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汽車空氣懸架行業深度研究:懸架技術革新,空氣懸架方興未艾

(報告出品方/作者:中銀證券,朱朋)


汽車懸架主動化進展迅速,供需雙端推動空懸普及

汽車懸架是車身與車輪間重要的傳力連接裝臵

汽車懸架是汽車車身(車架)與車輪之間的連接裝臵,主要作用是傳遞車身與車輪之間的力矩,比 如支撐力、制動力和轉向力,並且減少崎嶇路對車身的衝擊、吸收由車輪運動產生的振動,保證汽 車乘坐的舒適性以及減小貨物運輸的損耗。通常汽車懸架結構由彈性元件、減振器以及導向機構組 成,這三部分分別起緩衝振動、吸收振動和傳遞力矩的作用。

彈性元件與減振器共同構成懸架的減振系統,是汽車懸架系統中最重要的部件。彈性元件具有一定 的緩衝作用,能夠延長衝擊的作用時間,將單位時間內的受力變小,實現緩衝的效果。而減振器可 以吸收能量,將衝擊的動能轉化為熱能,將多餘的振動消耗掉,從而實現減振的效果。彈性元件和 減振器一般並聯放臵,在彈性元件壓縮與回彈的過程中,減振器同時去吸收能量,之後彈性元件恢 復到原長,把車輛支撐到正常高度。


懸架系統經歷從被動懸架到主動懸架的演進

懸架按工作原理的不同可以分為被動懸架、半主動懸架和主動懸架。被動懸架剛度和阻尼不可調控, 出廠時即設定好了懸架的剛度與阻尼係數,難以適應不同路況,乘坐舒適性與穩定性較差。但結構 簡單,成本較低,通常主要使用於低端車型上。常見方案有螺旋彈簧加被動減震器。20 世紀 80 年代 後期,以無源控制技術改變懸架阻尼為主的半主動懸架趨於成熟。半主動懸架可以改變阻尼和剛度 之一,主要有兩種產品:其一是阻尼可變減振器,可以通過殘值車體震動來隨時改變系統的阻尼, 抵消車體擾動,提升乘坐舒適性。其二是空氣彈簧,可以改變車輛剛度,不改變阻尼。只配臵空氣 彈簧的車型主要為載重需求較高的車型,如皮卡、麵包車。

主動懸架能有效提升用戶舒適度,是目前發展方向。主動懸架的概念在 1954 年由美國通用汽車提出, 它在被動懸架的基礎上,增加了可調節剛度和阻尼的控制裝臵,讓汽車能適應不同的載重、路況以 及操作性需求。汽車懸架系統的主要目標有三個:減小車身垂直加速度、懸架動變形及輪胎動載荷。 主動懸架可以兼顧汽車的平順性和操作的穩定性。當道路環境變化,主動懸架可以調整剛度和阻尼 等參數,將車身與地面之間的距離保持在合理高度,從而提升汽車的平順性和穩定性,降低車輪載 荷波動。通常彈性部件使用空氣彈簧,並需要能量輸入裝臵進行調節。主動懸架結構複雜,重量較 高,且主動調整參數能耗高,成本大。目前主動懸架主要難點一方面在於機械系統,需要在小空間 下提供較大的驅動力,保證底盤調試的高頻率。國內產品相對較少且成熟度較低,大部分產品僅能 解決 5Hz 以下平順性,BBA 部分產品可覆蓋 20Hz。另一方面難點在於控制邏輯。

空氣懸架廣泛應用於商用車,乘用車領域定位高端市場

商用車空氣懸架相比傳統懸架更穩定、更舒適。早期的空氣懸掛並未引入電控系統,在歐美國家普 遍搭載於貨車、牽引車、客車等商用車上。對於商用車而言,通常採用空氣彈簧替換鋼製螺旋彈簧 或者鋼板簧作為彈性元件的空氣懸架,以便獲得相比鋼板彈簧更大的上下行程,更加均勻的軸荷, 有效的保護了車軸和路面;並且空氣懸架的自重比鋼板彈簧更輕,提高了整車的承載能力與行駛穩 定性。同時空氣懸架可緩和汽車所受衝擊力、減輕震動從而優化駕乘體驗、保護貨物免受強震動損 壞。2017 年發布的新版《機動車運行安全技術條件》GB7258-2017 首次提出,總質量大於等於 12000kg 的危貨運輸車的後軸,及所有危貨運輸半挂車、三軸欄板式、倉柵式半挂車應裝備空氣懸架。


乘用車通常搭載電控空氣懸架(ECAS),目前主要針對高端市場。乘用車採用的空氣懸架屬於電 控主動懸架的一種。1957 年,裝備空氣懸架的首個乘用車車型——凱迪拉克 Eldorado Brougham 誕生; 1962 年,賓士推出了自研的空氣懸架系統,並將其搭載在代號為 W112 的 300SE 車型之上;1986 年, 豐田首次在空氣懸架上引入電控系統和有源主動調節功能,並將其搭載於 Supra(A70)車型之上。 1992 年起,路虎第一代攬勝開始搭載了成熟的電控空氣懸架系統(ECAS)。

電控空氣懸架(ECAS)的減振結構相對複雜,除了空氣彈簧、可變阻尼減振器,還包括一套完整的 空氣供給系統(空氣壓縮機、儲氣罐、空氣閥等)以及對應的車載 ECU、感測器等。空氣懸架系統 工作時,ECU 通過高度感測器實時檢測車身高度,獲得車身垂直加速度,同時通過速度感測器檢測 車輛行駛速度。ECU 內保存若干指標高度和多級可調阻尼值,空氣壓縮機將壓縮空氣儲存在儲氣罐 中。ECU 比較高度感測器檢測結果和指標高度,若高度差超過了設定範圍,氣閥組就會被激發,通 過儲氣罐充放氣將實際高度調整到指標高度。電磁減振器根據車身高度、行車速度、加速度執行相 應的阻尼力,從而滿足汽車行駛平順性和乘坐舒適型的要求。

