報(bào)告出品/作者：浙商證券、施毅、何冠男

以下為報(bào)告原文節(jié)選

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1 懸架：重要連接裝置，決定操穩(wěn)性與平順性

1.1 獨(dú)立懸架是行業(yè)主流，半主動(dòng)/ 主動(dòng)懸架常見于商用車及高端乘用車

懸架是汽車的車輪和車身之間的傳力連接裝置的總稱，用于傳遞作用在車輪與車架之間的力和力扭，在提供支撐的同時(shí)緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并減少由此引起的震動(dòng)， 進(jìn)而起到承載、衰減震動(dòng)和導(dǎo)向等核心作用；在車輛操控性、舒適性和安全性等方面具有至關(guān)重要的地位，是底盤系統(tǒng)的核心部件，也是汽車最重要的三大總成之一。

典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、減振器以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成，個(gè)別結(jié)構(gòu)還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。由于懸架類型繁多，可以從三個(gè)方面對(duì)現(xiàn)有懸架產(chǎn)品進(jìn)行分類：（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的差異，分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架；（2）根據(jù)控制力的不同，分為被動(dòng)懸架、半主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架；（3）根據(jù)控制方式的區(qū)別，分為機(jī)械控制懸架系統(tǒng)和電子控制懸架系統(tǒng)。

獨(dú)立與非獨(dú)立懸架的區(qū)別在于兩側(cè)車輪是否獨(dú)立懸掛于車架之下，當(dāng)單側(cè)車輪遇到突起路面時(shí)，獨(dú)立懸架可保證兩側(cè)車輪的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，從而減少車身的傾斜和震動(dòng)，從而提高車輪的地面附著力。因此，除了需要嚴(yán)格控制成本的商用車外，絕大部分乘用車都采用獨(dú)立式懸架系統(tǒng)，以獲得更好的駕駛操縱性和乘坐舒適性。

主動(dòng)與被動(dòng)懸架的區(qū)別在于彈簧的剛度和減振器的阻尼是否可以調(diào)節(jié)，以及能否根據(jù)外界輸入來(lái)進(jìn)行主動(dòng)的最優(yōu)控制與調(diào)整。主動(dòng)懸架系統(tǒng)中包括加速度、位移、高度傳感器等測(cè)量元件和反饋控制元件，當(dāng)汽車載荷、行駛速度、路面狀況等行使條件發(fā)生變化時(shí)，能夠根據(jù)主動(dòng)收集的信息自動(dòng)調(diào)整懸架剛度和阻尼力大小，從而提升通過(guò)性，同時(shí)滿足行駛平順性和操縱穩(wěn)定性等各方面的要求。但是由于主動(dòng)懸架系統(tǒng)成本較高且構(gòu)造精密，對(duì)構(gòu)件要求高且使用過(guò)程中功率消耗較大，因此在由被動(dòng)式向主動(dòng)式進(jìn)化的過(guò)程中，也衍生出了半主動(dòng)式懸架，即不需要單獨(dú)動(dòng)力源（如油壓、空氣壓），主要采用可變阻尼的減振器來(lái)根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的優(yōu)化參數(shù)指令進(jìn)行調(diào)節(jié)，以應(yīng)對(duì)不同路況環(huán)境。

機(jī)械控制與電子控制懸架的區(qū)別在于后者能夠根據(jù)不同的路況、載質(zhì)量和行駛速度等外部條件，通過(guò)電子控制單元（ECU）來(lái)控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)，使懸架系統(tǒng)的剛度、減振器阻尼及車身高度等參數(shù)隨之進(jìn)行改變，以適應(yīng)不同工況和行駛狀態(tài)。通常而言，電控系統(tǒng)往往適配于半主動(dòng)式及主動(dòng)式懸架結(jié)構(gòu)，使汽車具有良好的乘坐舒適性、操縱穩(wěn)定性以及通過(guò)性。

1.2 傳統(tǒng)懸架結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)懸架結(jié)構(gòu) ：固定剛度彈簧與固定阻尼減振器的相互搭配

在傳統(tǒng)汽車懸架結(jié)構(gòu)中，設(shè)有彈性元件（即彈簧，起緩沖作用）、減震元件（即減振器，起減震作用）、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（包括控制臂等，起力的傳導(dǎo)作用）和橫向穩(wěn)定器（即橫向防傾桿等，用以減少車身側(cè)傾，保持平衡）。

