统的控制单元进行整合,集中在底盘域控制器上集中计算处理。10/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 空气悬架空气悬架 ECU 未来或将由主机厂自研为主。未来或将由主机厂自研为主。过去空气悬架系统总成和软硬件集成掌握在上游零部件厂商手中,所以空气悬架 ECU 一般由生产空气弹簧和空气压缩机的核心零部件生产商研发。同时空气弹簧 ECU 在国内起步
25、比较晚,主要的控制技术掌握在合资供应商手中。大陆集团大陆集团将 ECU 整合在空气供给单元上,威巴克威巴克、威伯科威伯科都自研了空气悬架对应的 ECU 模块。本土厂商中,孔辉科技孔辉科技、保隆科技保隆科技推出了自研空气悬架 ECU。国内主机厂在空气悬架系统上更倾向于“拆分采购,自主集成”,空气悬架 ECU 模块的设计将逐渐从零部件厂商转向主机厂。主机厂自研空悬 ECU 优势在于后期调试空间更大,对于悬架性能的掌握和控制更好,同时成本也得到优化。随着电子电气架构的演进,底盘域控制器成为发展趋势。未来 ECU 等控制硬件及控制软件算法有望全部集成到底盘域控制器中,这让主机厂更倾向于自己掌握控制模块
26、相关技术。目前研发实力较强的主机厂已经采用自研的 ECU,在国产化落地和控制权逐渐转向主机厂之后,本土厂商有望打破软硬件绑定过深、控制系统后期调校困难等局面。2.中游中游:总成端:总成端 系统总成工艺复杂壁垒高,国际巨头垄断。系统总成工艺复杂壁垒高,国际巨头垄断。空气悬架系统开发涉及多个子系统,且电控系统需要收集处理多个传感器的信号并对零部件实施精准控制,对算法及控制系统要求很高。按照国家标准化管理委员 11/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 会颁布的空气悬架系统设计规范,空气悬架系统开发中需要考虑固有频率、悬架阻尼、抗侧倾能里力、抗纵倾能力等数
27、十个指标要求,验收标准十分严苛。目前能提供全套空气悬架系统的供应商主要有德国的大陆集团大陆集团和威巴克威巴克公司,几乎垄断了全球的豪华车市场。大陆集团利用先发优势,提前构建集成技术壁垒。大陆集团利用先发优势,提前构建集成技术壁垒。大陆集团空气弹簧产品种类丰富,功能针对性强,覆盖乘用车、重型卡车、挂车、甚至是农用机械等领域。在空气弹簧的技术优势上,大陆集团逐渐过渡为空气悬架系统供应商,可以生产和提供电控空气悬架悬架系统所需的所有部件,包括含有空气弹簧、减振器以及电子空气供给系统的整合控制系统。大陆集团的技术优势主要体现在高度集成性上,根据大陆集团数据,一套 CAirS 空气供给单元的整体重量为
28、3.6kg,比分散式布局零件的重量之和轻了 1-1.5kg。体积方面,CAirS 的尺寸是 206mm*148mm*106mm,比传统布局降低 10%-25%,大小类似一台数码单反。在功能方面,CAirS 模块可以同时控制空气流量和压力水平,如果搭配大陆提供的 18bar 高压储气罐,配备该模块的悬架系统理论高度调节速度可达 7mm/s,而普通的空气悬架调节速度在 5mm/s 左右。威威巴克对空气弹簧技术不断升级,产品对接高端整车厂。巴克对空气弹簧技术不断升级,产品对接高端整车厂。作为领先的空气悬架系统供应商,德国 NVH专家威巴克(Vibracoustic)拥有超过 20 年的汽车空气弹簧开
29、发和生产经验,能够提供最先进的空气弹簧产品组合(单腔室、多腔室),也与乘用车主机厂合作,提供空气悬架系统集成服务。威巴克空气悬架系统包括完整的电控系统、高度和加速度传感器、空气压缩机、控制阀、储气罐、空气弹簧等。威巴克是奔驰、奥迪、保时捷等豪华品牌的稳定供应商,同时也为部分中国车企提供前后轴空气弹簧总成、空气供给单元、ECU 等核心零部件,并可负责空气悬架系统的集成。12/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 3.下游下游:整车厂:整车厂 空气悬架广泛应用于商用车,乘用车领域定位高端市场。商用车空气悬架相比传统悬架更稳定、更舒适。而乘用车通常搭载电控
