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电池管理系统BMS行业分析报告Word下载.docx

随着能源危机和环境污染双重压力不断增加,新能源汽车产业进入快速发展期,新能源汽车已成为全球汽车产业发展的大趋势。

近年来,全球主要车企都将新能源电动汽车作为重要发展战略,不断加大新能源电动汽车的相关技术研发和产品开发,在电动汽车发展的同时,电池管理技术也取得了长足的进步。

电池管理系统作为新能源汽车动力电池组的核心部件之一,具有优化电池使用和延长电池寿命的重要功能,是全球汽车发达国家重点研究的新能源汽车产业领域之一。

1991年,美国能源部与三大汽车公司(戴姆勒-克莱斯勒、福特、通用)共同成立的先进电池联合体(USABC),致力于研究和发展先进的电动车能源系统,建立了专门从事电池及管理系统的测试、试验等研究的实验室和研究机构;

1997年开始至今,日本青森工业研究中心从持续进行电池管理系统(BMS)实际应用的研究;

美国Villanova大学和USNanocorp公司已经合作多年对各种类型的电池SOC进行基于模糊逻辑的预测;

此外,美国通用汽车公司、丹麦锂平衡公司、德州仪器、凌特公司也都积极开展电池管理系统的研发中,并开发了自己的电池管理系统。

近年来,国外比较有代表性的电池管理系统有SmartGuard系统、BADICOaCH系统和BATTMAN系统等。

SmartGuard系统通过一个分布式管理装置装在电池组上,来实现电池的电压和温度的监测,该系统的主要功能包括:

对电池组进行过充检测,并有防止过充的措施;

当放电极性反向时,能够报警;

对电池的历史工作状态进行记录和归档;

能够提供SOC最差的电池单元的信息。

BADICOaCH系统在每个电池单元上面加了一个非线性电路(WLC)来测量电池电压,并通过两条PWM信号输出线来控制充电电流和电压的大小,当最差电池单元出现过放电时,系统能够给出停止使用信号,实现过放保护,并且能够显示最差电池单元剩余电量。

BATTMAN比较注重电池管理系统的灵活性和兼容性,通过在硬件上改变系统跳线和软件上修改参数的方法,实现对不同电池组的管理功能。

2、我国BMS行业发展概况

在国外大力发展电动汽车相关技术的同时,我国高度重视对新能源电动汽车产业的发展,已将电动汽车作为国家能源战略的重要方向,并明确电动汽车将成为我国新能源汽车发展的主力,是国家《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中确定的七大战略性新兴产业之一。

我国新能源汽车电池管理系统的产业发展经历了技术探索期、技术验证期、规模示范期和成熟应用期等四个主要阶段。

早在“十五”期间,科技部积极组织国内多家企业、高校和科研机构进行联合攻关,设立了电动汽车重大研究专项,积极推进BMS研究、开发和工程化应用,取得了一系列的成果和突破。

“十一五”期间,国家将新能源汽车重大专项列入“863”计划,选择将新一代电动汽车技术作为国内汽车科技创新的主要研究方向,并组织企业、高校和科研机构进行联合攻关。

在“十一五”规划中,我国新能源电动汽车产业的发展不仅包括整车动力系统技术平台的搭建,同时还包括整车产品的产业化以及技术配套体系的转型。

在国家第十一个五年计划以及“863”计划的支持下,我国在新能源汽车电池管理系统方面的技术研发取得了较大的进步,以清华大学、北京交通大学、中科院电工所为代表的国内科研单位均致力于电池管理系统的理论研究和技术研发,比亚迪、北汽等国内新能源汽车厂商积极布局动力电池管理系统的研发。

“十二五”时期以来,我国新能源汽车产业受政策支持和技术进步推动而高速发展,作为新能源电动汽车重要部件的动力电池消费量大幅增长,动力电池系统的核心部件动力电池管理系统的装机量也随之大幅增加,我国新能源汽车电池管理系统进入的大规模推广和应用期。