空氣懸架系統優勢明顯,但應用範圍受成本、技術限制

乘用車電控空氣懸架(ECAS)優勢表現為車高、阻尼、剛度可調,可以針對不同道路情況和使用需 求靈活改變懸架狀態。 車身高度可主動調節,適應不同道路駕駛情況。根據不同的路況或主動輸入信號,ECU 通過控制空 氣壓縮機和排氣閥門,使彈簧自動壓縮或伸長,從而降低或升高底盤離地間隙。比如,在高速行駛 時,降低底盤和車身高度以減小風阻;在越野行駛或者通過複雜路段時,抬高車身高度以保護底盤 和提升複雜路段通過性。此外,空氣懸架還可以通過手動輸入信號,使得車身高度在不同載重時保 持恆定,或者單獨調節前橋後橋高度以滿足乘員和載貨的需求。


空氣懸架減振器實現阻尼連續可調,靈活改變懸架軟硬。相比於傳統懸架,空氣懸架減振器可以調 整阻尼大小。阻尼越大,懸架系統偏硬,車輛更加容易保持車身姿態、減小過彎側傾,車輛操縱性 表現更好;阻尼越小,懸架系統偏軟,傳導到車身的震動就更小,舒適性有所提升。空氣懸架通過 車速、轉向等感測器,對道路情況進行實時監測,對懸架的阻尼及剛度進行調節,來滿足不同情況 下對舒適性和操縱性的不同要求。主要調節方式有兩種,一種是改變減振器結構,在活塞或減震器 內外腔室間增加電磁閥,通過控制閥門開度以改變減振器工作時內部液體流動的阻力,從而改變阻 尼大小。另一種是改變減振器油液,通過加裝電磁線圈以使減振器油液帶磁性,通電後電磁線圈產 生的磁場力會改變減振器油液受到的阻力,從而改變阻尼大小。

空氣彈簧剛度較低、可調帶來更舒適的駕乘體驗。懸架偏頻與彈簧剛度成正比,與簧載質量成反比。 偏頻越小,車身振動加速度越小,駕乘舒適度越高。空氣彈簧具有「反 S」型的剛度曲線,可以在額定 載荷附近維持較低的剛度值。同時,空氣彈簧可以通過改變氣體壓強調節剛度,讓偏頻處於一個較 小的穩定值,提升駕乘舒適度。此外,通過引入多腔室空氣彈簧,不同的氣室搭配可以改變空氣彈 簧體積以實現更大的剛度調節範圍。


國產化、新能源等多重因素驅動,價格下探開拓增量市場

歐美商用車市場滲透充分,國內乘用車市場滲透率上升空間大

成本、技術等多因素限制,空氣懸架長期被限制在高端乘用車。在傳統燃油車中,空氣懸架系統被 限制在高端車型主要有以下幾點原因:1)空氣彈簧密封工藝複雜,皮囊製造難度高等,所以空氣懸 架的成本非常高昂。2)空氣懸架系統體積較大、很難集成到體積更小的乘用車上,系統集成與輕量 化技術就需要花費高額的附加開發成本。3)早期電控系統不成熟,電控系統調節車身高度與減振器 阻尼帶來的效用不及直接改進懸架連桿結構或者加固底盤強度等技術方向,並且還需要消耗燃油車 電力。

在滲透率方面,歐美市場起步早滲透高,國內市場滲透率仍有大幅提升空間。歐美商用車市場空氣 懸架業務發展起步較早。由於空氣懸架可緩和汽車所受衝擊力、減輕震動從而優化駕乘體驗、保護 貨物免受強震動損壞,其在大巴、公交車以及貨車領域逐步得到普及。據中國商用汽車網,截至 2020 年,歐美重型載貨車市場空氣懸架滲透率可達到 80%,挂車市場空氣懸架滲透率可達到 40%。在乘 用車市場,根據歐洲汽車製造商協會(ACEA)公布的數據,2021 年歐洲汽車銷量為 1177.5 萬輛。國內 在售的傳統燃油車中,以前只有售價在 70 萬以上的豪華車會配臵空氣懸架系統。近年來部分新能源 造車新勢力將空氣懸架車型售價下探至中高端市場區間,但國內空氣懸架市場仍剛剛起步,總體滲 透率仍有大幅提升空間。


國產降本、消費升級與電氣化發展,帶動空氣懸架需求提升

國內廠商零部件成本優勢明顯。相比於進口原廠零部件,由於技術成熟附加值下降導致研發成本降 低,以及關稅、運輸費用降低等原因,國產空氣懸架系統相關零部件的採購單價會明顯降低。以奔 馳S級空氣懸架零件為例,據相關經銷商報價,德國進口原廠 OEM W220 前空氣懸架減振器總成價格 約為 2250 元,而相同型號的國產配件市場售價約為 1600 元,比進口零部件降低約 30%。此外,路虎 第四代發現配備的大陸集團空氣壓縮機原裝拆車件單價為 1500 元,整套空氣供給單元價格在 2000 元左右,而被中鼎集團收購的 AMK 公司研發的同類產品報價約為 1200 元,其技術被引入國產壓縮機 生產線後,國產化空氣供給單元採購價格可下降至 1700 元左右。

國產化加速趨勢下,空氣懸架整套系統價格將下降至萬元內。目前市場上全系統進口的空氣懸掛系 統,單車價值約 12300 元左右。最先實現國產化的零部件為空氣彈簧,國產化後零部件價格降低 25%, 空氣彈簧整車配套價格由 4000 元降低至 3000 元左右。在空氣壓縮機、空氣供給單元實現國產化後, 空氣供給單元價格將由 2200 元左右降低至 1700 元左右。後續隨著可變阻尼減振器、空氣懸架控制系 統與 ECU 國產化,我們預計國產空氣懸架系統單車價值量將降低至 9500 元以內,比進口空懸系統降 低約 25%。目前市場上配備進口空氣懸架價格較低車型為極氪 001(空氣懸架供應商為威巴克),最 低配臵空氣懸架款參考價格為 31.9 萬元,國產化空懸系統對應整車售價或將下探至 20-30 萬元區間。

