NE时代尹昊越:新能源汽车BMS市场竞争格局及趋势展望

NE时代新能源/尹昊越

阅读 1535    更新于2023-11-15 09:13:24

“2023xEV电池技术论坛暨新能源光储充融合产业大会”上,NE时代资深分析师尹昊越以《新能源汽车BMS市场趋势》为主题进行了分享。

该报告主要有三个部分,包含BMS行业背景、市场竞争格局及未来市场趋势展望。

BMS行业背景

根据趋势来看,新能源汽车市场渗透率快要突破40%,车市整体向好。

在新能源汽车不同价位车型内卷加剧,75%的新能源车都集中到10万-30万价位,尤其集中在10万-15万,A级车市场最为集中。上图右边为销量Top车型, 竞争者或者行业头部在竞争这些市场的时候,最能拼的还是价格。

电池部分呢,我们用容量做了一个趋势图发现,小容量电芯减少,130-170Ah电芯已成为趋势,规模化明显,而且是平台化的产品。用一款电芯适配一系列车型,电芯的平台化让大电芯优势进一步凸显,所以我们看到电芯容量的趋势是, 份额不大的电芯出货量会进一步减少,会进一步往大电芯以及有规模化优势的电芯进行集中。

除电芯容量趋势以外,我们发现现在的车辆基本配备100-200个电芯,从90串到120串,这是最主要的电芯分布。这个主要由纯电车主导,纯电车占60%-70%,售价在10万-15万,已经能够很好地适配这个电芯个数;二是电压平台,我粗略分了一下,主要是想看高压,300V到400V的平台能占75%,大于400V的,600V-700V的高压平台还在上升中,目前的数据能达到15%,更高的电压,可以同理去推更高的快充未来是什么样的占比;三是电池容量平台,小容量的A00、A0级车在今年的销量并不高,单车带电量基本上在40-60kWh,这是作为标配,已经非常成熟了。大于60kWh占到了30%,以前我们觉得这个车的电池是最贵的,多带一些电量,一定会价格上升非常多,实际上不光车企在拼价格,也在拼带电量。个人是一名电动车消费者,从我的感受来看,电量给我带来的焦虑真的没有特别大,我感觉大电池包在这个层面上也有着比较好的发展;四是三元和铁锂,这个数据是我们一直以来在强调的,铁锂各方面性能都能很好替代三元,早期铁锂还不是很成熟时以三元为主,现在铁锂已经占据了绝对优势,在下一代新材料体系出来之前,基本上可以认为铁锂真的是行业中一个非常成熟,而且非常全面的解决方案。

电池决定BMS适用性,对于BMS来讲,早期在标准还不是特别成熟的时候,我们有一系列的测试,经过2020年的标准迭代,增加了电气适应性能、电池间性能,以及之前说到的5分钟不起火不爆炸,都在说明政策标准正在完善,并且提高了BMS体系能力。具体到前面说的材料、汽车类型、大电池包,也是对BMS提出了更高要求。铁锂由于充放电电压平台缘故,同样的测量精度,5毫伏、10毫伏,铁锂的测量误差就是比三元更大,所以 铁锂电池包需要更高的电压传感精度。

除此之外,电压监测同时影响到SOC监测,所以铁锂对BMS要求更高。虽然现在混动占少数,但是混动对于BMS要求可能是更多的,因为一系列的工况比纯电更加复杂,电流采样频率不同,使用功率型电芯,温度采样频率更高,这些会直接影响BMS硬件。大电池包+大电芯,对BMS来讲有好处,只要电芯个数少了,对应的采样间隔、频率,相对来讲都有比较好的平衡。还有一个问题,采样精度要提高,电芯精度减少,电池包电量高,需要很好地控制它的安全性。

最后是高压和快充, 高压平台有安规要求,更大的高压,需要解决EMC问题,这是电子层需要考虑的,尤其是能量体系。另外更多的电芯,数据量也更大,我要保证传输的时间间隔,通信速率也一定要达到, 快充对充电过程、各个环节信号传输也有要求。无论是政策,还是市场电池环境,都对BMS提出了更高的要求。

关于BMS产品困局,我们的思考是要有更好的测量精度、更好的效果,需要对应的适配更多的硬件,无论是AFE个数,还是单个AFE的能力,提升的同时很大程度上会增加BMS成本,右边有成本分布图,它有77%,甚至更高,不同车型、不同设计当然也会不一样。在成本这么高的情况下,再提升硬件,剩下的利润会非常少,并且再怎么样提高BMS性能,最终受益又是有限的,精度再往上提,边际收益却非常小,采样误差从5%减小到1%,它的收益可能很大,再想往下减,需要很多硬件,成本一下就增加非常多了。

BMS市场竞争格局

依据BMS产业链,我们梳理了三个大环节,首先是上游组建,中间是PCB代工/系统集成,下游是电池包及整车集成。整体分成三类企业,这些企业并不只是在这样一个环节有自己的产品或者价值。

上游有各种外资企业,也有一些本土优秀企业,中间有代工+软件组合公司,下游有电池厂、整车厂。这三类公司放在一起,大家都可以参与到BMS的解决方案,相较于中游,上下游核心优势较为明显。上游掌握了核心原材料,下游掌握了核心需求。参与者非常多的BMS行业,在供应格局上,BMS企业非常想要绑定大客户,车企非常需要分散自己的供应链。这样的供配关系下面,BMS企业或者其中的供应商,想要杀出重围必须拼规模,有规模才有拼成本的可能,所以自然会竭力绑定大客户。

三种类型的BMS企业,实际上反应的是车企采购模式的差异。我们列举5种模式:

第一种,全部外包,交钥匙方案;

第二种,车企自己生产硬件,其他软件、算法由供应商来;

