BMS芯片市場長期被TI、ADI、NXP等歐美企業壟斷。不管是消費級、工業級還是車規級，90%多為進口，國產化率不高，國產化突破非常重要。受益于終端整機及電池產業鏈優勢，中國在發展自主品牌BMS方面具有較強話語權，且國內新能源汽車產業的強勁需求將成為BMS產業發展的重要動力，未來國內BMS廠商將迎來較好的發展機遇。
作者：Joey
編輯：Melody
來自芯八哥第341篇原創文章。
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電池管理芯片是指能夠對電池進行實時監控，防止其出現過充、過放、過壓、過流、過溫的狀況出現，以達到保證電池系統的平穩運行并延長電池使用壽命的目的。
BMS市場規模高達65億美元，分布式架構BMS成為未來發展趨勢
技術構成方面，BMS主要涉及BMS核心芯片技術、BMS系統架構設計、嵌入式硬件開發和測試、 嵌入式軟件開發和測試、軟硬件集成測試、功能安全技術等。
從硬件來看，BMS硬件為BMIC，主要包含AFE、MCU、ADC、數字隔離器等芯片。其中，AFE模擬前端芯片用來采集電芯電壓和溫度等信息，同時還要支持電池的均衡功能，通常來說該芯片會集成被動均衡功能；BMS中的MCU芯片起到處理BMS AFE芯片采集的信息并計算荷電狀態(SOC)的作用；而數字隔離器主要用在高低壓之間的數字通信，以實現高低壓模塊間的電氣隔離功能。
電池管理芯片主要品類
資料來源：網絡
從拓撲架構上看，BMS根據不同項目需求可分為集中式、分布式和半集中式三類。
其中，集中式BMS能將所有電芯統一用一個BMS硬件采集，具有成本低、結構緊湊、可靠性高的優點，一般常見于容量低、總壓低、電池系統體積小的小電池包場景中；分布式BMS采用一主多從結構，電壓、溫度采集及均衡等功能由從控完成，一個從控管理若干電池，主控與從控總線通信采用BMU(電池管理控制器)+多個CSC(單體管理單元)的結構，能夠將電池模組的功能獨立分離；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用，用于模組排布奇特的電池包上。
資料來源：華經產業研究院
近年來，隨著動力電池系統不斷向高容量、高總壓、大體積的方面發展，分布式架構的BMS已經被越來越多的應用在大電池包等較為復雜的場景中，成為BMS未來發展的趨勢。而菊花鏈連接的分布式BMS系統,在成本上有較高的優勢，未來會有越來越廣泛的應用。
市場規模方面，受益于近年來儲能、新能源汽車等行業的高速發展，帶動了 BMS市場規模快速增長。
據前瞻產業研究院的數據，2021年全球BMS市場規模預計為65.12億美元，至2026年預計可達131億美元，CAGR為15%。我國BMS 2021年市場需求規模為100億元，未來隨著電動汽車市場規模擴大和電池效率要求提高，BMS市場規模有望實現穩定增長。
資料來源：前瞻產業研究院
BMS呈現三分天下格局，主要廠商相關業務呈高速發展態勢
目前，BMS 市場主要有整車廠商、電池廠商、第三方廠商三類企業參與。三者各有優劣和側重，都希望抓住“雙碳”背景下，能源轉型帶來的巨大的發展機會。
具體來看，以比亞迪、特斯拉、吉利、北汽、小鵬為代表的整車廠商由于綜合實力較強，通過向上游吸收人才、收購和戰略合作等方式將包括 BMS 在內的動力電池系統業務進行整合。整合以后，通過自主研發，將核心技術運用到自己產品中，以提高車輛動力電池的安全性能。
資料來源：芯八哥整理
以寧德時代、欣旺達、德賽電池、中航鋰電、國軒高科代表的電池廠商，通常主營業務覆蓋電芯、BMS和PACK 等多個環節。這些企業技術實力較強，并且擁有多年積累的核心電池數據，能夠將BMS運用到電芯包，并且整體銷售給下游終端客戶。
此外，以德州儀器、亞德諾、英飛凌、恩智浦、瑞薩電子、意法半導體、科列技術、超思維、協能科技、華泰半導體、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業的研發團隊，技術實力強，并且擁有快速的產品迭代能力，主要通過向下游電池廠商及終端廠商出售BMS 產品、方案和服務盈利，但與終端客戶關系相對不穩定。
競爭格局方面，根據NE時代統計數據，2022年弗迪電池（比亞迪子公司）、寧德時代、特斯拉、華霆動力、力高技術分別以1,611,724 、659,503 、441,651 、392,025 、358,588套的裝機量位于行業前五，市占率合計為66.20%。
資料來源:NE時代
資料來源：NE時代
值得一提的是，在諸多廠家的BMS中，特斯拉的 BMS 系統是復雜度和技術難度最高的之一，這主要是由于特斯拉獨特的大量小圓柱電池成組設計造成的。
在 model S 時代，特斯拉全車使用了7104節電池，每 74 節電池并聯檢測一次電壓，每 444 節電池設置 2 個溫度探測點，整個電池組共有 16*6=96 個電壓采樣點，以及 32 個溫度采樣點。可以看到眾多的采樣數據為電池管理增加了難度，最終依靠高性能的BMS將這些數據設置合理的控制策略。
特斯拉Model-S使用的BMS
資料來源:特斯拉
高復雜度的電池組也讓特斯拉在 BMS 領域積累了相當強的實力。與之相對，其他廠商的 BMS 復雜度就遠不如特斯拉高，例如大眾MEB平臺的首款電動車 ID.3 采用最多 12 個電池組模塊，其電池管理算法相對會比較簡單。