新能源車對空氣懸架需求增長。一方面,新能源車對續航里程較為敏感,空氣懸架能在一定程度上 提升其續航里程。新能源車高速行駛時,需要消耗大量能源對抗風阻。空氣懸架可以調整汽車底盤 高度,從而降低新能源車風阻。據蔚來 ET7 數據,其主動式空氣懸架可以優化 0.7%左右的空氣阻力, 使得續航里程提升 1.6km。另一方面,新能源車重量較高,傳統懸架影響駕乘體驗。新能源車受電池 重量等因素影響,相比於燃油車普遍重量更高,同時目前新能源車型普遍重量逐漸增加,如果使用 螺旋彈簧懸架,鋼絲直徑會非常大,影響整車設計和駕乘舒適性。空氣懸架可以有效平衡高承載和 舒適度的要求。


消費升級帶來空氣懸架需求上升。近年來國內豪華自主品牌乘用車銷量增速顯著,中國消費者消費 升級趨勢明顯。國內品牌向高端化發展需要座艙、智駕、底盤等多個領域的全面提升。空氣懸架作 為底盤升級的重要部件之一,也成為部分主機廠提升產品舒適度的重要方向。目前空氣懸架逐漸滲 透 30 萬~40 萬區間車型,相比於過去 70 萬及以上品牌車型有明顯下探,符合自主高端品牌價格帶, 帶來更廣闊市場空間。

2025 年中國乘用車空氣懸架市場規模有望迅速增長

2025 年中國乘用車空氣懸架市場規模有望迅速增長。2021 年空氣懸架滲透率受成本、技術、產能等 因素限制,仍處於低位,我們測算滲透率為 2.9%,對應乘用車空氣懸架整體市場規模約為 91.8 億元。 隨著核心零部件國產化進度加快,空氣懸架成本會出現顯著降低,空懸系統平均單車價值有望下降 超過 40%;同時,伴隨著本土廠商生產線的投產以及適配車型的增多,空氣懸架市場規模預計在未 來幾年出現迅速增長。我們預測,2025 年空氣懸架整體滲透率達到 15%,市場規模預計將達到 314 億元,21~25 年 CAGR 達 36%。

上游零件技術壁壘明顯,「拆分採購」打開中遊行業空間

我國本土供應商主要集中在上游零部件製造領域,行業下游新加入大量新能源主機廠。綜合空氣懸 架產業鏈來看,本土供應商在上游已經實現多點突破,空氣彈簧、空氣壓縮機等核心部件已經實現 國產化,且在成本上擁有顯著優勢,價格比同類進口零件降低 25%-30%。在行業下游,傳統的空氣 懸架車企均在 BBA、保時捷、路虎等歐美豪華品牌使用,主要的供應商仍是大陸和威巴克。近年來, 本土新能源品牌配臵空氣懸架的意願逐漸提升,蔚來、嵐圖、極氪等紛紛入局,為行業下游帶來增 量空間。

供應端:歐美巨頭深度積累,本土廠商多點突破

空氣彈簧:空懸系統標誌性部件,國產化已初步實現

空氣彈簧調節車身高度以及保持剛度穩定。通過控制空氣彈簧的充氣量,可以調整氣囊的長度,以 調整車身高度。對於汽車的不同載重,還可調節空氣彈簧的壓強以保證彈簧的剛度穩定。根據結構 的不同,汽車懸架所使用的空氣彈簧主要可以分為囊式和膜式兩種。囊式空氣彈簧由夾有簾線的橡 膠氣囊和密閉在其中的壓縮空氣所組成,主要依靠橡膠氣囊的撓曲獲得形變。膜式空氣彈簧的密閉 氣囊由橡膠膜片和金屬壓製件組成。囊式空氣彈簧由於氣囊之間有簾線使得中間部分無法徑向擴張, 通常承力更大,精度較難控制,主要用於商用車中。膜式空氣彈簧剛度較小,車身自然振動頻率較 低;尺寸較小,在車上便於布臵,多用在乘用車上。


空氣彈簧按照氣室的數量主要有單腔、雙腔和三腔,通常氣室越多,彈性和綜合性能越好,結構更 複雜,成本更高。單腔空氣彈簧只有一個氣室,結構、工藝相對簡單,成本較低,是目前國內乘用 車較為廣泛使用的類型。其主要由上頂座總成、扣壓環、氣囊、鋁護筒、防塵罩、活塞、緩衝塊、 減振器等部件組成。單腔空氣彈簧在靜載荷狀態下充放氣時可使車身升高或降低,但充放氣時空簧 內部受力面積並沒有太大變化,故剛度的變化範圍比較有限。多腔空氣彈簧性能表現更優,隨著氣 室的增多,剛度調節範圍更大,綜合性能更優,但更複雜的結構、額外的執行器等部件帶來了更高 的成本。

空氣彈簧為空懸系統標誌性部件,皮囊製造是核心壁壘。空氣彈簧開發難度主要體現在橡膠件上, 橡膠件需要保證足夠的強度和比較低的剛度,同時其耐用性決定空氣懸架使用壽命。早在 20 世紀五 十至六十年代,被動空氣彈簧已經出現在公交、貨車等商用車上,海外空氣彈簧主要供應商大多擁 有深厚的橡膠產品製造技術積累,並瓜分了大部分商用車和高端乘用車的市場份額。國內橡膠技術 起步較早,具有較好的工業基礎,目前在空氣彈簧的研發、製造、實驗驗證上均已實現。但相比海 外公司產品仍在耐久性、可靠性上稍顯遜色。

空氣彈簧主要由海外企業供應,本土廠商孔輝科技和保隆科技已有產品量產上車。目前商用車領域 空氣彈簧主要供應商為美國凡士通,乘用車領域主要生產商為大陸集團和威巴克。國內方面產品加 速追趕。孔輝科技目前提供前後空氣彈簧總成產品,自有空氣彈簧裝配生產線,一期規劃年產 15 萬 套,產品質量執行嚴格的 DV&PV 實驗標準。保隆科技傳統業務積累了豐富的橡膠生產經驗,為公司 提供了技術優勢。其採用國際先進供應商提供的原膠及帘布材料,橡膠材料屈撓試驗 50 萬次無裂口, 優於 GB/T 13061 等標準。保隆科技膜式彈簧滿足 500 萬次常溫疲勞試驗,達到並超過行業標準的台架 疲勞試驗次數和整車疲勞試驗里程,處於行業領先水平。中鼎股份積極布局,一方面通過收購普利 司通收穫商用車空氣彈簧業務,另一方面自研乘用車空氣彈簧產品,依託於 AMK 對空懸整體的技術 優勢及橡膠業務的技術積累,在研產品性能出色,並實現全部零件自產。


