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1.2受益于电动化红利,2025 年BMS 市场空间将达160 亿
2.功能:BMS 是动力电池的核心
2.1感知:电池参数监测,电池管理的基础
2.2决策:电池状态(SOx)估计,电池管理的核心
2.3执行:与其他零部件协同,整车企业差异化的关键
电池管理系统(Battery Management System,即BMS)是连接动力电池和
新能源整车的重要纽带,通过监测电芯的状态参数,如电压、电流和温度等,
来估算整个电池系统的状态,并根据计算得到的电池状态对动力电池系统进行
相应的控制调整和策略实施,实现对动力电池系统及各单体电芯的充放电管理
以保证动力电池系统安全稳定地运行。本文旨在通过梳理BMS 的行业现状,
市场空间,基本功能,技术趋势来研判BMS 行业的竞争格局。
1.空间:BMS 重要性日益凸显,2025 年市场规模有望
超过160 亿
1.1新能源汽车快速发展,BMS 重要性日益凸显
BMS 的雏形是保护板。传统的锂电池保护板主要用于消费类电池,它的功
能较为单一,主要实现电池状态监测和安全分析功能。随着新能源汽车的快速
发展,复杂、大型的锂电池组被广泛应用,简单的保护板已经不能满足需求,
BMS 由此诞生。在满足保护板功能的基础上,BMS 还加入了通信、均衡管理、
电池剩余容量(State of Charge)估计等功能。国外首先设计出BMS 的是德国,
国内清华大学在20 世纪90 年代启动相关研究,目前特斯拉代表了行业头部水平,
国内BMS 相关企业正在努力追赶。
表1:不同应用领域的锂电池BMS 的对比
保护板一般消费电子、电动工具1~6 防止锂电池过充、过放、
过流等
0.5~5 元
BMS 智能手机、笔记本电脑1~8 防止过充、过放、过流、
充电管理、电量显示
5~15 元
BMS 电动自行车、平衡车等小
型动力设备
10~30
防止过充、过放、过流、
充电管理、剩余电量显
示、温度保护
30~60 元
BMS 新能源汽车、储能系统50~7000 全面监控电池电压、电流
实时状态和健康状况,精
确计算电量、进行主动均
衡,提高效率、故障警示
300~10000 元
新能源汽车快速发展,BMS 重要性日益凸显,主要体现在以下三个方面:
图 1:2019~2020 年新能源汽车起火事故月度数据
图 2:2019~2020 年新能源汽车起火事故原因
2019年
2020年
新能源汽车起火1% 7%
电池自燃
30 27
25 20 15 10 5 3% 5% 5%
38%
6%
7%
正常充电导致起火碰撞后短路起火 零部件老化&短路 人为因素(改装、纵火) 充电设备故障
电池包浸水
外部因素(被引燃)
过充电导致起火
1 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
避免电池越过“临界区域”工作,保障动力电池安全。根据新能源汽车国家大数据联盟的数据,2020 年新能源汽车起火事故共发生 124 起,与 2019 年相比增幅达 47%。其中电池自燃的占比为 38%,充电过程起火占比 14%,充电设备故障占比 5%,过充电占比 1%,另外发生起火的原因还有零部件老化以及违规改装等。而在 2019~2020 年发生的事故中,70%以上是可以通过有效的电池管理系统减少或者避免的。动力电池在工作时都有一定的使用条件——充电电流限制、放电电流限制、工作温度限制、单体电压限制等等。电池工作条件分“合理区域”和“临界区域”,当电池工作条件越过“临界区域”时,发生安全事故的概率就会大增。这时,BMS 就必须果断采取措施,以避免事故的 发生。
图 3:锂离子电池工作的边界条件
保障电池在“合理区域”工作,延长电池寿命。当电池工作状态位于“合理区域”时,电池寿命最长。进入“临界区域”寿命会显著降低,越过了“临
1617 16
17
14 11
14
12 9
10 9 10
7
5 5
6 3 3
4
2 1
2
3
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