BMS芯片市場長期被TI、ADI和NXP等歐美公司壟斷。得益于終端機(jī)器和電池產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢，中國在自主品牌BMS的發(fā)展中擁有強(qiáng)大的話語權(quán)。

而且，中國新能源汽車行業(yè)的強(qiáng)勁需求將成為BMS行業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Γ磥碇袊鳥MS制造商將迎來更好的發(fā)展機(jī)遇。

BMS芯片是指能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控電池，防止電池過度充電、過度放電、過電壓、過電流和過熱，從而確保電池系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，延長電池的使用壽命。

分布式架構(gòu)BMS成為未來發(fā)展趨勢

在技術(shù)構(gòu)成方面，BMS主要涉及BMS核心芯片技術(shù)、BMS系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、嵌入式硬件開發(fā)與測試、嵌入式軟件開發(fā)與測試，軟硬件集成測試、功能安全技術(shù)等。

從硬件來看，BMS硬件為BMIC，主要包括AFE、MCU、ADC、數(shù)字隔離器等芯片。其中，AFE模擬前端芯片用于收集電池電壓和溫度等信息，還支持電池平衡功能。一般來說，該芯片將集成無源平衡功能；

BMS中的MCU芯片起到處理BMS AFE芯片收集的信息并計(jì)算充電狀態(tài)（SOC）的作用；數(shù)字隔離器主要用于高低壓之間的數(shù)字通信，實(shí)現(xiàn)高低壓模塊之間的電隔離功能。

 

 

從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來看，根據(jù)項(xiàng)目需求的不同，BMS可分為三種類型：集中式BMS、分布式BMS和半集中式BMS。

●集中式BMS：集中式BMS可通過一個(gè)BMS硬件收集所有電池，具有成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。通常在容量低、總電壓低、電池系統(tǒng)體積小的小型電池組場景中很常見；

●分布式BMS：分布式BMS采用主從結(jié)構(gòu)。電壓、溫度采集和均衡等功能由從控制器完成。一個(gè)從控制器管理多個(gè)電池。

主控和從控總線通信采用BMU（電池管理控制器）+多個(gè)CSC（單個(gè)管理單元）的結(jié)構(gòu)，可以獨(dú)立分離電池模塊的功能；

●半集中式BMS：半集中式BMS采用BMU+少量大型CSC，屬于集中式和分布式的組合應(yīng)用，用于模塊排列奇怪的電池組。

近年來，隨著動(dòng)力電池系統(tǒng)向高容量、高總電壓和大容量的不斷發(fā)展，分布式架構(gòu)的BMS越來越多地應(yīng)用于大型電池組等更復(fù)雜的場景，并成為BMS未來的發(fā)展趨勢。

連接的分布式BMS系統(tǒng)具有更高的成本優(yōu)勢，在未來將得到越來越廣泛的應(yīng)用。從市場規(guī)模來看，受益于近年來儲能和新能源汽車等行業(yè)的快速發(fā)展，BMS市場快速增長。

根據(jù)2021的數(shù)據(jù)，全球BMS市場規(guī)模預(yù)計(jì)為65.12億美元，預(yù)計(jì)到2026年將達(dá)到131億美元。復(fù)合年增長率為15%。2021中國BMS市場需求將達(dá)到100億元人民幣。未來，隨著電動(dòng)汽車市場的擴(kuò)大和電池效率要求的提高，BMS市場有望實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步增長。

 

 

BMS市場中的三類公司

目前，BMS市場主要由三類公司參與：車輛制造商、電池制造商和第三方制造商。三者各有優(yōu)缺點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)，都希望抓住“雙碳”背景下能源轉(zhuǎn)型帶來的巨大發(fā)展機(jī)遇。

具體而言，以比亞迪、特斯拉、吉利、北汽和小鵬為代表的汽車制造商具有強(qiáng)大的綜合實(shí)力。通過吸收上游人才、收購和戰(zhàn)略合作，整合包括BMS在內(nèi)的動(dòng)力電池系統(tǒng)業(yè)務(wù)。整合后，通過自主研發(fā)，將核心技術(shù)應(yīng)用到自己的產(chǎn)品中，提高汽車動(dòng)力電池的安全性能。

以CATL、Sunwoda、德賽電池、中航鋰電和國軒高科為代表的電池制造商通常涵蓋電池、BMS和PACK等多個(gè)環(huán)節(jié)。這些公司擁有強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力，多年來積累了核心電池?cái)?shù)據(jù)，因此他們可以將BMS應(yīng)用于電池組，并整體銷售給下游終端客戶。

