2024-2030年新能源汽车用动力电池BMS行业细分市场调研报告

图源：摄图网

目前我国BMS厂家规模、技术水平、人才储备差异较大竞争激烈。

BMS是一套“感知、管理、保护”电池组的管理系统，通过对电压、电流、温度以及SOX等参数的采集和状态计算，对电池组进行均衡管理和热管理，并监控电池充放电情况、运行状态、安全信息和报警系统。BMS对电池的管理是将电池的电化学变化过程通过算法、软件转化为数字信号的过程，因此需要对锂电池化学性质有着深入的理解。头部动力电池厂凭借其对电池化学性质的深刻理解，在BMS研发和生产过程中具有一定的理论优势。

虽然新能源汽车部分零部件已经主要由第三方厂商提供，但是BMS作为电池系统的“大脑”，是衔接电池组、整车系统和电机的重要纽带，与动力电池、整车控制系统共同构成了新能源汽车的三大核心技术。由于其重要性程度较高，整车厂、动力电池厂商倾向于掌握该零部件的生产工艺与核心技术，因此部分头部企业对于BMS采取自研自产的模式，导致第三方BMS厂商存在市场竞争加剧的风险。

 01 BMS研发历程 

BMS作为新能源汽车电控系统至关重要的一部分，其发展受到各个国家的重视。美国、日本及欧洲各国对BMS的研究时间比我国早 20 多年，对BMS的理论基础和开发BMS的实验设备投入了大量精力，建立了多种关于动力电池的数学模型并通过大量实验对不同模型下的控制算法进行了研究。

1991 年美国能源部与三大汽车公司（戴姆勒-克莱斯勒、福特汽车、通用汽车）共同成立的先进电池联合体（United States Advanced Battery Consortitum，USABC）就建立了专门从事BMS研发的机构及实验室。日本青森工业研究中心从 1997 年开始至今持续进行BMS实际应用的研究；美国 Villanova 大学和 US Nanocorp 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；丰田、本田以及通用汽车公司等都把动力电池BMS纳入技术开发的重点。

在产学研转化方面，欧美目前在BMS领域也处于领先地位，许多新能源汽车企业均将BMS作为企业核心技术。以特斯拉为例，其新能源汽车三电系统中，电池由松下提供，驱动电机由中国台湾的零部件商提供，而唯有BMS是由其单独研发的核心技术。特斯拉在 2008 年至 2015 年期间所申请的核心知识产权大多数都与BMS相关，由此可以看出BMS对于新能源汽车的重要性。 

国内方面，我国在BMS研发上起步比较晚，但是对动力电池BMS的发展高度重视。从“十五”规划开始，我国在连续的五个五年规划中都设立了针对电动汽车的重大专项及规划。“十五”期间我国启动“863”计划电动汽车重大专项，建立了“三纵三横”开发布局，其中“三横”即包括动力电池BMS的研究。“十一五”期间我国组织了“节能与新能源汽车”重大项目，继续坚持“三纵三横”开发布局，全面展开新能源汽车关键技术研究和大规模产业化技术攻关。“十二五”期间我国制定了《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》，突出“三横”共性关键技术研发，提出强化动力电池系统集成与热-电综合管理技术，促进动力电池模块化技术发展，从而推动BMS等技术的发展。“十三五”期间我国实施了“新能源汽车”重点专项，按照动力电池与BMS、电机驱动与电力电子等技术方向进行总体布局。“十四五”期间国务院发布《新能源汽车产业发展规划（2021—2035 年）》，继续强调“三纵三横”的战略布局，以动力电池与BMS、网联化与智能化技术等构建新能源汽车关键零部件技术供给体系。

虽然我国对BMS的研发起步较晚，但通过国家对新能源汽车发展的大力支持，再加上高校、整车厂、电池厂和第三方BMS企业共同的参与，我国与国外先进BMS水平差距不断缩短。

 02 BMS基本情况 

1）动力电池材料发展不断提高BMS的技术要求

动力电池发展过程存在三个主要阶段，分别是铅酸电池、镍氢电池和锂电池。由于电池是一个复杂的电化学系统，其性能和寿命取决于电极材料、生产工艺、活性物质组成和结构、电池运行状态及工况条件等因素，导致其失效原因众多，因此电池管理系统（BMS）应运而生。

