20160613-国联证券-新能源汽车:BMS行业深度报告:BMS重要性凸显迎来黄金时代.docx
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1、证券研究报告2016年6月13日Wfti优鼻BMS行业深度报告一年走好捕具分析师,马松执业证书号:S0590515090002马松邺葡电话:0510*85613713Eniai1.t1.1.g1.s?独立性声明,作存保iF报行所采川的寓均来自SiUiifi.分析爱我珞于本人的职业理,.通过合型判断并招出结论,力求客观.公正.结论不受任轲笫三方的授意*影再特此申明。国联证券股份有限公司经相关主管机关核准具备证券投资咨询业务资格,BMS是新能汽车的核心竞争力.箱能源汽车所用动力电池相较于传统消费类俚电池,无论是结构发杂程度、所搭坡的单体个数.还是整体时安全性能的要求都显於提升,这使得BMS的Ift
2、要性更加凸显.是新能源汽车的核心竞争力之一.其价值S1.也从鼓初的数元增加到目前总高达到数万元,者虑到性能和成木的平衡,我们认为分布式和被动均衡将是未来霸能源汽乍用BMS的发履方向.BMS行业迎来黄金时代.近年来,国内新能源汽车行业高度景气.产的k增长迅猛,大力促进JBMS行业的发概.随产新能源乘用车和专用车的放量,三元小电池渗透率讲不断提升,从而明显提高对电池管理的旗度,提升BMS的质要性;此外阴若对于整乍特别是乘用隼安全性能要求的不断提岛BMS的受重视程度也会不断加强,我们9(计20162018年,E1.内新能源汽车用BMS的市场镇畏分剧为29亿元、36忆元、45亿元,平均年增长率达到27
3、%.本土厂商已成主编看好BMS+PACK模式.国内BMS市场上本工厂商已经占据了大部分的市场份额,参与的竞争者主要有电池厂和第三方专业的BMS厂商,相较于单独的BMS供应商,PACK厂商若是能够遑供完整的解决方案,对于电池包的柜体断状性能都有帮助,在后续维保时,也更容易协调和解决,因此我的看好BMS+PCK极式相关标的推尊:1均胜电子(600699):国内汽车电/龙头,BMS技术朱先;Q)欣旺达(300207);消费类电池龙头,动力电池和BMS业务迎味放量期:G)金杯电工(002533hBMS+PACK新贵,为业缄带来巨大弹性:3)跖光股份:收照BMS行业龙头,积极转型新能源汽车相关业务,步入
4、发展新阶段.风险提示.新能源汽车产锚量不达预期、行业内竞争加刷.图表目录31 .BMS:锂电池守护者41.1 动力电池时代BMSjR要性凸显41.2 BMS的构成与功德61.3 分布式和被动均衡将是BMS未来发展方向71.4 BMS是新能源汽车的核心竟争力112 .完法班BMS的核心竞争力123 .BMS行业迎来设金时代153.1 能源汽车行业高度景气153.1.1 新能魂客车;新俄源公交空间已不大,轻客发掘受制于补贴153.1.2 新能源专用车:物流车为主.发展不断加快1631.3新健源乘用车:占比低,发展空间巨大173.2 BMS行业进入快速成长期174 .市场竞争格局194.1 国外市场
5、:胫车企业、零部件企业和电池企业瓜分市场194.2 国内市场:本土厂商己成主流,电池厂和BMS厂商占据主导地位.204.3 未来展望:祭车厂卷与度加强,而好BMS+PACK模式225 .相关标的推件235.1 均胜电子:国内汽车电子龙头245.2 欣旺达:消黄类电池龙头,动力电池业务迎来放垃期255.3 金杯电工:转里新健源行业,公司迎来发展新阶段265.4 阴光股份:收购BMS行业龙头,步入发展新阶段266 .风险因素27图表目录S*I:全球各类总电池占比变化圈表2:三率的保电池保拧板(上)和特斯拉电池管理模缺(下)国表3:不同应用(*中电池BMS的七较图表4:BMS的工作理图表5:BMS要
