電池管理芯片是指能夠?qū)﹄姵剡M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止其出現(xiàn)過(guò)充、過(guò)放、過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫的狀況出現(xiàn)，以達(dá)到保證電池系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行并延長(zhǎng)電池使用壽命的目的。

BMS市場(chǎng)規(guī)模高達(dá)65億美元，分布式架構(gòu)BMS成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

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(kāi)發(fā)和測(cè)試、 嵌入式軟件開(kāi)發(fā)和測(cè)試、軟硬件集成測(cè)試、功能安全技術(shù)等。

從硬件來(lái)看，BMS硬件為BMIC，主要包含AFE、MCU、ADC、數(shù)字隔離器等芯片。其中，AFE模擬前端芯片用來(lái)采集電芯電壓和溫度等信息，同時(shí)還要支持電池的均衡功能，通常來(lái)說(shuō)該芯片會(huì)集成被動(dòng)均衡功能；BMS中的MCU芯片起到處理BMS AFE芯片采集的信息并計(jì)算荷電狀態(tài)(SOC)的作用；而數(shù)字隔離器主要用在高低壓之間的數(shù)字通信，以實(shí)現(xiàn)高低壓模塊間的電氣隔離功能。

電池管理芯片主要品類(lèi)

 

資料來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

從拓?fù)浼軜?gòu)上看，BMS根據(jù)不同項(xiàng)目需求可分為集中式、分布式和半集中式三類(lèi)。

其中，集中式BMS能將所有電芯統(tǒng)一用一個(gè)BMS硬件采集，具有成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，一般常見(jiàn)于容量低、總壓低、電池系統(tǒng)體積小的小電池包場(chǎng)景中；分布式BMS采用一主多從結(jié)構(gòu)，電壓、溫度采集及均衡等功能由從控完成，一個(gè)從控管理若干電池，主控與從控總線通信采用BMU(電池管理控制器)+多個(gè)CSC(單體管理單元)的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)㈦姵啬＝M的功能獨(dú)立分離；而半集中BMS則采用BMU+少量大CSC方式，屬于集中式和分布式的組合運(yùn)用，用于模組排布奇特的電池包上。

 

資料來(lái)源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院

近年來(lái)，隨著動(dòng)力電池系統(tǒng)不斷向高容量、高總壓、大體積的方面發(fā)展，分布式架構(gòu)的BMS已經(jīng)被越來(lái)越多的應(yīng)用在大電池包等較為復(fù)雜的場(chǎng)景中，成為BMS未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。而菊花鏈連接的分布式BMS系統(tǒng),在成本上有較高的優(yōu)勢(shì)，未來(lái)會(huì)有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

市場(chǎng)規(guī)模方面，受益于近年來(lái)儲(chǔ)能、新能源汽車(chē)等行業(yè)的高速發(fā)展，帶動(dòng)了 BMS市場(chǎng)規(guī)�？焖僭鲩L(zhǎng)。

據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)，2021年全球BMS市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)為65.12億美元，至2026年預(yù)計(jì)可達(dá)131億美元，CAGR為15%。我國(guó)BMS 2021年市場(chǎng)需求規(guī)模為100億元，未來(lái)隨著電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大和電池效率要求提高，BMS市場(chǎng)規(guī)模有望實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)。

 

資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

BMS呈現(xiàn)三分天下格局，主要廠商相關(guān)業(yè)務(wù)呈高速發(fā)展態(tài)勢(shì)

目前，BMS 市場(chǎng)主要有整車(chē)廠商、電池廠商、第三方廠商三類(lèi)企業(yè)參與。三者各有優(yōu)劣和側(cè)重，都希望抓住“雙碳”背景下，能源轉(zhuǎn)型帶來(lái)的巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)。

具體來(lái)看，以比亞迪、特斯拉、吉利、北汽、小鵬為代表的整車(chē)廠商由于綜合實(shí)力較強(qiáng)，通過(guò)向上游吸收人才、收購(gòu)和戰(zhàn)略合作等方式將包括 BMS 在內(nèi)的動(dòng)力電池系統(tǒng)業(yè)務(wù)進(jìn)行整合。整合以后，通過(guò)自主研發(fā)，將核心技術(shù)運(yùn)用到自己產(chǎn)品中，以提高車(chē)輛動(dòng)力電池的安全性能。