经过多年的技术研发和产品试验,我国新能源汽车电池管理系统的功能较早期逐步完善,检测精度大幅提高,系统的可靠大幅增强。

当前,我国动力电池管理系统在新能源电动乘用车、商用车和特种车等多种车型中获得了广泛的应用,电池管理系统产业规模呈现爆发式增长,技术水平得到较大幅度提升,我国电池管理系统产品具备热管理、充放电管理、安全管理及通信等功能,技术性能接近国际水平。

随着BMS市场需求的大幅增加,我国BMS厂商数量逐步增多,产品类型更加丰富,已形成包含整车厂商、电池PACK厂商和第三方BMS专业厂商等多种类型BMS研发和生产主体并行发展的完整产业链和市场竞争格局,BMS产品正在进入技术创新、产品升级换代和规模化发展的新阶段。

未来,随着我国新能源汽车相关行业标准的不断完善,以及新能源电动汽车的动力电池系统性能逐步升级,我国电池管理系统未来的发展空间十分广阔。

3、BMS行业发展趋势

BMS是新能源汽车动力电池系统的核心部件之一,相比于传统消费类锂电池,新能源汽车动力电池无论是结构的复杂度、所搭载电池的单体个数,还是整体对于安全性能的要求,都使得BMS的重要性尤为突出。

近年来,随着新能源汽车产销量快速增长,极大的促进了BMS行业的发展,但从BMS产业发展趋势看,全球范围内的BMS产业尚处于发展初期阶段,属于新兴产业。

未来,随着电子计算机、信息通讯、大数据和云计算等技术的不断发展,BMS相关软件算法不断优化,以及新能源汽车动力电池性能不断提升,BMS在数据监测精度、可靠性、状态的估算进度和安全管理等诸多方面将会呈现不断的改进与提高,BMS逐步朝着高集成化、高精度、智能化及高效性的趋势发展。

尽管与欧美等汽车发达国家或地区相比,我国BMS产业发展仍有一定的差距,核心元器件和基础算法能力依然较为薄弱、业标准体系仍不完善、产品测试标准较为滞后,但是经过十多年的快速发展,我国BMS行业已经步入快速发展和大规模应用阶段,产业规模快速扩大,我国BMS产品在采样精度、状态估算算法、均衡技术和制造工艺等各方面均获得大幅提升。

随着我国新能源汽车产业的快速发展以及国家对动力电池续航里程、安全性、可靠性等性能要求的不断提高,未来BMS拥有着广阔的发展前景以及巨大的市场发展的潜力。

未来,我国的BMS行业的发展趋势主要表现在以下几个方面:

(1)高精度管理

数据采集与监测方面,采用高精度和高性能芯片、分布式管理技术以及使用无线通信方式来实现高精度数据传输,确保动力电池在高效、安全的状态下运行;

在状态估算技术方面,针对SOC、SOH、SOP等精确状态估算将是未来BMS技术升级的重点领域,基于电池的精确建模,结合信息管理、大数据、自适应的学习算法,实现电池全生命周期的高精度状态估计。

(2)大数据分析

BMS功能的实现依赖软件算法的智能,而算法的不断优化离不开各环节大量数据的支持,实验室测试数据不能满足BMS先进算法的要求,电池使用过程中的状态数据可以提供更多的样本。

构建集电池数据采集、存储、分析等功能于一体的大数据平台,并对数据进行计算、挖掘和应用,对于BMS技术研发具有十分重要的作用,动力电池运行数据库和大数据分析能力将成为BMS公司的核心竞争力。