6、实现的基本功的7屈表6:BMS集中式(左和分布式右)构架7图表7:BMS三料架构的比较8图表8:全球主海车企采用的BMS管理构架9图表9:电池蛆的均布示宏图9图表10:BMS主动均窗与被动均衡的对比IO图表I1.cTes1.a电M的fiM结构I1.图表12tTZi1.每节电池上均有单独的保险炫12图表13TeSkI每个电池If1.上均有独立的BMS图表1如BMS企业具有片毛利的*点屈表15BMS企业的曹业成本中原材料是主要部分图表16:BMS软件层面构架图表17:不同SOC估算方法的对比图表18,全球主要B1.家和地区新能汽车历年借*图表19,国内新能汽车历年产童B*20,国内新能客车产销重1
7、6图表21,新能公交车占公交车销量比例16图表22,近年来或电动专用车产景情况16图表23,2015年里内主要电动专用车(物流车)企业市场份16S24.20142015年国内新能源集用车产重17图表25.2015年国内薪能源票用车车企箱量推行17图表26:公司RHMI启动电池相关利18图表27,国内斫能源汽车产19图表28:国内BMSitr场战模BUM19图表29:国外主要的新能源汽车BMS供应局19图表3(h2015年国内主鬟钝电动客车BMS供应高装机重21图表31,2015年国内纯电动集用车中外BMS供应商所占市场份21屈表32:2015年国内纯电动集用车BMS供应商所占市场价218B*3
8、3:主要BMSM造育在国内的配套关JK祟用车.至2015年IO月)21圈表34:国内主要BMS企业发明授权数23BB表35主襄BMS制造商的相关业务介绍23BH表36.点推荐品种271. BMS:锂电池守护者BMS中文称电池管理系统,用作时电池包进行实时监控,提供剜余电I丸电池状态、电流等信息,能防止电池过充、过放、过压、过流、过高温,其忧劣直接决定着动力电池祖的使用寿命:个合适的电池管理系统能够在充分发挥电池优越性能的同时.给予电池最佳的保护,保证电池性能,砧长电池寿命.降低电动汽车运行成本.1.1 动力电池时代BMS重要性凸显电池特性决定BMS必不可少.由于电池电化学反应的持性,在无放电过
9、程中,电池内部进行着电能和化学能的相互转化,电化学反应的过程受到多种因素的影响,在某些条件下如过充、过放、过流,用路及超高国允放电等.电池内部会发生化学副反应,严电影响电池的性能,并且可能发生燃烧或并产生大M:气体使电池内部压力迅速增大而爆炸,导致安全问题,因比自例电池大规模使用起电池保护便足必不可少的.新能(汽车发,全球动力电沌占比在排徒上升.近年来,生理新能源汽车的发展日益引起重视,各国政府都在加残新能魂汽车的推广,14年以来.国内在强力补贴政策剌激新能源汽车更是创Z38万的天址水平,对动力电池的雷求At大大增加.15年全球动力电池占比已经达到了28%.比2014年份额增加I倍.新能源汽车
10、的发展已羟成为不可逆转的潮流,动力电池份额占比会持续提升R*1:100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%电泊占比如数据来做,爽迪智K:田联证券研究所动力电池时代BMS我性凸J1.,在伸电池以消费电子为主的时代.BMS站构比较荷单,主要由一块保护板和一个电流保护等组成,主要作用是防止过充过放.F机和笔记本等产品上再加个电址估W和显示.而到了动力电池时代,新能源汽车对电池的需求量成千上万倍的增加,少则几百多则近万个单体电池申并的复杂程度也大大增加.附着取体锂电池数盘的埴加,电池间致性的问应也比较突出,存在“木桶效陶”的问遨.仔个电池都图要有比较好的保护,同时为了整体的效率
