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1、2022年BMS行业产业链细分产业分析1. BMS是电池产业链的重要组成部分1.1. 电池相关概念及产品形态电池产业链涉及的基本概念。电池产业链涉及概念较多, 如电芯、电池模组、电池包、pack工艺等。往往电池作为相 关概念的统称，电芯、电池模组、电池包是电池制造过程中的 不同阶段。电芯是电池的最小单位，也是电能存储单元，它 必须要有较高的能量密度，以尽可能多的存储电能。当多个 电芯被同一个外壳框架封装在一起，通过统一的边界与外部进 行联系时，就组成了一个电池模组。而当多个电池模组被电 池管理系统（BMS）和热管理系统共同控制或管理起来后， 这个统一的整体就叫做电池包。电池pack工艺，指的就
2、是把 电芯、电池模组等加工成最终电池包的工艺。电池pack一般 也代指电池包。电池包主要由电芯、BMS、连接器、热管理组件、结构 件等组成。电池产业链中，核心部分是电芯和BMS电路，电 芯封装后再集成线束和PVC膜等构成电池模组，再加入线束 连接器、BMS电路构成电池成品。其中，电池模组为电池包 最小分组，由多个电芯串联和并联，电芯数量越多，电池模 组可靠性越弱，对电芯一致性的要求越高，因此需要通过单体 电池监控管理装络协调，即电池管理系统、热管理系统、电 气系统等，最终组成完整的电池pack。在动力电池中，电池 热管理系统通过风冷、水冷、液冷和其他相变材料降低电池放 电过程中的热量释放，确保
3、电池在适宜温度范围工作，主要 由电池箱、传热介质、监测设备等构成。电气系统主要由高 压线束、低压线束、继电器等构成，高压线束将动力电池系统 的动力不断输送到各部件；低压线束实时传输检测信号、控 制信号；继电器起自动调节、安全保护和转换电路等作用。图1:不同电池形态电池单体电池包整车电池模块么亲汨尧哥库电池pack技术主要受下游市场需求驱动而不断发展，主 要应用场景包括笔记本、智能手机、等消费电子电池，新能 源汽车等动力电池。据头豹研究院，电池pack可按电芯正极 材料、电芯配貉方式、壳体材料、电池用途、下游应有、电 池形状等不同分类标准分为多个不同种类。其中，不同形状 的电池pack具有不同特
4、征，圆柱电池pack主要应用于数码产 品，长时间的技术演进促使其拥有更优的良率和成本，但单 体电池容量小导致电芯需要以量取胜，对BMS要求更高；方 形电池结构复杂，但更易保护电芯；软包结构电池pack能量 密度较高，但所使用的材料寿命较短。我国锂电池行业的不 断发展推动电池pack行业的演化，中国电池pack行业相继 经历笔电电池pack时代、手机数码电池pack时代、智能手机 电池pack时代和动力电池pack兴起，消费电池pack行业发 展较为成熟，动力电池pack行业虽起步于2012年以后，但 受益于下游汽车三化的发展，市场有望高速成长。12动力电池需求高涨助推电池pack市场高景气，B
5、MS 持续受益电芯和BMS是电池pack产业链核心。电池pack产业链 涉及企业较多，上游由电池模组、BMS、电池热管理系统等 原材料供应厂商组成，中游由笔电电池pack企业、手机数码 电池pack企业、动力电池pack企业组成，下游根据应用终端 类型可分为3c企业、新能源等车企和其他电池应用企业等。 据头豹研究院，上游电芯和BMS占电池pack成本的72%,且生产技术含量较高，是电池pack的核心。BMS自身较为复 杂，涉及学科领域广，相关人才需要掌握电池知识、整车知 识等，要对电子技术、电工技术、微电子及功率器件技术、散 热技术、高压技术、通信技术、抗干扰及可靠性技术等具备 专业储备。图4
6、：电池pack产业链中游生产企业下游应用终端上游原材料供应厂裔电池pack消费电子类pack企业动力电源类pack企业储能类pack企业3c电池：笔记本电脑电池;手机数码电池等动力电池储能电池我国消费电子电池产业链日趋成熟，动力电池产业链仍 处于快速成长阶段。笔记本电脑电池和手机数码电池组装过 程涉及人工环节较多，偏向劳动密集型产业，我国是相应电池 的重要组装基地；动力电池注重技术和自动化，我国动力电 池相关企业仍处于成长阶段。据头豹研究院，消费电子电池 行业龙头集中度较高，德赛电池、欣旺达、新普科技等龙头公 司占据全球大部分市场份额，下游笔记本电脑市场处于平稳 状态，手机数码市场稳定发展，短