空氣壓縮機:技術門檻最高的核心部件,中鼎股份通過海外併購入局

空氣壓縮機是空氣懸架空氣的供給部件。空氣供給單元由空氣壓縮機、氣門閥與儲氣罐的零部件組 成。空氣壓縮機是整個空氣供給單元的核心部件,主要功能是壓縮空氣來向高壓空氣罐充氣,再由 空氣閥組調節儲氣罐與空氣彈簧的氣壓與氣量。空氣壓縮機不直接連接空氣彈簧,因為空氣壓縮機 工作時會有一定的噪音,而且頻繁工作也會縮短壓縮機使用壽命。並且由於壓縮空氣會產生冷凝水, 空氣壓縮機還需配備空氣乾燥器,以防止空氣冷凝產生水汽腐蝕金屬原件。

空氣供給單元技術門檻最高,本土廠商海外併購獲取核心技術。車載空氣壓縮機主要有三大技術難 點: 1)能耗較高。空氣懸架使用過程中需要頻繁壓縮空氣,故需要持續輸入能量,部分車載空氣壓縮機 會採取封閉式結構將排出空氣彈簧的空氣回收以減少壓縮機工作次數以降低能耗。根據華南理工大 學、江蘇大學的數據模擬,當設定簧載質量為 2269kg、簧下質量為 825kg 的參數下,空氣懸架車輛使 得車身升高 40mm 一次所需的能量就為 7729.9J-11537.2J,並且空氣懸架工作中需要持續多次升高或降 低車身,故能耗較高。 2)體積要求高。空氣懸架的空氣供給單元通常安裝在前軸機艙或者後軸中央,需要與發動機、變速 器、懸架連桿等部位共享空間,所以空氣壓縮機需要在功率足夠的情況下保證體積小和裝載的便利 性。 3)空氣質量要求高。空氣懸架對於壓縮空氣的壓強有極高的要求,不同的「氣壓 氣腔體積」組合才能 實現空氣懸架的非線性剛度曲線,而在這期間空氣壓縮機不僅要持續提供高壓空氣,還需要對壓縮 空氣進行乾燥處理。

目前市場上能自主研發生產空氣壓縮機的企業主要有大陸集團、威伯科和 AMK 三家公司,其中 AMK 於 2016 年被中鼎股份收購。大陸集團最新升級的空氣供給系統(CAirS)將乾燥器、電動機、ECU 結 合,實現了空氣懸架系統能耗的降低,並降低了整體的裝載體積。威伯科以制動系統業務起家,後 進入空氣懸架和空氣壓縮機業務,2020 年采埃孚收購威伯科,作為其第十個獨立的事業部運行。本 土廠商中鼎股份於 2016 年完成收購德國 AMK 公司 100%股權,獲得其空氣懸架領域所有核心技術, 2018 年成立 AMK 中國子公司安徽安美科,已獲得多家主機廠空氣供給單元定點。目前,由於技術門 檻的限制,鮮有其他外國廠商或本土廠商進入該領域。


可變阻尼減振器:調節懸架阻尼係數,重點關注空氣彈簧 減振器集成

可變阻尼減振器改變阻尼力-速度曲線,以實現懸架軟硬的變化。可變阻尼減振器通常和空氣彈簧裝 配在一起形成彈簧減振器總成,以實現主動懸架效果。空氣彈簧和減振器連接同一個控制單元,可 實現車身高度、減振器阻尼以及彈簧剛度的同時可調,以及更高的調節頻率和精度。彈簧主要負責 儲存行駛中的垂向振動能量。此時減振器也會進行壓縮,通過內部減振器油液的往複運動將機械能 轉化為熱能,傳遞到缸筒散熱,以消耗振動能量,實現「減振」效果。

可變減振阻尼器產品方案多樣,主流產品有以采埃孚為代表的電磁閥式減振器與以通用代表的的磁 流變減振器。電磁閥減振器式通過調節電磁閥門來改變減振器中油液工作腔孔的大小來調節阻尼; 磁流變減振器則是將減振器中的油液替換成「磁流變液」,之後通過改變磁場強度來改變「磁流變液」的 排列結構與緊密程度從而調節整體的阻尼係數。倍適登在自身 ADS(自適應阻尼系統)減振器技術 的基礎上,與賓士合作,並於 2013 年開始為賓士提供 ADS 空氣彈簧的集成模塊,其通過兩個連續可 調電磁閥來獨立調節無限段位的壓縮與回彈阻尼力,可以實現毫秒級別的自動阻尼力切換。大陸集 團也於 2019 年推出了自己的空氣彈簧減振器模塊,創新性地拋棄了阻尼油,通過空氣彈簧 氣閥組 的模式實現阻尼連續可調,並且減少了空氣懸架系統的氣體消耗。

可變阻尼減振器技術相對獨立,目前較為成熟。可變阻尼減振器出現的時間早於空氣懸架系統,減 振器的技術相對獨立於空氣懸架的其他零部件。采埃孚的 CDC(Continuous Damping Control)連續阻尼 控制技術與通用的 MRC 磁流變減振器技術已經經過三至四代更迭,目前已經可以達到 1000Hz 的工作 頻率。在被動懸架向半主動懸架發展的過程中,為了實現懸架軟硬可調(即減振器阻尼可調),部 分廠商在減振器上安裝了電磁閥,通過輸入不同的電信號來調整減振器阻尼的大小。可變阻尼減振 器可以單獨使用,部分車型(如凱迪拉克 CT5、別克君越 GS)通過搭載可變阻尼減振器來實現半主 動懸架的效果。


