Schéma de la concurrence sur le marché des BMS et opportunités industrielles
Le marché des puces BMS a longtemps été monopolisé par des entreprises européennes et américaines telles que TI, ADI et NXP. Bénéficiant des avantages de la chaîne industrielle des terminaux et des batteries, la Chine a un rôle important à jouer dans le développement de marques indépendantes de BMS.
En outre, la forte demande de l'industrie chinoise des véhicules à énergie nouvelle deviendra une force motrice importante pour le développement de l'industrie des BMS, et les fabricants chinois de BMS bénéficieront de meilleures opportunités de développement à l'avenir.
La puce BMS fait référence à la capacité de surveiller la batterie en temps réel afin d'éviter les surcharges, les décharges excessives, les surtensions, les surintensités et les surchauffes, de manière à garantir le bon fonctionnement du système de batterie et à prolonger la durée de vie de la batterie.
La GTB à architecture distribuée devient la tendance future du développement
En termes de composition technologique, le BMS comprend principalement la technologie de la puce centrale du BMS, la conception de l'architecture du système BMS, le développement et les essais du matériel embarqué, le développement et les essais du logiciel embarqué, les essais d'intégration du logiciel et du matériel, la technologie de la sécurité fonctionnelle, etc.
Du point de vue du matériel, le matériel du BMS est le BMIC, qui comprend principalement des puces telles que l'AFE, le MCU, l'ADC et l'isolateur numérique. La puce frontale analogique AFE est utilisée pour collecter des informations telles que la tension et la température des cellules, et prend également en charge les fonctions d'équilibrage de la batterie. En général, la puce intègre des fonctions d'équilibrage passif ;
La puce MCU du BMS traite les informations collectées par la puce AFE du BMS et calcule l'état de charge (SOC). L'isolateur numérique est principalement utilisé pour la communication numérique entre la haute et la basse tension afin de réaliser la fonction d'isolation électrique entre les modules de haute et de basse tension.
Du point de vue de la topologie, la GTB peut être divisée en trois types : la GTB centralisée, la GTB distribuée et la GTB semi-centralisée, en fonction des différentes exigences du projet.
●Système de gestion centralisé : Le BMS centralisé peut rassembler toutes les batteries avec un seul matériel BMS, ce qui présente l'avantage d'un faible coût, d'une structure compacte et d'une grande fiabilité. Il est généralement utilisé dans les scénarios de petits ensembles de batteries avec une faible capacité, une faible tension totale et un petit volume de système de batteries ;
● BMS distribué : Le BMS distribué adopte une structure maître-multiple-esclave. Les fonctions telles que la collecte et l'égalisation de la tension et de la température sont réalisées par le contrôleur esclave. Un contrôleur esclave gère plusieurs batteries.
La communication entre le bus de contrôle principal et le bus de contrôle esclave adopte la structure BMU (contrôleur de gestion de la batterie) + plusieurs CSC (unité de gestion unique), ce qui permet de séparer indépendamment les fonctions du module de la batterie ;
●Système de gestion des bâtiments semi-centralisé : Le BMS semi-centralisé adopte le BMU + un petit nombre de grands CSC, qui appartient à l'application combinée du centralisé et du distribué, et est utilisé dans les packs de batteries avec des arrangements de modules étranges.
Ces dernières années, avec le développement continu des systèmes de batteries d'énergie à haute capacité, haute tension totale et grand volume, le BMS avec architecture distribuée a été de plus en plus utilisé dans des scénarios plus complexes tels que les grands ensembles de batteries, et est devenu la future tendance de développement du BMS.
Le système de GTB distribué connecté présente un avantage en termes de coûts et sera de plus en plus utilisé à l'avenir. En termes de taille du marché, le marché des systèmes de gestion des bâtiments a connu une croissance rapide grâce au développement rapide d'industries telles que le stockage de l'énergie et les véhicules à énergie nouvelle au cours des dernières années.