其中，最 核心的部件是彈簧及減振器。彈簧有兩點(diǎn)作用：一是承受車身重量，高彈簧剛度能夠抵消額外的重量負(fù)載，避免在彈跳時(shí)載荷過(guò)重壓毀車輛；二是吸收路面作用在車輪上的沖擊，以保證更為舒適的駕乘體驗(yàn)。
實(shí)際上，彈簧是利用自身形變來(lái)吸收地面沖擊的，因此在力與能量的不斷轉(zhuǎn)換下，彈簧會(huì)出現(xiàn)來(lái)回震動(dòng)的現(xiàn)象以求恢復(fù)原狀，該過(guò)程將持續(xù)一定時(shí)間并給駕乘舒適性帶來(lái)不利影響。因此，彈性元件往往和減振元件搭配使用，活塞帶動(dòng)下減振器內(nèi)油液的內(nèi)外摩擦能夠起到阻尼作用，在短時(shí)間內(nèi)將彈簧勢(shì)能轉(zhuǎn)化為油液熱能，再由減振器吸收散發(fā)到大氣中，以抑制彈簧來(lái)回?cái)[動(dòng)，防止車身因路面不平而出現(xiàn)持續(xù)抖動(dòng)。
決定懸架性能的關(guān)鍵在于彈簧剛度與減震器阻尼之間的搭配：

（ a ）彈簧剛度大，減振器阻尼大，懸架系統(tǒng)偏 “ 硬” ：有利于車身姿態(tài)保持和整車彎道運(yùn)行的支撐，進(jìn)而提高整車操控性，但由于對(duì)震動(dòng)處理相對(duì)較弱，會(huì)犧牲乘坐舒適性。
（ b ）彈簧剛度小，減震器阻尼小，懸架系統(tǒng)偏 “ 軟” ：車輛行駛過(guò)程中路面沖擊帶來(lái)的共振越小，整車舒適性就會(huì)提高，但是路面反饋的敏感度隨之降低，整體操控穩(wěn)定性會(huì)被削弱，太小的剛度會(huì)使得車輛姿態(tài)難以保證，帶來(lái)高速過(guò)彎側(cè)傾嚴(yán)重等問(wèn)題。
由于彈簧減震單元特性是預(yù)先設(shè)定且無(wú)法改變的，因此傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)往往面臨著操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性的取舍。為了獲得更好的舒適性，就需要緩沖汽車的震動(dòng)，因此彈簧需要設(shè)計(jì)更軟，但彈簧剛度偏小就易導(dǎo)致汽車發(fā)生剎車“點(diǎn)頭”、加速“抬頭”以及嚴(yán)重側(cè)傾偏向等現(xiàn)象，不利于汽車的操縱穩(wěn)定性。
1.3 空氣懸架系統(tǒng) 空氣懸架系統(tǒng) ：以空氣彈簧取代鋼彈簧，實(shí)現(xiàn)駕乘體驗(yàn)新升級(jí)

空氣懸架是指采用空氣彈簧并搭配可調(diào)阻尼減振器的懸架系統(tǒng)，相對(duì)于傳統(tǒng)的鋼制懸架系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，空氣懸架的優(yōu)勢(shì)在于能夠自發(fā)調(diào)節(jié)彈簧剛度與減振器阻尼系數(shù)，以滿足不同情形下對(duì)于車輛操縱性或舒適性的訴求。

空氣懸架區(qū)別于傳統(tǒng)懸架的根本原因在于使用可變剛性的空氣彈簧代替了固定剛性的硬質(zhì)彈簧?？諝鈴椈墒怯蓛?nèi)外層橡膠、簾線層和鋼絲圈，經(jīng)硫化工藝?yán)喂陶澈显谝黄鸬南鹉z金屬?gòu)?fù)合物，通過(guò)控制密封容器中的氣體量及壓強(qiáng)實(shí)現(xiàn)彈簧性能，其結(jié)構(gòu)型式主要包括囊式（多見于商用車）和膜式（多見于乘用車）。目前，在高端乘用車領(lǐng)域，主要采用的是空簧減振器總成。

除了傳統(tǒng)懸架結(jié)構(gòu)中所必需的結(jié)構(gòu)外，空懸系統(tǒng)主要是通過(guò)氣泵來(lái)調(diào)整空氣彈簧中氣缸的空氣量和壓力，進(jìn)而改變空簧的硬度和彈性系數(shù)；而通過(guò)控制泵入的空氣量可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)空氣彈簧氣缸活塞的行程和長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)車輛底盤的升高或降低，保障不同路況下的通過(guò)率。具體而言，電控空氣懸架系統(tǒng)的構(gòu)成部件及主要作用如下：