7、期内市场竞争程度将基本 维持现有水平；动力电池领域市场份额主要集中于电芯企业， 随着未来中国动力电池行业规模不断扩大，对动力电池的技 术要求不断提高，动力电池市场活力将不断激发。我国电池pack行业受动力电池需求拉动影响，市场规模 有望高速增长。据中商产业研究院，中国是最大的动力电池 市场，2017年至2021年间中国动力电池装机量CAGR达 43.5%,随着新能源车渗透率增长和疫情有效控制，预计中国 2022年动力电池装机量将达229.9GWh。中国动力电池pack 行业市场规模不断扩大，推动整个电池pack行业发展壮大。 根据国家统计局数据，2011年国内锂电池产量约29亿只， 2021年
8、突破200亿只，年复合增速达到21%；据头豹研究院, 中国电池pack行业市场规模2014年为205.4亿元，2023年预 计为3244.7亿元。图5: 2017-2022年中国动力电池装机量（GWh）2.BMS涉及多类型芯片，市场空间广阔2.1.BMS系统充当电池管家、保姆角色，电池计量IC、 电池安全IC、充电管理IC各司其职BMS 即 BATTERY MANAGEMENT SYSTEM,称为电 池管理系统，在电池运作系统中充当“电池保姆”的角色。 BMS系统是锂离子电池模组的必备部件和核心部件，是锂离 子电池模组的“大脑”，实现对锂离子电池模组中锂离子电芯 (组)的监控、指挥及协调。电池
9、管理系统，由印制电路板 (PCB)、电子元器件、嵌入式软件等部分组成，根据实时采集 到的电芯状态数据，通过特定算法来实现电池模组的电压保 护、温度保护、短路保护、过流保护、绝缘保护等功能，并 实现电芯间的电压平衡管理和对外数据通讯。BMS中硬件为BMIC,主要包括电池计量芯片、电池安 全芯片、充电管理芯片。按芯片的功能划分，集成电路可进 一步划分为模拟、数字、射频等，其中模拟芯片根据功能的不 同主要可分为电源管理芯片和信号链芯片。电源管理芯片是 实现在电子设备系统中对电能的变换、分配检测、保护及其 他电能管理功能的芯片。电池管理芯片是电源管理芯片的重要 细分领域，是电池管理系统的核心器件，包括
10、电池安全芯片、 电池计量芯片、充电管理芯片。近年来，随着下游通讯、消 费电子、工业、新能源汽车、储能等领域技术快速发展，对电池管理芯片产品的性能要求不断提升，推动电池管理芯片不 断向高精度、低功耗、微型化、智能化方向不断发展。图9:电源管理芯片、电池管理芯片分类集成电路微处理器信号链芯片模拟芯片电源管理芯片逻辑电路存储器功率因数控制 PFC预调制ICDC/DC 调制 ICAC/DC 调制 IC线性调制IC电池充电和管理IC热插板控制ICMOSFET 或 IGBT 的开关功能ic脉冲调制或脉幅调制PWM/ PFM控制IC电池计芯片电池安全芯片充电管理芯片电量计IC负责采集电池信息并计算电量，与电
11、池保护IC 可以分立，也可以集成。据TI官网产品信息，电池包内部包 含电芯、电量计IC、保护IC、充放电MOSFET、保险丝 FUSE、NTC等元件。一级保护IC控制充、放电MOSFET, 保护动作是可恢复的，即当发生过充、过放、过流、短路等 安全事件时就会断开相应的充放电开关，安全事件解除后就会 重新恢复闭合开关，电池可以继续使用，一级保护可以在高 边也可以在低边。二级保护控制三端保险丝，保护动作是不 可恢复的，即一旦保险丝熔断后电池不能继续使用，又称永久 失效。电量计IC采集电芯电压、电芯温度、电芯电流等信息, 通过库仑积分和电池建模等计算电池电量、健康度等信息，通过I2C/SMBUS/H
12、DQ等通信端口与外部主机通信。电量计 IC与电池保护IC既可分立，也可集成。硬件、算法、固件是电量计的三大核心，pack-side电量 计更具优势。电量计的输入是电池电压、电流和温度，然后 通过对电池建模来计算输出容量信息，其三大核心是：（1）硬 件，来实现高精度采样、低功耗运行；（2）算法，来对电池建 模；（3）固件，把算法编程实现，计算输出容量信息。据TI官 网，在选择电量计时，通常需要考虑到电芯化学类型、电芯串 联数目、通信接口、电量计放在电池包内还是放在系统板、 电量计算法、是否集成电池保护均衡等功能、支持充放电电 流大小、存储介质和封装。相比System-side电量计，Pack-
