一、空气悬挂概况 (一)空气悬挂相关定义 空气悬架系统(AIR MATIC)是流行于当今发达国家汽车行业的先进产品。在发达国家,100%的中型以上客车都用了空气悬架系统,40%以上的卡车、挂车和牵引车用了空气悬架系统。在我国,根据2017颁布的国标《GB7258-2017》,从2020年1月1日起,大于12000kg的危险货物运输半挂车等需要强制安装空气悬挂。 根据观研报告网发布的《中国空气悬挂行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年)》显示,空气悬挂与普通悬架之间最明显的区别就是采用空气弹簧替代了金属材质的螺旋弹簧,通过空气泵来调整空气弹簧的空气量和压力,改变空气弹簧的硬度和弹性系数。通过调节泵入的空气量,调节空气弹簧的行程和长度,可以实现车辆底盘的升高或降低。空气悬架除了将原有的机械螺旋弹簧和被动减振器升级为空气弹簧+电控阻尼器之外,还增加了一套空气供给系统和复杂的电子控制系统,使得空气弹簧能够通过簧内气压的充放有效改变车身的高度以及刚度,电控减振器可以通过阻尼系数的变化来调节悬架的软硬,两者共同作用提升驾乘的舒适性和操控性。 传感器将收集到的信号传给控制单元,控制单元经过计算再发出指令来调节空气弹簧硬度和减震器阻尼,从而达到最理想的弹性状态。这个看来十分复杂的过程在整个系统内的反映时间只有几十微秒。因此,空气悬挂系统对车轮的每一个微小动作都能做出及时而且恰当的反应。 当然,相比传统悬挂,由于空气式可调悬挂结构较为复杂,其出现故障的几率和频率也会高于螺旋弹簧悬挂系统,而用空气作为调整底盘高度的动力来源,相关部件的密封性也是一个问题,另外,如果频繁地调整底盘高度,还有可能造成气泵系统局部过热,会大大缩短气泵的使用寿命。当然,随着技术水平的不断提高,很多问题都得到了良好的解决,同时,应用的车型也越来越广泛。 (二)空气悬架系统的组成 空气悬挂系统的主要部件由空气供给系统(压缩机、储气罐、分配阀)、ECU、空气弹簧、电控减振器、各类传感器以及相关配套的管路构成。ECU接收各类传感器的信号,确定车身的运动状态(速度、加速度、路面冲击等),对底盘的状态进行调整。压缩机提供空气源,通过分配阀对于气囊进行充放气进而调整空气弹簧的刚度以及车身的高度,通过调整CDC减振器阻尼系数的大小,从而对悬架的参数进行实时调整。 空气悬挂系统结构图 数据来源:中国空气悬挂行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年) (三)空气悬挂的形式 传统悬挂具备分体式/一体式两种形式,最大化利用底盘空间。对于传统悬挂来说,有一体式和分体式两种结构,具体根据车辆的底盘设计决定。对于前悬挂来讲,由于设计空间较为紧凑,一般采用螺旋弹簧+阻尼器集成的一体式设计;对于后悬挂来讲,一般采用弹簧和阻尼器分离的分体式结构设计,这样可以最大化的利用后桥的布置空间。 而空气悬挂的两种形式则根据车型空间布置改变。空气悬挂同样存在一体式/分离式两种布局模式,满足不同车型不同空间的布置要求,有将电控阻尼器和空气弹簧合并的一体式空气悬挂,一般用于前悬挂位置,而电控阻尼器与空气弹簧分开的分离式空气悬挂一般用于后悬挂位置,但是若后部悬挂空间有限,也会采用一体式空气悬挂(如奥迪A6的四驱车型)。 空气悬挂的两种形式示意图 资料来源:中国空气悬挂行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年) 二、空气悬挂细分市场 (一)空气弹簧:耐久性要求高,多家国内企业突破技术壁垒 在空气悬挂系统中,负责车身高度调节的组件是空气弹簧,弹簧随着载荷的增加,容器内压缩空气压力升高,刚度也随之增加;载荷减少,弹簧压力也随空气压力减少而下降,整体用于调节车身高度,根据结构不同,主要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组成,气囊的内层用气密性的橡胶制成,外层使用耐油橡胶制成。