30、空气悬架(ECAS),目前主要针对高端市场。(1)空气悬架是豪车普遍搭载配置空气悬架是豪车普遍搭载配置 空气悬架过去多配置于奔驰,宝马等豪华高端车型当中,对汽车的操控性、舒适性提升明显。由于空气悬架的成本高于传统悬架系统,过去主要配置于 60 万元以上的进口豪华汽车中,如:奔驰、宝马、奥迪等中高端车型。(2)智能电动汽车是空气悬架的绝佳载体智能电动汽车是空气悬架的绝佳载体 从近年新上市的车型来看,空气悬架配套车型的价位下探明显,且新能源车中配置空悬的比例较大。空气悬架在新能源汽车中的优势主要体现在:1)保护底盘:电动车底盘搭载核心三电,对底盘高度及整车 NVH 更为敏感,空气悬架提供的高度可调
31、性和行驶平顺性,能更好地保护车辆核心系统。2)提升续航:搭载空悬的电动车,高速行驶时可以调低底盘离地间隙,减少风阻,降低能耗;同时相比传统悬架,空悬少了很多金属零部件,整体重量有所减轻,有助于提升续航里程。3)智能舒适:B 级以上同等级别的电动车要比燃油车重 6001000kg,传统螺旋弹簧较难兼顾提供软刚度同时要提供支撑力这两个任务,但空悬可以完成;同时搭载传感器及电控装置的空悬后续还能与自动驾驶有更好的融合,提升电动车整体科技感。13/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告(3)商用车领域法规强装要求商用车领域法规强装要求 受法规强制安装要求,空气
32、悬架在商用车中逐步推广。受法规强制安装要求,空气悬架在商用车中逐步推广。根据 2017 年机动车运行安全技术条件规定,自 2020 年 1 月 1 日起,总质量大于或等于 12000kg 的危险货物运输货车的后轴、所有危险货物运输半挂车以及三轴栏板式、仓栅式半挂车配备应装备空气悬架。空气悬架在商用车中同时具备较好经济性。空气悬架在商用车中同时具备较好经济性。相比传统悬架,空气悬架更轻,能提升商用车载重量并降低油耗。能提升驾驶平顺性,提供更好的抓地力以保持车辆水平,从而减少车身侧倾,提高了商用车的运输能力。能有效保护零部件及所运精密设备,降低车辆维修费用和货损风险。4.国内相关公司国内相关公司
33、自主供应商已具备技术实力,空悬逐步走向国产化。自主供应商已具备技术实力,空悬逐步走向国产化。相比于欧美在上世纪五十年代即开始使用空悬系统,国内厂商在空悬业务布局较晚,但几家核心公司已具备相应技术实力。中鼎股份中鼎股份通过收购国外空悬巨头AMK 布局空气压缩机业务;拓普集团拓普集团依靠自身 NVH 技术优势,已具备全套空悬系统的供应能力;保隆保隆科技科技在空气弹簧领域有先发优势并正向减震器等细分领域开拓,同时传感器业务也已完善;天润工业天润工业空悬业务主要集中在商用车领域,正在向乘用车领域拓展;孔辉汽车孔辉汽车是国内首家实现乘用车空悬系统量产的企业,其空悬产品已在岚图 FREE 上搭载供货。(1
34、)保隆科技保隆科技:自研空悬核心零部件,产品与客户快速突破自研空悬核心零部件,产品与客户快速突破 14/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 保隆科技于 1997 年成立,2012 年开始研制空气弹簧,2016 年开发电控减振器,2018 年进行 ECAS 攻关。公司是国内领先的国产空气悬架 OEM 供应商之一,拥有完备的人才体系、开发流程和试验、生产设施。公司在空悬领域主要产品有:空气弹簧(乘用车+商用车)、电控减振器、储气罐、传感器和控制器等。截止 2022 年 8 月,空气弹簧减震器总成已获得 6 家车企 12 个平台项目定点。储气罐已获得 9