13、side电量计直接采样电芯电压，电压更准确，有利于提高电 量计量、充电以及保护精度；Pack-side采用可集成加密认证 算法的电量计综合成本更低；Pack-side电池保护板PCM电压、 电流、温度校准更容易，项目开发周期更短；Pack-side电量 计面对可插拔电池时RAM数据不丢失，数据更准确。图12: Tl电量计系统框图电计系统框图电池电压电池电流电池温度硬件实现高精度采样、低功耗运行输出电池容信息算法把算法通过编程实现，计算输 出容信息对电池建模，常用算法包括：电 压查表法、库仑计数法、CEDV 算法、阻抗跟踪算法、DVC算 法等充电管理IC主要负责电池的充放电管理。锂电池充电管 理
14、芯片可以有效管理每个锂电池的充电，根据锂电池的特性 自动进行预充、恒流充电、恒压充电。通过充电管理IC可以 实现电池充放电的恒压方式、恒流方式等，这些充电方式有 益于电池，并相对比较安全。充电管理芯片使电压、电流达 到可控状态，可以有效的控制充电的各个阶段的充电状态，保 护电池过放电、过压、过充、过温，最终有利于电池的寿命 延续。锂电池充电管理芯片具有功能全、价格低、集成度高、 外部电路简单、调节方便、可靠性好等特点。充电管理芯片根据工作模式通常可分为开关模式、线性 模式和开关电容模式。开关模式效率高，适用于大电流应用, 且应用较灵活，可根据需要设计为降压、升压或升降压架构， 常用的快充方案通
15、常都是开关模式。线性模式适用于小功率 便携电子产品，其对充电电流、效率要求不高，通常不高于 1A,但对体积、成本则有较高要求。开关电容模式可以做到最 高达97%以上的效率，但由于架构的原因，其输出电压与输 入电压通常成一个固定的比例关系，应用场景比较受限，实 际应用中，通常与一个开关型充电管理芯片配合使用。2.2.BMIC芯片市场空间广阔，国产替代前景可期BMS下游包含三大电池应用，芯片技术是产业链核心。 BMS下游应用主要包括：消费电池（3C数码）、动力电池 （电动车）和储能电池（国防军工、可再生能源、通讯、医疗 健康等），电动汽车产业的快速成长推动BMS的快速发展。 据前瞻产业研究院，20
16、20年全球BMS下游应用中：动力电 池应用占比达54%,消费电池占比22%,储能及其他电池占 比24%。BMS系统以电池管理IC为基础构建，芯片技术是 BMS产业链核心。图16: BMS产业链上游原材料芯片电子元器件PCB板线束LED显示屏中游功能模块模拟前端采 集计算模块电池保护电路模块均衡电路模块下游应用领域及2020年占比动石电池（电动车）54%：B:：S通信模块消费电池 （3C数码等） 22%计量芯片是核心且价值量最高，消费电子通常采用SoC 方案，动力电池中因AFE （高压工艺）、MCU采用不同工艺, 采用分立芯片形式。BMS芯片方案主要涉及计算单元（如 MCU）、AFE、数字隔离器
17、等。BMSAFE芯片（模拟前端芯 片）负责采集电池电压后通过模数转换器（ADC）转换为数 字值，并送入计算单元（如MCU）进行计算荷电状态，计算 单元（如MCU）主用来处理AFE收集的信息，计算SOC、 SOH等参数，并将这些信息传送给上一级VCU。数字隔离器 主要用在高低压之间的数字通信，比如在BMS主控板上的高 压采样与MCU之间的SPI通信及采样板AFE与MCU的SPI 通信，除了使用数字隔离器外，也可以使用光耦、或者变压 器隔离方案。据瑞萨授权代理商中印云端官网，BMS系统芯 片解决方案通常围绕一个电池管理IC构建，该方案在一个封 装中提供低功耗MCU和高性能模拟前端（AFE）,提供开
18、发 工具来支持开发安全可靠和高性能的锂离子电池管理系统，适 用范围从基础的消费级应用，如笔记本电脑、电动工具、电 动摩托车等，到通信基站、电动汽车、光伏备用电源、军事 装备等工业应用都有应用案例。消费电子领域国产化替代加速，动力电池领域芯片仍在 初步布局阶段。BMIC长期被TI、ADI等欧美企业垄断。据 爱集微网，在消费电子和工业控制领域，虽然TI、ADI （收购 MAXIM）等全球龙头垄断电池管理芯片市场，但国内芯片厂 商已逐渐在主流手机市场完成国产替代，并在TWS耳机等新 兴消费电子市场上占据优势地位；在笔记本电脑、电动自行车、 电动工具、扫地机器人以及小型储能市场，国内芯片厂商也 在加紧