(3)集成化、通用化

随着集成电路技术的发展,新一代主控芯片将集成更多的功能,在各种高低压电气接口、通信协议、电磁兼容等各项技术指标方面逐渐规范,实现功能标准化。

此外,随着生产工艺的成熟和产业规模增大,电池管理系统的集成化和通用化已经成为发展趋势,实现在不同的车型项目中使用相同电子元器件、功能模块。

(4)智能化

实现智能化充电操作,充电结束自动断开内部充电设备,方便快捷。

利用人工智能等先进技术学习并优化电池管理策略,提升电池系统安全性,实现BMS本身具备在线自我学习、不断进化的能力。

(5)主动均衡技术

主动均衡技术可改善成组电池的一致性,减缓成组电池的衰减,提升成组电池的使用寿命。

作为节能、环保、绿色的均衡方式,是未来研究的方向,尤其是随着动力电池的梯次利用的发展,主动均衡可以极大的提高梯次电池的使用效率。

未来均衡技术的研究重点将均衡拓扑、均衡策略以及均衡的稳定可靠性上,实现均衡的最优控制。

(6)电池诊断技术

电池的诊断技术是近年来逐渐被重视的技术,它要求电池管理系统非常了解电池的特性,能在电池工作或者闲置的时候判定电池是否已经失效或者存在着将要失效的风险,先进的电池诊断技术还包括如何衡量电池包内电池的一致性,电池组自激活、自修复等功能。

二、行业市场状况

近年来,我国新能源汽车产业受政策支持和技术进步推动而高速发展,作为新能源纯电动汽车核心部件之一,BMS受到下游新能源汽车产业需求拉动,产业规模随之大幅增长,未来市场空间广阔。

当前,我国新能源汽车电池管理系统已经广泛运用于新能源纯电动乘用车、商用车和特种车等多个领域,随着动力电池市场的高速扩张,BMS需求也将呈现快速增长趋势。

1、新能源汽车产业持续快速增长

随着2009年国家工信部发布《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》,我国开始进行新能源汽车的示范推广工作,该文件规定了新能源汽车企业和产品的准入条件,对处于不同技术阶段的产品,工信部将采取分别管理,在明确概念与准入条件的同时,标志着我国新能源汽车进入提速阶段。

近年来,国家为加快新能源汽车产业化进程,国家和地方政府各部门相继出台了一系列相关政策性文件,为我国新能源汽车推广应用及行业健康快速发展提供了强有力的政策支持和良好的政策环境,助推我国新能源汽车产业持续快速增长。

2015年,《中国制造2025》将节能与新能源汽车列为十大支持重点突破发展的领域之一,提出“推动自主品牌节能与新能源汽车同国际先进水平接轨”;

2016年,《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,将新能源汽车产业确定为国家七大战略性新兴产业之一,提出推动新能源汽车、新能源和节能环保产业快速壮大,构建可持续发展新模式,推动新能源汽车、新能源和节能环保等绿色低碳产业成为支柱产业。

该《规划》指出,到2020年,我国新能源汽车实现当年产销200万辆以上,累计产销超过500万辆,整体技术水平保持与国际同步,形成一批具有国际竞争力的新能源汽车整车和关键零部件企业。

2017年,《汽车产业中长期发展规划》明确将新能源汽车和智能网联汽车作为突破口,引领汽车产业转型升级。

在一系列鼓励政策的推动下,我国新能源汽车产销规模大幅增加,年产销量分别从2012年的1.26万辆、1.28万辆增加到2017年的71.6万辆、77.7万辆,复合增长率高达129%、127%。

未来,持续增长的汽车消费、稳步增长的石油消费和日益严峻的环保压力迫使未来汽车要持续向节能化方向发展。

随着新能源汽车相关技术日渐成熟和市场规模逐渐扩大,新能源汽车的市场空间也将进一步打开。

新能源汽车将是超低排放的长期有效解决方案,未来仍将保持高速增长。

2、纯电动汽车是我国新能源汽车市场主力军

2014年,国务院办公厅印发《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》,明确将纯电驱动作为我国新能源汽车发展的主要战略方向,以市场主导和政府扶持相结合,建立长期稳定的新能源汽车发展政策体系,创造良好发展环境,加快培育市场,促进新能源汽车产业健康发展。