 

資料來(lái)源：芯八哥整理

以寧德時(shí)代、欣旺達(dá)、德賽電池、中航鋰電、國(guó)軒高科代表的電池廠商，通常主營(yíng)業(yè)務(wù)覆蓋電芯、BMS和PACK 等多個(gè)環(huán)節(jié)。這些企業(yè)技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)，并且擁有多年積累的核心電池?cái)?shù)據(jù)，能夠?qū)�BMS運(yùn)用到電芯包，并且整體銷(xiāo)售給下游終端客戶(hù)。

此外，以德州儀器、亞德諾、英飛凌、恩智浦、瑞薩電子、意法半導(dǎo)體、科列技術(shù)、超思維、協(xié)能科技、華泰半導(dǎo)體、矽力杰、圣邦股份、杰華特、賽微微、中穎電子等為代表的第三方廠商擁有非常專(zhuān)業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，技術(shù)實(shí)力強(qiáng)，并且擁有快速的產(chǎn)品迭代能力，主要通過(guò)向下游電池廠商及終端廠商出售BMS 產(chǎn)品、方案和服務(wù)盈利，但與終端客戶(hù)關(guān)系相對(duì)不穩(wěn)定。

競(jìng)爭(zhēng)格局方面，根據(jù)NE時(shí)代統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2022年弗迪電池（比亞迪子公司）、寧德時(shí)代、特斯拉、華霆?jiǎng)恿�、力高技術(shù)分別以1,611,724 、659,503 、441,651 、392,025 、358,588套的裝機(jī)量位于行業(yè)前五，市占率合計(jì)為66.20%。

 

資料來(lái)源:NE時(shí)代

從增長(zhǎng)率來(lái)看，受益于新能源汽車(chē)的高速發(fā)展，前十廠商在2022年都取得了不錯(cuò)的成績(jī)，其中弗迪電池、力高技術(shù)、威睿電動(dòng)3家公司同比增長(zhǎng)率都超過(guò)1倍以上。

 

資料來(lái)源：NE時(shí)代

值得一提的是，在諸多廠家的BMS中，特斯拉的 BMS 系統(tǒng)是復(fù)雜度和技術(shù)難度最高的之一，這主要是由于特斯拉獨(dú)特的大量小圓柱電池成組設(shè)計(jì)造成的。

在 model S 時(shí)代，特斯拉全車(chē)使用了7104節(jié)電池，每 74 節(jié)電池并聯(lián)檢測(cè)一次電壓，每 444 節(jié)電池設(shè)置 2 個(gè)溫度探測(cè)點(diǎn)，整個(gè)電池組共有 16*6=96 個(gè)電壓采樣點(diǎn)，以及 32 個(gè)溫度采樣點(diǎn)�？梢钥吹奖姸嗟牟蓸訑�(shù)據(jù)為電池管理增加了難度，最終依靠高性能的BMS將這些數(shù)據(jù)設(shè)置合理的控制策略。

特斯拉Model-S使用的BMS

 

資料來(lái)源:特斯拉

高復(fù)雜度的電池組也讓特斯拉在 BMS 領(lǐng)域積累了相當(dāng)強(qiáng)的實(shí)力。與之相對(duì)，其他廠商的 BMS 復(fù)雜度就遠(yuǎn)不如特斯拉高，例如大眾MEB平臺(tái)的首款電動(dòng)車(chē) ID.3 采用最多 12 個(gè)電池組模塊，其電池管理算法相對(duì)會(huì)比較簡(jiǎn)單。

消費(fèi)領(lǐng)域BMS已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，工業(yè)、新能源車(chē)未來(lái)空間廣闊

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)，已漸成剛需。

從下游應(yīng)用來(lái)看，BMS下游應(yīng)用主要包括消費(fèi)電子、工業(yè)及新能源車(chē)等領(lǐng)域。其中，在新能源車(chē)動(dòng)力電池應(yīng)用占比達(dá)54%，消費(fèi)電子電池占比22%，工業(yè)及其他電池占比24%。從國(guó)內(nèi)BMS發(fā)展情況來(lái)看，目前在消費(fèi)電子和工業(yè)控制領(lǐng)域，市場(chǎng)上已經(jīng)涌現(xiàn)出非常多的國(guó)產(chǎn)品牌電池管理芯片，但在應(yīng)用于新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池領(lǐng)域，BMS芯片仍舊依賴(lài)進(jìn)口芯片，國(guó)產(chǎn)芯片寥寥無(wú)幾。

