2023年BMS电池管理芯片发展趋势

来源:电子发烧友网发布时间:2023-01-222486浏览

电子发烧友报道（文/刘静）根据国际能源署的数据，两年前电动汽车占新车销量的比例仅为4%，而在刚结束的2022年这一数字已飙升至13%，预计到2023年将提升至30%左右，到2030年在汽车领域有望完成55%的电动化渗透率。汽车电动化已是大势所趋，中国在2022年拿下全球电动汽车超50%的市场份额，并连续8年稳坐全球第一把交椅，未来电动汽车产业链上下游的国产厂商将获得大量发展机会。

实现电动化的首要关键是电池，而BMS电池管理芯片作为电池的核心半导体器件，在电动化时代的需求持续旺盛，成为各大芯片厂商跨界布局的热门赛道。随着工控、储能、新能源汽车、可穿戴设备等领域的电动化技术快速发展，相关的BMS电池管理芯片也迎来了快速迭代的时期。
本文基于2022年BMS电池管理芯片的市场变化、新技术、新产品，以及行业内多家BMS电池管理芯片企业的前瞻观点，来对2023年BMS电池管理芯片产业的市场和技术发展趋势做一个简单的预测。

国内厂商布局从单种类BMS芯片向多种类转变

由于电池的BMS系统复杂，衍生出多种类的BMS电池管理芯片，专门负责BMS电池管理系统的各种细分工作。目前市场上的BMS电池管理芯片种类，主要分为电池保护芯片、电池计量芯片、充电管理芯片、模拟前端AFE电池采样芯片以及电池均衡芯片。
而国产本土厂商在过去大多是布局单种类的BMS电池管理芯片，同时布局并实现3种BMS电池管理芯片量产的厂商非常之少。电子发烧友在先前的BMS电池管理芯片产业分析报告中，对国内18家企业涉足的BMS电池管理芯片种类进行整理发现，这18家企业中有三种以上及三种BMS电池管理芯片的有4家，两种BMS电池管理芯片的企业有9家，一种BMS电池管理芯片的企业有5家。相较过去几年，从事两种及两种以上BMS电池管理芯片业务的企业数量已经有明显地增加。
以创芯微来说，从2017年量产首颗180nm制程的单节保护芯片开始，到2020年也一直是专注在电池保护芯片领域。而在2022年的深圳电子展上，终于看到了创芯微带来了自主设计的新种类BMS电池管理芯片，即模拟前端AFE电池采样芯片新品。同样是深耕电池保护芯片领域的赛芯电子，也在这两年开始研发高压线性充电管理芯片，并取得了集成电路布图设计证书。2018年开始专注多节锂电池均衡芯片研发的钰泰半导体，也开始积极往充电管理芯片种类拓展，2022年在行业展会上也看到了钰泰半导体展示了锂电池充电管理芯片新品。
2022年国产厂商从单种类BMS电池管理芯片往多种类转变愈加明显，这侧面也反映了国产厂商在BMS芯片领域的技术水平提升迅速。众所周知，BMS电池管理芯片具有较高的技术门槛，电池电量状态和健康状态算法难度大，高精度低噪声采样电路、高压工艺等芯片设计要求高，从单种类拓展至多种类BMS电池管理芯片需要企业掌握更多技术。
目前国产厂商大都拥挤在电池保护芯片和充电管理芯片的赛道上，而电池计量芯片、电池采样芯片、电池均衡芯片在做的厂商很少，未来这三大种类的BMS电池管理芯片机遇无限，国产厂商或许可以积极往这方面拓展布局。