《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》更进一步明确了以节能减排为方向的新能源技术,尤其是电动新能源汽车,是我国未来汽车产业发展的重要战略方向。

在上述政策的引导下,我国新能源电动汽车近年来呈现高速增长趋势。

根据中国汽车工业协会发布的数据统计,2015年,我国新能源汽车产销量分别为34.05万辆、33.11万辆,其中,纯电动汽车产销辆分别为25.46万辆和24.75万辆,占比分别为74.77%和74.75%;

2016年,我国新能源汽车产销量分别为51.7万辆和50.7万辆,同比分别增长51.7%和53%,其中,纯电动汽车产销分别为41.7万辆和40.9万辆,占比分别为80.66%和80.67%;

2017年,我国新能源汽车产销分别为79.4万辆和77.7万辆,同比分别增长53.8%和53.3%,其中纯电动汽车产销分别为66.6万辆和65.2万辆,占比分别为83.88%和83.91%。

据此,近年来我国纯电动汽车产销量均保持高速增长,且纯电动车型占新能源汽车的比例已突破80%,已成为我国新能源汽车的主力军,未来市场空间巨大。

3、我国新能源汽车市场地位大幅提升

在全球不可再生资源日益减少和枯竭、环境污染矛盾日益凸显的背景下,新能源汽车已经成为一种不可替代的趋势,成为全球各国汽车产业技术研发和创新的突破口。

围绕安全、环保、节能等领域,新能源、新材料、新工艺、新车型不断涌现,氢燃料、燃料电池、混合动力、替代能源等发展加快。

同时,随着纯电动车、混合动力汽车相关技术日渐成熟,市场规模逐渐扩大以及车企积极推出新车等因素,新能源汽车价格逐步得到下降,性能与价格逐渐符合市场需求,新能源汽车的市场近年来快速扩张,资料显示,2017年全球新能源乘用车(纯电动+插电式混合动力)销量达到122.3万辆,较2016年大幅增长58%,占整个汽车销量市场份额突破1%,中国、美国、挪威、德国与法国成为前五大销售国。

我国新能源汽车技术较国外发展起步较晚,但是因为得到了国家层面的高度重视,新能源汽车产业发展速度较快,在“十二五”期间得到了飞速发展,新能源汽车成功实现了产业化应用,与传统汽车相比,我国新能源汽车在全球新能源汽车中地位大幅提升。

2017年,全球新能源汽车单车型销量前15名中,我国的国产新能源汽车车型共有6个,北汽EC系列、知豆D2系列、比亚迪宋PHEV系列、奇瑞EQ、江淮iEV7S/E、比亚迪e5车型分别位居第1、第6、第9、第11、第13、第15名;

2017年,全球新能源汽车年销量前15名车企中,我国比亚迪、北汽新能源、上汽荣威、知豆、众泰、奇瑞、江铃、长安分别位居第1、第2、第8、第10、第12、第13、第14、第15名。

4、我国新能源汽车行业未来市场空间广阔

2009年以来,国家汽车产业消费刺激政策和汽车产业结构调整等转型升级措施的不断推出,我国汽车产业的消费迎来爆发期,但我国新能源汽车的市场销量占我国汽车行业总体市场规模的比例仍处于较低的水平。

2016年、2017年我国新能源汽车销量分别为34.05万辆、77.7万辆,而2016年、2017年我国汽车总体产销量为2,802.82万辆、2,887.89万辆,分别占比仅为1.21%、2.69%,新能源汽车的增长空间巨大,且成为未来我国汽车产业转型升级和消费市场新的业绩增长点和拉动力量。

根据2012年国务院印发的新能源汽车发展的纲领性文件《节能与新能源汽车发展规划(2012-2020)》:

