動力電池行業(yè)之電池管理系統(tǒng)篇

電池管理系統(tǒng)（atryManaeentSste，即MS）是連接動力電池和新能源整車的重要紐帶，通過監(jiān)測電芯的狀態(tài)參數，如電壓、電流和溫度等來估算整個電池系統(tǒng)的狀態(tài)，并根據計算得到的電池狀態(tài)對動力電池系統(tǒng)進相應的控制調整和策略實施，實現對動力電池系統(tǒng)及各單體電芯的充放電管以保證動力電池系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行。本文旨在通過梳理MS的行業(yè)現狀市場空，基功能術趨勢研判MS的競爭局?？臻g：BMS重要性日益凸顯，225年市場規(guī)模有超過60億新能源汽快發(fā)展，S重要日益凸顯BMS的雛形是保護板傳統(tǒng)的電池護板用于消類電，它功能較為單一，主要實現電池狀態(tài)監(jiān)測和安全分析功能。隨著新能源汽車的快速發(fā)展，復雜、大型的鋰電池組被廣泛應用，簡單的保護板已經不能滿足需求，MS由此誕生。在滿足保護板功能的基礎上，BMS還加入了通信、均衡管理電池剩容量（tteofhare）估等功。外首先計出MS的德國，國內清大學在20紀90年代啟相關究目前特拉代了行部水平，國內MS相關正在努追趕。名稱 應用領域 電芯數量 功能要求 價值量表名稱 應用領域 電芯數量 功能要求 價值量保護板 一般費子電工具 1~6BMS 智能機筆本腦 1~8電動行、衡等小

防止電過、放、過流等 0.55元防止充過、流、充電理電顯示 5~5元防止充過、流、BMS

10~0型動設備

充電理剩電顯示、度護全面控池壓電實時態(tài)健狀，

30~0元BMS 新能汽、能統(tǒng) 50~000資料來源：CSD、

確計電、行動衡，高率故警

3001000元新能源車快發(fā)展，MS重要性益凸，要體現以下個方:圖：219~220年新能源汽車起火事故月度數據 圖：219~220年新能源汽車起火事故原因2019年 2020年

1%7% 電池自燃0 799755633212345

3%5%5% 6%7%

正常充電導致起碰撞后短路起火零部件老&短路人為因素（改裝、縱火充電設備故障電池包浸水外部因素（被引燃）過充電導致起火01月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月

14%

14%

原因不明資料來源：新能源汽車國家大數據聯(lián)盟、 資料來源：新能源汽車國家大數據聯(lián)盟、避免電池越過“臨界區(qū)域”工作，保障動力電池安全。根據新能源汽車國家大數聯(lián)盟數據，20年新能汽車起故共發(fā)生124，與209年相比增達4%。中池自燃占為38，電過程火比14，電設備故占比%，電占比%，外發(fā)火的原還有部件以及違規(guī)改等。而在20192020年發(fā)生事故，0%以是可通過的電池管理系統(tǒng)減少或者避免的。動力電池在工作時都有一定的使用條件——充電流限制、放電電流限制、工作溫度限制、單體電壓限制等等。電池工作條分“合理區(qū)域”和“臨界區(qū)域”，當電池工作條件越過“臨界區(qū)域”時，發(fā)安全事故的概率就會大增。這時，MS就必須果斷采取措施，以避免事故的發(fā)生。圖：鋰離子電池工作的邊界條件資料來源：保障電池在“合理區(qū)域”工作，延長電池壽命。當電池工作狀態(tài)位于“合理區(qū)域”時，電池壽命最長。進入“臨界區(qū)域”壽命會顯著降低，越過了“界區(qū)域”則有安全隱患。為了提高電池的使用壽命盡量讓電池工作在“合理域”，當電池越過“合理區(qū)域”后要給用戶報警提示，或是執(zhí)行保護功能（冷卻，制功等）池回歸合理域”?？s小電芯間的“不一致”，提高電池系統(tǒng)的使用效率。單個電池的能量有限，所大是N個電串聯(lián)在起使，我串在一的電為電。由于電池之間總是存在差異，存儲的能量也有區(qū)別。而電池的過放和過充是電池的兩種極度危險狀態(tài)。放電時，當某個電池達到放電下限時，即使其他電池仍有能量，放電也不得不結束。反之，充電時，當某個電池電壓已經達到上限即使其他電池尚未充足，充電不得不中止。因而，放電受限于串聯(lián)中電壓最低的電池，充電受限于電壓最高的電池?？梢姡坝行δ堋毙∮凇袄碚搩δ堋痹跊]有MS情況下，電池間的差異化會越來越大，因而“有效儲能”會越來越少。電池價值就在于其“有效儲能”。如果MS能抑制電池“一致性”變差的趨勢，就意味著“有效能量”更加接近“理論能量”，從而能夠提高電池系統(tǒng)的用效。受益于電化利，25年MS市場空間將達0億圖：BPHEH/8V車型銷量預測 圖：動力電池管理系統(tǒng)（BM）市場空間預測,40,20