19、进行验证测试，正处于国产替代的成长期；应用在手 机、平板、可穿戴设备等消费电子产品中的电池，通常为单串 电池组，仅1至2颗电芯，应用于笔记本电脑、电动工具、 吸尘器、电动自行车以及智能家居等产品中的电池，通常为 多串电池组，由多颗电芯串并联组成，动力电池和储能电池领 域所用电池组远多于以上消费电池领域，技术门槛也更高， 我国动力电源BMS芯片仍有待发展。据爱集微网，近期，全 球主流BMS芯片供应商TI产品陷入缺货涨价状态，其BQ系 列芯片订货交期已延伸至2023年，造成较大的市场缺口，叠 加我国汽车三化的渗透发展，我国对国产汽车BMS芯片的需 求持续增长，国产动力电源芯片渗透率有望持续提升。表
20、8:全球主要模拟集成电路十大厂商2020 年 市场排名公司名爵2019年销售(百 万美元)2020年辅售* (百万 美元)销售变动(%)2020年市场份(%)1德州仪器10223108866.49%19%2亚德诺51695132-0.72%9%3思佳讯3205397023.87%7%4英飞凌375538201.73%7%5意法半导体32833259-0.73%6%6恩智浦25642466-3.82%4%7美信185020008.11%4%8安森美174016067.70%3%9微芯15271420-7.01%2% _10瑞萨8608903.49%2班e 5匕耒囹库受益于电动汽车、消费电子等行业
21、发展，BMS及BMS 芯片市场空间未来可期。受全球卫生事件影响，2020年全球 BMS市场规模增速下降，但我国BMS市场仍占据重要地位， 据华经产业研究院，2020年我国BMS市场需求规模为97亿 元。未来随着电动汽车市场规模扩大和电池效率要求提高， BMS市场规模有望实现稳定增长，据Business Wire估计、前 瞻产业研究院整理，2021年全球BMS市场规模预计为65.12 亿美元，至2026年预计可达131亿美元，CAGR为15%。据 Mordor Intelligence, 2024年全球电池管理芯片市场规模预计 达93亿美元，市场空间广阔。BMIC国产替代逻辑清晰：一是技术门槛高
22、，消费电子 领域已经取得突破。该领域长期被欧美企业垄断，但随着国 内企业在电池管理技术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。二是中国具备电池 产业链优势，在发展自主品牌BMS方面具有较强话语权。我 国电产业链完善，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，且国产pack厂在 全球市场中已经占据重要地位。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 车电子及电池管理芯片行业发展，电
23、池管理芯片行业有望更上 一层楼。3 .消费电子：快充、5G、智能水平提升等助力BMIC快 速发展3.1. 手机：快充和5G趋势尽显，对高性能BMIC提出更 高、更迫切需求3.1.1. BMS参与充放电全过程手机电池大部分是锂离子电池或者锂离子聚合物电池， 为提高电池使用寿命，BMS对手机电池的充放电起管理作用。 既能防止电池过放，也能防止电池过充。在电量较低时，提醒 用户充电，并关机防止过放；充电完成时，切断电池充电回路, 防止电池出现过充导致电池损坏。在电池工作的全生命周期中，电量计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。图22:电源管理芯片在手机上的应用
24、普通手机充电时经历大约四个阶段，均需电池管理芯片 负责监控。1）恢复性充电：指电池电量非常低的时候，防止 大电流充电给电池造成损伤，而是以小电流给电池充电，把电 池的电压给升上来。2）恒流快充：电池的电压达到一定程度 后，充电器开始给手机电池大电流恒流充电，这个过程的充 电电流比较大，可以快速的提升电池的电压。3）恒压充电： 当电池的电压快接近截止电压时，以小电流恒压充电，这个 阶段也叫做安全充电阶段，可以使手机电池达到比较好的性 能。4）涓流细充：这个阶段电池已充满，如果将充电回路切 断的话，因为手机自身的待机会产生待机电流，导致手机会 被再次充电，为了解决这种情况，就要通过涓流细充来解决,