消費領域BMS已經實現國產替代，工業、新能源車未來空間廣闊
在新能源時代，基本上所有使用鋰電池的終端，都需要安裝BMS進行電池保護，已漸成剛需。
從下游應用來看，BMS下游應用主要包括消費電子、工業及新能源車等領域。其中，在新能源車動力電池應用占比達54%，消費電子電池占比22%，工業及其他電池占比24%。從國內BMS發展情況來看，目前在消費電子和工業控制領域，市場上已經涌現出非常多的國產品牌電池管理芯片，但在應用于新能源汽車的動力電池領域，BMS芯片仍舊依賴進口芯片，國產芯片寥寥無幾。
資料來源：安信證券，芯八哥整理
（一）消費電子市場
在消費電子市場，手機、PC、PAD、手表、耳機等產品以低串數（1-4串）的產品為主，BMS在其中發揮計量、安全、充電管理等功能，硬件產品形態以SoC居多。
由于技術難度相對較低，國內在最近幾年在消費電子BMS領域涌現出了一大批玩家，逐漸在主流手機市場完成了國產替代，并在TWS耳機等新興消費電子市場上占據優勢地位。不過，仍需指出的是，國內廠商雖然發展很快，但現階段技術水平與TI、ADI等國際大廠仍存在一定的差距。
以TI為例，2022年TI面向平板電腦、筆記本電腦等應用領域推出了BMS新品BQ294534。這是一款用于兩到三節串聯電池二級保護的電池管理芯片，過電壓保護精度±10mV，低功耗1μA。現在中穎電子、賽微微電、穩先微等國產廠商，它們的電池保護芯片在保護精度上一般做到的是±20mV的水平，TI推出的這款電池保護芯片BQ294534具有更高的保護精度，競爭優勢更強。
（二）工業市場
在工業控制市場，電池管理芯片的終端應用主要包括電動工具、無人機、工業機器人、儲能等。工業領域產品具備電池串數多、工作電壓高、電流強等特點，因而對電源和電池管理芯片技術要求較高，國際主要玩家為TI、羅姆，國內玩家以芯唐、中穎電子等為主。
從硬件產品形態來看，電動工具BMS主要以AFE+MCU+主動均衡+隔離/通信/保護芯片等組合形式為主，而儲能領域BMS則以AFE+保護芯片方案為主。
以電動工具為例，近年來采用鋰電池供電的無線電動工具因輕便、操作舒適、易于攜帶等優勢受到廣大歡迎，光2021年我國的電動工具銷量為2.2億臺，市場空間巨大。在這一塊市場，除了中穎電子、芯海科技等上市企業有所布局外，近年來也涌現除了華泰半導體、禹創半導體等眾多新興玩家。
（三）新能源車市場
在新能源車市場，電池本身在成本和性能上已成為整車廠致勝的關鍵點，而電池的續航里程、快充、成本等均與BMS的優化息息相關。
兩輪車市場方面，主要以6-16串的產品為主，技術難度相對較高，BMS所需芯片種類安全為必須，但大多不需計量。
以華泰半導體為例，公司此前針對兩輪車市場的應用推出了HTL6310/6314—內置均衡的8~14節鋰電池保護芯片。該系列芯片具有高精度的電壓檢測和電流檢測電路，能夠實現過壓(OV)保護、欠壓(UV)保護、放電過流(DOC)保護、短路(SC)保護，充電過流(COC)保護、高溫(OT)保護和低溫(UT)保護等功能，且集成了均衡驅動電路，可實現內部小電流均衡，也可外部擴展實現大電流均衡。
電動兩輪車
資料來源：華泰半導體
比兩輪車BMS研發難度更高的是新能源汽車BMS系統。
據了解，車規級BMS系統的核心芯片主要包括車規級BMS AFE、MCU、數字隔離通訊接口芯片等。因為涉及到車輛動力系統，車規級BMS AFE芯片產品僅驗證周期就將達到1.5至2年，從產品定義到成型至少需要4年。此外，針對苛刻的汽車應用環境，除了可靠性需要滿足 AEC Q100 Grade1 品質標準外，還需要滿足ISO 26262汽車安全完整性等級ASIL-D級認證，可見車規AFE芯片的綜合門檻非常之高。因此，截至目前新能源汽車BMS市場仍被ADI、TI、ST、英飛凌、NXP、瑞薩、松下等等模擬龍頭企業壟斷。
TI車規電池管理芯片新品BQ79652-Q1
資料來源：TI
在這一輪缺芯的背景下，恰逢新能源車銷量爆發，國內終端廠商、鋰電廠商都對芯片的國產替代有著強烈需求，正從不同角度切入動力BMS，并且部分廠商的產品及技術已經得到了一定的突破。
比如在車規級MCU方面，包括杰發科技、全志科技、兆易創新、芯旺微、賽騰微、小華半導體、芯海科技、云途半導體、芯旺微電子等國內廠商已有產品陸續通過車規級AEC-Q100認證；而在BMS AFE 芯片方面，亞迪半導體、Chipways等廠商也已經在該領域推出了能夠滿足AEC-Q100標準的車規級AFE芯片。
未來，隨著國家“碳中和”戰略的持續推進，中國新能源汽車產業將迎來黃金5年，有望為BMS芯片的應用提供廣闊的市場藍海空間。
BMS芯片市場長期被TI、ADI、NXP等歐美企業壟斷。不管是消費級、工業級還是車規級，90%多為進口，國產化率不高，國產化突破非常重要。
受益于終端整機及電池產業鏈優勢，中國在發展自主品牌BMS方面具有較強話語權，且國內新能源汽車產業的強勁需求將成為BMS產業發展的重要動力。可以期待的是，在國內半導體蓬勃發展的背景下，電池管理芯片有望在未來3-5年進一步突破，以實現新能源汽車等高端BMS等關鍵領域的國產替代。
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