V乘用車 V商用車 PHV乘用車 PHV商用車 HV 8V

806040

160,0000000000

20138119102138119102794635 36201A201A202A202A202E202E202E202E

0201A201A202A202A202E202E202E202E資料來源：中汽協(xié)、 資料來源：中汽協(xié)、受益于新能源汽車高增長紅利，MS有望形成百億級市場。MS單車價值量與電池的類型、數量、電壓等因素有關，在不計算電池封裝的情況下，合目前場現看，每輛車MS價格在40010000元不?？碗姵亓看螅妷旱燃壐?，單套MS價格較貴；乘用車和專用車電壓等級較低，價也相對便宜。預計到25年，中國電氣化車型量將達到125萬輛，其中EV車銷量計到25萬輛，PV車銷預計到204輛，V車型銷量計到90萬，4V車銷量計為5萬輛對于場空算，2021年EV乘用車MS單車價量為1760/，EV商車為5960輛，PEV乘用車為1727輛，PEV用車為25元/輛，V乘車為1168元/輛，4V乘用為47元/輛。我們設隨未來電氣化車型放量下單MS價呈現逐下的趨勢到2025年MS行業(yè)有達到10億場規(guī)模。功能：BMS是動力電池的核心以分布式電池管理系統(tǒng)為例，其硬件包含以下四個部分：（1）主板：收集來自各從板的采樣信息，通過低壓電氣接口與整車進行通訊，控制U內的繼電器作動，實時監(jiān)控電池的各項狀態(tài)，保證電池在充放電過程中的安全用。（2）從板：監(jiān)控電芯的單體電壓、單體溫度等信息，將信息傳輸給主板，具備電池均衡功能。（3）配電盒（ttryistbutonnit）：通過高壓電氣接口與整車高壓負載和快充線束連接，包含預充電路、總正繼電器、總負繼電器、快充繼電器等，受主板控制；（4）高壓控制板：可集成在主板，也可獨立出來，實時監(jiān)控著電池包的電壓電流，同時還包含預充檢測和絕緣檢測功能車規(guī)級MS芯片技術門檻高，國外企業(yè)壟斷市場。車規(guī)半導企業(yè)入整車廠的供應鏈體系前，一般需通過質量管理體系TF16949和可靠性準EQ等系列認證。在完成相關車規(guī)級標準規(guī)范的認證和審核后，還需歷嚴苛的應測試驗長周期的上驗證，進入汽車前供應鏈。的MCU芯片要大有技術（noho）經驗積累目前量成決方案被恩浦、飛凌商掌握；MS的FE片的主供應商為、TI等海外司。感知：電參監(jiān)測，池管基礎電池狀態(tài)監(jiān)測是電池管理系統(tǒng)最基本的功能，是其他各項功能的前提與基礎，主要通過對應的傳感器進行采集。電池狀態(tài)測一般指對電池電壓（電壓和總電壓）、電池電流和溫度等三種物理量的監(jiān)測，由相應的傳感器負采樣和監(jiān)測。對于電壓的監(jiān)測通過對應的采樣電路采集每個電芯和電池包的電壓；對于溫度的監(jiān)測主要通過溫度傳感器（TC）進行測量，通常電壓和度采樣一起集成在電芯連接系統(tǒng)（cllconncinsstes，S）中。除了針對電池本身，還應對環(huán)境溫度、電池包的溫度、熱管理系統(tǒng)進出水口的溫度等進行監(jiān)測。電池的電流通過電流傳感器進行監(jiān)測，常見的電流傳感器主要有分流式和霍爾式。由于安全法規(guī)趨嚴，MS后續(xù)可能會加入壓力和氣體傳感器用以監(jiān)壓力化和信號，動力池系供熱失預警能。圖：動力電池管理系統(tǒng)的基本功能資料來源：決策：電狀（S）估計，池管理核心電池狀態(tài)（O）估計是BMS算法控制的核心常用的電池狀態(tài)主要包括SOC和O，其中SC是其他狀態(tài)分析的基礎。SC的全稱是tteofre，就像傳統(tǒng)汽車用戶常常需要留意車上剩余的油量還有多少一樣，對于電動汽車用戶而，需知道的電量有多。SC除了用百比來映以還常常被換算為等效時間或等效里程來表示，讓用戶獲得更為直觀的信息，當然這些都估算，帶定的誤。另一個電池狀態(tài)分析的重要功能就是對電池老化狀態(tài)（Satefeath，SH）的評估，這一狀態(tài)也常用一個百分比來反映。如果一個電池在剛出廠的時候的最大容量為1，那么經過多次循環(huán)以后，電池所能容納的最大容量對于剛廠時量的比，就應了池的狀態(tài)。