有单节和多节式,节间采用腰环防止径向扩张,并防止节间相互摩擦,上下各设盖板将其密封,节数越多,弹性越好,但密封性较差,多用于商用车上。 囊式空气弹簧及剖面图 资料来源:中国空气悬挂行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年) 膜式空气弹簧:密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。与囊式相比,其刚度较小,车身自然振动频率较低,尺寸较小,便于布置,多用于乘用车上。但造价贵,寿命较短。 膜式空气弹簧及剖面图 资料来源:中国空气悬挂行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年) 市场壁垒方面,空气弹簧的主要壁垒体现在于技术、客户方面。首先是技术壁垒,空气弹簧需要超过400万次的疲劳一致性测试。其次是客户壁垒,乘用车空簧具备定制化特点,需要参与车型开发阶段,因此主机厂对供应商要求高,一般需参与至少1-2年才能拿到主机项目。相应地,主机厂更换空簧供应商的沉没成本大,因此后期更换供应商的概率小。 竞争格局方面,空簧产品单价为2000-3000元,国外供应商包括大陆集团、威巴克、凡士通,国内有保隆科技、孔辉汽车等。目前,国内企业不断发展,逐步开始占据一定的市场优势: 国内企业开发周期短:海外供应商开发周期在2年或以上,国内企业产线自动化率高,可将开发周期压缩到18个月左右; 2、国内企业的产品成本低:国内企业的空簧产品售价较国外企业低20-25%; 3、国内企业产品性能较优:国外企业的产品质保一般为3年6公里,国内企业可达5年左右。 国内外空气弹簧主要供应商情况 代表供应商 客户 国内供应商 保隆科技 蔚来ET7、比亚迪等 青岛孔辉 岚图free等 国外供应商 康迪泰克(被大陆集团收购) 高合HiPhi等 威巴克 通用雪佛兰、奔驰、特斯拉、一汽红旗等 凡士通 特斯拉等 资料来源:中国空气悬挂行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年) (二)空压机:可靠性要求高,国内唯中鼎股份一枝独秀 空气压缩机提供压缩空气,通过气动排气阀保压限压。空气压缩机是空气供给单元的核心,压缩空气通过单极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。为了提高系统工作的可靠性,在空气压缩机的缸盖上安装有温度传感器,避免压缩机长期工作导致过热损坏,同时,气动排气阀的作用是保持系统剩余压力和限压。 传感器感知车辆状态,ECU控制实现电控悬架刚度及阻尼调节。电控悬架控制器(ECU)通过传感器和CAN总线采集高度、速度、方向盘转角、制动轮缸压力、驾驶模式等作为输入信号,经过算法处理,得出使系统控制性能最佳的控制信号,经由驱动电路控制电磁阀通断电时间或电流大小,进而调节对空气弹簧的充气、放气,或调节减振器阻尼力,达到调节悬架刚度和阻尼的作用。 空气压缩机 资料来源:中国空气悬挂行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年) 空压机总成单元构成:空压机总成(1500-2000元)=空压机(700-1000元)+电磁阀(200元)+支架、管路、声学包系统(150-400元)+其他。 技术壁垒在于建压能力、持续可靠、耐久处理等: 1、空压机需在极短时间内达到15-20bar的压强,且不能过热; 2、空压机需要持续在高压环境中保持稳定的工作; 3、悬架系统中的橡胶件和金属件易损耗,空压机需保证压缩空气绝对干燥。 全球竞争格局方面,目前全球核心供应商分别为AMK、康迪和威伯科。头部厂商的空压机压强能达到18-20bar,质保时间3-5年,后装市场产品压强最多达到12-13bar,且质保不超过3月。 国内市场格局方面,中鼎股份市场份额超60%,威伯科约30%,康迪泰克约2%。 目前国内企业供应总成单元更受主机厂青睐。相较威伯科,AMK中国利用中鼎体系内其他子公司在支架、管路、声学包等方面的产品,供应空气供给总成单元,降低主机厂采购成本。 