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BMS干貨！一文看懂BMS行業(yè)發(fā)展趨勢：分布式是未來發(fā)展趨勢
一、BMS（電池管理系統(tǒng)）行業(yè)基本概況
電池管理系統(tǒng)（Battery Management System, 即BMS）是針對電動汽車鋰電池的管理系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)是BMS的基礎(chǔ)和關(guān)鍵,決定了電池管理系統(tǒng)的性能、壽命、安全和成本。美國托萊多大學(xué)提出一個典型的BMS基本結(jié)構(gòu)框圖，如下圖所示：
BMS結(jié)構(gòu)示意圖
根據(jù)結(jié)構(gòu)可以將BMS歸納為分散式，集中式以及集成式三大類。由于分布式管理架構(gòu)可復(fù)制性高，可應(yīng)用于多種不同的車型電池包，有望助力新能源汽車持續(xù)發(fā)展。被動均衡管理由于成本低、復(fù)雜度和故障率低，被國內(nèi)外企業(yè)廣泛運用，但主動均衡管理效率較高，均衡電流大，能量耗散少，隨著熱風(fēng)險和電路復(fù)雜逐漸克服，BMS有望向主動均衡管理過渡。此外，集成化、通用化、智能化也是BMS未來技術(shù)發(fā)展趨勢。
BMS集中式、分布式、半集中式結(jié)構(gòu)比較
二、BMS（電池管理系統(tǒng)）行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈
BMS是電池和整車控制器以及駕駛者的溝通橋梁，通過控制接觸器控制動力電池組的充放電，并向VCU上報電池系統(tǒng)的基本參數(shù)和故障信息。上游材料包括PCB板、芯片、電子元件、線束、LED顯示屏等。軟件算法依賴于各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)積累，是BMS的關(guān)鍵核心。BMS下游應(yīng)用主要包括：消費電池（3C數(shù)碼）、動力電池（電動車）和儲能電池（國防軍工、可再生能源、通訊、醫(yī)療健康等）。
BMS產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D
受益于中國和歐洲市場汽車電動化的快速推進，2016年以來全球新能源汽車銷量快速上升，動力電池裝機量同步提升。2021年全球動力電池裝機量達(dá)到296.8Gwh，同比增長102%；中國動力電池裝機量達(dá)到154.5Gwh，同比增長144%，快于全球平均增速。2022年上半年全球動力電池裝機量202GWh，同比增長76%；中國動力電池裝機量110.1GWh，同比增長110%。
2016-2022年上半年全球及中國動力電池裝機量
資料來源：SNE，動力電池分會，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
三、全球BMS（電池管理系統(tǒng)）行業(yè)現(xiàn)狀分析
近年來全球新能源汽車產(chǎn)量快速增長，帶動BMS產(chǎn)品需求爆發(fā)。2014-2018年，全球BMS市場規(guī)模逐年上升，2019年，受補貼大幅下滑致新能源汽車市場整體增速下降影響，BMS裝機量首次出現(xiàn)下滑，由于BMS產(chǎn)品價格的下降，市場規(guī)模也降至13.76億美元。2020年隨著新能源汽車重返增長，BMS市場規(guī)模隨之增長。2021年全球汽車電池管理系統(tǒng)市場規(guī)模達(dá)33.41億美元，較上年增長94.36%。
2014-2021年全球BMS（電池管理系統(tǒng)）市場規(guī)模及增速
資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
四、中國BMS（電池管理系統(tǒng)）行業(yè)現(xiàn)狀分析
在國內(nèi)新能源汽車的快速發(fā)展帶動下，我國BMS(電池管理系統(tǒng))市場規(guī)模迅速增長。據(jù)統(tǒng)計，2021年我國汽車電池管理系統(tǒng)（BMS）規(guī)模達(dá)到103.08億元，同比上升138.78%。