SH受動電池用過程中的工作溫度、放電流的大小等因素的影響，需要在使用過程中不斷進評估和更新，以確保用戶獲得更為準確的信息。一般對于動力電池而言，通在經過500個深度放循環(huán)使以后，SH然可以到8%以。電池組中電芯間的一致性越高，Ox估算就越精準。單個芯的Sx可以采用歷史數據模擬，相對簡單，而對動力電池組來講，是由多個單體電串并聯(lián)成的電池越多，池之的差就會越，SC的估算詳細考慮電池組中每個電池的狀態(tài)，這是非常困難的。因此實際中，采用的方是將整個電池組視為一個單體來進行估算。這就意味著電池的一致性越高，算的累誤差越小電芯確的情下，S對Sx的估算越好就能延長力電組的，最大提高量利率。執(zhí)行：與他部件協(xié)，整業(yè)差異的關鍵電池管理系統(tǒng)通過采集電池參數，對電池的狀態(tài)進行評估后，通過自身或與其他零部件協(xié)同將電池的狀態(tài)調節(jié)到電池的“合理區(qū)”，主要的執(zhí)行動作有保障安全、控制充放、熱管理和故障預警。電池安全保護無疑是電動汽車管理系統(tǒng)首要的、最重要的功能，過流保護、過充過放保護、過溫保護是最為常見的電池安全保護的內容過流保護，時也被稱為過電流保護，指的是在充、放電過程中，如果工作電流超過了安全閾值，則采取相應的安全保護措施，如限制功率，極端情況下通過熔斷主回路Fuse來保護高零部的安全。以特斯拉的Pofuse為例，電池系統(tǒng)存在異常大電流時，主動發(fā)Profuse斷開電流回路。過充保護是指電池電量為10%的情況下，為了防止繼續(xù)充電造成電池損壞，而采取切斷電池的充電回路的護措過放保護在電的剩電為0的況下若繼電池進行放，也對電成損壞此時采取，切斷池的電回。充放電控制使電池發(fā)揮更大效能。電池的充電控制管理，是指電池管理系統(tǒng)在電池充放電過程中對充電電壓、充電電流等參數進行實時的優(yōu)化控制，化的目標包括充電時長、充電效率以及充電的飽滿程度等。放電控制管理指在電池的放電過程中根據電池的狀態(tài)對放電電流大小進行控制，這一項功在以往某些系統(tǒng)中常被忽視，在這些簡單的系統(tǒng)中，電池包被認為只需要提電能，不產生安全問題即可。然而，在一個較為先進和完善的系統(tǒng)中，加入放電控管理功能以使動電池發(fā)揮的效能。熱管理是電池系統(tǒng)持續(xù)高效的重要保障。鋰離子電池的性能、壽命和安全性對溫十分感，動力電最佳工作范圍在5~5攝度。力電池在充放電過程中會放出大量的熱，溫度過高會造成電池壽命降低甚至會生熱失控的現象；溫度過低，則會導致電化學反應活性降低，電池充放電效下降。此外，如果電池系統(tǒng)中電芯間溫差>10，根據木桶原理（電池組的性能由最的電單體），其用效會大低。故障預警是電池系統(tǒng)安全的最后一道保障。市場側，隨著新能源汽車滲透率不斷攀升，新能源汽車安全事故時有發(fā)生，故障預警可有效保障駕乘者的命財產安全；法規(guī)側，全要求加碼，18384和38031等個法強要求，電池系統(tǒng)發(fā)生熱失控的安全事故前，應通過一個明顯的信號（例如：或光信號）裝置向用戶做出提示；車廠側，預警監(jiān)控提醒，及時救援及售后作推進能夠升品全形象。趨勢：高精度，被動均衡，分布式，無線化高精度：精算法是S的核心影響SOC估算精度的因素眾多，動態(tài)高精度估算成為行業(yè)難題。響SC估算精度的因素主要有：①電池的類型。電池類型主要影響V（開路電壓）特性，此處的電池類型不單指材料體系（三元電池和磷酸鐵鋰電池的電化學特性不一致），還包括電池的封裝結構（方形、軟包和圓柱電池的內部特征參數也不一致）。②充放電倍率與端電壓對應關系特性。電池在工作狀態(tài)下測的電壓實際上是端電壓，在溫度和電流恒定狀態(tài)下它們的關系還是相對穩(wěn)定的，但電池的實際工況非常復雜，這種對應關系通常會被打亂。③溫度狀態(tài)。度對電池的各個參數都有影響，不同材料體系的電池對溫度的敏感性不同。④電池壽命狀態(tài)。電池在使過程中壽命將逐漸衰減，衰減機理主要在于正負極材料晶格的塌陷導致可逆鋰離子的損失，因此在估算SC時還要考慮電池壽狀態(tài)對總容量的影響。以上原因使得動力電池的C精確估算具有非常大挑戰(zhàn)性。