空气悬架系统技术演变趋势及各系统组成分析：供气&弹簧单元的国产化潜力大

——空气悬架系统主要由空气供给单元、空气弹簧、电子减震器和控制单元构成：

➢空气供给单元：由气泵、空气干燥器、储气罐等组成，空气供给总成一般放置在发动机舱或后备箱内。

➢空气弹簧：空气弹簧是在柔性密封容器中加入压缩空气，利用空气的可压缩性实现弹性作用的一种非金属弹簧。它具有优良的弹性特性，从而提高车辆的运行舒适度。并且不管车辆载重量是多少，都可以依靠改变空气压力加以选择。根据压缩空气所用容器不同，空气弹簧又有囊式和膜式两种形式，囊式空气弹簧是由夹有帘线的橡胶气囊和封闭在其中的压缩空气所组成。气囊的内层用气密性好的橡胶制成，而外层则用耐油橡胶制成。节与节之间围有钢制的腰环，使中间部分不会有径向扩张，并防止两节之间相互摩擦。而膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属制件组成，会产生径向扩张。在量产车上大都是膜式空气弹簧，而在改装领域更多应用的是囊式空气弹簧。

➢减震器：一般而言，车身的高低由空气弹簧调节，而“软硬”则交由被独立出来的减震器负责。

➢控制单元：包括高度控制阀（使空气弹簧在载荷下都保持一定的高度）、电子控制悬架系统（动调整悬架刚度与高度）等。

空气悬架系统的主要零部件

资料来源：公开资料，立鼎产业研究中心

空气悬架从十九世纪中期诞生以来，经历了“气动弹簧-气囊复合式悬架→半主动空气悬架→中央充放气悬架（即ECAS电控空气悬架系统）”等多种变化型式。此前空气悬架多配置于BBA等高端豪华品牌，是汽车高端豪华的象征标志之一。如宝马7系的魔毯空气悬架系统，选装价格需要3-4万元，而奔驰S级轿车的E-ABC魔毯悬架，有需要额外搭载主动液压系统，选装价格较基础版的AIRMATIC空气悬架高出了9-11万元。近几年，随着国内新势力车企的逐步发力，空气悬架的选装价格逐步下探，为应用推广奠定了基础。从技术趋势看，在智能化的浪潮下，空气悬架的控制算法与高精地图、道路扫描以及驾驶习惯的有效整合，是未来空气悬架的主要发展方向，配套的高频电子减震器仍处于快速迭代的状态。供气单元、空气弹簧的技术方案与配套体系相对成熟，国产化替代的潜力巨大。

空气悬架系统技术演进趋势

资料来源：各公司官网、汽车之家

——空气供给单元：以空气压缩机为核心，Tier1偏向于将电机、阀门、干燥器等零部件进偏向于将电机、阀门、干燥器等零部件进行集约化整合。一般而言，一套空气悬架的空气供给系统，一般包括空气压缩机、电磁阀块、控制单元、电机驱动装置/继电器、管线、支架、温度传感器、连接器等部件组成。从原理来看，ECU控制空气供给单元来动态控制气体的进出，调节空气弹簧的软硬程度和长度，其中压缩空气由一个单级往复活塞式压缩机产生。为了避免压缩空气产生冷凝水引起部件锈蚀必须采用空气干燥器给压缩空气去湿。整套系统中，空气供给单元以空气压缩机为核心，Tier1偏向于将电机、阀门、干燥器等零部件进行一体化整合。以大陆集团的CAirS为例，其CAirS的整体重量为3.6kg，比传统分散式部件的重量之和轻了1-1.5kg，尺寸同样下降了10%-25%，达到206×148×106mm³。

空气供给单元

资料来源：公开资料

——空气弹簧：是影响空悬系统使用寿命的限制条件之一。橡胶空气弹簧工作时，内腔充入压缩空气形成一个压缩空气气柱。随着振动载荷量的增加，弹簧的高度降低，内腔容积减小，橡胶弹簧的刚度增加，内腔空气柱的有效承载面积加大，此时橡胶弹簧的承载能力增加。当振动载荷量减小时，橡胶弹簧的高度升高，内腔容积增大，橡胶弹簧的刚度减小，内腔空气柱的有效承载面积减小，此时橡胶弹簧的承载能力减小。这样，空气弹簧在有效的行程内的高度、内腔容积、承载能力随着振动载荷的递增与减小发生了平稳的柔性传递、振幅与振动载荷的高效控制；还可以用增、减充气量的方法，调整弹簧的刚度和承载力的大小，还可以附设辅助气室，实现自控调节。空气弹簧按气囊结构型式可以分成囊式、膜式和复合式三种，其中：

➢囊式空气弹簧：多用于商用车，由于工作时橡胶膜曲率变化小，弹簧使用寿命长；

➢膜式空气弹簧：多用于乘用车，以通过改变活塞形状和尺寸控制其有效面积变化率，得到更为理想的反S形的弹性特性曲线，但使用寿命一般不如囊式长。

空气弹簧种类

资料来源：公开资料

——主动式减震器：是空气悬挂中的易损耗零件，目前仍处于技术迭代期，壁垒高于供气单元与空气弹簧。一般而言，悬架弹簧将"大能量一次冲击"变为"小能量多次冲击"，而减振器就是逐步将"小能量多次冲击"而逐步减少震动。减振器工作时，内部活塞杆上下运动，同时内部的油液或者其他介质通过阻尼孔往复流动。减震器的阻尼主要通过调节阻尼孔面积的大小来调节。按阻尼介质，目前应用较多的为油压式减震器与电磁减振器。其中电磁减振器采用的电磁液的特殊液体，能够通过磁场改变油液内带磁粒子的状态，从而调节阻尼。电磁减振器灵敏度极高。以凯迪拉克2020年推出的第四代MagneRide4.0为例，其阻尼响应速度可达每秒上千次。此外，减震器是易损件，研究发现即使路况良好，汽车减震器每英里将震动1500-1900次。因此，减震器与轮胎、刹车片一样属于消耗品，需定期检查、更换。根据市场经验，减震器的实际更换周期通常高于建议值或理论最佳值，比如在欧美发达国家，更换周期通常是6万英里或6-8年。

主动式电磁减震器原理图

资料来源：公开资料

——控制单元：包括传感器与电控系统，负责整个空悬系统的运转调度，未来预计与底盘域控制器相整合。目前行业的控制单元仍主要有各核心零部件的TIER1供应商配套，未来核心的数据与算法有望逐步向主机厂靠拢，空气悬架作为智能底盘的一部分，其ECU单元大概率将整合入底盘系统的域控制器。