此外，以德州儀器、Analog Devices、英飛凌、STMicroelectronics、科立科技、Super Thinking、Synergy Technology、華泰半導(dǎo)體、盛邦為代表的第三方制造商擁有非常專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。

憑借強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和快速的產(chǎn)品迭代能力，它主要通過向下游電池制造商和終端制造商銷售BMS產(chǎn)品、解決方案和服務(wù)來盈利，但與終端客戶的關(guān)系相對不穩(wěn)定。

 

 

在競爭格局方面，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2022年，F(xiàn)indreams Battery（比亞迪的子公司）、寧德時(shí)代、特斯拉、虎亭電力、力高科技的裝機(jī)容量分別為1611724臺、659503臺、441651臺、392025臺和358588臺，位居行業(yè)前五，總市場份額為66.20%。

值得一提的是，在眾多制造商的BMS中，特斯拉的BMS系統(tǒng)是最復(fù)雜、技術(shù)難度最大的系統(tǒng)之一。這主要得益于特斯拉對大量圓柱形18650電池以及4680個(gè)大型圓柱形電池的獨(dú)特分組設(shè)計(jì)。

在model S時(shí)代，特斯拉在全車使用7104個(gè)電池，每74個(gè)電池并聯(lián)連接以檢測電壓，每444個(gè)電池設(shè)置2個(gè)溫度檢測點(diǎn)。整個(gè)電池組具有16*6=96個(gè)電壓采樣點(diǎn)和32個(gè)溫度采樣點(diǎn)。可以看出，大量的采樣數(shù)據(jù)增加了電池管理的難度，最終依靠高性能BMS為這些數(shù)據(jù)設(shè)置合理的控制策略。

高度復(fù)雜的電池組也讓特斯拉在BMS領(lǐng)域積累了相當(dāng)大的實(shí)力。相比之下，其他制造商的BMS復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于特斯拉。例如，大眾MEB平臺的第一款電動(dòng)汽車ID.3使用了多達(dá)12個(gè)電池組模塊，其電池管理算法相對簡單。

BMS主要下游應(yīng)用

在新能源時(shí)代，基本上所有使用鋰電池的終端都需要安裝BMS進(jìn)行電池保護(hù)，這已經(jīng)逐漸成為一種剛性需求。

從下游應(yīng)用來看，BMS下游應(yīng)用主要包括消費(fèi)電子、工業(yè)和新能源汽車。其中，新能源汽車動(dòng)力電池應(yīng)用占54%，消費(fèi)電子電池占22%，工業(yè)及其他電池占24%。

 

 

從中國BMS的發(fā)展來看，在消費(fèi)電子和工業(yè)控制領(lǐng)域，市場上出現(xiàn)了許多中國品牌的電池管理芯片。然而，在新能源汽車使用的動(dòng)力電池領(lǐng)域，BMS芯片仍然依賴其他國家的進(jìn)口芯片，中國制造的芯片非常少。

消費(fèi)電子市場

在消費(fèi)電子市場，手機(jī)、PC、PAD、手表、耳機(jī)等產(chǎn)品主要是低弦（1-4弦）產(chǎn)品。BMS在計(jì)量、安全、充電管理等功能方面發(fā)揮作用，硬件產(chǎn)品以SoC為主。

由于技術(shù)難度相對較低，近年來中國在消費(fèi)電子BMS領(lǐng)域涌現(xiàn)了大量玩家，逐步完成了中國產(chǎn)品在主流手機(jī)市場的替代，并在TWS耳機(jī)等新興消費(fèi)電子市場占據(jù)主導(dǎo)地位。

但仍需指出的是，盡管中國制造商發(fā)展迅速，但目前的技術(shù)水平與TI和ADI等國際制造商仍有一定差距。

工業(yè)市場

在工業(yè)控制市場，電池管理芯片的終端應(yīng)用主要包括電動(dòng)工具、無人機(jī)、工業(yè)機(jī)器人和儲能。工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品具有電池串?dāng)?shù)量大、工作電壓高、電流大的特點(diǎn)，因此對電源和電池管理芯片的技術(shù)要求很高。主要的國際公司是TI和Rohm，中國公司主要是Nuvoton和中英電子。