圖：高精度OC算法是BS的核心資料來源：D、開路電壓+安時積分聯(lián)用是目前主流，高精度算法（卡爾曼濾波法和神經網絡法）是未來發(fā)方向。經典的SC估算一般采用安時積分法（也叫電流積分法或者庫侖計數法），即通過計算一定時間內充放電電流和對應時間的分，從而計算變化電量的百分比，最終求出剩余電量，但該方法隨著使用時的增加累計誤差會越來越大，單獨采用進行估算并不能取得很好的效果。開電壓法的原理是利用電池在長時間靜置的條件下，開路電壓與SC存在相互映射的系，而可據開路壓來估算S該方法電池置足的情況下精度較高，在車輛實際工況下并不使用，因此一般也將開路電壓法與其他方法合起，共行SC的預測，內的最多方法開路+安時積分法。神經網絡算法和卡爾曼濾波算法是目前業(yè)內領先的高水準算法，二者各具特點：神經網絡算法需要大量數據進行訓練學習，并能夠實時修正參數卡爾曼濾波算法并不依賴數據訓練，在電池標定階段便能確定參數，但計算量偏大且發(fā)難較高。與三元電池相比，磷酸鐵鋰電池的OC估計精度要求更高在《力電之電池材料篇——辯趨勢，談供需，論格局》中，我們認為三元和磷酸鐵鋰池將長時間處于共存狀態(tài)，磷酸鐵鋰將憑借其性價比和安全優(yōu)勢在儲能，商車和中低續(xù)航乘用車中煥發(fā)活力，而高鎳三元將憑借其高能量密度優(yōu)勢在中續(xù)航乘用車中擴大份額。與三元電池相比，磷酸鐵鋰電池對SC的精度要更高，主要基于如下原：①磷酸鐵鋰的充放電特性曲線非常平緩。前的SC估算方法開電壓+時積，由酸鐵鋰充放特性較平緩，需精確量（在1V以內）池的路電壓能建與SC的射關系，這給SC的精確估算帶來困難。②磷酸鐵鋰的自放電率較大。同樣的存儲條件下，磷酸鐵鋰的自放電率明顯大于三元，因此磷酸鐵鋰需要高頻的均衡管理③磷酸鐵鋰的充放電曲線存在明顯的滯后特性。元電池的電開路電壓特性曲線能夠基本重合，而磷酸鐵鋰不能重合，充放電開路電壓性曲線存在明顯的滯后④磷酸鐵鋰電池對溫度較為敏感。三元池的開壓隨溫變化小，酸鐵鋰池的路電溫度變較大。圖：磷酸鐵鋰電池的電—OC曲線 圖：三元電池的電壓—SOC曲線資料來源：JurnlofPorSore、 資料來源：JurnlofPorSore、均衡管理被均衡仍未來電芯單體間的特性參數存在差異，車輛應用必須進行均衡管理。這種不一致性主要來自兩個方面：（1）生產制造產生的不一致。由于生產工藝問題和材質的不均勻性，使電芯的極片厚度、孔隙率、活性物質的活化程度等存在微小差異，這種電芯內部結構和材質上的差異可能會導致同一批次出廠的電芯在單體電壓、額定容量、內阻等參數方面的不一致性。（2）裝車使用產生的不一致性。在電芯實際裝車使用時，由于各個電芯的安裝位置不同、散熱情況的差異、自放電程度不一等影響，在一定程度上增加了各電芯間參數的不一致性由于這種不一致性，動力電池組在進行鋰電池的串聯(lián)應用時，就需要電池管理系統(tǒng)對電池容量在充、放電過程中進行動態(tài)均衡，以避免單個電芯出現過充或過放電，并最大限度的保證每個電芯單體的容量相當，從而保證整個電池統(tǒng)的使壽命可靠。目前在動力電池管理系統(tǒng)中應用的均衡方法主要有被動均衡和主動均衡兩大類。被動均衡也被稱為耗散型均衡，其實現方是在每一個單體電芯上聯(lián)一個可控的電阻，將容量較高的電芯中的多余能量消耗掉，實現整組電芯電均衡。主動均衡也即能量轉移均衡，其實現方法將容量較高的電芯中的轉移到容量較低的電芯中，在實施過程中需要一個儲能環(huán)節(jié)（電容或電感以便能通過個環(huán)行重新配。圖1：主動均衡和被動均衡的工作原理資料來源：科列技術、被動均衡管理性價比高，仍將是未來主流。在使用主動均衡時，能量是高低轉移，電能使用效率高，產生熱量低，均衡速度快，但需要復雜的均衡電路和儲能器件，導致成本居高不下。在使用被動均衡時，一旦各個電芯間一致性較差，大量的電量不得不被白白耗散掉，從而造成電能的使用效率下降。此外將電能轉變?yōu)闊崃亢纳?，帶來了兩難問題：如果均衡電流過大，產生熱量多，電池系統(tǒng)的散熱就成為問題；如果均衡電流太小，完成均衡需要耗費很長時間隨著電芯制造工藝不斷提升，電芯間的一致性越來越高，各個廠家出于電路構和成考慮被動的策略然是廠商流選擇。項目 主動均衡 被動均衡表：B項目 主動均衡 被動均衡工作原