Selon les données de 2021, la taille du marché mondial des BMS devrait être de 6,512 milliards de dollars US et devrait atteindre 13,1 milliards de dollars US d'ici 2026, avec un taux de croissance annuel moyen de 15%. La demande du marché chinois des BMS en 2021 sera de 10 milliards de RMB. À l'avenir, avec l'expansion du marché des véhicules électriques et l'amélioration des exigences en matière d'efficacité des batteries, le marché des BMS devrait connaître une croissance régulière.
Trois types d'entreprises sur le marché des BMS
À l'heure actuelle, le marché des BMS est principalement occupé par trois types d'entreprises : les constructeurs automobiles, les fabricants de batteries et les fabricants tiers. Ces trois types d'entreprises ont leurs propres avantages et inconvénients et leurs propres priorités, et elles espèrent toutes saisir les énormes opportunités de développement offertes par la transition énergétique dans le contexte du "double carbone".
En particulier, les constructeurs automobiles représentés par BYD, Tesla, Geely, BAIC et Xiaopeng disposent de solides atouts. Intégrer les activités liées aux systèmes de batteries d'alimentation, y compris le BMS, en absorbant des talents en amont, en procédant à des acquisitions et en établissant une coopération stratégique. Après l'intégration, grâce à une recherche et un développement indépendants, la technologie de base sera appliquée à ses propres produits afin d'améliorer les performances de sécurité des batteries d'alimentation des véhicules.
Les fabricants de batteries représentés par CATL, Sunwoda, Desay Battery, AVIC Lithium Battery et Guoxuan High-Tech couvrent généralement des liens multiples tels que les batteries, le BMS et le PACK. Ces entreprises disposent d'une grande force technique et ont accumulé des données de base sur les batteries pendant de nombreuses années, de sorte qu'elles peuvent appliquer le BMS aux packs de batteries et les vendre aux clients finaux en aval dans leur ensemble.
En outre, les fabricants tiers représentés par Texas Instruments, Analog Devices, Infineon, STMicroelectronics, Kelie Technology, Super Thinking, Synergy Technology, Huatai Semiconductor et Shengbang disposent d'équipes de R&D très professionnelles.
Dotée d'une grande force technique et de capacités d'itération rapide des produits, elle réalise principalement des bénéfices en vendant des produits, des solutions et des services BMS aux fabricants de batteries et aux fabricants de terminaux en aval, mais ses relations avec les clients des terminaux sont relativement instables.
En ce qui concerne la structure de la concurrence, selon les données, en 2022, Findreams Battery (une filiale de BYD), CATL, Tesla, Huting Power, Ligao Technology, la capacité installée de 1 611 724, 659 503, 441 651, 392 025, et 358 588 ensembles respectivement se classe parmi les cinq premiers du secteur, avec une part de marché totale de 66,20%.
Il convient de mentionner que parmi les systèmes de gestion des bâtiments de nombreux fabricants, celui de Tesla est l'un des plus complexes et des plus difficiles sur le plan technique. Cela est principalement dû à la conception unique du groupe de Tesla, qui comprend un grand nombre d'éléments cylindriques. Batteries 18650ainsi que 4680 grandes batteries cylindriques.
À l'époque du modèle S, Tesla utilisait 7104 batteries dans l'ensemble de la voiture, toutes les 74 batteries étaient connectées en parallèle pour détecter la tension, et toutes les 444 batteries étaient dotées de 2 points de détection de la température. L'ensemble de la batterie comporte 16*6=96 points d'échantillonnage de la tension et 32 points d'échantillonnage de la température. On peut constater qu'un grand nombre de données échantillonnées augmente la difficulté de la gestion de la batterie et qu'il faut finalement s'appuyer sur un système de gestion de la batterie très performant pour définir une stratégie de contrôle raisonnable pour ces données.
La grande complexité du bloc-batterie a également permis à Tesla d'accumuler une force considérable dans le domaine du BMS. En revanche, la complexité du système de gestion de la batterie d'autres fabricants est bien moindre que celle de Tesla. Par exemple, ID.3, le premier véhicule électrique de la plateforme MEB de Volkswagen, utilise jusqu'à 12 modules de batterie, et son algorithme de gestion de la batterie est relativement simple.
