BMS行业趋势:分布式架构才是未来

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一、BMS(电池管理系统)行业基本概况

电池管理系统(Battery Management System, 即BMS)是针对电动汽车锂电池的管理系统。系统架构是BMS的基础和关键,决定了电池管理系统的性能、寿命、安全和成本。美国托莱多大学提出一个典型的BMS基本结构框图,如下图所示:

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BMS结构示意图

资料来源:公开资料整理

根据结构可以将BMS归纳为分散式,集中式以及集成式三大类。由于分布式管理架构可复制性高,可应用于多种不同的车型电池包,有望助力新能源汽车持续发展。被动均衡管理由于成本低、复杂度和故障率低,被国内外企业广泛运用,但主动均衡管理效率较高,均衡电流大,能量耗散少,随着热风险和电路复杂逐渐克服,BMS有望向主动均衡管理过渡。此外,集成化、通用化、智能化也是BMS未来技术发展趋势。

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BMS集中式、分布式、半集中式结构比较

资料来源:公开资料整理

二、BMS(电池管理系统)行业产业链

BMS是电池和整车控制器以及驾驶者的沟通桥梁,通过控制接触器控制动力电池组的充放电,并向VCU上报电池系统的基本参数和故障信息。上游材料包括PCB板、芯片、电子元件、线束、LED显示屏等。软件算法依赖于各环节数据积累,是BMS的关键核心。BMS下游应用主要包括:消费电池(3C数码)、动力电池(电动车)和储能电池(国防军工、可再生能源、通讯、医疗健康等)。

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BMS产业链示意图

资料来源:公开资料整理

受益于中国和欧洲市场汽车电动化的快速推进,2016年以来全球新能源汽车销量快速上升,动力电池装机量同步提升。2021年全球动力电池装机量达到296.8Gwh,同比增长102%;中国动力电池装机量达到154.5Gwh,同比增长144%,快于全球平均增速。2022年上半年全球动力电池装机量202GWh,同比增长76%;中国动力电池装机量110.1GWh,同比增长110%。

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2016-2022年上半年全球及中国动力电池装机量

资料来源:SNE,动力电池分会,华经产业研究院整理

三、全球BMS(电池管理系统)行业现状分析

近年来全球新能源汽车产量快速增长,带动BMS产品需求爆发。2014-2018年,全球BMS市场规模逐年上升,2019年,受补贴大幅下滑致新能源汽车市场整体增速下降影响,BMS装机量首次出现下滑,由于BMS产品价格的下降,市场规模也降至13.76亿美元。2020年随着新能源汽车重返增长,BMS市场规模随之增长。2021年全球汽车电池管理系统市场规模达33.41亿美元,较上年增长94.36%。

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2014-2021年全球BMS(电池管理系统)市场规模及增速

资料来源:华经产业研究院整理

四、中国BMS(电池管理系统)行业现状分析

在国内新能源汽车的快速发展带动下,我国BMS(电池管理系统)市场规模迅速增长。据统计,2021年我国汽车电池管理系统(BMS)规模达到103.08亿元,同比上升138.78%。

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2014-2021年中国BMS(电池管理系统)市场规模及增速

资料来源:华经产业研究院整理

国内BMS市场需求量快速攀升,需求量由2014年的8.1万套增长至2021年的354.5万套,期间CAGR达71.57%。

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2014-2021年中国BMS(电池管理系统)需求量及增速

资料来源:华经产业研究院整理

我国BMS(电池管理系统)均价近年来整体呈现出下降趋势,2021年我国汽车电池管理系统(BMS)均价为2908元/套。目前由于BMS价格低但是开发成本高,加上部分核心部件受限,除了部分销量较高的车企倾向自制之外,基本都会选择第三方供应商。

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2014-2021年中国BMS(电池管理系统)均价走势图

资料来源:华经产业研究院整理

五、BMS(电池管理系统)行业竞争格局

1、装机量排名

从装机量看,2021年我国BMS装机量前五名的企业依次为弗迪电池(比亚迪子公司)、宁德时代、特斯拉、华霆动力和力高技术,CR10为74%,市场集中度较高。弗迪电池和特斯拉是整车厂或具有整车厂背景类型的BMS提供商,宁德时代是电池厂类型的BMS提供商,华霆动力和力高技术是专业第三方BMS提供商。

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2021年中国BMS装机量情况

资料来源:NE时代,华经产业研究院整理

2、重点企业——科大国创(300520.SZ)

科大国创的BMS业务源于2018年的收购,在2019、2020年恰逢新能源车销量增长乏力的窘境,业务增长陷入了停滞。但2021年新能源车销量大幅增长,而公司的核心客户奇瑞也凭借新能源的东风实现了销量的快速增长,因此公司的BMS业务在2021年实现营收3.05亿元,同比增长54.04%。

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2016-2021年科大国创BMS相关业务收入及增速

资料来源:公司公告,华经产业研究院整理

从盈利能力看,科大国创的BMS业务以软硬件一体化的方式销售,毛利率保持在40%左右,高于公司的传统业务。

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2019-2021年科大国创BMS相关业务毛利率

资料来源:公司公告,华经产业研究院整理

六、BMS(电池管理系统)行业趋势

当前BMS仍是电动汽车的核心技术之一。各主机厂、零部件供应商、科研单位等都在持续加大研发力度。在未来的电动汽车竞争中,拥有性能可靠、价格低廉的电池管理系统,是电动汽车的核心竟争力之一。

在众多的BMS架构中,分布式无疑是未来发展的趋势。而菊花链连接的分布式BMS系统,在成本上有较高的优势,未来会有越来越广泛的应用。

随着电动汽车的快速迭代,每一个车型项目重新开发BMS,在时间、成本等方面都是不可行的。基于平台化、模块化的基础上,开发出一个符合战略需要的通用化BMS,是提升产品竞争力的有效方法。

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