根据观研报告网发布的《2021年中国电池管理系统行业分析报告-市场运营态势与未来动向研究》显示。BMS产业上游PCB板、电子元器件均为通用材料,供给充足;基于芯片构成的中游相关功能模块,软件是关键核心技术难点;动力电池、消费电池和储能电池等是BMS下游主要应用领域。
供给端方面,我国BMS行业参与企业主要包括电池厂商、汽车整车厂、专业第三方BMS企业。从市场份额来看,行业供给以电池厂商为主。观研报告网发布的资料显示,2020年,电池厂商占据国内电池管理系统(BMS)行业46%的市场,专业的BMS厂商和整车厂商占比分别为33%、21%。
类别 |
优势 |
代表企业 |
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第一类 |
电池厂商 |
掌握整套电池系统的核心技术优势,具备较强的市场竞争力; |
以宁德时代、盟固利、国轩高科、微宏动力、中航锂电等为例 |
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第二类 |
整车厂 |
在成本和效率等方面优势突出,市场需求稳定可靠; |
以比亚迪、北汽新 能源、吉利等为代表 |
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第三类 |
第三方专业BMIS厂商 |
核心技术优势突出; |
以均胜电子、惠州亿能、深圳科列技术、深圳国新动力、杭州杰能动力等为代表 |
从行业发展趋势来看,目前,BMS主要有三种管理架构。其中,集中式结构由于成本低、结构简单比较适用于小型车电池包;而分布式可复制性高,能够应用于多种不同的车型电池包,有望成为未来技术发展方向。
管理方式 |
主要特点 |
优势 |
劣势 |
集中式 |
将所有采集单体电压、电压备份和温度的单元全部集中在一块BMS板上,由整车控制器直接控制继电器控制盒,适用于比较小的电池包 |
相对而言比较简单,成本较低,通信也比较简单 |
单体采样线束比较长,设计较为复杂,长线和短线在均衡的时候导致额外的电压压降,适用性较差 |
分布式 |
BMU(电池管理控制器)+多个CSC(单体管理单元)方式,将电池模组(模组和CSC一配一的方式)的功能独立分离,大电池包有优势 |
模组装配过程简化,采样线束固定对容易,线束距离均匀,不存在压降不一的问题 |
成本较高,需要额外的MCU,总线的电压信息对齐设计也相对复杂 |
半集中式 |
BMU+少量大CSC方式,集中式和分布式的组合运用,主要用于模组排布比较奇特的包上 |
整个系统部件较少,功能集中度高,结构比分布式更简单 |
分布式和集中式结构的折中,成本较高 |
技术方面,目前,BMS主要有三种主要技术。对于BMS而言,主控模块担当“大脑”作用,主要通过热管理、均衡管理、SOC估算、充放电管理、信息交互等技术手段保证电池安全高效工作。SOC估算是BMS运行关键核心技术之一,其精度水平对电池组使用效率影响较大。当前大部分企业对于SOC精度水平基本能够控制在5%左右的水平。
技术类别 |
主要功能 |
热管理 |
将温度控制在合理范围内,降低各电池模块间的温度差异 |
均衡管理 |
保证电池单体参数一致性,有效地将各单体电池间的差异约束在合理范围内 |
SOC估算(荷电状态估算) |
计算电荷状态,估算电池剩余电量 |
充放电管理 |
优化电池充放电过程,保护电池 |
信息交互 |
保证数据的实时交互,将数据传回控制端,将命令传至执行端 |
类别 |
具体内容 |
主要目的 |
保证SOC维持在合理的范围内是电池系统最为核心的任务,防止由于过充电或过放电对电池的损伤,从而随时预报混合动力汽车储能电池还剩余多少能量 |
实现的功能 |
电池剩余容量(SOC)计算 |
电池可用功率(SOP)预测 |
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电池健康状态(SOH)预测 |
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主要采用的技术方法 |
安时积分法 |
(电流)和开路电压标定法 |
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SOC精度水平 |
部分领先企业最高3%左右 |
国内一线BMS厂家5%左右 |
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国内二线的BMS厂家5%-10%左右 |
均衡管理是BMS另一关键核心技术,被动管理由于成本低目前被国内外企业广泛使用,而主动均衡能有效减小电池间差异,带来更高的效率,未来预计发展空间更大。
类别 |
主动均衡 |
被动均衡 |
工作原理 |
实现电能“取长补短”,充电时将多余电量转移至高容量电芯,放电时将多余电量转移至低容量电芯 |
实现“截长不补短”,电量高的电池能量变成热量耗散掉 |
均衡元器件 |
电容、电感、变压器、DC/DC |
电阻 |
均衡电流 |
1-10A级别 |
百毫安(100mA)级别 |
电池使用效率 |
效率高 |
效率较低。不过与高一致性的电芯搭配,会具有很高的性价比 |
复杂度 |
高 |
低 |
故障率 |
高 |
低 |
售价 |
2-3万元 |
乘用车约0.5万元左右;客车1万元左右;专用车0.8万元左右 |
BMS企业 |
科列技术 |
特斯拉、亿能电子 |
企业应用代表 |
上汽、宇通 |
特斯拉 |
行业分析报告是决策者了解行业信息、掌握行业现状、判断行业趋势的重要参考依据。随着国内外经济形势调整,未来我国各行业的发展都将进入新阶段,决策和判断也需要更加谨慎。在信息时代中谁掌握更多的行业信息,谁将在未来竞争和发展中处于更有利的位置。
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