空氣懸架減振器市場被國際巨頭瓜分,本土廠商集成方案未來可期。目前,全球主要減振器市場份 額被采埃孚、天納克、倍適登等國際巨頭瓜分,它們也是大部分空氣懸架系統的可變阻尼減振器的 供應商。國內減振器廠商中實力較強的企業有正裕工業、天潤工業和拓普集團,本土廠商在可變阻 尼減振器領域已經有產品投產,但是本土廠商目前尚未有空氣彈簧 減振器的集成方案。

空懸系統 ECU:負責分配算力調節參數,研發自上游供應商逐漸轉向主機廠

空懸 ECU 是空氣懸架控制計算的核心單元。感測器將收集到的車身狀態信號傳給控制單元 ECU,懸 架 ECU 接受感測器輸入信號,計算得到最佳控制輸出信號,綜合調節空氣供給單元和空氣彈簧充氣 放氣、減振器閥門,最後改變懸架系統各項參數與駕駛體驗。隨著汽車電子電氣架構的不斷演進, 車載 ECU 的功能會逐漸整合,未來懸架 ECU 可能與轉向、制動等系統的控制單元進行整合,集中在 底盤域控制器上集中計算處理。

空氣懸架 ECU 未來或將由主機廠自研為主。過去空氣懸架系統總成和軟硬體集成掌握在上游零部件 廠商手中,所以空氣懸架 ECU 一般由生產空氣彈簧和空氣壓縮機的核心零部件生產商研發。同時空 氣彈簧 ECU 在國內起步比較晚,主要的控制技術掌握在合資供應商手中。大陸集團將 ECU 整合在空 氣供給單元上,威巴克、威伯科都自研了空氣懸架對應的 ECU 模塊。本土廠商中,孔輝科技、保隆 科技推出了自研空氣懸架 ECU。 國內主機廠在空氣懸架系統上更傾向於「拆分採購,自主集成」,空氣懸架 ECU 模塊的設計將逐漸從 零部件廠商轉向主機廠。主機廠自研空懸 ECU 優勢在於後期調試空間更大,對於懸架性能的掌握和 控制更好,同時成本也得到優化。隨著電子電氣架構的演進,底盤域控制器成為發展趨勢。未來 ECU 等控制硬體及控制軟體演算法有望全部集成到底盤域控制器中,這讓主機廠更傾向於自己掌握控制模 塊相關技術。目前研發實力較強的主機廠已經採用自研的 ECU,在國產化落地和控制權逐漸轉向主 機廠之後,本土廠商有望打破軟硬體綁定過深、控制系統後期調校困難等局面。

總成端:兩大國際巨頭利用先發優勢,構建系統總成「護城河」

系統總成工藝複雜壁壘高,國際巨頭壟斷。空氣懸架系統開發涉及多個子系統,且電控系統需要收 集處理多個感測器的信號並對零部件實施精準控制,對演算法及控制系統要求很高。按照國家標準化 管理委員會頒布的《空氣懸架系統設計規範》,空氣懸架系統開發中需要考慮固有頻率、懸架阻尼、 抗側傾能里力、抗縱傾能力等數十個指標要求,驗收標準十分嚴苛。目前能提供全套空氣懸架系統 的供應商主要有德國的大陸集團和威巴克公司,幾乎壟斷了全球的豪華車市場。


大陸集團利用先發優勢,提前構建集成技術壁壘。大陸集團空氣彈簧產品種類豐富,功能針對性強, 覆蓋乘用車、重型卡車、挂車、甚至是農用機械等領域。在空氣彈簧的技術優勢上,大陸集團逐漸 過渡為空氣懸架系統供應商,可以生產和提供電控空氣懸架懸架系統所需的所有部件,包括含有空 氣彈簧、減振器以及電子空氣供給系統的整合控制系統。大陸集團的技術優勢主要體現在高度集成 性上,根據大陸集團數據,一套 CAirS 空氣供給單元的整體重量為 3.6kg,比分散式布局零件的重量 之和輕了 1-1.5kg。體積方面,CAirS 的尺寸是 206mm*148mm*106mm,比傳統布局降低 10%-25%,大小 類似一台數碼單反。在功能方面,CAirS 模塊可以同時控制空氣流量和壓力水平,如果搭配大陸提供 的 18bar 高壓儲氣罐,配備該模塊的懸架系統理論高度調節速度可達 7mm/s,而普通的空氣懸架調節 速度在 5mm/s 左右。

威巴克對空氣彈簧技術不斷升級,產品對接高端整車廠。作為領先的空氣懸架系統供應商,德國 NVH 專家威巴克(Vibracoustic)擁有超過 20 年的汽車空氣彈簧開發和生產經驗,能夠提供最先進的空氣 彈簧產品組合(單腔室、多腔室),也與乘用車主機廠合作,提供空氣懸架系統集成服務。威巴克 空氣懸架系統包括完整的電控系統、高度和加速度感測器、空氣壓縮機、控制閥、儲氣罐、空氣彈 簧等。威巴克是賓士、奧迪、保時捷等豪華品牌的穩定供應商,同時也為部分中國車企提供前後軸 空氣彈簧總成、空氣供給單元、ECU 等核心零部件,並可負責空氣懸架系統的集成。

新能源主機廠需求轉變,「拆分採購、自主集成」路線優勢明顯。在傳統採購模式中,Tier 1 供應商自 主生產或者購買零部件,自主研發控制系統、進行軟硬體集成,最後把全套空氣懸架系統出售給主 機廠。但一方面海外供應商依託技術壁壘主導空氣懸架系統總成會導致軟硬體綁定過深,難以自主 掌握軟體控制策略,使空氣懸架融入智能底盤系統。另一方面空氣懸架整系統開發難度大,不僅硬 件成本高昂(空氣彈簧、空氣供給單元),而且控制系統開發、軟硬體集成的研發成本也非常高, 平攤到每一套系統,導致採購成本高企。 在汽車尤其是新能源汽車日益強調多功能、智能化,增加各種配臵的趨勢下,各個主機廠逐漸形成 了「拆分採購」的模式:在這種模式下,主機廠向不同供應商採購空氣懸架系統的各個部件,自主研發 ECU 和控制軟體,再進行軟硬體的集成。主機廠掌握空氣懸架的軟體控制權和開發周期,與新車型 同步,並且在積累了空氣懸架使用經驗和底盤技術經驗之後,部分主機廠已經掌握初步的系統集成 能力。所以更傾向於將大系統拆分為不同的零部件或者子系統,選取不同的供應商搭建供應鏈。