2014-2021年中國BMS(電池管理系統(tǒng))市場規(guī)模及增速
資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
國內(nèi)BMS市場需求量快速攀升，需求量由2014年的8.1萬套增長至2021年的354.5萬套，期間CAGR達(dá)71.57%。
2014-2021年中國BMS(電池管理系統(tǒng))需求量及增速
資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
我國BMS（電池管理系統(tǒng)）均價近年來整體呈現(xiàn)出下降趨勢，2021年我國汽車電池管理系統(tǒng)（BMS）均價為2908元/套。目前由于BMS價格低但是開發(fā)成本高，加上部分核心部件受限，除了部分銷量較高的車企傾向自制之外，基本都會選擇第三方供應(yīng)商。
2014-2021年中國BMS（電池管理系統(tǒng)）均價走勢圖
資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
五、BMS（電池管理系統(tǒng)）行業(yè)競爭格局
1、裝機量排名
從裝機量看，2021年我國BMS裝機量前五名的企業(yè)依次為弗迪電池(比亞迪子公司)、寧德時代、特斯拉、華霆動力和力高技術(shù)，CR10為74%，市場集中度較高。弗迪電池和特斯拉是整車廠或具有整車廠背景類型的BMS提供商，寧德時代是電池廠類型的BMS提供商，華霆動力和力高技術(shù)是專業(yè)第三方BMS提供商。
2021年中國BMS裝機量情況
資料來源：NE時代，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
六、BMS（電池管理系統(tǒng)）行業(yè)趨勢
當(dāng)前BMS仍是電動汽車的核心技術(shù)之一。各主機廠、零部件供應(yīng)商、科研單位等都在持續(xù)加大研發(fā)力度。在未來的電動汽車競爭中，擁有性能可靠、價格低廉的電池管理系統(tǒng)，是電動汽車的核心竟爭力之一。
在眾多的BMS架構(gòu)中，分布式無疑是未來發(fā)展的趨勢。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，未來會有越來越廣泛的應(yīng)用。
隨著電動汽車的快速迭代，每一個車型項目重新開發(fā)BMS，在時間、成本等方面都是不可行的。基于平臺化、模塊化的基礎(chǔ)上，開發(fā)出一個符合戰(zhàn)略需要的通用化BMS,是提升產(chǎn)品競爭力的有效方法。
七、BMS（電池管理系統(tǒng)）是那種類型：
根據(jù)管理架構(gòu)分類，BMS產(chǎn)品主要有三種類型：集中式BMS、分布式BMS和半集中式BMS。
集中式
首先是第一類，集中式，也叫一體式
集中式呢就是將整個BMS封裝在一個裝置內(nèi)，甩出來導(dǎo)線接到導(dǎo)體電池上。
如圖所示
他的優(yōu)點非常明顯，
首先是結(jié)構(gòu)緊湊，往往就是一個盒子
然后價格也比較便宜
還有就是維護比較簡單，往往整體更換就可以。
但是也會有不足：
首先就是擴展性差，一個產(chǎn)品定型了想要擴展就得重新設(shè)計，
其次呢就是安全隱患，因為線束過多過長，就會造成一系列的安全隱患問題。
模塊式
接下來一種是模塊式
他與集中式的BMS很相似，但是模塊式的BMS被分成很多相同的子模塊，每個封裝的導(dǎo)線連接整個電池板內(nèi)部不同的部位嗎，監(jiān)測某一塊區(qū)域，我們說是功能相同的模塊，但是其實也會有一個模塊被分配作為主模塊，用來管理調(diào)度整個電池包并且負(fù)責(zé)跟外界通訊。其他的從BMS就通過通訊總線來跟主BMS進行通訊，但是他們之間的功能是一樣的。
它的優(yōu)勢在于：
1，因為它是相當(dāng)于將集中的BMS小型化，多個級聯(lián)，所以擁有集中式的大多數(shù)優(yōu)勢，比如說維護方便，價格便宜等等
2，由于單個模塊的規(guī)模較小，所以子模塊到單體電池的導(dǎo)線就會相對較短，可以離電池更近，這樣就避免了過長的導(dǎo)線帶來的隱患和誤差。
3，它還易于擴展，同歸哦增加更多的子模塊來實現(xiàn)擴展
但是它也有一些缺點，