11、,BM6还需要迸行主动均衡,以发挥电池包的总大使力.可以说,花动力电池时代,BMS的里要作用更加突出,是动力总成的核心技术之一.数品来源;M有货料国或证券研究所从消费电子锂电池到动力电池时代,电池钟理系统的功能逐渐演化,其复杂性和功能大大增加,其价值也从数元增长到斑高超过数万元.图裳3:不PW用中电油BMS的比较I名的应用径域彳功能要求价值保护板一破消费电子、电动工具1-6防止期电池过充、过放、过渡等儿毛到数元不等利奥手机、第防Ita充、过放、过流、BMS记本电收充电普理,屯地醍示5兀电动自行车.防止过充过放,过流、BMS平衡乍等小型动力设备数十个充电管理、轲余电m显示、温Itt保护300元全
12、面Jfi控电池电应、电BMS秋能源汽乍、储俊系统攻仃至数千个流实时状态和以城状况.精确计算电量.进行主动均备.要禽效2O-2OCXM)元车、故依警示数据来源:网拓资料国联证券研九所1.2BMS的构成与功能BMS的基本工作原理是MCU采集传速湍提供的电流、电压、温度等电池工作参数,从而对电池的工作情况进行分析.估耳其剌余电班,决定是否启动保护电路或进行均衡:电池工作状态可通过显示解显示,也可以与上位机进行通信,从而实现远程监控.BMS主理由主控单元,从控单元、佰息票集单元、信息传输及显示单元等组成.在硬件设计过程中,为达成产品的高可糕性和安全性.在各功能区需要选择PPTC,FUSE等被动保护落件
13、以保护电子电路在攵柴电超环境中的功能和安全.R9衰4:BMS的工作JM1.负栽主充电SS池理统电管系数据来源:网络资81国联证券研九所在以锂电他为主要羯动力的电动汽车上,BMS需要在汽车运行环境3对电池组进行数据监测和故障诊断,以便对电池进行动态管理.并将这些数抠匕传至整乍控制器,便于进行控制策略的造取与实施,实现电能的高效利用,保持电池性能良好.同时起到延长电池循环使用寿命的作用,因此对电池寿命的延长和能法的利用效率就成为我们评判BMS质It的最终标准.一般来说,BMS要实现电池电11:电流检测、电fit计嵬、均衡管理等九大功能.K*5:BM、要实现的苓本功值数据来国:网络资料国联证券研究所
14、1.3 分布式和被动均衡将是BMS未来发展方向按照BMS的管理架构来分,BMS可以分为集中式管理系统、半分布式管理系统和分布式管理系统.RB衰6:BYS集中式(左)和分布式右)WXMCtMaaCAMmI*cu*O*wcJfJjJ1IMCUBMCjj1.Iz=数据来源:第电动M国或证券研究所集中式管理系统欠构比较简取,适用J比较小的电池包,分布式比较适合大电池包,结构匏杂成本较高,但安全性、精度上面都有较好的表现,而半分布式是两者的折中,优缺点不是特别明显.总体上来说,BMS是着分布式管理系康在发展的.K7:BMS=WJBWKJtee管理方式特点优点.缺点I集中式内置BMS.将所仃的果集的体电压
15、&电压任份和M憧的单元全部集中在一块BMS板上,山急T控制器直接控制地电洪控制笈,适用于比较小的电他包.砧构比收前地.或本较低.由于采桀备份在同块板上.之间的通信也淘化了“通体果样的线束比较K.导致采样导规的设计较为M杂,长线和出线在均衡的时候导致撷外的电IE珏降I整个包的废束措布也比较麻烦.整块BMS所能支持的垃高的通道也是有ft!的”分布式BMU+多个CSC方式.将电池模祖(模讯和CSC配的方式)的功能独立分离.整个系统形成ICSC(的体管理单元卜BM点电池竹理控制器)、S-Rs堆电器控制器和整乍MA.三层用个网络的形式.将KI组袋配过和简化.采样姚束固定起来相对容易.战束距国均匀,不存在
16、压降不一的何理:当电池包大了以后,此模式比较有优势r.成本较高FHFjmcu.独立的CAN总.线支杼将各个模块的信息将台发送给BMS,总触的电压络息对齐设计也相对义公.这种方案系统成本锻豳,十是移只起来最方便,属于/价离开发成本低的典型,电池包可大可小.半集中式BMU+少僦大CSC方式.P要用于模羽井布比较奇特的包匕典型的应川加SmanED和Vn1.1.整个系统的si件较少.功能集中收需.结构比分布式更筒的是分布式和会中式结构的折中.成本较霹数M来池:第电动网国能法券研究所大部分的车企也都采用了分布式的BMS管理构架,这是一个明的独.在新能源客车中,电池装机量比较大,电池数盘较多,而且电池的分