铅酸电池和镍氢电池的发明较早，由于铅酸电池和镍氢电池微过充不会造成极端后果，因此应用于低速车中的铅酸电池不需要过多的电池管理。并且镍氢电池和铅酸电池内部材料相对稳定，对电压和温度采集精度的要求低于锂电池，例如乘用车用锂电池系统BMS的 SOC 累积误差通常要求不大于 5%，商用车用BMS的 SOC 累积误差不大于 8%。相对于锂电池系统，镍氢电池系统 SOC 估算精度累积误差要求较低，一般要求不大于 20%即可。因此早期BMS结构和功能相对简单。随着技术的进步，锂电池凭借高比能量、高效率、使用寿命长的优点，成为新能源汽车的首选电源，新能源汽车行业从电池材料发展的角度对BMS的要求也逐步提高。

锂电池化学特性活跃、材料稳定性较差、电压高（是镍氢电池的 3 倍，铅酸电池的近 2 倍）、能量密度高（是镍氢电池的 2 倍，铅酸电池的近 4 倍）、对电压敏感，因此锂电池安全管理难度大、安全性要求高。锂电池储能系统是一种具有高度非线性、环境敏感、性能衰减及故障突发等特性的复杂动态系统，所以必须采集每个单体电池的电压，监测到每个电池的温度，因此锂电池BMS的技术更为复杂。锂电池处于过放电或过充电状态下，只要超过一定阈值，便会对电池造成不可扭转的损坏。并且锂电池在高温下运行时无法充满甚至发生漏液、爆炸，过低温导致电解液凝固，不能最大限度地利用能量，因此锂电池BMS的要求更高。

2）应用领域的发展不断提高BMS的技术要求

锂电池BMS因应用领域的不同，相应的重要程度、技术难度和门槛也差异巨大。应用在手机、平板、笔记本电脑、电动工具等消费电子产品中的电池，通常为单串电池组，仅 1 至 2 颗电芯。由于所管理的电池组数量较少，其对BMS技术要求也相对较低。

在新能源汽车动力电池领域，由于新能源汽车运行过程中电压要求较高，电池容量要求较大，锂电池单体的电压与容量有限，不能满足新能源汽车的功率与能量需求。因此现阶段新能源汽车主要通过多节电池串并联成为储能系统，其BMS管理的锂电池数量较多，一款 75kWh 的新能源汽车动力电池组大约需要7000 个 18650 电池或 4400 个 21700 电池。在新能源汽车动力电池BMS研发的起步阶段，行业内研发人员曾经尝试将消费电子产品中的“单体电池”管理技术或电动自行车中的“小电池组”管理技术平移到新能源汽车“大功率动力电池组”中。由于“大功率动力电池组”中电池的不一致性、热力场分布的不均匀而增加了电池管理的难度，导致简单的技术平移均告失败。

对于应用于新能源汽车的“大功率动力电池组”，由于锂电池大量生产时品质不易掌握，电池芯出厂时电量即存在微小差异，且随着操作环境、老化、过充、过放等因素，电池间不一致性愈趋明显，从而导致“木桶效应”，即是性能较差的电池会被消耗的更为迅速，加速电池的老化，降低电池的使用寿命，严重时甚至会导致电池变形、爆炸。因此新能源汽车用动力电池BMS不仅运算复杂度增加，而且重要程度更加突出。

此外，动力电池系统处于高速运动的汽车上，对电池的功率应和速度、功率特性、SOC 估算精度、状态参数计算数量都有更高的要求。因此，新能源汽车动力电池领域的BMS重要程度、技术难度和门槛均相对较高。

3）BMS功能要求不断提升

正是由于电池材料的不断发展和电池应用领域的不断拓宽，BMS功能的开发也日趋复杂和多样化。早期的BMS一般只具有监测电池电压、温度、电流的简单功能。随着动力电池在新能源车中应用的推广，对BMS的要求越来越高，BMS的功能也越来越强。经过长时间广泛的研究和装车应用以及人们对电池的认识增强，对电池的管理也日趋有效，BMS的重要性也得到充分的认可。BMS已经从监控系统逐渐向管理系统转变，现阶段BMS具备电池状态监测、电池安全分析、电池状态分析以及电池信息管理全功能的管理能力，全方位保护电池组安全运行，有效延长电池寿命，进而保障相关设备正常运行。

 03 行业竞争格局及主要玩家 

目前，国内新能源汽车用动力电池 BMS 供应商主要为动力电池企业、整车厂商和第三方 BMS 企业。新能源汽车整车厂（如特斯拉、比亚迪等）和动力电池企业（如宁德时代等），由于从事新能源汽车或动力电池业务较早，在早期产业分工体系尚未健全，缺乏第三方供应商的行业背景下，形成了垂直一体化的供应链模式。