35、 家车企17 个平台项目定点。同时空悬 ECU 已研发成功,并获得两家车企定点。(2)中鼎股份中鼎股份:海外技术本土化落地,在手订单充沛海外技术本土化落地,在手订单充沛 公司旗下德国 AMK 作为空气悬挂系统的高端供应商,是行业前三的领导者,自九十年代进入空悬系统业务领域以来,不断提升产品总成技术,深耕行业二十多年,为捷豹路虎、沃尔沃、奥迪、奔驰、宝马等世界顶级主机生产商配套。公司主要空悬产品:空气供给单元。正不断开拓空气弹簧等领域新产品,已变更募资 1.02 亿用作空气弹簧研产。公司在空悬领域的核心竞争力在于:1)收购海外龙头,吸收领先的技术优势,承接海外客户资源和优越的海外市场基础。2)成
36、立子公司安徽安美科,海外技术本土化落地,持续降本。价格优势凸显+国内当地服务能力提升。3)订单充裕,陆续获得蔚来、东风岚图等国内多款头部品牌主机厂新车型定点。截止目前,AMK 中国已获订单总产值 54.6 亿元。(3)天润工业:开辟空悬第二主业,乘用车市场逐步开拓)天润工业:开辟空悬第二主业,乘用车市场逐步开拓 天润工业前身“天润曲轴”以曲轴业务、连杆业务和铸锻件业务为主。2020 年更名为“天润工业”,与空悬专家张广世博士共同成立天润智能控制系统集成有限公司,张广世在空气悬架领域深耕多年,取得众多专利。公司主要产品包含商用车底盘空气悬架、半挂车空气悬架、工程车橡胶悬架、含 ECAS 的悬架总
37、成等。15/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 空气悬架业务作为第二主业,受益于传统业务:1)铸锻件生产加工能力,可实现空悬系统关键结构件的自制;另外公司有重卡客户基础,与潍柴、三一重工、上柴动力等客户有长期合作关系。2)明星技术团队助力。3)济南、上海研发中心将陆续成立,大力度的新产品开发投入。同属商用车空悬领域,公司参考威巴克发展路径,逐步实现不同地区和不同层级的市场全覆盖。(4)拓普集团:产能拓普集团:产能初建,品类布局初建,品类布局“一整套一整套”拓普集团于 2021 年 11 月 24 日建成首个空悬配套厂,正式步入空悬领域。在公司生产端
38、,产能初建:宁波鄞州设立“空气悬架系统一部”,建筑面积 8 万平方米,预计年产能 200万件,配套 50 万辆车,具备空悬产品设计研发、试验检测、生产制造及供货能力;数字化管理保障出厂质量:工厂生产线配备机器视觉和智能传感器等,支持智能装配和检测、自动防错、A 级追溯等,目标 PPM=25。在销售端,传统优势业务积累大客户基础,整套解决方案强化客户粘性,空悬新业务开拓新客户+成为老客户收入新增长极,未来单车配套价值量有望进一步提升。(5)孔辉汽车:国内首家乘用车电控悬架供应商孔辉汽车:国内首家乘用车电控悬架供应商 孔辉汽车是国内首家乘用车电控悬架(ECAS)系统供应商,优势产品空气弹簧规划年产
39、能 15 万套。公司主攻前装市场 ECAS 系统解决方案、空簧总成、ECU(软硬件)等。目前已获岚图等 4 个主流车企 16个车型的 ECS 系统或空簧定点资格,岚图 FREE 2021 年 6 月率先量产。公司的核心竞争力在于:1)ECAS 全流程开发:含算法、车型策划、功能定义、匹配设计、试验、调校及量产。2)空气弹簧总成等关键总成和部件的设计、开发、验证能力。3)健全可靠、高性价比的供应链体系,可提供全套软硬件产品。16/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 公司在实现国产替代的过程中,有望率先确立国内领先地位,而后进军合资品牌及国际市场。四四
40、、商业模式、商业模式 新能源主机厂需求转变,新能源主机厂需求转变,“拆分采购、自主集成拆分采购、自主集成”路线优势明显。路线优势明显。在传统采购模式中,Tier1 供应商自主生产或者购买零部件,自主研发控制系统、进行软硬件集成,最后把全套空气悬架系统出售给主机厂。但一方面海外供应商依托技术壁垒主导空气悬架系统总成会导致软硬件绑定过深,难以自主掌握软件控制策略,使空气悬架融入智能底盘系统。另一方面空气悬架整系统开发难度大,不仅硬件成本高昂(空气弹簧、空气供给单元),而且控制系统开发、软硬件集成的研发成本也非常高,平摊到每一套系统,导致采购成本高企。在汽车尤其是新能源汽车日益强调多功能、智能化,增