截長補短”，充電時將多余電量轉移至高容量電芯，放電時將多余電量轉移至低容量芯

截長不補短”，電量高的電池中的能量變熱耗散掉均衡元器件 電容、電感、變壓器、D/DC 電阻均衡電流110A級別百毫安（100A）級別電池使用效率高低復雜度高低成本高低故障率高低售價2~3萬元車1000500元車資料來源：E時代、高工鋰電、拓撲結構分式MS結構是未主流目前主流的BMS的拓撲結構主要有集中式和分布式兩類集式MS將所有電壓溫度模塊以均衡能全成在一塊PB板，采模塊和主模塊信息在PB板上直接現分布式MS由一控板和多個從控板共同組成，從控負責對每一個電芯進行電壓檢測、溫度檢測、衡管理以及相應的診斷工作，主控負責接收從控采集的數據并進行電池系統(tǒng)狀態(tài)評、充電管熱管理及與車的等。集中式成本低，但適用性較差，一般用于總電壓低，體積小的電池系統(tǒng)中。集中式MS所有均在一塊PB板，樣做的點是本低模塊間的通信也簡化了。缺點也比較明顯：（）采樣線束較復雜。MS采需要與每個電芯直接相連，線束比較長，導致采樣線的設計較為復雜。（2）產生額外的電壓差。由于每個電芯分布在不同位置，MS與電芯連接的采樣線長短不一導致采樣衡的時產生外的差，影響MS精度（）適用性較差。MS所能支持的最大采樣通道有限，適用性較差。因此，集中式MS應用總壓、電池系體積的場中，如電叉車4V和EV車。圖1：集中式BS以分布BS對比資料來源：圖1：8V微混車型電池系統(tǒng)中BS類型統(tǒng)計 圖1：HV車型電池系統(tǒng)中BS類型統(tǒng)計

集中式 分布式20132019 20202023

集中式 分布式20132019 20202023資料來源：IHSMrit、車型樣本數：03219為8款，22~03為100款

資料來源：IHSMrit、車型樣本數：03219為4款，22~03為23款圖1：PHEV車型電池系統(tǒng)中BS類型統(tǒng)計 圖1：V車型電池系統(tǒng)中BS類型統(tǒng)計集中式 分布式 集中式 分布式