25、 通过这种方式可以将手机电池的电压维持在满电状态。普通手 机充电四大阶段均需要手机BMS系统参与，管理手机充放电 功能。3.12智能手机性能迭代对BMIC要求不断提升，国产芯 片加速替代快充技术可以大大降低充电时间，正成为智能手机标配。 据Battery University,根据充电时间及速度，充电方式可分为 慢充、快充（rapid）、快充（fast）和超级快充。快充在电流、 电压方面均大于慢充，对电池的伤害程度大于慢充，但由于 手机电池的国际标准为在800次充放电过后，手机电池保持 80%以上的性能即为合格，结合手机更换时间通常为2-3年， 因此快充对手机通常不会对手机电池造成太大损耗。不
26、同厂 家纷纷推出快速充电技术，如VOOC闪充快速充电技术、高 通Quick Charge 2.0快速充电技术、联发科Pump Express Plus 快速充电技术等。实现快充需要满足三要素：充电器、电池、 charge IC0常规充电器的输出为5至10W,快充最多可将其 提高八倍，据电源网，iPhone 11 Pro和Pro Max配备18W快速 充电器，Galaxy Note 10和Note 10 Plus标配25W充电器， 三星出售超高速45W充电器。BMIC是手机快充所需大功率电池的核心器件。快充电 池分为两个阶段：第一阶段是向低电量电池施加高电压，在 10-30分钟内将电池充电到50
27、%到70%,电池快速吸收电荷， 不会对电池长期健康产生重大不利影响；第二阶段是将最后 20%或30%的电池电量充满，所需时间与第一阶段相似，手 机制造商将充电速度放慢防止损坏电池。电池管理系统密切监 视这两个充电阶段，并在第二阶段降低充电速度，使电池有 时间吸收电荷而避免出现问题，BMS芯片是手机快充所需大 功率电池的核心器件。图25: HMOV手机快充参数机型电池容量充电功率华为P50 pro4360mAh66W/50W有线/无线快充华为Mate X24500mAh66W快充小米12 Pro4600mAh120W/50W有线/无线快充小米MIX 44500mAh120W/50W有线/无线快充
28、OPPO FindX34500mAh65W/30W 有线/无线快充vivo X70 Pro4-4500mAh55有线/无舞暮来皆厚智能手机机身轻便性与电池续航能力成两难选择，快充 弥补手机续航难问题，电池管理芯片发挥重要作用。手机厂 商提高电池容量需要扩大体积，此举会导致机身重量和尺寸的 增加，厂商从用户体验和需求的视角出发，选择逐渐缩小电 池容量。为弥补续航能力弱问题，厂商需要手机支持快充， 并配合相应充电头和充电线。多数国产旗舰手机快充可达 40W,远高于5-10W的普通充电器，大功率快充需匹配大功 率充电头；相比普通充电线，安卓快充线内分为5根线工作 （2根电源线，2根数据线，1根接地线
29、），数据线负责充电 头与手机电池管理芯片的通讯。各大手机厂商相继取消附赠充电头，转向快充充电器市 场，快充趋势拉动BMS芯片需求。2020年10月，苹果官方 宣布iPhone 12不再附赠充电器，附赠数据线接口转为Type-C to Lightening,据充电头网，仅iPhonel2机型就给市场增加了 上亿台USB PD快充设备，并让数十亿规模的PD快充配件 的市场得到释放。小米随后推出了配备充电器和没有配备充电 器的两种版本，魅族推出“绿色焕新计划”，用户可以凭借两个 旧充电器换取一个全新的魅族18充电器，华为于2021年4 月起推出不含充电器和数据线版本。各大厂商纷纷效仿苹果， 节约硬件
30、成本、物流成本及包装成本，取消附赠充电头预计将 成行业趋势，并加快布局快充、无线充电产品，此举有望进 一步拉动手机电池管理BMS的需求。5G手机渗透率提升，耗能更高，对BMS芯片提出更高 要求。随着5G手机全面普及，多摄渗透率加速、120Hz高刷 屏、更多5G射频元器件及高性能CPU迭代，不断提升手机 的高功耗。参考力芯微招股说明书，根据Canalys预测，2023 年全球5G手机出货量将达到7.74亿部，占整个智能手机市场 份额的51.4%；其中，中国作为全球5G网络建设的重点区域, 将是全球最大的5G智能手机市场，出货量预计占全球市场的 34%o据元宇宙通信数据，一般手机5G在网情况下比4