 

資料來(lái)源：安信證券，芯八哥整理

（一）消費(fèi)電子市場(chǎng)

在消費(fèi)電子市場(chǎng)，手機(jī)、PC、PAD、手表、耳機(jī)等產(chǎn)品以低串?dāng)?shù)（1-4串）的產(chǎn)品為主，BMS在其中發(fā)揮計(jì)量、安全、充電管理等功能，硬件產(chǎn)品形態(tài)以SoC居多。

由于技術(shù)難度相對(duì)較低，國(guó)內(nèi)在最近幾年在消費(fèi)電子BMS領(lǐng)域涌現(xiàn)出了一大批玩家，逐漸在主流手機(jī)市場(chǎng)完成了國(guó)產(chǎn)替代，并在TWS耳機(jī)等新興消費(fèi)電子市場(chǎng)上占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。不過(guò)，仍需指出的是，國(guó)內(nèi)廠商雖然發(fā)展很快，但現(xiàn)階段技術(shù)水平與TI、ADI等國(guó)際大廠仍存在一定的差距。

以TI為例，2022年TI面向平板電腦、筆記本電腦等應(yīng)用領(lǐng)域推出了BMS新品BQ294534。這是一款用于兩到三節(jié)串聯(lián)電池二級(jí)保護(hù)的電池管理芯片，過(guò)電壓保護(hù)精度±10mV，低功耗1μA�，F(xiàn)在中穎電子、賽微微電、穩(wěn)先微等國(guó)產(chǎn)廠商，它們的電池保護(hù)芯片在保護(hù)精度上一般做到的是±20mV的水平，TI推出的這款電池保護(hù)芯片BQ294534具有更高的保護(hù)精度，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)。

（二）工業(yè)市場(chǎng)

在工業(yè)控制市場(chǎng)，電池管理芯片的終端應(yīng)用主要包括電動(dòng)工具、無(wú)人機(jī)、工業(yè)機(jī)器人、儲(chǔ)能等。工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品具備電池串?dāng)?shù)多、工作電壓高、電流強(qiáng)等特點(diǎn)，因而對(duì)電源和電池管理芯片技術(shù)要求較高，國(guó)際主要玩家為T(mén)I、羅姆，國(guó)內(nèi)玩家以芯唐、中穎電子等為主。

從硬件產(chǎn)品形態(tài)來(lái)看，電動(dòng)工具BMS主要以AFE+MCU+主動(dòng)均衡+隔離/通信/保護(hù)芯片等組合形式為主，而儲(chǔ)能領(lǐng)域BMS則以AFE+保護(hù)芯片方案為主。

以電動(dòng)工具為例，近年來(lái)采用鋰電池供電的無(wú)線電動(dòng)工具因輕便、操作舒適、易于攜帶等優(yōu)勢(shì)受到廣大歡迎，光2021年我國(guó)的電動(dòng)工具銷(xiāo)量為2.2億臺(tái)，市場(chǎng)空間巨大。在這一塊市場(chǎng)，除了中穎電子、芯海科技等上市企業(yè)有所布局外，近年來(lái)也涌現(xiàn)除了華泰半導(dǎo)體、禹創(chuàng)半導(dǎo)體等眾多新興玩家。

（三）新能源車(chē)市場(chǎng)

在新能源車(chē)市場(chǎng)，電池本身在成本和性能上已成為整車(chē)廠致勝的關(guān)鍵點(diǎn)，而電池的續(xù)航里程、快充、成本等均與BMS的優(yōu)化息息相關(guān)。

兩輪車(chē)市場(chǎng)方面，主要以6-16串的產(chǎn)品為主，技術(shù)難度相對(duì)較高，BMS所需芯片種類(lèi)安全為必須，但大多不需計(jì)量。