氣源裝置：空壓機(jī)、干燥器、排氣閥、儲(chǔ)氣罐和懸置；

控制元件：控制電磁閥及其他閥門；

執(zhí)行元件：空氣彈簧和可調(diào)阻尼減振器（核心元件）；

傳感器：用來(lái)檢測(cè)氣源狀態(tài)的壓力和溫度傳感器、檢測(cè)車身水平的車高傳感器、車身加速度傳感器等；

控制單元：ECU 用于接收來(lái)自各傳感器、CAN 和駕駛員輸入信息，綜合處理后輸出指令以調(diào)節(jié)空簧氣囊的充放氣及減振器阻尼系數(shù)。
目前，電子控制空氣懸架系統(tǒng)（ECAS）電磁閥的響應(yīng)時(shí)間通常在 5ms 左右，電控減振器變阻尼時(shí)間小于 10ms，氣囊變剛度時(shí)間小于 100ms，能夠?qū)崿F(xiàn)懸架性能在不同路況及車身狀態(tài)下的實(shí)時(shí)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

2 空氣懸架：升級(jí)趨勢(shì)，自主品牌助力搭載門檻下探

2.1 工作原理：工作原理：傳感器識(shí)別→ →ECU 控制→ 空簧減振器總成調(diào)節(jié)

首先，由主要分布于車身前端的各類傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車身的速度、加速度、高度等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并識(shí)別潛在的路面沖擊（在具備高階環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)的主動(dòng)懸架配置下才可實(shí)現(xiàn)，半主動(dòng)懸架主要根據(jù)輸入指令進(jìn)行調(diào)整），通過(guò)網(wǎng)路傳輸至控制單元。其次，ECU 接受各類信號(hào)后，結(jié)合車輛載荷、系統(tǒng)預(yù)設(shè)及駕駛員需求后確認(rèn)對(duì)應(yīng)工況下最優(yōu)的底盤狀態(tài)，并將指令傳輸至各執(zhí)行單元。最后，根據(jù) ECU 發(fā)出的指令，由氣源裝置提供空氣源，通過(guò)分配閥對(duì)空簧氣囊進(jìn)行充放氣操作，進(jìn)而自適應(yīng)調(diào)節(jié)車身高度，同時(shí)配合調(diào)節(jié)減振器的阻尼系數(shù)，對(duì)懸架高度、剛度和阻尼進(jìn)行實(shí)時(shí)綜合調(diào)整，以保證車輛舒適性、能耗經(jīng)濟(jì)性、通過(guò)性、便利性和操穩(wěn)性，全面提升駕乘品質(zhì)。
與傳統(tǒng)懸架工作原理相一致的是，空氣彈簧與 CDC 減振器之間也是相輔相成的關(guān)系， 空氣彈簧能夠通過(guò)簧內(nèi)氣壓變化來(lái)改變車身的高度以及彈簧剛度，CDC 減振器可以通過(guò)阻尼系數(shù)的連續(xù)變化來(lái)調(diào)節(jié)懸架軟硬，兩者共同作用則能夠提升駕乘的舒適性和操控性。
在車輛高速行駛時(shí)，氣囊氣壓較大且阻尼增大，懸架變硬，以提高車身操縱性；而長(zhǎng)時(shí)間低速行駛時(shí)，ECU 會(huì)識(shí)別為正在經(jīng)過(guò)顛簸路面，通過(guò)減小氣囊氣壓并調(diào)節(jié)阻尼，使懸架變軟來(lái)提高減振舒適性。比傳統(tǒng)懸架更進(jìn)一步的是，空懸系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)底盤離地距離，在高速行駛時(shí)車身高度自動(dòng)降低，以提高貼地性能，確保良好的高速行駛穩(wěn)定性并降低風(fēng)阻和油耗，而在慢速通過(guò)顛簸路面時(shí)底盤則會(huì)自動(dòng)升高，以提高通過(guò)性能。

未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)：功能不斷向智能化升級(jí)，融入更加集中的中央域控