本土供應商逐漸融入新能源汽車空氣懸架供應鏈,成本端、開發端優勢開始顯現。截至目前,基於 新能源主機廠「拆分採購,自主集成」的需求,不少本土供應商已經進入空氣懸架供應鏈。從 2019 年 初開始,孔輝科技基於自身空氣彈簧等產品優勢,與東風汽車團隊緊密合作共同開發,2021 年 6 月 完成空氣懸架系統 SOP,突破了 Tier1 廠商集成限制。2022 年起,保隆科技開始向蔚來新車型 ET7 供 應空氣彈簧產品;2022 年 6 月 21 日發布的理想 L9 的空氣彈簧供應商除了威巴克,也包括孔輝科技與 保隆科技。相比國外廠商,本土供應商不僅成本端優勢明顯,而且研發團隊專註於國內市場,能快 速相應需求,並在新車型底盤設計早期介入,最大程度匹配主機廠的開發進度。 本土零部件供應商逐漸轉向「小集成」,迎來新發展機遇。本土廠商依託空氣懸架部件細分領域(比 如空氣彈簧、空氣供給單元、減振器)的技術平移和成本優勢,不僅向主機廠供應硬體零部件,也 在逐漸開發空氣懸架子系統的「小集成」產品。天潤工業、保隆科技都嘗試結合空氣彈簧與減振器,推 出乘用車空氣彈簧 可變阻尼減振器一體化的產品;拓普集團也已經布局類似大陸集團 CairS 系統的 集成式空氣單元(壓縮機、閥組、ECU 一體化)。未來一段時間,「小集成」 「拆分採購」趨勢,不僅有 利於主機廠掌握後續車型調校的主動權,也使得本土供應商繞開了國際巨頭系統集成的技術壁壘。 隨著新能源車空氣懸架市場規模的迅速增長,國內零部件企業也會迎來高速成長期。


投資分析

在上游零部件國產化、中游新能源主機廠需求以及下游中高端市場擴張的三方推動下,空氣懸架產 業鏈有望大幅受益。空氣懸架可有效提升駕乘舒適性和操縱性,隨著國產化價格迅速下探,加之消 費升級和汽車電氣化趨勢,有望迅速上量。目前核心部件空氣彈簧、空氣壓縮機、可變阻尼減振器 等產品已實現國產化生產,空氣懸架搭載率的增加有望帶動相關公司業績發展。我們預測,2025 年 空氣懸架整體滲透率達到 15%,市場規模預計將達到 314 億元,21~25 年 CAGR 達 36%。

保隆科技:立足自主研發空氣彈簧,從零件到系統總成向上突破

深耕汽車零部件細分賽道,以智能化、輕量化為主要發展方向。保隆科技成立於 1997 年,早期以輪 胎氣門嘴業務為主。後逐漸拓展,傳統業務產品有、汽車金屬管件、氣門嘴以及汽車輪胎壓力監測 系統(TPMS)。經二十年發展,公司已經成為氣門嘴、TPMS 等細分賽道龍頭公司。近年來,公司 把握智能化、輕量化戰略方向,積極開拓新興業務,包括車用感測器(壓力、光雨量、速度、位臵、 加速度和電流類)、ADAS(高級輔助駕駛系統)、主動空氣懸架等。 傳統業務穩定增長,公司 TPMS、氣門嘴、金屬管件皆為細分領域業務龍頭。其中 TPMS 業務市佔率 較高,涵蓋長城、比亞迪等自主品、理蔚鵬等新勢力及部分日系、美系主機廠。同時政策助推前裝 TPMS 搭載率提升,後裝進入更換周期需求明顯,業績增長穩定。氣門嘴及金屬管件等產品市佔率高, 業務增長穩定。

空氣彈簧產品優勢明顯,需求旺盛有望帶動利潤增長。工藝方面,公司空簧技術積累深厚,2012 年, 公司開始研發商用車空氣彈簧;2017 年,研發乘用車空氣彈簧;2018,研發乘用車空懸系統。需求 方面,下游需求旺盛,訂單不斷獲取。公司已為采埃孚、富維安道拓、上海科曼等商用車企業供應 空氣彈簧,乘用車已供應蔚來 ET7。乘用車空氣彈簧目前披露訂單超過 20.3 億元,涉及 4 個主機廠。 產能方面,公司產能積極布局,於 2021 年底在合肥園區實現了乘用車空氣彈簧減振器支柱總成及獨 立式空氣彈簧的量產下線,建成了一條具備年產 10 萬台車空氣彈簧的產線,未來公司規劃再建 6 條 產線,實現為年產超過 50 萬台整車配套。 感測器及 ADAS 業務有望成為業績新增長點。公司主要產品包括雙目前視攝像頭、360 環視攝像頭、 超聲波雷達、毫米波雷達、車內疲勞駕駛和 DMS 等,客戶主要包括小鵬、一汽、東風、奇瑞、一汽 解放、上汽紅岩、陝汽等。目前主要針對 L2 市場。公司空氣懸架業務協同 ADAS 系統,有望帶來業 務增長。感測器業務主要包括壓力類、光雨量類,速度位臵加速度類以及電流類四大類,隨著汽車 電動化及智能化的不斷推進,電流類產品搭載量有望提升。公司目前形成了較為完整的產品組合和 產品矩陣,有望實現感測器的國產化替代。