储能BMS电池管理芯片大规模起量，成为市场新增长点

BMS电池管理芯片广泛应用于消费电子、储能、汽车、工控领域。2022年消费电子领域需求不振，前三季度手机出货量同比下降8.81%、PC出货量同比下降11.28%、平板电脑出货量同比下降4.24%，CINNO Research、IDC、TrendForce等市场调研机构预测2023年消费电子需求仍将疲软。
在消费电子需求不振下，储能应用领域的BMS电池管理芯片需求反向大增。根据财通证券研究所测算的数据，2023年储能BMS电池管理芯片市场规模预计将同比增长61.79%，未来五年年复合增长率高达72.34%。此外，财通证券研究所还表示，未来储能市场的BMS电池管理芯片需求量可能会超出我们测算的范围。
储能领域所涉及的BMS电池管理芯片主要包括电池均衡芯片、电池计量芯片、电池监测芯片。假设每个电池簇参数为48V/280Ah，对应需要一颗16S AFE芯片。储能电站均采用主动均衡策略，每个电池簇需要16颗主动均衡芯片。在旺盛的市场需求驱动下，2023年预计能实现在储能应用领域量产电池均衡芯片、电池计量芯片的企业出货量会增加明显。目前纳芯微已在2022年中报中明确表示，“公司受益于下游光伏逆变器、储能等新能源市场的迅速发展，迎来新的增长点。”
国产厂商目前的电池均衡芯片、电池计量芯片、电池监测芯片更多的是被应用在智能手机、平板电脑、TWS耳机上，而储能领域的BMS电池管理芯片能量产的国产厂商还很少，2023年储能BMS电池管理芯片大规模起量可能更多地发生在国外企业。

均衡芯片与保护芯片集成趋势明显

电池保护芯片，是负责监测电池里电芯过压、过流、放电过流、充电过流、过热等异常情况，避免对电池造成不可逆损害的芯片。而电池均衡芯片负责的是让各节电池保持均匀平衡的电压、电量，避免多串电池出现电量较多、较少的差异问题。
目前看到，国产厂商将过去电池均衡芯片独立的均衡功能，积极往电池保护芯片上集成，形成一芯如多芯，多功能集成的BMS电池管理芯片产品。
例如，赛微微电最新一代高度集成的13-16串锂电池保护芯片产品CW1163，它除了能够提供过充、过放、充放电过流、断线、充放电高低温保护功能外，也能提供均衡功能。赛芯电子的多串锂电池保护芯片，也开始加入均衡功能。
2022年11月，猿芯半导体也带来好消息，全球首发一款主动均衡电池管理和电池保护多功能集成的芯片产品AC01，这再度成为均衡芯片和保护芯片集成趋势明显的佐证。
2023年，预计将均衡功能集成到电池保护芯片产品上的企业还会更多，这是国产厂商工艺制造技术提高，集成度越来越高的结果。

BMS电池管理芯片高精度提升加快

近年来，随着下游通讯、储能、工控、新能源汽车等领域技术的快速发展，对BMS电池管理芯片产品的性能要求不断提升，推动着电池管理芯片不断向高精度方向发展。BMS电池管理芯片的精度越高，对电池的安全及寿命越有保障。而低功耗，是更大限度延长电池运行时间的关键。
在精度方面，电压采样精度过去一般是±50mV，2022年看到大多国产厂商的BMS电池管理芯片电压采样精度已经提高到了±20mV，甚至有一些国产厂商已经做到国外厂商的±10mV，例如必易微面向锂电储能、动力电源、电动工具应用，发布的KP620x0系列BMS电池管理芯片，就已经做到了10mV的电压采样精度。
电流采样精度，目前国产厂商大多已经从过去的±1%提高到了0.5%。从2022年发布的新品看，中微半导、赛微微电、圣邦股份、微源半导体、南芯半导体的BMS电池管理芯片电流最高采样精度均已经做到了0.5%的水平。2023年，国产BMS电池管理芯片厂商在精度方面，有望进一步突破。

新能源汽车进入800V时代，高压产能将紧俏

虽然目前新能源汽车电压普遍在400V左右，但中高端汽车进入800V时代，相信将很快发生。早前小鹏汽车、广汽埃安、保时捷、比亚迪、北汽极狐、理想等多家车企已经发出消息，说要开始布局800V高压平台。
2019年保时捷率先推出采用800V高压驱动平台的Taycan，2021年广汽埃安发布的Aion车型也开始支持800V，2022年8月小鹏发布国内首款搭载800V SiC高压平台的小鹏G9车型。2023年预计奥迪量产的A6 e-tron车型、大众量产的Trinity车型等都将采用800V高压平台。
在过去一辆400V的新能源汽车，或许仅需要8颗模拟前端AFE电池采样芯片。而一旦进入800V时代，一辆新能源汽车对AFE芯片的需求量将至少增加到16颗，相较400V的新能源汽车翻了一倍。未来800V高压平台将成为各大车企的主流选择，这将带动BMS高压产能持续畅销，甚至可能出现紧缺的情况。