到2020年,我国新能源汽车保有量将达到500万辆的水平。

根据国务院印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》规定:

我国要推动新能源汽车、新能源和节能环保产业快速壮大,构建可持续发展新模式,推动新能源汽车、新能源和节能环保等绿色低碳产业成为支柱产业,到2020年,产值规模达到10万亿元以上,该规划提出到2020年我国新能源汽车实现当年产销200万辆以上,累计产销超过500万辆的要求。

随着我国新能源汽车产业规模快速扩大、市场推广应用大幅增加以及新能源汽车产品可靠性不断提升、新车型投放速度不断加快等因素的共同驱动下,代表节能减排的新能源汽车产业是未来我国新能源汽车产业发展的大势所趋,预计未来在新能源汽车行业技术不断发展和国家政策不断支持下,我国新能源汽车尤其是纯电汽车仍将保持快速发展势头,具有广阔的市场空间。

三、行业竞争格局和市场化程度、主要企业情况

1、行业竞争格局和市场化程度

随着国内外新能源汽车电池管理系统技术的不断发展,以及我国新能源汽车产业近年来持续高速增长,电池管理系统作为新能源汽车动力电池系统的关键部件之一,近年来市场规模呈现快速增长趋势,企业数量也获得较快增长,市场竞争逐步加剧。

当前,我国BMS企业数量近百家,整体市场集中度不高,行业的发展仍处在快速成长的初期阶段,大多数企业规模较小。

与国外汽车发达工业国家相比,当前我国由于BMS相关技术参数、行业标准尚不健全或落后于国际标准,且缺乏权威机构对BMS产品进行认证,导致了市面上BMS产品存在一定的良莠不齐现象。

目前,我国BMS行业主要市场参与者主要分为专业第三方BMS企业、动力电池企业和整车企业共三类,其中,国内专业第三方BMS企业的数量最多,参与BMS市场的锂电池企业和整车企业的数量占比相对较少。

专业第三方BMS企业是连接上游动力电池电芯和下游整车的纽带,高度专注于BMS的研发、生产及销售,面向动力电池PACK厂商或新能源汽车整车厂商提供动力电池管理系统产品,在技术布局和人才配备上具有较高的专业性。

目前,国内第三方BMS企业参与者数量较多,但是技术差距较大,贵博新能是国内为数不多的拥有自主知识产权、核心技术优势和较强的研发能力的专业BMS产品提供商之一,能够为新能源电动乘用车、商用车和专用车等多种提供稳定、可靠的BMS产品。

当前国内专业从事新能源汽车动力电池管理系统领域的主要企业有科列技术、惠州亿能电子有限公司和贵博新能等。

动力电池企业通常主营业务覆盖从电芯到电池包的整个过程,包括电芯、BMS和PACK等多个环节,规模较大的动力电池厂商通常自身参与BMS的技术研发和产品生产,并将BMS配套在自行研发和生产的动力电池系统中,掌握从动力电池电芯到PACK的整套核心技术的动力电池企业具有较强的竞争实力,我国这类企业主要代表有宁德时代、国轩高科等。

整车厂商通常整车企业对动力电池系统的参与较少,其动力电池系统、电机等重要零部件一般由上游专业供应商提供。

国内部分实力较强的整车企业凭借资本优势逐渐将业务渗透到上游产业链,通过吸收人才、收购和战略合作等方式将包括BMS在内的动力电池系统业务进行整合。

国内如比亚迪、长安、北汽、吉利等车企均有专门的研发团队进行BMS的研发,有一定的BMS技术沉淀。

未来,随着我国新能源汽车动力电池管理系统产业的规模化发展、技术进步和行业标准的不断出台,我国BMS市场的专业细化分工成为必然趋势,具有核心技术实力的第三方专业BMS厂商将逐步成为新能源汽车动力电池管理系统细分市场领域的主导力量。