随着新能源汽车市场的快速发展，传统能源整车厂、国内造车新势力甚至互联网科技公司纷纷加入新能源汽车市场，为第三方独立核心零部件供应商提供了良好的机遇。

一是第三方独立供应商在产品研发和生产过程中一般会面向多个整车厂商的多款车型以及多样化的需求，有利于快速积累技术和方案储备，在进行新车型配套开发时可快速的进行模块拆分重组、迁移延伸改造，从而提高开发效率、降低开发成本。

二是随着新能源汽车产销规模的增长，成本将逐步成为重要的竞争要素，第三方独立供应商同时面向众多下游客户，有利于成本分摊，从而拥有规模经济的成本优势。三是传统能源整车厂、造车新势力以及互联网科技公司相对缺乏产业链积累，同时新能源汽车核心零部件与传统燃油汽车的核心零部件的重叠度较小，更倾向于寻找开发新的供应商体系，将核心零部件制造业务交由具有行业经验、资源优势、成本优势的第三方核心零部件厂商。综上，新能源汽车产业的发展为独立第三方 BMS 供应商提供了良好的供应链产业机遇。 

 04 行业主要壁垒构成 

1）技术和人才壁垒

BMS 行业为知识与技术密集型行业，涉及电池管理技术、自动控制技术、电力电子技术和通信技术等多个技术领域，需要大量专业知识和经验沉淀，具备较高的技术壁垒，其中软件算法以及软硬件结合是企业的核心技术。由于新能源汽车用动力电池 BMS 需应对复杂的工况，不仅要考虑新能源汽车使用的动力电池材料、生产工艺和厂家生产技术差异带来的影响，而且在实际工作中整车运行带来的振动、连接器老化会干扰监测的进度。此外动力电池运行时复杂的电磁环境以及充放电倍率、环境温度、电池温度、停放时间的不同也会严重影响 BMS精确监测电池内阻、电压 SOC 及 SOH 等关键技术指标。并且随着新能源汽车行驶里程增加，动力电池使用逐渐老化，可用容量逐渐减少，内阻逐渐增大，动力电池电芯的差异性问题进一步导致对关键指标的估计难度增加，可能产生大量误告警，甚至导致 BMS 无法正常工作。

突破新能源汽车用动力电池 BMS 技术上的难点首先需要大量不同学科背景人才的投入，通过不断开发新的硬件、软件、算法来解决实际运行中遇到的难点。其次需要大量的技术参数积累和测试，面对汽车的应用场景多样化，BMS 厂商需要对产品进行严格的多场景测试（至少包括冬标和夏标的测试，即在冬季和夏季选择温度较为极端的地区、在特定的温度下反复调整系统参数），在各类自然环境下反复调整才能准确确定参数，以满足车辆运行安全性的要求。因此 BMS厂商技术参数的积累需要较长时间的实验积累。

BMS 厂家需要持续的人力投入，大批量、长周期的项目现场验证才能掌握足够的技术参数，方有可能找到有效的解决方案。因此，行业内掌握核心技术和先进工艺的企业已建立起较高的技术壁垒，新进入者短期内无法突破关键技术，难以形成竞争力，在短时间内也无法通过新能源汽车厂商的测试。

2）品牌及客户壁垒

首先，BMS 涉及新能源汽车核心零部件动力电池的安全和性能，而安全性、稳定性和电池性能是客户选择新能源汽车品牌的关键选购因素之一。因此新能源汽车整车厂和动力电池厂商在选择 BMS 供应商时会重点考察研发技术能力、过往量产项目案例、生产制造能力、检测试验能力、供应链管理能力、质量管控能力和经营管理能力等，对 BMS 供应商进入体系有着严格的把控，一般进入下游客户的供应商体系需要较长的时间。其次，一旦双方建立了合作关系，下游客户通常会选择与供应商长期合作，以避免频繁更换供应商带来的运营风险。

此外，基于全方面的售后服务支持体系，行业先进入者与下游客户之间构建了较为牢固的合作纽带，进一步增强客户粘性。因此，品牌建设以及客户资源需要企业较长时间的积累和持续维护，对于缺乏稳定客户基础的新进者，行业存在品牌及客户壁垒。

3）规模壁垒

新能源汽车用动力电池BMS行业具有一定的规模壁垒。一方面，生产规模较大的企业在生产效率及运营管理等方面可以更好发挥规模效应，在原材料采购和客户谈判等方面具备一定的议价能力，保证产品在市场上的竞争力；另一方面，新能源汽车整车厂和动力电池厂商对于 BMS 供应商的供货稳定性、安全性、时效性等方面有较高要求，小规模企业进入下游客户合格供应商体系的难度较大。因此行业新入企业面临一定的生产规模壁垒。（来源：普华有策）