以華泰半導(dǎo)體為例，公司此前針對(duì)兩輪車(chē)市場(chǎng)的應(yīng)用推出了HTL6310/6314—內(nèi)置均衡的8~14節(jié)鋰電池保護(hù)芯片。該系列芯片具有高精度的電壓檢測(cè)和電流檢測(cè)電路，能夠?qū)崿F(xiàn)過(guò)壓(OV)保護(hù)、欠壓(UV)保護(hù)、放電過(guò)流(DOC)保護(hù)、短路(SC)保護(hù)，充電過(guò)流(COC)保護(hù)、高溫(OT)保護(hù)和低溫(UT)保護(hù)等功能，且集成了均衡驅(qū)動(dòng)電路，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部小電流均衡，也可外部擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)大電流均衡。

電動(dòng)兩輪車(chē)

 

資料來(lái)源：華泰半導(dǎo)體

比兩輪車(chē)BMS研發(fā)難度更高的是新能源汽車(chē)BMS系統(tǒng)。

據(jù)了解，車(chē)規(guī)級(jí)BMS系統(tǒng)的核心芯片主要包括車(chē)規(guī)級(jí)BMS AFE、MCU、數(shù)字隔離通訊接口芯片等。因?yàn)樯婕暗杰?chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)，車(chē)規(guī)級(jí)BMS AFE芯片產(chǎn)品僅驗(yàn)證周期就將達(dá)到1.5至2年，從產(chǎn)品定義到成型至少需要4年。此外，針對(duì)苛刻的汽車(chē)應(yīng)用環(huán)境，除了可靠性需要滿(mǎn)足 AEC Q100 Grade1 品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)外，還需要滿(mǎn)足ISO 26262汽車(chē)安全完整性等級(jí)ASIL-D級(jí)認(rèn)證，可見(jiàn)車(chē)規(guī)AFE芯片的綜合門(mén)檻非常之高。因此，截至目前新能源汽車(chē)BMS市場(chǎng)仍被ADI、TI、ST、英飛凌、NXP、瑞薩、松下等等模擬龍頭企業(yè)壟斷。

TI車(chē)規(guī)電池管理芯片新品BQ79652-Q1

 

資料來(lái)源：TI

在這一輪缺芯的背景下，恰逢新能源車(chē)銷(xiāo)量爆發(fā)，國(guó)內(nèi)終端廠商、鋰電廠商都對(duì)芯片的國(guó)產(chǎn)替代有著強(qiáng)烈需求，正從不同角度切入動(dòng)力BMS，并且部分廠商的產(chǎn)品及技術(shù)已經(jīng)得到了一定的突破。

比如在車(chē)規(guī)級(jí)MCU方面，包括杰發(fā)科技、全志科技、兆易創(chuàng)新、芯旺微、賽騰微、小華半導(dǎo)體、芯�？萍�、云途半導(dǎo)體、芯旺微電子等國(guó)內(nèi)廠商已有產(chǎn)品陸續(xù)通過(guò)車(chē)規(guī)級(jí)AEC-Q100認(rèn)證；而在BMS AFE 芯片方面，亞迪半導(dǎo)體、Chipways等廠商也已經(jīng)在該領(lǐng)域推出了能夠滿(mǎn)足AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)規(guī)級(jí)AFE芯片。

未來(lái)，隨著國(guó)家“碳中和”戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)，中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)黃金5年，有望為BMS芯片的應(yīng)用提供廣闊的市場(chǎng)藍(lán)�？臻g。

寫(xiě)在最后

BMS芯片市場(chǎng)長(zhǎng)期被TI、ADI、NXP等歐美企業(yè)壟斷。不管是消費(fèi)級(jí)、工業(yè)級(jí)還是車(chē)規(guī)級(jí)，90%多為進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化率不高，國(guó)產(chǎn)化突破非常重要。

受益于終端整機(jī)及電池產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)，中國(guó)在發(fā)展自主品牌BMS方面具有較強(qiáng)話(huà)語(yǔ)權(quán)，且國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)勁需求將成為BMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿�。可以期待的是，在�?guó)內(nèi)半導(dǎo)體蓬勃發(fā)展的背景下，電池管理芯片有望在未來(lái)3-5年進(jìn)一步突破，以實(shí)現(xiàn)新能源汽車(chē)等高端BMS等關(guān)鍵領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)替代。