17、布位置也不限于底做.对电治安全性要求而,集中式管理构架的难度大大增加.囚此BMS绝大部分都采取了分布式的管理架构(电池管理系统+多个温度电压测H单元方式).将电池模组的功能分离.在新能源乘用车上,BMSJb采取集中式和分布式构架的都有.一般来说,小步的EV乘刖车,电池包较小,空间在限,枭用集中式的管理成本低、结构简单,如ICaf、TWiZy等都采用了集中式的管理,采用自然放热,国内的微型车一般均是采用集中式管理系统,在分布式管理系统中.采取主从式BMS管理构架由一个主控模块和多个采集模块组成,多见于一些中高端的乘用车之中,如宝马的i3、i8,特斯拉Mode1.S等,国内如比亚辿、上汽等,在分布
18、式构架下.BMS的可发制性高,能适应多种不同的车型.因此其开发的成本虽然高,做收起来后,悠个成木会下来,图表8:H主法车企采用的BMS1.rawB柒中式言税斯.Cmw.Jcttn.大多数HEV福特HUsioniCniaxHite1.cafSJ诺IVizy、HukvZH众秦云系列、吉利新大神分布式宝ActiveHypini支马i8、大众GaIfGTE,XfifIJOudandcrPHEV.比亚迪素、施大众EG爪E-up.宣与i3.和亚特5()0e.特斯抗m!dS.比亚迪E6、绝大部分纯电动客车半分布式通用V0、IIHPhuSPHEVSmanED致据来淞:第一电动两国或IE券研究所BMS必须具备电
19、池均看功能.在动力电池生产出耒之后,坦然经过筛选.每个电池由于电压差别、容fit差别、内阻差别、充电和放电速度差别天然就会出现不同,此外在使用一段时间后,各个电芯指标也会出现差异化,因此年个单体包芯的放电容足是不一样的.而电池包的容St会由放电酸少的那个电芯去决定(木桶效应),为了提高整个电池包的寿命和也定性,BMS必维进行均雳,使得各个电芯的容量、电压等指标维排在相同的范围之内。EX9:电国被动均窗的趣济性和适用性更优.根据所采J1.1.的均衡方式可以分为上功均衡和被动均衡,主动均衡父称为无损均衡,采用能匏特移的方式,将高能他的电体的能量转移到低能后单体中,实现整个电池组的均衡。主动均衡明显
20、健鲂提高电池包的能M利用率,但是其法构更豆杂,成本也会更i.我来说主动均衡适用于高率效、大容量的动力空钟电池组应用。被动均衡又称行损均衡.在单体电芯上来用电阻等负我分流将容依多的电池的能消耗掉来实现整批电池的电压均衡.般来说,被动均衡适用于小容量、低申致的锂电池殂应用.从两种不同方案的均衡策略卜.来貌似主动均衡更为优秀.因为其基本不损H.但是从目前行业的发展情况求看,我们认为被动均衡将是今后的发展方向,得出这样的结论主要茶于以下几点理由:(1)价格:H前来说,采用主动均雳的BMS价格要比乘用被动均衡的BMS价格高50%以上,而做存精续补贴的退坡,整车厂特别是乘用车厂家对于降低成本的诉求会进一步
21、加强,价格更低的被动均衡具有明技的成木优势:(2)必要性:Hm采用的电压均衡段只徒改善由于各自漏电不同导致了荷电能力相I可的电芯的电压不样,而这种保W导致的不同电芯之间的差异是比较小的,即使采用小电流的被动均衡也可以在较短的时间内加决,并且能f的浪费也极其行双.因此没行必耍使用主动均衡;(3整体性:实际上任何技术都要和整体条件相近用,单纯的提高BMS的均衡能力对于电池包整体农现的提升其实有限,还需要与电芯、PACK等做到很好的配合才能真正发挥其作用。以业内的标杆Tcs1.a为例,其BMS采用的也是被动均荷,主要是因为其使用了一致性非常优秀的松下18650电池,采用被动均劭足以满足其要求.随着国
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