一方面，以奔馳、寶馬為代表的豪華車制造商已開始探索更為高階的智能主動(dòng)空氣懸架，通過(guò)在現(xiàn)有傳感器的基礎(chǔ)上，增加由攝像頭和雷達(dá)組合而成的環(huán)境感知系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)前方路面狀況更加精準(zhǔn)及時(shí)的識(shí)別，通過(guò)更強(qiáng)算力的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)懸架系統(tǒng)的自主智能化調(diào)節(jié)，例如奔馳的魔毯智能化車體控制系統(tǒng)（Magic Body Control）。
另一方面，電控懸架功能往往與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制及制動(dòng)控制系統(tǒng)相結(jié)合，共同組成底盤控制的核心要點(diǎn)。在汽車電子電器架構(gòu)由分布式邁向融合式的趨勢(shì)下，算力更強(qiáng)勁、功能更集中、軟件迭代更容易的中央域控制器將有望取代獨(dú)立 ECU，對(duì)整個(gè)底盤功能進(jìn)行調(diào)節(jié)。除此之外，ADAS 對(duì)于車載環(huán)境感知系統(tǒng)的需求也與魔毯懸架的配置部分重合，二者可以復(fù)用部分傳感器，提供融合感知解決方案。
2.2 優(yōu)劣勢(shì)分析：高配置及維修成本帶來(lái)的舒適性、操控性與通過(guò)性

空氣懸架的彈性特性具有非線性、自適應(yīng)的特點(diǎn)，可使汽車簧載質(zhì)量的偏頻在負(fù)載變化時(shí)保持相對(duì)穩(wěn)定，具有質(zhì)量輕、內(nèi)摩擦小、隔振消聲特性好等優(yōu)勢(shì)，搭載空氣懸架系統(tǒng)的汽車在運(yùn)行中能獲得良好的平順性和道路友好性。
1) 懸架軟硬可調(diào)節(jié)，平衡操穩(wěn)性與平順性

通過(guò)接收來(lái)自傳感器、CAN 以及駕駛員輸入信息，ECU 能夠進(jìn)行綜合處理并輸出指令，調(diào)節(jié)空簧氣囊的氣體量及氣壓以改變彈簧剛度，同時(shí)輔以減振器阻尼系數(shù)的調(diào)整，利用二者配合來(lái)實(shí)現(xiàn)懸架硬度的切換，實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景下操穩(wěn)性與平順性的平衡。
2) 利用氣體壓縮性，隔振效果與承載能力更好

空氣彈簧內(nèi)部的氣體具有可壓縮性，對(duì)應(yīng)的隔振效果就會(huì)比傳統(tǒng)鋼制彈簧更佳，在遇到不平路面沖擊時(shí)，很多細(xì)小震動(dòng)不易傳遞到車內(nèi)，從而可以提升整車的舒適性。對(duì)于重型車輛而言，空氣彈簧還能夠有效控制車輪動(dòng)載，具有道路友好性。

3) 車身高度能變化，有助于提升通過(guò)性與經(jīng)濟(jì)性

空氣彈簧氣缸內(nèi)的充放氣過(guò)程還能夠?qū)椈尚谐毯烷L(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整，從而自適應(yīng)調(diào)節(jié)車身離地高度。在顛簸路況下，抬高底盤能夠防止刮蹭，提高道路通過(guò)性；在平順路況下，調(diào)低底盤能夠降低風(fēng)阻，輔以空氣彈簧自身的輕量化，降低能耗，使得電動(dòng)車能夠擁有更高的續(xù)航里程，提升整體經(jīng)濟(jì)性。
空氣懸架能夠帶來(lái)駕乘體驗(yàn)的升級(jí)，但與之對(duì)應(yīng)的就是更加高昂的配置成本與后續(xù)保養(yǎng)維修費(fèi)用：

一方面，空懸系統(tǒng)與傳統(tǒng)懸架相比多出了氣源裝置、傳感器、控制單元、管路等部件，加上空氣彈簧本身價(jià)值量的提升，目前整套空氣懸架總單車價(jià)值量在 1.1-1.6 萬(wàn)元左在 右，是傳統(tǒng)鋼制懸架的數(shù)倍，預(yù)計(jì)在未來(lái)國(guó)產(chǎn)化空氣懸架整體價(jià)格將控制在 8000 元以內(nèi)。
另一方面，由于空氣懸架中各部件的精密復(fù)雜程度高，因此在實(shí)際運(yùn)用中損壞的概率更大，對(duì)應(yīng)的維修成本更高。例如空氣彈簧所用的橡膠由于長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，耐磨損和抗老化能力相對(duì)較弱，若彈性元件損壞整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)失效，因此乘用車空氣彈簧的維保相對(duì)鋼制彈簧而言更短。

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