31、G在 网的能耗高出20%-30%, 5G手机相较于4G手机最大的区别 在于增设了 5G射频与5G天线模块，超高5G网速体验建立 在更复杂、功耗更大的天线与射频设计基础上，需要相应的 电池电力驱动，此前被称为“大容量”的4000mAh已经不是不 可逾越的红线，4500mAh上下是当前5G手机电池容量的主流。 各功能模块对手机电池管理芯片的精度、功耗等性能提出了 更高要求。图29: 20192023年全球5G手机出货量（亿部）手机快充需求旺盛叠加5G热潮，手机BMS芯片未来可 期。5G手机的发展渗透带动智能手机快充市场增长，据充电 头网统计，快充技术最早突破手机市场，共覆盖七大领域， 2020年全
32、球智能手机快充设备出货量为12.9亿台，占总市场 的40.71%。据赛微微电招股说明书，随着手机模块以及功能 的复杂化，单部手机的电池管理芯片数量呈现出增长的趋势， 高端智能手机在电量计、电池保护、充电管理等方面对电池 管理芯片的需求持续上升，平均每部智能手机所需芯片数量 达到4颗以上，手机BMS芯片市场迎来新动能。3.2. 笔记本电脑及平板电脑：市场规模平稳，技术难度更笔记本电脑对电池热管理要求更高。据battery university, 笔记本电脑电池一般由3组2个并联的电池串联组成，也可称 为6芯（6颗电池），根据电池厚薄程度也分4芯和8芯，电 芯越多，待机时间越长。对于笔记本电脑，即
33、使连接到外部电 源或线路电源，也只会在充电不足时为电池充电，以此减少 充放电的循环次数，使电池寿命最大化。由于热量，笔记本电 脑中的电池老化速度比其他应用更快。在使用过程中，笔记本 电脑的内部温度会上升到45。（2,使得电池在高温下工作时的 预期寿命是更温和的20或更低温度下运行的一半。笔记本 电脑上BMS系统的关键功能之一是管理电池系统，确保其不 会过充、过放、过热。据赛微微电招股书，目前一台笔记本 电脑的电池管理芯片方案通常包括1颗电池安全芯片、1颗电 池计量芯片、1颗充电管理芯片，一台笔记本电脑的芯片方案 通常包括1到2颗限流开关芯片。平板电脑高性能、轻薄化趋势对电池管理芯片的综合性 能
34、提出更高要求。平板电脑的原理与与笔记本电脑的原理类 似，电池管理芯片在平板电脑中起到电源管理、控制、转换、 处理等功能。平板电脑存在高性能、轻薄化趋势，有限的体 积限制了芯片的面积，对电池管理芯片在有限面积内实现低 功耗、高转换效率、高精度、大功率的综合性能提出了挑战。 据赛微微电招股书，目前一台平板电脑的电池管理芯片方案通常包括1颗电池安全芯片、1颗电池计量芯片、1颗充电管 理芯片。图33:典型笔记本电脑电池的连接Positive： Sometimes connected through a olid-state switchThermistor: Typically NTC. 10KOhm
35、. connected to groundClock：Clock and Data are combinedin one tingle wire systemData：Exchange of B-bit data mzeros 0 and ones 1Switch：Optional, normally off. turnedon by connecting to groundNegative: Or Ground2光未来智库笔记本电脑和平板电脑出货量稳定，内貉及充电器配貉 的电池管理芯片规模也预计保持平稳态势。笔记本和平板电 脑作为消费电子设备的核心市场，历年设备出货量较平稳。据 Frost&
36、Sullivan统计,2020年受疫情影响，远程工作和学习的 需求激增，全球笔记本电脑市场的规模在2020年达到新高， 出货量达2.2亿台，由于新冠肺炎疫情的不确定性持续存在， 预计未来几年全球笔记本电脑出货量将继续小幅增长，市场需 求增速将在2023年逐渐放缓。平板电脑市场也将维持小幅上 升并逐渐饱和，据Frost&Sullivan统计，全球平板电脑市场规 模受市场需求的影响，自2016到2019年出货量规模逐渐下降。 受疫情影响，2020年平板电脑出货量有小幅上升，未来随着 智能手机功能更加强大，全面屏、折叠屏等技术使智能手机 替代平板电脑的趋势不断上升，全球平板电脑市场规模预计还 将平稳
