汽车空气悬挂行业分析:需求+供给驱动行业加速普及.docx
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1、汽车空气悬挂行业分析:需求供给驱动行业加速普及1 豪华车高端配置,提升驾乘体验空气悬挂系统,实现车身底盘高低可调。部分豪华车型采用了空气悬挂配置,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。空气具备更佳隔振效果,刚度随载荷持续改变。1)空气弹簧内部充满空气,具备可压缩性,隔 绝振动的效果比钢制弹簧更好,遇到不平路面冲击很多细小震动不易通过空气弹簧传递到车内, 有效的提升行驶舒适性;2)随着载荷的增加,空气弹簧内
2、部空气不断被压缩,刚度不断变化,能 够实现非线性的刚度曲线,从而提升乘坐的舒适性能。重型商用车受法规要求强制安装,乘用车主要装配高端车型。根据中鼎股份披露,发达国家市场 100%的中型以上客车都采用了空气悬架系统,40%以上的客车、挂车和牵引车采用了空气悬挂系 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。高成本导致渗透率较低,乘用车市场具备极大空间。空气悬挂成套系统供应价格大约在12000- 14000元,目前在乘用车中最初主要装配在宝马7系、奔驰S级、路虎揽胜等70万以上级别的豪华 车型。随
3、着造车新势力市场竞争加剧,功能化差异成为各大车企的卖点,空气悬挂需求大幅增加, 价格区间不断下探。根据我们测算,2021年全国乘用车空气悬挂渗透率约为1.8%,扣除进口车之 后渗透率约为0.7%,具备很大的增长空间。2 系统构成复杂,提升舒适+操控性弹簧+减振器构成底盘悬挂系统,刚度和阻尼系数共同影响舒适和操控。对于汽车底盘系统来说, 舒适性和操控稳定性难以同时满足,它们由弹簧的刚度和减振器的阻尼系数共同决定:1)弹簧的 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证,带来高速过弯侧倾严重等问题。2)减振器的
4、 阻尼比越大,车辆的转向的响应度会越好,操控稳定性提升,但是带来整车舒适度的下降。被动悬挂系统参数固定,主动悬挂系统各参数可调。对于被动悬挂系统,车辆设计之时必须在舒 适性和操控性之间取得一个平衡,这也带来了不同品牌之间底盘悬挂的风格区别。当弹簧的刚度 和减振器的阻尼系数中的一个参数可调,则为半主动悬架,一般是阻尼系数可调,如CDC阻尼连 续可变系统和MRC电磁感应悬挂系统。若弹簧刚度和阻尼系数均可调则为主动悬挂,一般就是指 在可变阻尼减振器的基础上加上可变刚度的空气弹簧,构成空气悬架。空气悬架参数可调,有效提升驾乘舒适性和操控性。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+
5、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。系统构成复杂,多部件协同实现参数调整功能。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、CDC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
6、尼系数的大小,从而对悬架的参数进行实时调整。空气弹簧调节车身高度,确保不同载荷高度恒定。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。膜式空气弹簧:密闭气囊由橡胶膜片和金属压制
7、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。电控减振器改变截面实现阻尼系数变化,根据行驶状态确定悬架软硬。电控阻尼器的主流产品为 采埃孚萨克斯的CDC(Continuous Damping Control),每秒钟检验100次路面情况,根据传 感器的数据改变内部阀门大小,从而改变流量大小,进而改变阻尼影响悬架的软硬,实现:1)转 弯的时候防侧倾;2)制动的时候减少点头;3)提升乘坐舒适性等功能。空气弹簧负责稳态控制,电控减震器负责瞬态控制,共同协作实现性能全面提升。空气弹簧的控 制策略都是“稳态控制”,非“瞬态控制”,车辆处于
8、某个稳定行驶工况下,才会给ECU发布指 令对空气弹簧进行充/放气动作。而车辆在连续颠簸路面,或者转弯、制动等动态工况时,电磁减 震器能够通过瞬时调整阻尼的大小来应对不同的状态,因此空气弹簧往往和电控阻尼配合使用。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
9、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。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。1)对于前悬挂:因为设计空间较为紧凑,一般采 用螺旋弹簧+阻尼器集成的一体式设计;2)对于后悬挂: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
10、布置空间。空气悬挂两种形式,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)。3 车企要求拆分供应,推动自主加速突破悬挂系统持续升级,空气悬挂系统价值量翻倍。1)被动悬挂采用的螺旋弹簧+不可变阻尼器组 合,单车价值量约为1400元;2)半主动悬挂升级CDC减振器,减振器单车价值量从1000元提升 到3000元,并增加车身传感器,悬挂系统单车价值
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