41、加各种配置的趋势下,各个主机厂逐渐形成了“拆分采购”的模式:在这种模式下,主机厂向不同供应商采购空气悬架系统的各个部件,自主研发 ECU和控制软件,再进行软硬件的集成。主机厂掌握空气悬架的软件控制权和开发周期,与新车型同步,并且在积累了空气悬架使用经验和底盘技术经验之后,部分主机厂已经掌握初步的系统集成能力。所以更倾向于将大系统拆分为不同的零部件或者子系统,选取不同的供应商搭建供应链。本土供应商逐渐融入新能源汽车空气悬架供应链,成本端、开发端优势开始显现。本土供应商逐渐融入新能源汽车空气悬架供应链,成本端、开发端优势开始显现。截至目前,基于新能源主机厂“拆分采购,自主集成”的需求,不少本土供应
42、商已经进入空气悬架供应链。从 2019 年初开始,孔辉科技基于自身空气弹簧等产品优势,与东风汽车团队紧密合作共同开发,2021 年 6 月完成空气悬架系统 SOP,突破了 Tier1 厂商集成限制。2022 年起,保隆科技开始向蔚来新车型 ET7 供应空气弹簧产品;2022 年 6 月 21 日发布的理想 L9 的空气弹簧供应商除了威巴克,也包括孔辉科技与保隆科技。17/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 相比国外厂商,本土供应商不仅成本端优势明显,而且研发团队专注于国内市场,能快速相应需求,并在新车型底盘设计早期介入,最大程度匹配主机厂的开发进度
43、。本土零部件供应商逐渐转向本土零部件供应商逐渐转向“小集成小集成”,迎来新发展机遇。,迎来新发展机遇。本土厂商依托空气悬架部件细分领域(比如空气弹簧、空气供给单元、减振器)的技术平移和成本优势,不仅向主机厂供应硬件零部件,也在逐渐开发空气悬架子系统的“小集成”产品。天润工业天润工业、保隆科技保隆科技都尝试结合空气弹簧与减振器,推出乘用车空气弹簧+可变阻尼减振器一体化的产品;拓普集团拓普集团也已经布局类似大陆集团大陆集团 CairS 系统的集成式空气单元(压缩机、阀组、ECU 一体化)。未来一段时间,“小集成”+“拆分采购”趋势,不仅有利于主机厂掌握后续车型调校的主动权,也使得本土供应商绕开了国
44、际巨头系统集成的技术壁垒。随着新能源车空气悬架市场规模的迅速增长,国内零部件企业也会迎来高速成长期。五五、竞争、竞争格局格局 1.海外厂商起步较早,当前占主导地位海外厂商起步较早,当前占主导地位 空气悬架核心部件技术壁垒较高,且直接影响行车安全,主机厂对产品品质把握严格,此前主要以采购外资供应商的成熟产品为主。外资供应商主要有:大陆、威巴克、AMK 等。其中大陆集团的 CairS 空悬供气系统具备集成度高、尺寸小等优势;威巴克主要对接国内商用车空悬配套;AMK 在空悬压缩机技术上处于领先地位,同时具备供气系统集成能力。2.伴随国内车企装配需求提升,空悬国产化伴随国内车企装配需求提升,空悬国产化
45、替代替代加速加速(1)近年空气悬架国产化提速,主要基于:近年空气悬架国产化提速,主要基于:1)主机厂空悬装配意愿提升:造车新势力等自主品牌寻求品牌突破;在消费升级态势下,配置空悬有望成为车型亮点,提高电动车型竞争;此外电动汽车对底盘稳定性要求高。2)零部件企业配套条件逐步成熟:国内需求崛起,自主零部件公司占据区位优势,更容易获得主机厂订单,同步开发响应更快。部分企业成功收购海外巨头,获得技术加成。同时自研能力有所提升,量产经验得以积累。(2)国内供应商相较于国外厂商的竞争优势:国内供应商相较于国外厂商的竞争优势:1)体制灵活:国外厂商开发接近极限,工程师数量及产能较难支撑与国内主机厂更多开发及
