圖1:凱迪拉克搭載空氣懸架

圖2:空氣懸架部件示意圖

難點一：系統(tǒng)集成難度大，參數(shù)調校復雜

整套空氣懸掛系統(tǒng)包括供氣單元（壓縮機、儲氣罐、分配閥等）、空氣彈簧、可變阻尼減振器、控制系統(tǒng)、空氣/電路管路等部件。光是組成分類就多達近十種。拿彈簧和減振舉例，剛度和阻尼系數(shù)共同影響舒適和操控。對于汽車底盤系統(tǒng)來說，舒適性和操控穩(wěn)定性難以同時滿足，它們由彈簧的剛度和減振器的阻尼系數(shù)共同決定：

1. 彈簧的剛度越小，車輛行駛過程中路面沖擊帶來的共振越小，也就是舒適性越好，但是太小的剛度會使得車輛姿態(tài)難以保證，帶來高速過彎側傾嚴重等問題。

2. 減振器的阻尼比越大，車輛的轉向的響應度會越好，操控穩(wěn)定性提升，但是帶來整車舒適度的下降。

圖3:汽車系統(tǒng)集成

難點二：電控系統(tǒng)結構復雜，對算法需求較高

1.電控系統(tǒng)結構復雜

空氣懸架的電控系統(tǒng)中，電子控制單元需要收集多種傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)信息完成加工處理后再實現(xiàn)對零部件的精準控制，軟件端需要進行多線程的高位運算，算法開發(fā)有較大難度。并且由于空氣懸架各個組件遍布車身各個位置，其管路也相對復雜，對于傳輸速度要求和控制精準性要求較高。

2.舒適性需求促使空氣懸架電控系統(tǒng)算法升級

對于乘用車而言，舒適度是用戶衡量乘駕體驗的重要指標。在汽車急加速和急減速的過程中，由于自車巡航（ACC）系統(tǒng)會緊急制動，從而出現(xiàn)車輛“抬頭”或者“低頭”的現(xiàn)象。此時，空氣懸架電控系統(tǒng)通過對前后彈簧抽放氣，改變車頭車尾高度，做到前后力的抵消，從而提升整車舒適性。在這一過程中，電控系統(tǒng)需要與更多傳感器連接，電子控制單元數(shù)據(jù)處理難度加大，算法能力和開發(fā)難度再次升級。

難點三：對于橡膠件的材質有著嚴格的要求

1.需要橡膠件具備極高的延展性

橡膠件作為空氣避振的氣囊，需要儲存高壓空氣，做到與輪胎之間力的抵消，以此達成車身平衡。氣壓足夠高，力抵消得越好，反應的速度就越快，車身保持的穩(wěn)定性也就越好。通常情況下氣囊會分布汽車底盤四個輪子上，例如一臺SUV的車身自重在2噸左右，需要每個氣囊承受來自超過2噸的重量，包括車身重量和過載重量。這就需要對橡膠件具有極強的延展性，因為橡膠的表面形狀在不斷地發(fā)生變化，在行駛途中會不斷地被拉伸和壓縮，而且變化速度快且變化頻繁。

2.需要極高的耐久性

汽車在越野或者崎嶇路面上，輪胎在不斷地產(chǎn)生彈跳，氣囊也在不斷地發(fā)生擠壓和恢復形變，在此過程中要求橡膠件不能發(fā)生破損；同時還需要考慮主機配套，與整車使用壽命相結合起碼在10-15年之間。這就需要橡膠件擁有極強的耐久性。

3.耐高溫，油液腐蝕

汽車在實際的使用場景中，橡膠氣囊需要在零下50攝氏度到零上50攝氏度區(qū)間內長時間工作。橡膠本身對于溫度具有敏感性，遇冷變硬，遇熱變軟，為了保持橡膠件的穩(wěn)定性，就需要在制作工藝上進行技術突破；同時汽車底盤經(jīng)常也會發(fā)生油液泄漏影響橡膠件的功能，也需要橡膠件具有耐油液腐蝕的特性。