從硬件產(chǎn)品形態(tài)來看，電動(dòng)工具的BMS主要基于AFE+MCU+有源均衡+隔離/通信/保護(hù)芯片的組合，而儲能領(lǐng)域的BMS主要是基于AFE+保護(hù)芯片解決方案。TYCORUN ENERGY odm鋰離子電池組制造商還為家庭儲能提供BMS。

 

 

以電動(dòng)工具為例，近年來，由鋰電池供電的無線電動(dòng)工具因其輕便、操作舒適、易于攜帶等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛歡迎。僅2021，中國電動(dòng)工具銷量將達(dá)到2.2億臺，市場空間巨大。

在這個(gè)市場上，除了中英電子、芯片科技等上市公司的布局外，華泰半導(dǎo)體、宇創(chuàng)半導(dǎo)體等多家新興公司近年來相繼涌現(xiàn)。

新能源汽車市場

在新能源汽車市場，電池本身的成本和性能已成為OEM成功的關(guān)鍵點(diǎn)，而電池的里程、快速充電和成本與BMS的優(yōu)化密切相關(guān)。

兩輪電動(dòng)摩托車市場方面，以6-16串的產(chǎn)品為主，技術(shù)難度相對較高。BMS要求的芯片類型的安全性是必須的，但其中大多數(shù)不需要測量。

鋰電池保護(hù)芯片可實(shí)現(xiàn)過壓（OV）保護(hù)、欠壓（UV）保護(hù)、放電過電流（DOC）保護(hù)、短路（SC）保護(hù)、充電過電流（COC）保護(hù)、高溫（OT）保護(hù)和低溫（UT）保護(hù)等功能，

它還集成了平衡驅(qū)動(dòng)電路，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部小電流平衡，也可以對外擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)大電流平衡，大大提高了兩輪摩托車電池的安全性。

比開發(fā)兩輪車BMS更困難的是新能源汽車BMS系統(tǒng)。據(jù)了解，車級BMS系統(tǒng)的核心芯片主要包括車級BMS AFE、MCU、數(shù)字隔離通信接口芯片。由于涉及車輛電源系統(tǒng)，車輛級BMS AFE芯片產(chǎn)品的驗(yàn)證周期將達(dá)到1.5至2年，從產(chǎn)品定義到成型至少需要4年。

此外，對于惡劣的汽車應(yīng)用環(huán)境，除了可靠性需要滿足AEC Q100 1級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)外，還需要滿足ISO 26262汽車安全完整性等級ASIL-D認(rèn)證。由此可見，汽車AFE芯片的綜合門檻非常高。因此，截至目前，新能源汽車BMS市場仍被ADI、TI、ST、英飛凌、恩智浦、瑞薩和松下等模擬龍頭公司壟斷。

在這一輪芯片短缺的背景下，就在新能源汽車銷量爆發(fā)之際，中國終端制造商和鋰電池制造商對中國制造的芯片需求旺盛。電力BMS正在從不同的角度進(jìn)行研究，一些制造商在其產(chǎn)品和技術(shù)上取得了一些突破。

例如，在汽車級MCU方面，包括Jayflex Technology、Allwinner Technology、兆易創(chuàng)新、CoreTech、Saiton Micro、小花半導(dǎo)體、Core Ocean Technology、Cloudway Semiconductor和CoreTech Micro在內(nèi)的中國制造商已經(jīng)相繼通過了汽車級AEC-Q100認(rèn)證。

 

 

總結(jié)：

未來，隨著“碳中和”戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)將迎來黃金五年，有望為BMS芯片的應(yīng)用提供廣闊的市場藍(lán)?？臻g。BMS芯片市場長期被TI、ADI和NXP等歐美公司壟斷。無論是消費(fèi)級、工業(yè)級還是汽車級，90%以上都是從其他國家進(jìn)口的，而中國的生產(chǎn)率并不高，因此中國生產(chǎn)的突破非常重要。

受益于終端機(jī)和電池產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢，中國在自主品牌BMS的發(fā)展中擁有強(qiáng)大的話語權(quán)，中國新能源汽車行業(yè)的強(qiáng)勁需求將成為BMS行業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α?/p>

可以預(yù)期的是，在中國半導(dǎo)體蓬勃發(fā)展的背景下，電池管理芯片有望在未來3-5年內(nèi)取得進(jìn)一步突破，從而在新能源汽車和其他高端BMS等關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)中國生產(chǎn)的替代。