1、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。
2、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。
第一章 bms行业概述
第一节 bms行业定义
第二节 bms行业发展历程
第三节 bms行业分类情况
第四节 bms产业链分析
第二章 2021-2023年中国bms行业发展环境分析
第一节 2021-2023年中国经济环境分析
一、宏观经济
二、工业形势
三、固定资产投资
第二节 2021-2023年中国bms行业发展政策环境分析
一、行业政策影响分析
二、相关行业标准分析
第三节 2021-2023年中国bms行业发展社会环境分析
一、居民消费水平分析
二、工业发展形势分析
第三章 2021-2023年中国bms行业总体发展状况
第一节 中国bms行业规模情况分析
一、行业单位规模情况分析
二、行业人员规模状况分析
三、行业资产规模状况分析
四、行业市场规模状况分析
第二节 中国bms行业财务能力分析
一、行业盈利能力分析与预测
二、行业偿债能力分析与预测
三、行业营运能力分析与预测
四、行业发展能力分析与预测
第四章 2021-2023年中国bms市场供需态势分析
第一节 2021-2023年中国bms市场供给增长情况
第二节 2021-2023年中国bms市场需求增长情况
第三节 2021-2023年中国bms市场供需平衡性分析
第四节 中国bms行业进入退出壁垒分析
一、进入壁垒
二、退出壁垒
第五章 bms行业发展现状分析
第一节 中国bms行业发展分析
一、2021-2023年中国bms行业发展态势分析
二、2021-2023年中国bms行业发展特点分析
三、2021-2023年中国bms行业市场供需分析
第二节 中国bms产业特征与行业重要性
第三节 bms行业特性分析
第六章 行业运行状况分析
第一节 行业情况背景
一、参与调查企业及其分布情况
二、典型企业介绍
第二节 总体效益运行状况
一、总体销售效益
二、2021-2023年bms行业总体盈利能力
三、2021-2023年bms行业总体税收能力
四、2021-2023年bms行业市场总体产值能力
第三节 不同地区行业效益状况对比
一、不同地区销售效益状况对比
二、不同地区行业盈利能力状况对比
三、不同地区行业税收能力状况对比
四、不同地区行业产值状况对比
第四节 类型运行效益对比
一、行业不同类型销售效益状况对比
二、不同类型盈利能力状况对比
三、不同类型税收能力状况对比
四、不同类型产值状况对比
第五节 规模运行效益对比
一、行业不同规模销售效益状况对比
二、不同规模盈利能力状况对比
三、不同规模税收能力状况对比
四、不同规模产值状况对比
第七章 bms区域市场情况分析
第一节 华北地区
一、2021-2023年行业发展现状分析
二、2021-2023年市场需求情况分析
三、2021-2023年市场规模情况分析
四、2021-2023年市场潜在需求分析
五、2024-2029年行业发展趋势分析
第二节 东北地区
一、2021-2023年行业发展现状分析
二、2021-2023年市场需求情况分析
三、2021-2023年市场规模情况分析
四、2021-2023年市场潜在需求分析
五、2024-2029年行业发展趋势分析
第三节 华东地区
一、2021-2023年行业发展现状分析
二、2021-2023年市场需求情况分析
三、2021-2023年市场规模情况分析
四、2021-2023年市场潜在需求分析
五、2024-2029年行业发展趋势分析
第四节 中南地区
一、2021-2023年行业发展现状分析
二、2021-2023年市场需求情况分析
三、2021-2023年市场规模情况分析
四、2021-2023年市场潜在需求分析
五、2024-2029年行业发展趋势分析
第五节 西南地区
一、2021-2023年行业发展现状分析
二、2021-2023年市场需求情况分析
三、2021-2023年市场规模情况分析
四、2021-2023年市场潜在需求分析
五、2024-2029年行业发展趋势分析
第六节 西北地区
一、2021-2023年行业发展现状分析
二、2021-2023年市场需求情况分析
三、2021-2023年市场规模情况分析
四、2021-2023年市场潜在需求分析
五、2024-2029年行业发展趋势分析
第八章 2021-2023年中国bms行业市场与竞争分析
第一节 2021-2023年中国bms行业竞争策略分析
第二节 bms行业上下游市场分析
一、bms行业产业链简介
二、上游市场供给分析
三、下游市场需求分析
第三节2021-2023年中国bms行业需求情况
1、bms行业需求市场
2、bms行业客户结构
3、bms行业需求的地区差异
第九章 bms行业市场竞争策略分析
第一节 行业竞争结构分析
一、现有企业间竞争
二、潜在进入者分析
三、替代品威胁分析
四、供应商议价能力
五、客户议价能力