20132019 20202023

20132019 20202023資料來源：IHSMrit、車型樣本數：03219為9款，22~03為49款

資料來源：IHSMrit、車型樣本數：03219為5款，22~03為71款分布式成本高，但拓展性強，隨著新能源汽車不斷向長續(xù)航、高電壓和平臺化方面發(fā)展，分布式MS是主流方向分布的MS架構實現層面和系統(tǒng)層面的分級管理，主控和從控功能獨立，采用這種方案的系統(tǒng)成本較高但優(yōu)點較突出，主要體現在：（1）電池系統(tǒng)內部布局簡單。模組裝配過程簡化，采樣線束固定起來相對容易，MS與電池間線束長度均勻，不存在壓降不一致的問題。（2）可拓展性強。下游需求驅動新能源汽車不斷朝著高續(xù)航、高電壓和平臺化發(fā)展，動力電池系統(tǒng)向TP（elloPack），TC（elltohass）和TV（lltoVeile不斷階，式架構以根不同池系統(tǒng)串聯(lián)設進行配置，以支體積，集成更高電池。表：部分新能源車型采用的BS拓撲類型車企車型動力類型BS類型電量電池類型封裝類型電芯供應商上汽通用五菱宏光MiniEVEV集中式9.2Wh磷酸鐵鋰方殼寧德時代特斯拉Model3EV分布式55Wh磷酸鐵鋰方殼寧德時代ModModelYEV分布式78.4Wh三元圓柱GES漢EVEV分布式76.8Wh磷酸鐵鋰刀片比亞迪比亞迪海豚EV分布式44.9Wh磷酸鐵鋰刀片比亞迪秦DMiPHEV集中式15Wh磷酸鐵鋰刀片比亞迪ID.4EV分布式83.4Wh三元方殼寧德時代ID.3EV分布式57.3Wh三元方殼寧德時代軒逸電驅版HEV集中式2Wh三元方殼欣旺達EFEV集中式38Wh三元軟包ESC日產資料來源：E時代、高工鋰電、通信方式：CN總線菊花鏈線MS在目前的MS系統(tǒng)中，N總線是使用最廣泛的通訊方式，但隨著對成本控制壓力越來越大，很多廠家都在向菊花鏈的方式轉變。目前的訊方要有兩：圖1：采用N總線通訊的BS架構資料來源：D、第一類是（otrlereawor，控制器局域網絡）總線通訊，既可用于長距離通訊（如大巴車，儲能等），也適用于短程通訊（如乘用車）N是國際上應用最廣泛的現場總線之一，它由以研發(fā)和生產汽車電子產品著稱的德國SH公開發(fā)并終成國際（SO11898，S11519）?；贜總線的電池管理系統(tǒng)具有以下特點：①數據通信穩(wěn)定可靠。主與從控模塊單獨通訊，數據通信實時性強，并且容易構成冗余結構，提高了統(tǒng)的可性和活性②開發(fā)周期短。N的完善通信議由控制器芯片及其接口芯片來實現，從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度，縮短了開發(fā)期。③成本較高。主控要附帶N通訊模塊，主控和從控模塊需要額外置電源片及離電導致系成本高。第二類是菊花鏈通訊，也稱為soPI通訊，僅適用于短程通訊（如乘用車）?；诰栈ㄦ湹耐ǚ绞骄哂幸韵绿攸c：①綜合成本低。菊花鏈通信消了主從模塊上的N芯片，取而代之的是各家對應的轉換芯片，這些轉換芯片的成比N芯片有優(yōu)勢更大部分消了從上的MC，且線束會有明顯減少；菊花鏈通信需要增加的是通信隔離芯片。②穩(wěn)定性方面相對較差。但是隨著對成本制壓力越來越大，很多廠家都在向菊花鏈的方式轉變一些廠一般采用2甚至更的菊鏈來通訊穩(wěn)性。圖1：采用菊花鏈通訊的BS架構資料來源：D、在現有主流MS架中，無是N總線是菊花通訊都是實體線束將電池采樣芯片聯(lián)系起來，數據都是沿著線束鏈路進行傳遞，這種線數據傳遞存在以下問題：①冗余性較差。一旦路中的某個節(jié)點出現問題整個系統(tǒng)都會癱瘓，導數據無法傳遞。②重量問題以及成本的增加。每塊之間需要通過線束連接，隨著節(jié)點的增多需要更多的導線，不僅帶來重量成本增加，還占據了電池系統(tǒng)內部寶貴的空間。③可靠性較差。線束或連可能因老化外部影響連可靠等。圖1：采用有線（N或菊花鏈）通訊的BMS 圖1：采用無線通訊方式的BMS資料來源：D、 資料來源：D、隨著動力電池系統(tǒng)朝著無模組化（lltoPac，elltoeil）發(fā)展，無線MS的優(yōu)勢凸顯①系統(tǒng)冗余性更好。是N通訊還是菊花的串鏈路通訊方式，一旦鏈路中的某個節(jié)點失效就有可能引起整個鏈路通訊中斷。而無線MS系統(tǒng)中單失效對整體的影響不大，系統(tǒng)冗余性更好。②可拓展性更強。無線S在絡中添加和刪除節(jié)點比較靈活，可拓展性較強，能很好地與T、TC及巧力換電做適③高壓和低壓能有效隔離。中大多數EU都是于壓（9~4）系中，而MS則是接著壓（400）和低壓（~1V的模，因在MS計中要考慮問題是如效地將高壓和低壓單元隔離，減少高壓系統(tǒng)對低壓系統(tǒng)的干擾，而采用無線通信方式就能夠天然地將高壓單元和低壓單元有效隔離。④綜合成本較低。若采集中式架構，電池單體到MS的采樣線束比較長，這會影響動力電池的空間和重量；若采用分布式架構，MS的成本顯著上升。而采用無線通信既能讓從控模塊靠近池模又能省通信束，成本較。格局：BS行業(yè)三分天下，電池和整車為執(zhí)牛耳者行業(yè)呈現三鼎立”競爭局圖2：各類動力電池BS參與企業(yè)數量占比第三方S企業(yè) 動力電池企業(yè) 整車廠