圖4：橡膠空氣彈簧

難點四：電控系統(tǒng)結構復雜，算力要求高

1.對電控系統(tǒng)的算力和計算速度要求高

在車輛行駛崎嶇路面過程中，輪胎在彈跳下產(chǎn)生動能影響整個車身穩(wěn)定性和駕乘舒適性，為了消除彈跳并將車身與路面進行匹配，需要傳感器在極短的時間將信息反饋給控制器，并讓控制器快速計算出指令反饋給空氣懸架來吸收動能，這就對傳感器的算力和信息的傳遞速度提出了極高的要求；當車內只有駕駛員時，左前輪與其他三個輪胎受到的氣壓不一樣，為了調節(jié)車身平衡，需要控制器和傳感器之間的匹配，同樣對電控系統(tǒng)的算力和運算速度提出了極高的要求。

2.多傳感器相連，系統(tǒng)集成結構復雜

在汽車急加速和急減速的過程中，由于自車巡航（ACC）系統(tǒng)會緊急制動，從而出現(xiàn)車輛“抬頭”或者“低頭”的現(xiàn)象。此時，空氣懸架電控系統(tǒng)通過對前后彈簧抽放氣，改變車頭車尾高度，抵消由于自車巡航系統(tǒng)產(chǎn)生的附加垂向力，從而提升整車舒適性。在這一過程中，電控系統(tǒng)需要與更多傳感器連接，電子控制單元數(shù)據(jù)處理難度加大，算法能力和開發(fā)難度再次升級。

圖5：汽車底盤電控系統(tǒng)

難點五：供氣系統(tǒng)的空氣輸送

對空氣的輸送頻率和速度要求高，同時兼顧噪音水平

空氣懸架在工作狀態(tài)下，氣壓處在一直消耗的狀態(tài)，為了達到動態(tài)平衡，需要對空氣進行不斷地打氣和排氣，這就要求供氣系統(tǒng)在很短的時間內把高壓空氣輸送到整個空氣懸架的系統(tǒng)中，之后又要求把空氣排出去。對于進排氣目前是技術難點；同時為了要求舒適性，需要在進排氣時保持較低的噪音分貝。目前國內在進排氣控制噪音方面，能將噪音水平控制在60-70分貝，最低的范圍可以控制在30 分貝，相當于人熟睡時的噪音環(huán)境，目前國內供應商正在做不斷的技術突破朝著國際水平邁進。

目前由于國內主機廠不斷推行空氣懸架國產(chǎn)化，使得供應商在不斷做技術突破，但難度較大，例如對橡膠件的耐用性以及電控系統(tǒng)算力水平的提高存在一定瓶頸。

新能源汽車快速滲透加速空氣懸架市場應用向下： 

隨著新能源品牌向上的趨勢，空氣懸架從以前70萬以上豪華車的配置下探到25-50萬的價格區(qū)間，包括嵐圖free、極氪001、領克ZERO、特斯拉、蔚來目前都有上裝，未來還會有更多的車企選擇上裝。

1.電控懸架可以做到輕量化減重

據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，目前我國新能源車保有量為520萬輛，平均每年以50%的速度增長，今年1-5月份乘用車市場增長率為22%；2025年新能源汽車滲透率有望達到整個乘用車市場的60%。由于新能源汽車電池包自重過大，需要耗費大量的電能；同樣在高速行駛中，85%的電能消耗由于車身過重而導致的風阻系數(shù)過大，為了減少自重達到節(jié)約電池能耗，這就需要空氣懸架來給車輛底盤做輕量化結構調整。

2.新能源汽車動態(tài)性能要求進一步提高

由于新能車自重過大，對動態(tài)性能的要求進一步提高，需要更大的濃縮能量來滿足自身動能需求，而傳統(tǒng)彈簧避振不能滿足新能源車的需求，這一系統(tǒng)性問題無法得到解決。這樣就使得新能源車企被迫使用空氣懸架?？諝鈶壹軐儆谥鲃討壹?，可以主動控制動態(tài)平衡并且釋放出所需要的濃縮能量，并可以主動學習路況，主動控制，滿足新能源汽車對動態(tài)能耗的要求并提供良好舒適性。