首先就是需要增加額外的導(dǎo)線，相比于集中式，模塊式步進需要跟電池組連接，每個模塊之間也需要導(dǎo)線連接。
其次呢，就是成本較高，主要的原因是每個模塊的功能是一樣的，但是并不是所有的功能都會用到，這就造成了浪費，尤其是從屬模塊，其實用到的功能并不多
其實我們看到這里也感覺這種結(jié)構(gòu)不是特別合理，于是就有了改進版。
主從式
其實我們看到這里也感覺這種結(jié)構(gòu)不是特別合理，于是就有了改進版。我們把模塊按照主從功能不同分開
將從模塊用不到的功能去掉，這樣就能減少一大筆成本。
主BMS負(fù)責(zé)的功能相對較多，有計算，預(yù)測，決策，通信等，從單元呢，基本上就是只負(fù)責(zé)測量。這樣呢，它可以說是繼承了大部分模塊式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，同時還減少了擴展的成本。
分布式
還有一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，跟我們前邊講的略微不同，叫做分布式
在前邊的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，各種電子設(shè)備都不會安裝在單體電池上，基本上都是通過甩線過去測量。
但是在分布式系統(tǒng)中，我們的測量單元和其他的電子設(shè)備直接安裝到和單體電池一體的電路板中，這樣的好處是與前邊幾個相比，BMS與單體電池之間的連線基本上被消滅了。
然后呢跟主從式有點像的是它也會有一個控制器來負(fù)責(zé)運算，預(yù)測，決策等工作。模塊之間基于總線進行通訊。在汽車上，我們一般用的就是CAN總線了。
我們的每個單元里邊都包含了采集回路，帶CAN總線的MCU，可以直接通過總線通訊來收發(fā)信息。
它的優(yōu)勢自然是有很多：
首先就是擁有極高的擴展性，可以精細(xì)到單體電池的擴展。其次呢就是連接可靠性高，基本上沒有什么過長的線纜，電池和測量電路結(jié)合緊密，也減小了干擾和誤差。安全性也很高。同時也易于維護，哪里壞了的話只需要更換一個很小的單元。
維安（WAYON）作為領(lǐng)先的半導(dǎo)體元器件及保護模塊供應(yīng)商，是全球少數(shù)幾 家掌握先進防護元件核心技術(shù)及為客戶提供最優(yōu)電路保護解決方案的公司之一。
WAYON維安提供各類功率半導(dǎo)體產(chǎn)品，包括500V/ 600V/ 650V/ 700V/ 800V/ 900V/ 950V/ 1050V/ 1200V高壓超級結(jié)MOSFET（SJ-MOS）系列產(chǎn)品、 600V/ 650V/ 700V高壓VDMOS（HV-VDMOS）系列產(chǎn)品、低壓功率MOSFET （LV-MOS）系列產(chǎn)品、肖特基二極管（Schottky Diode）等。維安功率半導(dǎo)體 產(chǎn)品采用先進的制造工藝、全球領(lǐng)先的專利封裝技術(shù)，具有低功耗和高可靠性， 已在充電器、TV、適配器、LED照明、PC、服務(wù)器及汽車充電樁等領(lǐng)域得到廣泛 應(yīng)用。
WAYON維安提供應(yīng)對過電流、過電壓、過溫及抗電磁干擾的廣泛的電路保護產(chǎn)品。包 括自恢復(fù)保險絲（PPTC）、瞬態(tài)電壓抑制器（TVS、SESD Arrays）、多功能集 成保護IC（ESD/EMI）、靜電抑制器（ESD）、晶閘管浪涌保護器（TSS）、氣 體放電管（GDT）、玻璃放電管（SPG）、片式獨石熔斷器（Chip Fuse）、溫 度保險絲（Thermal Fuse）、陶瓷熱敏電阻（CPTC）、防雷模塊（SPD）、壓 敏電阻（MOV）、PCM保護模塊等，應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋移動通信、計算機系統(tǒng)、汽 車電子、數(shù)字消費類電子、電池、安防監(jiān)控、儀器儀表、家用、工控設(shè)備等。
維安IGBT模塊型號表:
電壓1200V，電流從100A-600A
100A:WGM100PC120T1
150A:WGM150FC120T1
200A:WGM200HC120T1
300A:WGM300HC120T1
450A:WGM450HD120T1
600A:WGM600HD120T1