一方面,随着BMS的高度集成化、通用化和标准化趋势发展,相同的BMS软件估算算法可以应用到不同的车型中,通过标准认证的第三方BMS厂商将会快速获得市场对其产品的认可,凭借专业化和规模化生产,市场竞争力将愈发凸显,而整车厂作为集成商,可以放心使用通过标准认证的第三方BMS产品而无需自己单独研发,转而把重点集中于BMS产品与整车的衔接;

另一方面,BMS产品是动力电池系统的核心部件,具有较高的技术壁垒,相比于整车企业和动力电池企业,专业的第三方BMS企业在研发、生产和销售BMS产品的过程中,面对不同客户、多种车型的差异化需求,积累丰富的行业经验和实践数据,掌握软件技术和数据的核心竞争力,并在规模化效应、工艺水平、交付能力、行业标准化等诸多方面更有优势。

2、行业主要企业情况

贵博新能经过多年发展,已经成为能够为客户提供自主研发和生产的新能源汽车动力电池管理系统提供商,拥有自主知识产权、核心技术优势和较强的研发能力,其研发和生产的BMS产品能适用于新能源纯电动乘用车、商用车和专用车等多个车型。

目前,公司BMS产品已在新能源纯电动乘用车领域获得大规模应用,累计装车量已超过6万台,具有较强的市场竞争力。

目前,国内专业第三方BMS企业主要企业有深圳市科列技术股份有限公司、惠州亿能电子有限公司、哈尔滨冠拓电源设备有限公司、上海妙益电子科技发展有限公司、华霆(合肥)动力技术有限公司等,具体情况如下表所示:

(1)深圳市科列技术股份有限公司

成立于2010年,是一家专业的电动汽车关键零部件的供应商,主要从事锂电池管理系统研发和销售,产品主要应用于纯电动客车、混合动力客车、纯动力乘用车的电池管理

(2)惠州亿能电子有限公司

成立于2006年,是一家致力于成为电动汽车电池、储能电站等大型电源管理系统研发、生产和销售服务行业的企业。

亿能电子当前主要产品覆盖电池管理系统、动力电池系统、储能系统、轨道交通系统和高压箱等

(3)哈尔滨冠拓电源设备有限公司

成立于2002年,集研究开发、生产经营和产品销售、安装调试于一体的高新技术企业,主营产品包括能量回馈型锂电池化成设备和电池管理系统

(4)上海妙益电子科技发展有限公司

成立于2007年,致力于电动汽车、储能基站等大型电源管理系统研发、生产和销售服务,主营产品包括电池管理系统、CAN总线组合仪表系列、CAN总线电控模块系列。

(5)华霆(合肥)动力技术有限公司

成立于2009年,是专业从事纯电动汽车动力系统总成及部件研发及制造的高科技企业,主营产品包括新能源汽车动力电池组、电池管理系统、电动汽车动力系统等.

目前A股上市公司中尚无主营业务为BMS的可比公司,涉及BMS业务的有东软集团、国轩高科、金杯电工和欣旺达等,且上述上市公司公开资料中没有BMS业务的相关财务数据。

上述上市公司相关BMS业务具体情况如下表所示:

四、影响行业发展的因素

1、有利因素

(1)下游市场空间广阔

作为动力电池系统的核心部件,动力电池管理系统产业与新能源汽车产业的发展息息相关,新能源汽车产业尤其是纯电动汽车产业的快速发展为动力电池管理系统产业带来广阔的市场空间。

近年来,受到国家层面的高度重视,我国新能源汽车产业规模在近年来得到了高速增长,年销量从2012年的1.28万辆增加到2017年的77.7万辆,复合增长率高达127.35%,且纯电动车型占新能源乘用车比例接近80%,市场空间巨大。

未来,随着不可再生资源日益减少和枯竭、环境污染矛盾日益凸出,以节能减排为方向的新能源技术为未来汽车产业不可替代的发展趋势,新能源汽车产业发展迎来历史性机遇

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