3.功能定義轉變催生企業(yè)訂單

由舒適性配置變?yōu)橹鲃影踩渲?，賣點增加提高車企上裝率。全新的奔馳S級上市時全系標配空氣懸架，同時增加了一項特殊功能：當車輛感知到從側面即將發(fā)生碰撞危險時，汽車的空懸系統(tǒng)會將車身在0.1s內迅速升高80mm，以此來保護車內乘客重要的身體器官在一定程度上免遭對方來車碰撞。從功能定義上，由原本的舒適性配置變?yōu)榱酥鲃影踩渲?，這對于車企來講無疑增加了銷售賣點，以此帶來的產(chǎn)品溢價高于上裝的成本溢價，相信在未來，由此賣點的推廣會引發(fā)各個車企爭相上裝。

圖6:嵐圖Free空氣懸架

1.板簧自身缺陷成為空氣懸架切入市場的有利因素

a.板簧的動態(tài)反應能力過慢

卡車行駛在坑洼路面，板簧懸架的反應速度過慢。例如，卡車平均以60km/h經(jīng)過坑洼路段：輪胎砸向地面彈起會產(chǎn)生10km/h的速度差，此時的車速降為為50km/h，司機為了保持60km/h速度，需要踩油門加速，這無疑增加了油耗。而上裝空氣懸架可以有效解決動態(tài)反應能力過慢的問題，同時減少油耗。

b.板簧自身過重，增加油耗

通常國內卡車上裝板簧懸架，板簧懸架由于造價成本低，可靠耐用在國內商用車市場普及。但板簧懸架自身過重占到整車重量的10%，同時卡車車橋自重過大，使得整車重量大幅增加，如果采用空氣懸架會使得整車重量大幅下降，使車身輕量化，可以達到節(jié)省油耗的目的；同時可以減少輪胎的磨損，降低司機的使用成本。

2.政府普及空氣懸架有利于減少財政支出，有效解決超載問題

a.選裝空氣懸架可以降低政府對道路養(yǎng)護成本和制造建設成本

由于卡車選裝空氣懸架后，可以使得卡車的輪胎緊貼路面，避免了輪胎反復彈起產(chǎn)生對路面的破壞力，從而減少政府對于道路養(yǎng)護的財政支出；其次，如果卡車大范圍上裝空氣懸架，減少對路面的破壞，可以在后期道路規(guī)劃建設時降低建設標準，可以由A級降為B級，使得建造成本降低。

b.政府結合大數(shù)據(jù)，有效解決超載問題

卡車超載問題一直是政府在行業(yè)內無法根治和解決的，政府往往通過設立磅站來進行超載問題的整治。但往往效率低下，磅站需要資金和人力物力的大幅投入。如果將空氣懸架在重卡領域普及開來，在空氣彈簧上加裝傳感器，運用大數(shù)據(jù)傳輸模式和國家監(jiān)管中心進行合作，監(jiān)管部門可以對車輛的超載行為進行實時監(jiān)控，通過電子形式開具罰單，一方面可以有效遏制超載行為，另一方面也提高了操作效率，減少磅站投入。目前特斯拉最新的卡車Cybertruck就運用了這一技術趨勢。

c.技術進步和市場需求有助于健全市場法規(guī)建設，法規(guī)的成熟又有助于市場進一步完善

在2020年之前，TPMS胎壓監(jiān)測市場沒有得到普及。整車廠沒有與應商形成合作綁定關系的普及，作為售后市場的冷門業(yè)務；自2020年1月1日起，TPMS（胎壓監(jiān)測系統(tǒng)）強制安裝法開始執(zhí)行，使得胎壓監(jiān)測的上裝率從20%提升到了100%，市場份額由2015年的7.8億躍升至2025年27.2人民幣。在空氣懸架商用車方面，2020年起我國開始實施特定車型強裝空懸的政策，加固空氣懸架需求剛性，預計我國商用車空氣懸架市場將逐漸向海外的成熟市場靠攏，滲透率穩(wěn)健提升。至2025年，我國乘用車、商用車空懸市場可達189、131億元。

綜上所述，目前中國市場空氣懸架商用車市場滲透率不足10%，中國作為世界第一大物流國家，市場前景廣闊，在市場和政府的雙重作用下，市場需求正在二次爆發(fā)。

圖7：卡車空氣懸架示意圖