46、配套,国内供应商扩产灵活。2)快速响应:国外供应商开发周期长达 2 年以上,无法满足国内主机厂压缩整车开发时间的要求,国内供应商响应速度更快。3)成本优势:产线自动化水平高,开发成本低,配套成本较外资低 25%左右。18/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 3.软硬件解耦趋势下,国内零部件企业有望不断突破软硬件解耦趋势下,国内零部件企业有望不断突破 软件定义汽车趋势,汽车软硬件逐步解耦:(1)电气化和智能化变革促使汽车电子电气架构调整,多功能集成化要求更高,ECU 整合后转由域功能器调度,推动软硬件解耦;(2)以英伟达为代表的车载芯片厂商提升开放性
47、,车企软件实力和全栈式自研能力不断强化,进一步为软硬件解耦提供条件。零部件竞争格局重塑,国产零配件供应商加速国产替代:在软硬件解耦趋势下,主机厂负责空气悬架ECU、控制方案研制和最终集成,而空气悬架总成将分拆成空气供给单元、空气弹簧、传感器等硬件,由零配件供应商对口供应,这为体制更灵活、拥有快速响应及成本优势的本土空气悬架单点突破带来机遇;随技术及产品不断成熟,未来有望加速国产替代。六六、市场市场趋势分析趋势分析 1.欧美商用车市场渗透充分,国内乘用车市场渗透率上升空间大欧美商用车市场渗透充分,国内乘用车市场渗透率上升空间大 成本、技术等多因素限制,空气悬架长期被限制在高端乘用车。成本、技术等
48、多因素限制,空气悬架长期被限制在高端乘用车。在传统燃油车中,空气悬架系统被限制在高端车型主要有以下几点原因:1)空气弹簧密封工艺复杂,皮囊制造难度高等,所以空气悬架的成本非常高昂。2)空气悬架系统体积较大、很难集成到体积更小的乘用车上,系统集成与轻量化技术就需要花费高额的附加开发成本。3)早期电控系统不成熟,电控系统调节车身高度与减振器阻尼带来的效用不及直接改进悬架连杆结构或者加固底盘强度等技术方向,并且还需要消耗燃油车电力。在渗透率方面,欧美市场起步早渗透高,国内市场渗透率仍有大幅提升空间。在渗透率方面,欧美市场起步早渗透高,国内市场渗透率仍有大幅提升空间。欧美商用车市场空气悬架业务发展起步
49、较早。由于空气悬架可缓和汽车所受冲击力、减轻震动从而优化驾乘体验、保护货物免受强震动损坏,其在大巴、公交车以及货车领域逐步得到普及。据中国商用汽车网,截至 2020 年,欧美重型载货车市场空气悬架渗透率可达到 80%,挂车市场空气悬架渗透率可达到 40%。在乘用车市场,根据欧洲汽车制造商协会(ACEA)公布的数据,2021 年欧洲汽车销量为 1177.5 万辆。国内在售的传统燃油车中,以前只有售价在 70 万以上的豪华车会配置空气悬架系统。近年来部分新能源造车新势力将空气悬架车型售价下探至中高端市场区间,但国内空气悬架市场仍刚刚起步,总体渗透率仍有大幅提升空间。19/22 2022 年年 9
50、月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 2.国产降本、消费升级与电气化发展,带动空气悬架需求提升国产降本、消费升级与电气化发展,带动空气悬架需求提升 国内厂商零部件成本优势明显。相比于进口原厂零部件,由于技术成熟附加值下降导致研发成本降低,以及关税、运输费用降低等原因,国产空气悬架系统相关零部件的采购单价会明显降低。以奔驰级空气悬架零件为例,据相关经销商报价,德国进口原厂 OEMW220 前空气悬架减振器总成价格约为 2250元,而相同型号的国产配件市场售价约为 1600 元,比进口零部件降低约 30%。此外,路虎第四代发现配备的大陆集团空气压缩机原装拆车件单价为 1500 元