37、下降，预计到2025年出货量约1.3亿台。3.3. 智能手表：功能多样化催生电池管理芯片需求进一步 提升主流智能手表主要采用“蓝牙SoC+MCU+多个IC （电池 管理、射频等）”多芯片解决方案，高续航能力对电池管理芯 片提出高要求。智能手表拥有一套独立的嵌入式操作系统，有 一个数据处理中心，需要调用各类传感器收集到的信息，还 要有屏幕、存储器、电池管理系统、无线射频系统等，在内 部芯片用料和结构设计上与智能手机较为相似，其中主控芯片 是智能手表的核心器件，据我爱音频网，主控芯片在智能手 表中成本占比达30%左右。智能手表存在续航问题，而续航 情况很大程度上取决于电池的能力。从智能手表功能受欢
38、迎程 度来看，智能手表的健康监测、通话、运动管理、GPS定位 等功能有望保留并且在技术方面能够得到持续升级迭代。从 智能手表的应用来看，智能手表作为独立移动终端的趋势不断 加强，这对于智能手表的系统易用性、APP功能应用丰富、续航时间以及功耗等提出了更高要求，进而对电池管理芯片 也提出更高要求。图36:智能手表结构拆解侣合金: 不镌钥 j精甯陶疣等：PPG心率传感B三轴加速度传感X陀螺仪地:传感芯t压传感;S环埴光传感器等不短锢a橡胶TPU. TPE由魔、粗制等传感界I高通晓龙=W2 （萃耒） M4T Nordici芨牙芯片等i法宝石麻崎基板触摸屏电池OLEDMemory LDC事水解SlS4
39、fAi电池聚合物任禹子业池;”:9至本来驾库智能手表市场规模持续增加，有望推动智能手表BMS芯 片市场规模不断发展。2013年，全球第一款智能手表GEAK Watch问世，几乎在同一时间，苹果、谷歌、三星等科技巨头 入局智能手表市场。据我爱音频网，2021年智能手表出货量 品牌排行榜中，前9名分别为苹果、三星、华为、iMOO、 Amazfit、Garmin、Fitbit小米、Noise,手机厂商是当前智能 手表市场的出货主力军。智能手表是智能穿戴的主要代表之 一，在健康监测、记步、拨打电话、定位、与智能家居联动 等功能的加持下，广受欢迎。其中，从苹果Apple Watch 4开 始，可穿戴设备
40、市场开始从运动健康功能向专业的医疗领域 转型，苹果Apple Watch4主打的心电图功能以及防跌倒功能 的设貉也的确为智能穿戴设备市场提供了新的方向，智能手表 BMS芯片市场规模有望持续增长。3.4. TWS耳机：续航能力等性能提升增加BMIC芯片需 求TWS耳机包含三颗电芯，电池管理芯片是其重要配谿。 据前瞻产业研究院，TWS耳机主要由充电盒部分与无线耳机 部分组成，两者各包含1颗充电盒电芯和2颗耳机电芯，充电 盒和耳机均需要集成电池，其中充电仓对于集成度要求相对 不高，以传统软包电池为主（与手机电池技术路径一致，原手 机电池厂商可以供应），而耳机端由于空间小、集成度高，同 时需要电池具备
41、高容量密度以支持长续航，结构逐步由传统 软包电池发展为扣式电池。电池管理芯片为TWS耳机重要配 络之一，主要负责为充电盒内部电池充电、充电仓内部电池升 压输出为耳机充电，起到提升电池充电速度、精准控制电流 电压、减少对耳机电池的损害等作用。据央视财经，目前消 费者对TWS耳机的要求已不仅限于音频、通话，对音质、续 航、价格等也有了更多要求。另外，内貉电池的加入使其避 免了线材的束缚，但由于体积限制，续航时间是TWS耳机的 一大痛点，要求电池管理芯片提高技术水平适应更多功能。图42: TWS耳机结构拆分锂电池包电源PBC组件电池管理ICLED充电指示灯模块电池麦克风其他器件PCB/FPC!Fla
42、sh存储：楂等：鸿亲宗来智库4 .动力电源：高压平台对动力用BMIC提出更高要求4.1. 动力电池需要高可靠、绝对安全，市场空间更大也更 具挑战性汽车动力电池相比手机电池多采用模组电池、大量电芯 串并联，对汽车BMS提出高难度要求。一辆电动汽车中，往 往数百个锂离子电池通过串并联的方式连接以满足汽车电机的 负载要求，驱动汽车行驶。一般来说，电动汽车的内部电池 组电压不低于800V,通常各大厂商采用BMS解决方案来保 证电池组的安全可靠以及性能。电池安全是保障电动车健康运行的基础，BMS系统发挥 关键作用。据头豹研究院，我国每年被媒体报道的新能源起 火事件逐渐增多，2020年7-9月起火事件占全