同时,国内企业可提供开环系统。康迪的空压机产品是将控制器、电磁阀等产品打包出售,不利于主机厂自己掌握车身的软件开发。且当产品故障时,闭环系统产品难以锁定具体故障的细分产品,为维修服务带来一定难度。中鼎股份的空压机产品是开环系统,有利于主机厂加载自己开发的软件算法,实现产品差异化竞争。 另外,国内企业可提供本土化及定制化配套服务。国外供应商在国内暂无技术团队,配套服务不及时,且需要付出高昂的更改费用。这已经成为主机厂目前采购国外供应商产品的痛点之一。 国内外空压机主要供应商情况 代表供应商 客户 国内供应商 AMK中国(中鼎股份子公司) 全面覆盖国内新势力及自主品牌,蔚来、小鹏、理想、吉利、比亚迪、长城等 国外供应商 威伯科(被采埃孚收购) 吉利极氪001、小鹏G9、理想I9等 康迪泰克(被大陆集团收购) 特斯拉等 资料来源:中国空气悬挂行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年) (三)减震器:被外资企业垄断,电磁阀为关键件 减震器目前分为CDC(Continuous Damping Control)、磁流变两类。电磁阀式减震器是通过调节电磁阀的开度,改变油液流动的管径,从而调节阻尼,代表厂家为采埃孚。磁流变减震器则是利用特殊的磁流变液,这种油液可以在电场或者磁场的作用下改变本身的粘度,从而改变减震器的阻尼系数,代表厂家为天纳克。 目前,在减震器中,CDC为主流应用。两类减震器的对比如下: 1、磁流变减震器的响应速度更快:磁流变减震器调整阻尼的速度达到1000Hz,CDC最快达到约200Hz的调节频率。 2、磁流变液整体成本较高:一套CDC为核心的电磁悬架在6000-8000元,其中CDC减震器产品单价约2000元。一套磁流变液为核心的电磁悬架过万,其中磁流变减震器产品约4000元。 磁流变减震器故障率较高:磁流变减震器工作时发热量大,对油封挑战较大,漏液是老大难问题。且磁流变液的稳定性也随时间衰减,因此相较CDC减震器产品,磁流变减震器产品的故障率较高。。 电磁与磁流变减震器对比 优点 缺点 电磁阀减震器 耐久性好、成本低 响应较慢、动态范围较窄、低速区阻尼分度不明显、压缩阻尼力较小、对清洁度要求较高 磁流变减震器 响应快、动态范围宽、斜率递减的阻尼特性 成本高、磁流变液稳定性随使用时间衰减、需要特殊配方的突破、失效模式阻尼力较低、对减震器本体材料耐磨要求高 资料来源:中国空气悬挂行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年) 减震器技术壁垒在于焊接工艺和电磁阀制造。减震器系统的核心在于其焊接工艺和高精度阻尼电磁阀。CDC减震器通过调节电磁阀的开度,改变油液流动的管径,从而调节阻尼。由于空间狭小,想要精准控制电磁阀的开合程度需要高超的焊接工艺和高精度阻尼电磁阀的制造技术。 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。因此减震器属于消耗品,需定期检查、更换,如在欧美发达国家,更换周期通常是6万英里或6-8年。 竞争格局方面,当下的前装市场主要由外资主导,如采埃孚-萨克斯、天纳克等,京西重工通过收购德尔福实现磁流变减震器国产化,国内供应商较少,主要配套后装市场,如保隆科技、天润工业等。此外,南阳淅减减震器企业凭借多年阀的自制生产和软件的开发积累经验,不断提升产品性能,具备满足疫情期间主机厂保供需求的能力,已经开始替代外资厂商获得部分国内前装市场份额。 国内外电控减震器主要供应商情况 代表供应商 客户 产品 国内供应商 保隆科技 主要为后装市场 CDC减震器 天润工业 主要为后装市场 CDC减震器 国外供应商 天纳克 宝马iX3、大众ID.4等 连续可调半自动悬架的减震器(CVSAe电控减震器) 采埃孚-萨克斯 奔驰S-Class、宝马M5与X5、奥迪A8等 连续阻尼控制阻尼器(CDC减震器) KYB 丰田等 电磁阻尼力可调减震器 资料来源:中国空气悬挂行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年) (四)金属悬架:国内企业技术综合竞争优势明显 目前,总成产品主要包括控制臂、摆臂等。