Principales applications en aval du BMS
À l'ère des nouvelles énergies, tous les terminaux utilisant des batteries au lithium doivent être équipés d'un système de gestion des batteries (BMS) pour assurer leur protection, ce qui est progressivement devenu une nécessité absolue.
Du point de vue des applications en aval, les applications en aval des BMS comprennent principalement l'électronique grand public, l'industrie et les véhicules à énergie nouvelle. Parmi ces applications, les batteries d'alimentation des véhicules à énergie nouvelle représentent 54%, les batteries d'électronique grand public 22%, et les batteries industrielles et autres 24%.
Du point de vue du développement du BMS chinois, dans le domaine de l'électronique grand public et du contrôle industriel, de nombreuses puces de gestion de batterie de marque chinoise sont apparues sur le marché. Toutefois, dans le domaine des batteries utilisées dans les véhicules à énergie nouvelle, les puces de gestion de batterie dépendent toujours de puces importées d'autres pays, et il y a très peu de puces fabriquées en Chine.
Marché de l'électronique grand public
Sur le marché de l'électronique grand public, les téléphones mobiles, les PC, les PAD, les montres, les écouteurs et d'autres produits sont principalement des produits à faibles chaînes (1 à 4 chaînes). Le BMS joue un rôle dans la mesure, la sécurité, la gestion de la charge et d'autres fonctions, et la majorité des produits matériels sont des SoC.
En raison de la difficulté technique relativement faible, un grand nombre d'acteurs ont émergé en Chine dans le domaine de l'électronique grand public BMS au cours des dernières années, achevant progressivement le remplacement des produits chinois sur le marché des téléphones mobiles grand public et occupant une position dominante sur les marchés émergents de l'électronique grand public tels que les écouteurs TWS.
Toutefois, il convient de souligner que, bien que les fabricants chinois se développent rapidement, il existe toujours un certain écart entre le niveau technique actuel et celui des fabricants internationaux tels que TI et ADI.
Marché industriel
Sur le marché du contrôle industriel, les applications terminales des puces de gestion de batterie comprennent principalement les outils électriques, les drones, les robots industriels et le stockage d'énergie. Les produits du secteur industriel se caractérisent par un grand nombre de chaînes de batteries, une tension de fonctionnement élevée et un courant fort, et présentent donc des exigences techniques élevées en matière d'alimentation électrique et de puces de gestion de batterie. Les principales entreprises internationales sont TI et Rohm, et les entreprises chinoises sont principalement Nuvoton et Zhongying Electronics.
Du point de vue de la forme du produit matériel, le BMS des outils électriques est principalement basé sur la combinaison de puces AFE+MCU+égalisation active+isolation/communication/protection, tandis que le BMS dans le domaine du stockage de l'énergie est principalement basé sur des solutions de puces AFE+protection. TYCORUN ENERGY fabricant de batteries lithium-ion odm fournit également des systèmes de gestion des bâtiments pour le stockage de l'énergie domestique. Si vous souhaitez en savoir plus sur le produit, cliquez sur l'image pour accéder à la page du produit.
Batterie au lithium TYCORUN ENERGY BMS
Si l'on prend l'exemple des outils électriques, ces dernières années, les outils électriques sans fil alimentés par des batteries au lithium ont été largement plébiscités en raison de leur légèreté, de leur confort d'utilisation et de leur facilité de transport. Rien qu'en 2021, le volume des ventes d'outils électriques en Chine s'élèvera à 220 millions d'unités, et l'espace de marché est énorme.
Sur ce marché, outre les sociétés cotées en bourse telles que Zhongying Electronics et Chipsea Technology, de nombreuses sociétés émergentes telles que Huatai Semiconductor et Yuchuang Semiconductor sont apparues ces dernières années.
Marché des véhicules à énergie nouvelle
Sur le marché des véhicules à énergie nouvelle, le coût et les performances de la batterie elle-même sont devenus les points clés du succès des équipementiers, et le kilométrage, la charge rapide et le coût de la batterie sont étroitement liés à l'optimisation du système de gestion de la batterie (BMS).