年

年資料來源：華經產業(yè)研究院、動力電池企業(yè)橫向拓展，積極布局BMS核心技術。池企的主業(yè)務蓋從電到電包的程，包電芯、MS整包Pack集成多個節(jié)。規(guī)模較的企常有與MS研和生，成“MS+ac”的商模式，即在銷售端為整車廠提供整體的解決方案，整車廠在采購電池的同時也需要購配套的MS，代表企業(yè)為寧德時代、比亞迪、欣旺達、國軒高科等。寧德時代是全球動力電池巨頭，具備材料、電芯、模組、電池包等全產業(yè)鏈研發(fā)制造能力，MS搭載在公司生產的電池包中，通過銷售給下游整車企業(yè)的電池包間接為公司創(chuàng)造利潤。寧德時代將MS視為動力電池系統(tǒng)的智能中樞高度重視S的研發(fā)和生產，擁有近百項MS相關專利，產品兼容TS4.0，可全車企提成熟解決。圖2：寧德時代智能電池管理技術 圖2：蔚來汽車電池管理技術資料來源：寧德時、 資料來源：蔚來汽車、中國汽車工程年會、整車企業(yè)逐步重視BMS自主開發(fā)，對BMS的參與度日益提升。統(tǒng)整廠一開對MS的參度較小如寶的MS從SH和PEH等車電子供應商處采購。但隨著新能源汽車滲透率不斷攀升，MS在新能源汽車中的重要性也不斷提升，實力較強的整車企業(yè)憑借資本優(yōu)勢逐漸將業(yè)務滲透到游產業(yè)鏈，通過吸收人才、并購和戰(zhàn)略合作等方式將包括MS在內的動力池系統(tǒng)納入業(yè)務版圖，如上汽、北汽、吉利等車企均設置專門的MS研發(fā)團隊，東風公司與航盛成立合資公司。而造車新勢力更是將MS作為核心術如蔚來車深布局S軟件算法特斯的MS技術是核心爭。車企 車型車型級別電芯PackBS車企 車型車型級別電芯PackBS硬件BS軟件Model3B寧德時代特斯拉特斯拉特斯拉ModelYB特斯拉特斯拉特斯拉海豚比亞迪比亞迪比亞迪比亞迪比亞迪 秦DMiA比亞迪比亞迪比亞迪比亞迪漢DMiC比亞迪比亞迪比亞迪比亞迪ES6B寧德時代正力新能源聯(lián)合汽車電子蔚來汽車蔚來汽車 E6B寧德時代正力新能源聯(lián)合汽車電子蔚來汽車ES8C寧德時代蔚然儲能聯(lián)合汽車電子蔚來汽車寧德時代小鵬汽車上海航天電源N.A小鵬汽車 P7B中航鋰電小鵬汽車精華電子小鵬汽車億緯鋰能小鵬汽車精華電子小鵬汽車ID.4XA寧德時代上汽大眾法可賽大眾汽車ID.3A寧德時代上汽大眾法可賽大眾汽車特斯拉大眾榮威E6榮威E6A寧德時代上汽時代丸旭電子上汽捷能鵬輝能源寧德時代鵬輝能源寧德時代華霆動力寧德時代華霆動力寧德時代上汽通用五菱宏光MiniEV00星恒電源中航鋰電華霆動力華霆動力華霆動力華霆動力華霆動力華霆動力國軒高科國軒高科國軒高科國軒高科理想汽車理想ONEC寧德時代寧德時代寧德時代寧德時代

Velite6 A 寧德時代 上汽時代 偉創(chuàng)力 上汽捷能資料來源：高工鋰電、第三方MS企業(yè)出現兩極分化。2020年國的三方企數量比為33，相比215下降27pt隨著動電池業(yè)和廠開始研M，第方企業(yè)呈現兩極分化的趨勢，部分企業(yè)通過自主研發(fā)或并購，逐步掌握了先進的電池管理術，如均子并購國普（PE），為眾和馬套MS產品；還有部分企業(yè)僅能開發(fā)配套低級別乘用車和商用車，代表企業(yè)如華霆動力。電池廠和車將執(zhí)牛耳從資金、人員、客戶、數據和研發(fā)等多種有形和無形資源的角度來考量，整車企業(yè)和電池企業(yè)的規(guī)模更大，業(yè)務板塊更豐富，在資金、客戶資源、數資源和研發(fā)資源等方面具備較大優(yōu)勢，而專業(yè)的第三方企業(yè)雖然在軟件技術有一定優(yōu)勢，但在資金實力和客戶穩(wěn)定性方面有所不足，因此我們認為動力池企業(yè)和整車廠將占據主導地位。表：三類BS玩家資源優(yōu)勢比較（本分刪，各如報原，參照末式系究）資料來源：電池廠橫向布局BS主要有以下優(yōu)勢：①數據優(yōu)勢。據是MS的基電池廠有著最豐富的電池數據，擁有全生命周期的數據矩陣，為MS開發(fā)奠定堅實的數據基礎；②算法優(yōu)勢。MS的算法均要基于電池電化學的內在機理，電池廠在整個新能源汽車產業(yè)鏈中是對電池電化學機理理解最深刻的一環(huán)無論是算法的搭建還是后期的修正都有很大優(yōu)勢；③客戶優(yōu)勢。電池廠直對接下游整車廠，能夠提供一站式（電芯+BMS）解決方案的玩家將會更容易獲得客戶的青睞；④成本優(yōu)勢。電池廠可以憑借客優(yōu)勢開發(fā)平臺化的MS產品，疊自身規(guī)模，在MS產方面成本競力。圖2：020年國內動力電池BS配套格局 圖2：021年國內動力電池BS配套格局其他,270%

