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智能驾驶的下一个蓝海：悬挂系统路在何方？

晰数塔互联网快讯
2023-05-23 12:24

本文来自：轩元资本，题图来自：视觉中国

汽车的底盘主要由行驶系、传动系、转向系和制动系四部分组成，其中行驶系又由汽车的车架、车桥、车轮和悬架等系统组成。底盘的悬架系统不仅是汽车重要的组成部分，而且还关乎到一辆汽车在行驶过程中的质感，影响车辆的操控性能和舒适性能。

汽车产业正在进行电动化、智能化的转型升级，底盘领域也面临着从传统底盘、电动底盘到智能底盘的发展，带动悬架系统向线控悬架迭代。作为汽车底盘核心之一的悬架系统如何引领智能化趋势？又将带来哪些新的投资机会？

智能化使得主动悬架成为趋势

新能源汽车市场近年来快速发展，根据5月11日中国汽车工业协会发布数据显示，4月渗透率达到29.5%，受到了全球范围内的高度关注。这种快速发展的趋势，一方面是由于环保和能源安全等全球性问题的日益凸显，推动了市场对新能源汽车的需求；另一方面，也得益于技术的迅速进步和政策的积极扶持，使得新能源汽车的性能和可靠性不断提升。

随着新能源汽车向电动化、智能化发展，汽车底盘也从传统底盘、电动底盘到智能底盘进行发展迭代。智能底盘分为底盘域控系统和底盘执行机构两部分，软硬件解耦，实现更精确、灵活的控制。底盘域控系统正如人们的小脑，可以进行智能协同控制，负责状态判断、整车控制、功能驱动；而底盘执行机构，相当于人的四肢，负责执行具体的动作。智能底盘的执行机构又分为驱动、制动、转向、悬架等几个部分。

资料来源：中国汽车工程学会

悬架系统是将汽车与路面进行隔离的弹性元件系统。与传统悬架系统不同，在汽车智能化的背景下，线控悬架采用主动或者半主动弹性元件，由传感器帮助识别车辆行驶状态，处理器处理输出不同的弹性特性，通过线控方式给弹性元件系统执行，从而实现舒适或运动的悬架特性。

在悬架系统中，两个最重要的参数为刚度和阻尼。

刚度是衡量悬架垂直抵抗变形能力的一种量度，等于悬架承受的载荷与该载荷引起的悬架的变形的比值。悬架系统的刚度越高，车轮的位移就越难，车辆就会越稳定，但是车辆的舒适性就会越低。反之，悬架的刚度越小，簧上的固有频率越接近1Hz ，车辆行驶过程中，路面冲击带来的共振越小，也就是舒适性越好，但是太小的刚度会使得车辆姿态难以保持，会带来高速过弯侧倾严重等问题。

悬架的阻尼是指车辆对车轮振动能力的抑制，阻尼器通过消耗振动的动能来减少车辆的弹跳。阻尼器的阻力越大，车轮的振动就越受到抑制，车辆的行驶舒适性就越好，车辆的转向响应也会越好，但是如果阻尼力过高，就会使悬架变得僵硬。而悬架无法灵活地适应路面的变化，就会影响车辆的操控性能。

根据刚度和阻尼的可调节性，悬架又分为三种类型。

被动悬架系统：车辆设计的时候，刚度和阻尼参数就被设定好了的，叫做被动悬架系统，在这种悬架系统内，无能源供给装置，很难兼顾汽车行驶的舒适性和对操控的稳定性要求。

半主动悬架系统：在车辆行驶过程中，可以适度调节一部分刚度或者一部分阻尼的，叫做半主动悬架系统。这种悬架系统会让驾驶的舒适性和可操控性有所提高，但相对有限。

主动悬架系统：根据车辆行驶过程中的路况，通过ECU来控制相应的执行单元，提前主动调节系统的刚度和阻尼参数，从而达到提供更高的行驶安全性和舒适性要求。

资料来源：汽车维修技术网

由于主动悬架系统能够带来更好的行驶安全性和舒适性，在智能化的背景下愈加受到市场的关注，成为未来的发展趋势。

一、主动悬架系统路线及发展方向

目前市场上主流的主动悬架分为三类：空气悬架、CDC悬架、MRC电磁悬架。

空气悬架

空气悬架利用空气的可压缩性，用空气弹簧实现类似于钢制螺旋弹簧的作用，通过调节空气压力来改变悬架的高度和刚度。空气弹簧调节刚度，电控减振器调节阻尼，从而实现对车辆行驶性能和舒适性能的调节。

空气弹簧结构图

资料来源：踢车帮

空气悬架目前已经被广泛地应用到豪华车和越野车等车型中，如保时捷Cayenne、宝马 7 系、奔驰 S 级、奥迪 A8等，但是由于成本较高，价格在万元左右，其渗透率一直较低。在我国重卡领域，空气悬架的渗透率为5%；在乘用车领域，渗透率仅为0.7%；而在进口车市场，空气悬架渗透率为24%。

空气悬架系统的优点是舒适性高、操控性好，缺点是结构复杂、成本高、耐久性有待考验。

CDC悬架

CDC（Continuous Damping Control）悬架又被称为电子液力式可调悬架，它由中央控制单元、CDC减振器、车身加速度传感器、车轮加速度传感器以及CDC控制阀构成。它的工作原理是控制减振器中阀门的开度，改变减振器油流动的速度，从而实现对减振器刚度的控制。国内有些中偏高端的车型配置CDC悬架，如星途瑶光、极氪001等车型。