En ce qui concerne le marché des motocycles électriques à deux roues, les produits comportant de 6 à 16 chaînes sont les principaux produits, et la difficulté technique est relativement élevée. La sécurité des types de puces exigées par le BMS est indispensable, mais la plupart d'entre elles n'ont pas besoin d'être mesurées.
La puce de protection de la batterie au lithium peut assurer la protection contre la surtension (OV), la protection contre la sous-tension (UV), la protection contre les surintensités de décharge (DOC), la protection contre les courts-circuits (SC), la protection contre les surintensités de charge (COC), la protection contre les hautes températures (OT) et la protection contre les basses températures (UT), ainsi que d'autres fonctions,
Il intègre également un circuit d'entraînement équilibré, qui permet d'équilibrer les petits courants internes et peut également être étendu à l'extérieur pour équilibrer les grands courants, ce qui améliore considérablement la sécurité des véhicules à deux roues. batterie de moto.
Cliquez sur l'image pour obtenir des informations sur les perspectives de la batterie de moto et de la station d'échange.
Le système de gestion des véhicules à énergie nouvelle est plus difficile à développer que le système de gestion des deux-roues. Il est entendu que les puces centrales du système de gestion des véhicules comprennent principalement l'AFE du système de gestion des véhicules, le MCU et les puces d'interface de communication d'isolation numérique. Étant donné qu'il s'agit du système d'alimentation du véhicule, la période de vérification de la puce AFE du système de gestion des véhicules atteindra 1,5 à 2 ans, et il faudra au moins 4 ans entre la définition du produit et le moulage.
En outre, dans l'environnement difficile des applications automobiles, la fiabilité doit répondre aux normes de qualité AEC Q100 Grade1, mais aussi à la certification ASIL-D (niveau d'intégrité de la sécurité automobile) de la norme ISO 26262. On peut constater que le seuil d'exhaustivité des puces AFE pour l'automobile est très élevé. C'est pourquoi, jusqu'à présent, le marché des BMS pour véhicules à énergie nouvelle est toujours monopolisé par des entreprises analogiques de premier plan telles que ADI, TI, ST, Infineon, NXP, Renesas et Panasonic.
Dans le contexte de cette pénurie de puces, alors que les ventes de véhicules à énergie nouvelle ont explosé, les fabricants chinois de terminaux et de batteries au lithium ont une forte demande de puces fabriquées en Chine. Le BMS de puissance est abordé sous différents angles, et certains fabricants ont réalisé des percées dans leurs produits et leurs technologies.
Par exemple, en ce qui concerne les MCU de qualité automobile, les fabricants chinois, notamment Jayflex Technology, Allwinner Technology, Zhaoyi Innovation, CoreTech, Saiton Micro, Xiaohua Semiconductor, Core Ocean Technology, Cloudway Semiconductor et CoreTech Micro, ont déjà obtenu l'un après l'autre la certification AEC-Q100 de qualité automobile.
Dernière réflexion：
À l'avenir, avec la promotion continue de la stratégie de "neutralité carbone", l'industrie automobile chinoise des nouvelles énergies entrera dans une période dorée de cinq ans, qui devrait fournir un vaste espace de marché pour l'application des puces BMS. Le marché des puces BMS a longtemps été monopolisé par des entreprises européennes et américaines telles que TI, ADI et NXP. Qu'il s'agisse de produits de consommation, de produits industriels ou de produits automobiles, plus de 90% d'entre eux sont importés d'autres pays, et le taux de production en Chine n'est pas élevé, de sorte qu'une percée dans la production chinoise est très importante.
Bénéficiant des avantages de la machine terminale et de la chaîne de l'industrie des batteries, la Chine a un rôle important à jouer dans le développement de marques indépendantes de BMS, et la forte demande de l'industrie chinoise des véhicules à énergie nouvelle deviendra une force motrice importante pour le développement de l'industrie des BMS.
On peut s'attendre à ce que, dans le contexte du développement vigoureux des semi-conducteurs en Chine, les puces de gestion de batterie fassent de nouvelles percées dans les 3 à 5 prochaines années, de manière à remplacer la production chinoise dans des domaines clés tels que les véhicules à énergie nouvelle et d'autres systèmes de gestion de batterie haut de gamme.