傳統業務提供穩定營收來源,新興業務加速拓展放量在即。2021 年公司實現營業收入 39.0 億元,較 上年同期增張 17.0%;實現歸母凈利潤 2.7 億元,較上年同期增長 46.5%。從收入結構來看,氣門嘴、 汽車金屬管件、TPMS 為公司傳統業務,2021 年三者合計貢獻公司近 85%營業收入,並且氣門嘴業務 毛利率近年持續保持在 40%以上,TPMS 毛利率已經穩定在 20%以上,為公司持續穩定輸入現金流。 新興業務(如感測器、ADAS、空簧減振等)進入快速增長期,近四年 CAGR 約為 51%,後期隨著相 關產業鏈完善,新興業務存在巨大增長空間。


中鼎股份:國內橡膠密封行業龍頭,收購 AMK 率先進入空懸核心技術圈

非輪胎橡膠業務及減震業務基本盤穩固,兼并收購加速智能化轉型。公司早期主要業務為密封業務, 2011~2014 年先後收購國際優質密封技術公司美國庫伯、ACUSHNET、德國 KACO,布局高端油封、密 封件等領域,推進新能源布局。公司不斷拓展密封業務,產品配套沃爾沃、蔚來、上汽、廣汽等公 司新能源汽車平台,在美系、自主品牌有所突破,市佔率穩步上漲。橡膠減震業務先後收購美國 AB、 MRP&BRP、德國 WEGU,技術相對領先,業績穩定小幅增長。2016-2019 年公司逐漸開始併購優質公 司,布局電動智能化方向。2016 年公司收購德國 AMK 公司,進軍空氣懸架業務;2017 年該公司收購 德國流體管路龍頭 TFH 公司,進軍熱管理系統業務;2019 年公司收購四川錦望,擁有全球領先的球 頭鉸鏈總成技術,進軍輕量化業務,形成「空氣懸架 熱管理系統 底盤輕量化」三大方向的智能化增量 業務。

空氣供給單元訂單充裕,空懸重要零部件多點布局。公司 2016 年收購空氣壓縮機龍頭 AMK,進入技 術壁壘最高的空氣供給單元領域。AMK 公司是全球空氣懸架空氣供給單元總成產品的高端供應商, AMK 德國公司主要配套捷豹路虎、沃爾沃、賓士等高端客戶。2018 年 AMK 子公司安徽安美科成立, 2021 年公司完成對 AMK 公司非核心業務的剝離,聚焦其空氣壓縮機的核心業務,推進空氣懸架核心 零部件國產化。作為國內唯一一家空氣壓縮機供應商,公司客戶覆蓋主要本土新能源頭部品牌,目 前在手訂單量充裕。據深交所信息顯示,AMK 中國已獲訂單總產值 52.7 個億,收入穩健增長確定性 強。此外,公司積極布局空氣懸架其他零部件生產:1)公司以非輪胎橡膠製品業務起家,目前在研 空氣彈簧領域。2)公司 2021 年 12 月份公告將收購日本普利司通股份有限公司旗下減振業務公司 100%的股權,布局空懸減振器細分賽道。

整體業績進入後疫情恢復期,智能化增量業務成重要增長點。2021 年,公司實現營業收入 125.8 億元, 同比上漲 8.9%;實現歸母凈利潤 9.7 億元,同比上升 96.0%。2019 年起,公司受疫情影響 併購整合 期影響,營業收入與凈利潤出現下滑,2021 年以來,公司經營情況在汽車行業復甦的加持下快速恢 復。2022 年 H1 實現營業收入 65.7 億元,同比增長 3.0%,實現歸母凈利潤 4.7 億元,同比下降 20.4%。 此外,根據公司公告,2022 年初至今,公司在智能化領域獲得國內外主機廠多個定點項目,在手訂 單總金額達 135.9 億元。其中,底盤輕量化總成達 85.7 億元,空懸系統的空氣供給單元達 37.1 億元, 空懸系統總成達 2.8 億元,熱管理管路總成達 10.3 億元。此外,智能化底盤 熱管理系統營業收入已 經佔比接近總收入 60%,公司聯合空氣懸架與其他智能化業務,目前具備先發優勢,有望在行業電 動化、智能化轉型進一步擴大智能化業務營收規模與市場份額。


拓普集團:依託寬產品平台優勢,空懸工廠今年正式投產

產品線覆蓋全面,平台優勢明顯。公司主營業務為汽車零部件的研發、生產及銷售,主要產品包括 汽車 NVH 減震系統、內外飾系統、輕量化車身、智能座艙部件、熱管理系統、底盤系統、空氣懸架 系統、智能駕駛系統共八大業務板塊,主要客戶包括國際國內智能電動車企和傳統 OEM 車企等。 深度布局底盤系統,依託特斯拉實現輕量化轉型。2017 年公司收購福多納副車架業務,獲得包括副 車架總成、H 臂、後橋總成、擺臂總成等全套底盤技術。目前,公司底盤系統覆蓋國內頭部主機廠 如比亞迪、吉利等等。2016 年成為特斯拉供應商,2017 年開始為 Model 3 供應輕量化底盤產品。 NVH 減震系統業務成熟,營收利潤貢獻穩定。拓普集團為國內 NVH 業務龍頭,同時產品出口北美、 歐洲、東南亞等地區,客戶包括上汽集團、通用、寶馬、奧迪等,是少數進入國際整車 OEM 配套體 系的本土 NVH 零部件供應商。公司 NVH 零部件主要包括金屬橡膠減震零件和內外飾系統。減震器在 電動車市場前景良好,傳統業務仍然有望持續增長。

熱管理系統領域後起之秀,業務規模預計持續擴大。依託底盤系統與汽車電子業務中逐漸形成的電 控系統經驗與精密製造能力,公司進入熱管理系統領域,成功研發熱泵空調、分散式熱管理泵閥等 產品。公司已經開始向特斯拉供應熱泵總成產品。隨著下一代熱泵總成的研發與新客戶的引進,公 司熱管理業務規模預計持續擴大。 基於 NVH 集成經驗切入空懸賽道,首座空懸工廠今年正式投產。公司在汽車 NVH 領域的技術及研發 水平位居國內前列,是國內為數不多的具備整車同步研發能力的 NVH 零部件供應商之一。在空氣懸 架方面,依託於集團豐富的橡膠減振系統及電控零件開發經驗,以及成熟的 NVH 系統集成經驗,公 司已正式建立空氣懸架整套系統(含電控系統)及關鍵零部件的設計研發、試驗檢測、生產製造及 供貨能力。