外资厂商在日系车型中的配套率较高,如索密克、天纳克等;国内厂商有拓普集团、中鼎股份、伯特利、亚太等。索密克年生产能力1400万台套以上,年销售额超20亿元,产品市场占有率达40%以上,客户有一汽、上汽、长安、广汽、大众、丰田、通用等。 各家竞争主体对比如下: 技术对比:核心技术体现在球头、锻铝、钣金方面。其中,球头技术的竞争主体中,索密克优于中鼎优于拓普;而锻铝技术中,拓普优于中鼎优于索密克;钣金技术中,中鼎优于拓普优于索密克。整体来看,竞争主体各有千秋,国内企业技术综合竞争优势明显。 成本对比:国内人工等成本低,产品价格竞争优势明显。 国内外金属悬架主要供应商情况 代表供应商 客户 产品 国内供应商 中鼎股份 比亚迪等 底盘轻量化总成 拓普集团 特斯拉、一汽、北汽、吉利等 悬架臂、副车架 亚太机电 五菱宏光等 悬架系统/模块 万安科技 小鹏G3、五菱宏光等 悬架系统/模块、副车架 伯特利 雪佛兰、通用等 悬架系统/模块、悬架臂 上海汇众 上海大众朗逸、途安、斯柯达明锐等 悬架系统/模块、副车架 弗迪科技 比亚迪海豚等 悬架臂、副车架 富奥汽车零部件 大众宝来、奥迪、华晨宝马5系等 悬架臂、副车架 合资/国外供应商 索密克 大众、捷豹路虎、通用等 悬架臂、球头总成等 马瑞利 理想one等 悬架系统/模块 天纳克 奥迪等 悬架系统/模块 武藏精密 东风本田等 悬架系统/模块 普利司通(常州) 东风日产等 悬架系统/模块 本特勒 华晨宝马等 悬架系统/模块 日立安斯泰莫 东风本田、广汽本田等 悬架臂 博格华纳 东风雷诺等 悬架臂 海斯坦普 长安福特等 悬架臂 卡斯马 蔚来ES8等 副车架 爱心佛山 广汽丰田等 副车架 资料来源:中国空气悬挂行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年) (五)集成:大势所趋,主机厂可实现降本约 10% 系统集成需要企业具备核心零部件自制能力与集成能力,其中零部件自制为核心。主机厂分开采购成本约8000-9000元(假设核心零部件均采购国内厂商产品),直接采购集成系统可实现降本约10%。 空气悬挂系统部件价值量 资料来源:中国空气悬挂行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年) 竞争格局方面,由于国内企业突破技术壁垒的时间较短,目前市场由外资主导,主要有采埃孚(威伯科)、大陆(康迪)、天纳克等。孔辉汽车科技的悬架系统已获得东风岚图两个车型定点,后期市场开拓较难主要原因为核心零部件自制率不高。 国内外空悬/电控悬架系统供应商情况 代表供应商 客户 产品 孔辉汽车科技 保隆科技 岚图 电控空气悬架系统(自制空气弹簧、ECU、软件) 国外供应商 天纳克 特斯拉等 空气悬架系统(自制空气供给单元、ECU、电控减震器) 采埃孚(威伯科) 吉列2021极氪001、路虎等 电子控制悬架系统、空气悬架模块 大陆集团(康迪) 奔驰等 空气悬架模块(自制空气供给单元、空气弹簧) 资料来源:中国空气悬挂行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年) 三、空气悬挂行业市场规模测算 市场空间方面,随核心部件逐步国产化后,空悬系统成本下降,促进渗透率加速提升。若采购国外供应商的产品,空气悬架系统单价约1.2-1.3万元。若采购国内供应商的产品,空气悬架系统单价约0.8-0.9万元,降幅达30%以上。2022年,国内市场搭载空悬的终端销量约为29万辆,对应国内空悬市场空间达27亿元;未来预测方面,预测国内市场搭载空悬的终端销量在2030年将超过600万辆,对应市场空间近500亿元。(wqf) 资料来源:中国空气悬挂行业发展现状研究与投资前景预测报告(2023-2030年) |
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