CDC减震器结构图

资料来源：车经社

CDC悬架的优点是响应快速，能够以1000次/秒的高频率控制，实现精细的控制；稳定性好、耐久性强；系统成本较低，一般情况下整套系统3000元以内，缺点是舒适性效果稍差些。

电磁MRC悬架

电磁MRC（Magnetic Ride Control）悬架用磁流变材料充当阻尼介质。磁流变材料是由磁场控制的新型智能材料，其响应快（毫秒量级）、可逆性好（撤去磁场后，又恢复初始状态），可以通过调节磁场大小来控制材料的力学性能连续变化。

其原理是通过控制电磁绕组中的电流来改变电磁力的大小和方向，从而改变磁流变材料状态，进而调节悬架系统的刚度和阻尼，实现更加精细化的悬架调节效果，以适应不同路面和行驶条件。2002年凯迪拉克STS作为首款搭载MRC电磁悬架的豪华商务轿车上市，后推出的凯迪拉克CT5也有配置MRC电磁悬架。

磁流变材料在磁场影响下状态示意图

资料来源：知乎

电磁MRC悬架工作原理动画图

资料来源：知乎

电磁MRC悬架的优点是结构简单、响应快（以1000次/秒的高频率控制），缺点是舒适性效果稍差些、成本非常高（高达2万元多）。电磁MRC悬架是个重要的发展方向，由于成本太高，目前只有少数高端车型采用。

就整个产业格局而言，三大悬架相关供应商大致分布如下：

空气悬架：Porsche Eningeering、Vibracoustic、VOSS、拓扑集团、保隆科技、中鼎股份（AMK）、孔辉等。

CDC悬架：采埃孚、天纳克、京西重工、韩国万都、弗迪科技，浙江森森，上海科曼、富奥，南阳淅川等。

电磁MRC悬架：德尔福、科亿国际等。

二、线控悬架智能化的投资机会

随着新能源汽车电动化、智能化发展，线控主动悬架成为必然趋势。智能化的底盘悬架系统能够通过传感器、控制单元和执行器等组件实现实时监测和自动调节，以适应不同路况和驾驶需求，提供更加舒适和安全的驾驶体验。

比如路面存在沟坎，那么通过激光雷达或者摄像头可进行感知，决策系统做出判断，然后相应发出指令调整悬架刚度，提升驾乘感受。再比如车辆需要紧急转向避让时，线控悬架可以提升其刚度，抬高外侧悬架，降低内侧悬架，这些措施都可以保障车辆不失控。

近几年，国内线控悬架的发展势头迅猛，众多整车企业、零部件企业、高校和科研机构纷纷投入大量资源进行不同维度的研究开发工作，推动线控悬架系统国产化。

根据比亚迪2021年12月份申请的专利显示，左右两边的液压悬架系统上腔和下腔体互联使得车辆在发生侧倾的时候产生反向的反转力矩，从而可以有效阻止车辆继续侧倾。我们从专利描述看，是CDC悬架相关专利，其“云辇”技术应该跟此专利相关。

比亚迪专利：液压悬架系统及具有其的车辆（CN217598271U）

资料来源：国家专利局

2023年3月，世界知识产权组织（World Intellectual Patent Office）的一项新专利揭示了特斯拉下一代主动悬架系统。特斯拉的新专利根据当前和预期路况，帮助预测最佳的车轮位置和其他悬架设置，动态改变悬架支柱的长度，消除车辆加速和制动时的俯仰和下沉。从专利描述看，应该是空气悬架的一种升级版本。

目前，国内市场上的线控悬架主要还是被大陆、威巴克、采埃孚、倍适登等国外系统供应商的产品所垄断，新能源汽车时代的到来，国内造车新势力和自主品牌纷纷增配空气悬架、CDC悬架系统。如东风岚图、红旗HS7、高合Hiphi X全系、蔚来旗下的ES8和ES6均配置空气悬架系统，星途瑶光、极氪001、小鹏P7采用CDC悬架系统。

在技术迭代和规模效应的背景下，新能源汽车的渗透率有望逐步提高，线控悬架的市场空间被打开。如空气悬架的车型售价原来基本在70万左右，现在整车价格也开始逐步下探到30万左右。自海外进口的空气悬架的系统是1.6万元左右，国产之后可以降到0.8万元。搭载CDC悬架整车价格从原来的40万元左右，已经下探到15万元左右。目前进口的MRC电磁悬架系统是2.5万左右，经过国产化有望降到1.8万左右。

根据QYResearch研究报告预测，到2025年，国内乘用车包括空气悬架、CDC悬架、电磁MRC在内的智能电控悬架市场规模达到288亿元。线控悬架领域迎来确定性的国产替代投资机会。

但国内品牌车型正处于半主动悬架起步及快速普及阶段，参考国外悬架系统的发展规律预测，未来国内线控悬架技术也会向着前馈半主动悬架系统和主动悬架系统的方向发展，进一步缩短与国外高端品牌车型线控悬架技术的差距。