公司具備空氣懸架系統整套系統開發、零件與總成製造的能力,在技術上具備以下特點:空氣彈簧 應用多腔室技術。應用多氣室空簧,通過開關電磁閥動作,打開關閉部分氣室,可提供多種懸架剛 度,應對多種工況,提供優越舒適性的同時,可提供更好的整車操控穩定性(車輛轉彎、併線側傾角 更小,安全性更高)。空氣供給單元將實現集成化。基於拓普在智能剎車及電子真空泵領域積累的技 能能力,實現了集成式的空氣供給單元(泵、分配閥、ECU 集成),對於空間布臵、能耗降低、成 本降本、響應時間的提升非常有利。拓普集團官方公眾號顯示,2021 年 11 月 24 日,拓普集團首個 空氣懸架系統工廠落成。新工廠坐落於寧波濱海新區,總佔地面積 6 萬平方米,建築面積 8 萬平方 米,總投資約 6 億元,計劃 2022 年 6 月正式投產,主要用於空氣懸架的生產製造。新工廠投產後可 實現年產量 200 萬隻空氣懸架,滿足每年 50 萬輛車的配套。

多元化產品矩陣協同效應顯現,訂單放量帶來業績快速回暖。從營業收入來看,公司 2021 年實現營 業收入 114.6 億元,較上年同期增長 76.1%;實現歸母凈利潤 10.2 億元,較上年同期增長 61.9%,2020 年以來公司業績的快速回暖主要受益於公司在新能源汽車產業的廣闊產品線、系統研發能力及創新 型商業模式等因素的積極影響。減震器、內飾功能件、底盤系統三大業務板塊占公司全部營收比例 超過 80%,2021 年減震業務產銷規模增大超過 30%,汽車內飾件、底盤系統產銷規模增大均超過 60%, 公司主要產品持續放量,推動公司業績增長。2021 年公司完成了空氣懸掛系統、轉屏驅動器、電調 管柱等新產品開發,並計劃於 2022 年積極發展汽車電子業務,產品矩陣持續豐富。目前,八大產品 線單車配套金額約 3 萬元,且公司產品線仍具備擴大空間。


天潤工業:堅持商乘兼顧布局,發展空氣懸架第二主業

堅持聚焦曲軸連桿核心業務,推進空氣懸架第二主業。公司主營業務包括曲軸、連桿、鑄鍛件、空 氣懸架主要業務板塊。公司產品有曲軸、連桿、鑄鍛件(毛坯及成品)、空氣懸架等。公司生產的 曲軸、連桿是內燃機核心零部件,為國內外著名主機廠整機配套產品,並隨主機遠銷 20 多個國家和 地區,國內主流商用車發動機客戶配套率達 95%以上。2020 年 5 月 3 日,公司與從事汽車懸架系統 生產研發近 20 年的張廣世博士共同投資設立天潤智控技術有限公司。天潤智控立足於整車空氣懸架 系統生產,產品包括卡車底盤空氣懸架系統、半挂車空氣懸架系統、工程車橡膠懸架系統、卡車駕 駛室懸架系統、乘用車懸架系統、商用車 ECAS 系統、乘用車 ECS 系統及其核心零部件等。

曲軸、連桿產品豐富配套全面,穩固公司業績基本面。曲軸、連桿生產為公司傳統業務,曲軸產品 實現乘用車曲軸、輕型曲軸、中重型曲軸、船機曲軸、工程機械、發電機組等的全覆蓋,連桿產品 實現輕型連桿、中重型連桿到船機連桿,重量 0.985kg 到 26.8kg 全覆蓋。公司官網顯示,公司重卡曲 軸國內市場佔有率達到 60%,幾乎覆蓋國內所有中重型柴油機業務;國際上,公司曲軸產品配套高 端戴姆勒、卡特彼勒、康明斯等國際行業巨頭。公司生產的連桿是內燃機核心零部件,已為濰柴、 康明斯、上菲紅、上柴、錫柴、東風商用車、三一重工、戴姆勒、沃爾沃、道依茨等國內外主機廠 配套。2021 年,公司曲軸、連桿營業收入佔總收入 86.0%,下遊客戶訂單穩定,保障公司業績基本面 穩中有增。

聚焦核心零部件自製,堅持商乘兼顧布局。公司在空懸領域研發投入大,參與起草了空氣懸架國家 標準 1 項,擁有空氣懸架系統相關發明專利 6 項,實用新型專利 68 項,軟體著作權 2 項。公司堅持 自研空氣懸架核心零部件,2021 年共完成 29 款空氣懸架相關產品新產品開發,包括空氣彈簧、CDC 可變阻尼減振器等關鍵零部件。公司堅持關鍵零部件自製和系統集成方案同步開發,以商用車空氣 懸架為基礎,逐漸滲透乘用車領域。目前,公司建設完成了商用車空氣懸架系統及核心零部件檢測 實驗室,乘用車空氣懸架已經完成兩款車型的裝車與調試。 曲軸連桿業務增速承壓,空懸業務打開向上空間。2021 年公司實現營業收入 47.2 億元,較上年同期 增長 6.6%;實現歸母凈利潤 5.4 億元,較上年同期增長 6.6%。2021 年,公司曲軸業務實現營業收入 30.2 億元、連桿業務實現營業收入 10.4 億元,占公司營業收入比例分別為 64.0%和 22.1%。據中汽協 數據顯示,由於下游晶元缺供等原因,2021 年全年國內貨車銷量 428.8 萬輛,同比下降 8.5%,同時疊 加上游原材料漲價等原因,公司曲軸、連桿主營業務增速承壓。2021 年公司空氣懸架業務收入為 2.0 億元,同比增長 253.2%,占營業收入比重由 2020 年的 1.3%上升至 4.3%,空氣懸架未來成長可期。


(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】。系統發生錯誤

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