寧德時代184%

其他,260%

比亞迪,180%億能電子33%貴博新能,34%法可,40%

比亞迪,特斯拉,華霆動

普瑞均勝29%國創(chuàng)新能31%

34%

寧德時代158%特斯拉,103%聯(lián)合電子,

東軟睿馳,

上汽捷能, 力,

聯(lián)合電子

上汽捷能

力高技術,華霆動力,40%

40%

50%

73%

38%

43%

49%

75%資料來源：E時代、 資料來源：E時代、整車廠對BMS的參與程度會日益提升，主要基于以下原因：①電動化加速，BMS愈發(fā)重要。MS作新能源車的心控制器整車態(tài)關密切，整車運數據機密動整車自主發(fā)M。MS的Sx估算池參數實時監(jiān)控、均衡管理與整車的動力輸出、車輛續(xù)航里程及形式狀態(tài)控制等直接相關，MS與整車控制器（VM）之間的數據交換是保證電動汽車正常工作的關鍵因素，鑒于整車運行參數涉及車企的核心技術機密，整車廠逐漸傾向于自研MS。②軟件定義汽車，整車廠提前布局。新能源汽車發(fā)展目前處于第一階段，即電動化階段，軟件將會是新能源汽車競爭的第二階段。新勢力車企中，來汽全系均采用硬件工+自研”形式局M，小鵬采用硬件工+自研”的MS占比為2.8%傳統(tǒng)企中，大眾54.9%的車型用“件代軟件自”的M。論是新力還傳統(tǒng)，軟件算法作為MS的將會是重點布局的方向③整車廠尋求產品的差異化目前，大部分整車廠的電芯都來源于電芯廠的平臺化產品，電芯規(guī)格參數相似導致整車廠很難在動力電池層面做出差異化的優(yōu)勢。而MS作為動力電池的“大腦”，整車廠可以通過算法做出差異化的功能，更好地與整車其他零部件進行協(xié)同以特拉為其MS系可以現過7000個18650圓柱芯的一致性管理，達到高安全性和可靠性目標，在電池冷卻、安全、均衡等與MS相的領，特拉申請核心利過50項其S也整的其他零部件進行協(xié)同，以實現在途預熱，預約充電等差異化的功能。因此MS技術是斯拉核心力之一并為構筑高的技壁壘。圖2：022年-8月國內動力電池BMS配套格局 圖2：整車廠不斷提升MS的參與度（配套數）其他,22.8%

28.6%71.4%32.6%67.4%42.3%57.7%比亞迪,28.6%71.4%32.6%67.4%42.3%57.7%

整車廠 其他上汽捷能,2.6%小鵬汽車,2.6%國創(chuàng)新能,3.0%普瑞均勝,3.2%聯(lián)合電子,3.9%力高技術,

特斯拉9.5%華霆動力,7.2%

寧德時代11.2%

2020

2021

202資料來源：E時代、 資料來源：E時代、專業(yè)第三方MS企業(yè)在資金實力和客戶穩(wěn)定性方面有所不足。MS屬標準化特征較強的產品，替換壁壘較低，因此專業(yè)第三方MS企業(yè)的客戶性不強，客戶穩(wěn)定性成為企業(yè)痛點。國內專業(yè)第三方MS企業(yè)大多處于發(fā)初期，資金實力較弱，公司擴展速度受限，易被大型整車企業(yè)或是鋰電企業(yè)并收購。綜合以上分析，我們認為動力電池企業(yè)和整車企業(yè)掌握“數據”這一核心競爭力，并在資金資源、研發(fā)人員、交付能力和成本控制等方面更有優(yōu)勢，能進一補強件算面的短，未將有據市場導地。風險提示（本部有刪，各部需報原文參照文方式系研）芯片供應短缺的風險：MS芯的技檻相對高，比如MS的MCU芯片需大量技術經積累目前成熟解方案被XI等國外廠掌握。021年間，車級芯的短整個汽行業(yè)生較響各大車企紛紛減產或調整車型生產結構，將有限的芯片資源調配至熱門車型，以應對因新車交付時間大幅延長所導致的產銷量下滑。根據utoFrcatSoluios的預測數據，2021年全球汽車市場因芯片短缺累計減產量將達1132.4萬，其，中汽車市累計產量為214.8萬輛占總量的1%。果由運輸疫情、然災、貿擦等原，導全球內車規(guī)級片短進一劇，行可能臨巨險。關鍵原材料價格波動的風