第二节 bms市场竞争策略分析
一、bms市场增长潜力分析
二、bms产品竞争策略分析
三、典型企业产品竞争策略分析
第十章 bms行业重点企业竞争分析
第一节 a公司
一、企业基本概况
二、营业规模分析
三、2021-2023年企业发展趋势
四、2021-2023年企业竞争优劣势分析
五、2021-2023年企业经营状况分析
六、企业未来发展战略与规划
第二节 b公司
一、企业基本概况
二、营业规模分析
三、2021-2023年企业发展趋势
四、2021-2023年企业竞争优劣势分析
五、2021-2023年企业经营状况分析
六、企业未来发展战略与规划
第三节 c公司
一、企业基本概况
二、营业规模分析
三、2021-2023年企业发展趋势
四、2021-2023年企业竞争优劣势分析
五、2021-2023年企业经营状况分析
六、企业未来发展战略与规划
第四节 d公司
一、企业基本概况
二、营业规模分析
三、2021-2023年企业发展趋势
四、2021-2023年企业竞争优劣势分析
五、2021-2023年企业经营状况分析
六、企业未来发展战略与规划
第五节 e公司
一、企业基本概况
二、营业规模分析
三、2021-2023年企业发展趋势
四、2021-2023年企业竞争优劣势分析
五、2021-2023年企业经营状况分析
六、企业未来发展战略与规划
第六节 f公司
一、企业基本概况
二、营业规模分析
三、2021-2023年企业发展趋势
四、2021-2023年企业竞争优劣势分析
五、2021-2023年企业经营状况分析
六、企业未来发展战略与规划
第七节 g公司
一、企业基本概况
二、营业规模分析
三、2021-2023年企业发展趋势
四、2021-2023年企业竞争优劣势分析
五、2021-2023年企业经营状况分析
六、企业未来发展战略与规划
第八节 h公司
一、企业基本概况
二、营业规模分析
三、2021-2023年企业发展趋势
四、2021-2023年企业竞争优劣势分析
五、2021-2023年企业经营状况分析
六、企业未来发展战略与规划
第九节 i公司
一、企业基本概况
二、营业规模分析
三、2021-2023年企业发展趋势
四、2021-2023年企业竞争优劣势分析
五、2021-2023年企业经营状况分析
六、企业未来发展战略与规划
第十节 j公司
一、企业基本概况
二、营业规模分析
三、2021-2023年企业发展趋势
四、2021-2023年企业竞争优劣势分析
五、2021-2023年企业经营状况分析
六、企业未来发展战略与规划
第十一章 bms行业投资与发展前景分析
第一节 bms行业投资机会分析
一、bms投资项目分析
二、可以投资的bms模式
三、2014年bms投资机会
第二节 2014-2020年中国bms行业发展预测分析
一、未来bms发展分析
二、未来bms行业技术开发方向
三、总体行业“十四五”整体规划及预测
第三节 未来市场发展趋势
一、产业集中度趋势分析
二、十四五行业发展趋势
第十二章 2024-2029年bms行业发展趋势及投资风险分析
第一节 当前bms存在的问题
第二节 bms未来发展预测分析
一、中国bms发展方向分析
二、2024-2029年bms行业产值变化预测
第三节 2024-2029年中国bms行业投资风险分析
一、市场竞争风险
二、技术风险分析
三、政策和体制风险
四、进入退出风险
第十三章 bms行业发展趋势与投资战略研究
第一节 bms市场发展潜力分析
一、市场空间广阔
二、竞争格局变化
三、高科技应用带来新生机
第二节 bms行业发展趋势分析
一、品牌格局趋势
二、渠道分布趋势
三、消费趋势分析
第三节 bms行业发展战略研究
一、战略综合规划
二、技术开发战略
三、区域战略规划
四、产业战略规划
五、营销品牌战略
六、竞争战略规划
第十四章 市场预测及行业项目投资建议
第一节 中国生产、营销企业投资运作模式分析
第二节 外销与内销优势分析
一、投资对象
二、投资营销模式
1、bms企业的国内营销模式建议
2、bms企业海外营销模式建议
第三节 2024-2029年全国市场规模趋势
第四节 2024-2029年全国投资规模预测
第五节 2024-2029年市场盈利预测
第六节 思瀚投资策略与建议
一、企业资本结构选择
1、bms企业国内资本市场的运作建议
2、bms企业海外资本市场的运作建议
二、企业战略选择
第七节 项目投资建议
一、产品技术应用注意事项
二、项目投资注意事项
三、产品销售注意事项
图表目录
图表:2021-2023年中国bms行业市场规模变化
图表:2021-2023年中国bms行业潜在需求量变化
图表:2021-2023年中国bms行业市场容量变化
图表:2021-2023年中国bms供给量变化
图表:2021-2023年中国bms供需平衡分析
图表:2021-2023年中国bms市场供需分析
图表:2024-2029年中国bms区域需求结构变化
图表:2024-2029年中国bms行业产值预测
图表:2024-2029年中国bms行业总资产预测