51、,整套空气供给单元价格在 2000 元左右,而被中鼎集团收购的 AMK 公司研发的同类产品报价约为 1200 元,其技术被引入国产压缩机生产线后,国产化空气供给单元采购价格可下降至 1700 元左右。20/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 国产化加速趋势下,空气悬架整套系统价格将下降至万元内。国产化加速趋势下,空气悬架整套系统价格将下降至万元内。目前市场上全系统进口的空气悬挂系统,单车价值约 12300 元左右。最先实现国产化的零部件为空气弹簧,国产化后零部件价格降低 25%,空气弹簧整车配套价格由 4000 元降低至 3000 元左右。在空气压
52、缩机、空气供给单元实现国产化后,空气供给单元价格将由 2200 元左右降低至 1700 元左右。后续随着可变阻尼减振器、空气悬架控制系统与 ECU 国产化,预计国产空气悬架系统单车价值量将降低至 9500 元以内,比进口空悬系统降低约25%。目前市场上配备进口空气悬架价格较低车型为极氪 001(空气悬架供应商为威巴克),最低配置空气悬架款参考价格为 31.9 万元,国产化空悬系统对应整车售价或将下探至 20-30 万元区间。新能源车对空气悬架需求增长。一方面,新能源车对续航里程较为敏感,空气悬架能在一定程度上提升新能源车对空气悬架需求增长。一方面,新能源车对续航里程较为敏感,空气悬架能在一定程
53、度上提升其续航里程。其续航里程。新能源车高速行驶时,需要消耗大量能源对抗风阻。空气悬架可以调整汽车底盘高度,从而降低新能源车风阻。据蔚来 ET7 数据,其主动式空气悬架可以优化 0.7%左右的空气阻力,使得续航里程提升 1.6km。另一方面,新能源车重量较高,传统悬架影响驾乘体验。新能源车受电池重量等因素影响,相比于燃油车普遍重量更高,同时目前新能源车型普遍重量逐渐增加,如果使用螺旋弹簧悬架,钢丝直径会非常大,影响整车设计和驾乘舒适性。空气悬架可以有效平衡高承载和舒适度的要求。21/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 消费升级带来空气悬架需求上升。
54、消费升级带来空气悬架需求上升。近年来国内豪华自主品牌乘用车销量增速显著,中国消费者消费升级趋势明显。国内品牌向高端化发展需要座舱、智驾、底盘等多个领域的全面提升。空气悬架作为底盘升级的重要部件之一,也成为部分主机厂提升产品舒适度的重要方向。目前空气悬架逐渐渗透 30 万40万区间车型,相比于过去 70 万及以上品牌车型有明显下探,符合自主高端品牌价格,带来更广阔市场空间。3.2025 年中国乘用车空气悬架市场规模有望迅速增长年中国乘用车空气悬架市场规模有望迅速增长 2025 年中国乘用车空气悬架市场规模有望迅速增长。2021 年空气悬架渗透率受成本、技术、产能等因素限制,仍处于低位,能够测算出
55、渗透率为 2.9%,对应乘用车空气悬架整体市场规模约为 91.8 亿元。随着核心零部件国产化进度加快,空气悬架成本会出现显著降低,空悬系统平均单车价值有望下降超过40%;同时,伴随着本土厂商生产线的投产以及适配车型的增多,空气悬架市场规模预计在未来几年出现迅速增长。预测 2025 年空气悬架整体渗透率达到 15%,市场规模预计将达到 314 亿元,2125 年CAGR 达 36%。22/22 2022 年年 9 月月 30 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 七七、参考研报、参考研报 1.中银国际-汽车行业智能化系列报告空气悬架篇:悬架技术革新,空气悬架方兴未艾 2.天风证券-汽车零部件行业智能电动汽车赛道深度九:空气悬架 3.天风证券-汽车行业深度研究:空气悬架,智能电动优质赛道,国产替代进行时 4.信达证券-汽车零部件行业线控底盘系列研究之二:空气悬架,国产替代加速,高端化电动化催生新需求 5.安信证券-保隆科技-603197-智能化转型提速,空悬+传感器业务加速放量 6.华安证券-汽车行业深度报告:行业复苏向上,关注增量变化 免责声明:以上内容仅供学习交流,不构成投资建议。慧博慧博官网官网:https:/https:/ 电话:电话:-18661866 邮箱:邮箱: