半导体:市场空间广阔 电池管理(BMS/BMIC)芯片国产替代进程加速

类别:行业 机构:安信证券股份有限公司 研究员:马良 日期:2022-05-19

电池管理系统(BMS)是电池“管家”、电池“保姆”,让电池更加“安全、高效、长寿命”工作。电池管理系统(BMS)主要功能是实现电池单元的智能化管理及维护,通过状态监测、异常故障保护等方法,监管电池状态,延长电池使用寿命,已在各类电子电气设备中得到广泛应用。BMS 系统涉及算法、硬件电路、软件等,该领域长期被TI、ADI 等国际模拟龙头垄断,市场空间广阔。

    多重因素利好国产BMS 产业发展,有望加速进入发展快车道。一是消费电子领域已经取得突破,动力能源领域加大布局力度,该领域长期被欧美企业垄断,但随着国内企业在BMS 领域持之以恒的研发投入和应用实践,消费电子领域产品性能已经不逊色于欧美大厂,且技术难度更高的车规级BMS 技术也在积极布局中。二是中国具备电子产品终端整机及电池产业链优势,在发展自主品牌BMS 方面具有较强话语权,且国内消费电子、新能源汽车产业的强劲需求成为全球锂电池产业发展的重要动力,国产电池pack 厂在全球市场中也已经占据重要地位。三是政策积极扶持,国产替代进程加速,我国BMS 芯片长期依赖进口,尤其是车规级AFE、ADC、MCU、隔离等芯片,近年来国家出台众多政策扶持汽车电子及电池管理相关芯片行业发展,自主芯片行业有望更上一层楼。

    电池管理芯片系电源管理细分赛道,主要产品形态包括电池计量(电量计)、电池安全、充电管理等三大类芯片。电池管理芯片属电源管理细分赛道,电池计量芯片用于确定电池的电量状态(SoC)和健康状态(SoH),进行电池荷电状态估算;电池安全芯片主要用于电池状态监控和电池单体均衡,避免出现过充、过放、过流和短路等故障;充电管理类芯片用于完成电压转换、调节,电池充电管理以及过压过流保护等功能。

    消费电子市场:国产芯片的产品竞争力持续提升,市场份额快速提升。

    消费电子领域,手机、笔记本电脑、智能穿戴(耳机、手表)、电动工具(机器人、吸尘器)等均需电池管理芯片。根据IDC 等数据统计,2021 年手机、PC、PAD、手表、耳机等销量(部/台)分别为13 亿、2.7 亿、1.7 亿、1.3 亿、3.1 亿。其中,电池安全为各类电子设备的必须芯片。随着快充、5G、大容量电池等技术的普及,手机、笔记本电脑、PAD、高端手表及耳机则对电池计量芯片提出更高、更迫切的需求, 高精度、高可靠的电池计量功能已成为主流选型。我们认为,在消费电子BMS 领域,国产芯片性能已不逊色于TI 等产品且有赶超趋势,且受TI 等产品缺货影响,国内龙头企业产品已经导入华为、小米、Oppo、Vivo、荣耀等并加速放量,未来1-2 年是国产化份额快速提升的窗口期,相关企业业绩有望得到兑现。

    新能源汽车市场:市场空间广阔,可靠性要求极高,仍被ADI/TI 垄断,国内企业前瞻布局。根据CleanTechnica 等数据,2021 年全球新能源乘用车累计销量达649.54 万辆,同比涨108%;根据工信部数据,2021年,我国新能源汽车销售352.1 万辆,同比增长1.6 倍。据头豹研究院和电车资源网,新能源汽车中,动力电池成本占比约40%。动力电池中BMS 及热管理系统合计成本占比约10%,车用BMIC 涉及AFE、MCU、主动/被动均衡电路、隔离与接口芯片等。部分国内企业已开始车用多节电池管理类产品的研发布局,但该市场仍被欧美等模拟龙头企业垄断,如ADI、TI、ST、英飞凌、NXP、瑞萨、松下等。我们认为,在新能源汽车领域,国内龙头企业正从不同角度切入动力BMS,未来3-5 年产品及技术有望得到突破,随着国内新能源汽车产业链在全球话语权的提升,车用BMS 业务有望成为国产锂电管理企业的第二成长曲线。

    储能市场前景广阔:储能技术主要包括热储能、电储能、氢储能等,其中电化学储能在电力系统中应用较为广泛。通过电化学储能技术,电能以化学能的形式存储下来,并适时反馈回电力网络。从技术路径来看,电化学储能的实现靠储能电池实现,储能电池主要以锂离子电池、铅蓄电池和钠基电池等储能技术为主。电池管理系统(BMS)是电化学储能系统的重要组成部分,主要负责电池的监测、评估、保护以及均衡等。完整的电化学储能系统主要由电池组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)、储能变流器(PCS)以及其他电气设备构成。根据国际能源网等数据,储能系统的成本构成中,电池是储能系统最重要的组成部分,成本占比60%;其次是储能逆变器,占比20%,EMS(能量管理系统)成本占比10%,BMS(电池管理系统)成本占比5%,其他为5%。

    相关标的:模拟IC 企业、数模混合IC 企业及MCU 企业各具特色,从不同角度进军电池管理。电池计量芯片属数模混合型芯片,电池安全、充电管理芯片功能则更贴近传统电源管理芯片。电池计量芯片的核心涉及计量算法、AFE/ADC 及计算电路等,主要技术壁垒体现在计量精度、管理电池串数、平台电压、功耗水平等,其中AFE 自带ADC库仑计等能测电流等数据,但没有处理器核,无法处理电流数据,一般需要配合MCU 等实现电量计功能,这是中颖电子(模拟+MCU)、芯海科技(ADC+MCU)等为代表的数模混合IC 企业切入电池计量赛道的逻辑,同时中颖电子具备电池安全芯片产品。赛微微电则聚焦电池管理赛道,提供计量、安全及充电管理产品。以圣邦股份、力芯微、希荻微为代表的领军模拟IC 企业,在电源管理产品技术方面有深厚积淀,产品更多覆盖充电管理芯片或电池安全芯片。英集芯为国内电源管理芯片、快充协议芯片重要供应商。以国芯科技、兆易创新、纳思达(极海)等为代表的MCU/CPU 企业,则发挥其计算、控制优势,自研BMS MCU,或配合自研、外采AFE 芯片布局锂电管理解决方案。

    纳芯微隔离与接口芯片应用于汽车BMS,实现国内主流厂商批量供货。

    以比亚迪半导为代表的企业,聚焦车规产品技术研发,且具备应用场景优势,BMS 领域进展同样值得期待。欣旺达、德赛电池、宁德时代等作为国内领军电池PACK 企业,将受益电池产业发展及国产化替代。

    风险提示:研发进度不及预期,市场开拓不及预期,国产化替代不及预期。