第三种,车企只是单独完成软件应用层开发;

第四种,车企单独找一个代工厂,完成其他所有部分的开发;

第五种,车企完全自主。

从采用这些模式的企业数来看,第二种基本没有,最多的是第一种,很多车企还是需要有完整解决方案的供应商。同时,车企自己的布局也非常多,最基础的是车企为了电池包管理的一系列信息,至少要开发应用层软件,更加激进的、能力更加强的可以选择底层软件,包括PCB硬件设计,最强的,像比亚迪、特有完全的自主产业链,可以自主生产。在这种模式下,虽然总体外采比较多,实际上非常有竞争力的车企真的会自己做。

我们根据实际出货份额,同样按照这三类企业做了区分,车企自己出货BMS比例逐渐提升,另外第三方企业份额变小、电池企业份额也在变小,电池企业下降更多,有一部分原因是车企连带着自身布局一块下了,他在过渡期、自己的转型期,为了培育自己的能力,他决定选择更加配合自己的第三方供应商。在这样的背景下,我们会发现流畅的制造过程被车企各种不同的需求、开发思路打散了,有一部分车企开始自己去做,留给第三方供应商的和平会更加分散一些。

到底什么样的产品才能够很满足车企的需要?现阶段有两个点比较值得注意,一个是技术先进性并不是产品精度到底多么高,技术先进性可能是你在平台规划上要领先车企半代或者一代产品,他就会觉得你有技术先进性,引用你的产品可以很好地提升自己本身的能力;另外是价格,现在的价格不宜多说,已经压榨到利润非常微薄的局面。

未来市场趋势展望

欣旺达专家说VCU跟BMS融合,低压部分把主控可以拿到多合一或者是VCU方案中去。

以比亚迪为例,它能实现的效益非常可观,物料直接减少,在软件方面,代码量也减少,并且又很支持新一代电子电气架构,OTA比较方便,也节省了整包当中的空间。对于未来最终的BMS方案,有发挥空间,有一种方案是同时在PCB板上,DMU相当于移植到另一个板上去,它在这个板上有独立的构件,这是One board方案,实现起来比较容易,得到的收益也比较有限。更好的是One Chip,它不是SOC的形式,它是更加强大的MCU,ST Stellar CMC,要有更强大的CMU支撑把BMS移到车上面,不同的物件还是有差异的。One board简单易行,One Chip要有供应成本的上升,同时对车企来讲处在一定黑盒的情况下,你还不能完全了解芯片内部的布置,对于你真正把多套控制系统移植到MCU里产生的问题,要达到最后的单个MCU,还需要平衡成本与性能。

BMS的主控被拿走了,价值部分会从BMS转移到ECU、域控位置上,对于BMS企业来讲,欣旺达也开始推出域控等解决方案,BMS企业如果还停留在之前的解决方案上,如果不做产品本身的拓展,没有办法摆脱产品的困境。积极的去做这样的产品布局拓展,它才有可能摆脱存量竞争。

另外一个趋势是国产化芯片,尤其是模拟芯片,过去海外厂商统治整个市场,中国市场很难找,现在在BMS领域,包括数字芯片和模拟芯片,其中的模拟芯片,国产已经具备了同等水平,它的竞争优势马上会开始体现,我们知道国产芯片只要随着量的到来,它马上就会有各个方面的优势,质量也会逐渐可控起来。当中关键的模拟芯片,如AICE、电流传感器、数字隔离等,

这里提一下无线BMS,它的整体拓扑方案非常先进,有CMC与BMU的无线,有电芯直接与BMU的无线,即所谓的智能电芯。CMC直接与VCU通信,这个暂时还没有企业做宣传,但我想这是一种可行方案。这些方案已经由国外宾客先进的芯片厂推过一轮了。加这些无线芯片,对于大厂来讲肯定是有利的,在车企的搭载上,我们发现还没有大规模搭载上车,有少量的确实是量产产品,但是对整车性能没有特别明显的宣传它有性能提升,这可能是无线BMS的阶段。

再继续讲一下它所受的阻碍,无线BMS减少线束,模组化自由组合更加方便装配,后续梯次回收可以做到直接从车上换下来,梯次利用,再换到储能,都是同一系统,非常便捷。缺点在现阶段不可忽视,它的硬件成本,每个从控都要带有蓝牙模组,每个蓝牙模组费用乘以从控个数,会带来非常大的负担。BMS系统最核心的是验证系统真的很可靠、很有鲁棒性,如果真的要搭载,需要采集多少样本,才能够实现我说的无线BMS系统更加安全,有非常多的硬件成本。另外能耗更高、安全性,在比较复杂的射频环境下的安全性,还有软件的通信,甚至是数据的安全性。我们发现无线BMS如果要实现这样一个功能安全,很多是反向验证的,我通过证明BMS系统的安全性反向证明无线BMS的从控和主控安全。总之,无线BMS的阶段性阻碍还是没有突破的,需要比较长期跟进,并不是马上就能推这样一个产品,它就能够上车。

最后是我们对行业的预测和思考,BMS市场肯定是随着新能源汽车销量上升而上升,为什么我们这边又感觉它有一些阻碍或者是变化,实际上在三年内,内部会有非常多的技术和布局改变,在成熟期它还没有迎来新曲线的时候,需要大家更加灵活调整自己;短期,车企供应商怎么调整定位,获得主动权;芯片国产化背景下,如何提前布局好,尤其是供应链这边,只有真正当我们的BMS里面的关键硬件国产化提高了,它的利润也好、市场也好,才能够更合理的打开。长期来看,无线BMS等新的技术,包括场景,企业可以合理储备前瞻技术,达到最终的比较好的整体战略。

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