43、年事件数的49%,其中电池故障导致电动车起火居多，达33%。电池故 障主要因素有外部破坏、内部短路、温度过高，三者进一步 引发热失控，最终导致电动车起火。BMS的SOC测算可准确 计量电池电量，预防过度充放电，然而目前测算SOC需要 BMS系统对电压电流、温度、放电倍率等精确并快速采集， 对BMS芯片要求较高，当前国内技术仍无法实现，国产汽车 BMS芯片研发任重道远。图45: 2020年我国电动车起火原因及电池故障因素引起电池故障因素汽车碰撞 浸水、线 路老化过充过放热失控0电池高温 来智库动力电池通常采取多节电芯串联形式，注重电芯的一致 性，BMS系统有助于管理电芯一致性。多串电池的基本要求
44、 是串联电芯必须来自同型号的电芯，以保证容量、电压、内阻 和自放电的一致性，当电池出现不一致时，BMS通过实时检 测每节电芯的电压，运用均衡功能对电芯进行充放电。当出 现极端情况，比如某串电芯容量严重衰减，电池存在过充电风 险，BMS通过烧断电池主回路保险丝，永久禁止该电池使用。动力电池包由“多个电芯串并联+电池管理系统等”组成。 新能源动力电池的最基本单元为电芯(cell),电芯(cell) 组成电池模组(Module),再由电池模组(Module)组成电 池包(PACK) o电芯作是电池的基本单位，为了保证高低温、 外力冲击等情况下的工作可靠性和安全性，需要将多个电池 放在一个框架中，这种
45、状态就被称为电池模块。而聚集多个模 块，再加上用来管理电池温度或电压等的电池管理系统(BMS, Battery Management System)和 冷却设备等，就组成了电池包。因为电池组以串联和并联方式连接的电池单元阵列，这 种阵列中储存了大量的能量，电池电压测量变得非常复杂的 因素。据新浪汽车，以一种比较典型的电动车电源组管理方案 为例，该电源组包括6720个锂离子电池单元，由8个BMIC 芯片实现监控，每个芯片可监控12个节点的电压等参数信息, BMIC芯片为ADI的主流电池管理芯片MAX17843,官网显 示售价为9.32美元。每个电池单元的容量为3.54安培小时 (Ah),总标称储
46、能为100千瓦小时(3.54 Ah x 4.2 Vx 6720个 电池单元)。在96个以串联形式连接的电池单元组中，每组 包括70个以并联方式连接的电池单元，电池电压为403.2 V(96 x4.2 V),容量为 248 Ah (100 kWh/403.2 V 或 3.54 A x70) o表15:部分新能源车高低配电池包参数串并取单体数量（个）能量(KWH)重量（KG）能量密度 （Wh/KG）低配module64P6S3844.622.9199.5高配module74P6S4445.325.8204.8低配pack64PB4S537664520123高配pack74P96S710484.55
47、96弘奈汨尧智库目前国产动力电池pack成本高、技术水平不一，发展空 间广阔。据头豹研究院，国产动力电池pack与电芯平均成本 虽然逐步下降，但仍与国际一线水平有一定差距，动力电池 pack约占整车成本的40%-50%,在中国新能源汽车补贴退坡 的环境下，不利于新能源车进一步渗透；动力电池pack需要 根据不同客户不同车型进行定制化开发，BMS方案、热管理、 集成效率等方面对企业技术要求较高；目前中国动力电池 pack厂商技术水平参差不一，宁德时代等龙头企业不断追赶 国际一流水平，而大多数小型生产企业水平仍然落后，行业标 准化程度有待提升。中国动力电池pack具有三大驱动力，有望进一步促进 BMS行业技术和规模发展。动力电池和动力电池pack相互促 进，随着我国车用动力电池需求增长，对动力电池的质量和数 量要求均有望进一步提高，最终促进动力电池pack技术进步、 规模扩大；外资参与动力电池市场进一步行业良性发展，中 国动力电池行业目前处于高速发展时期，据头豹研究院，在政 策不断加持和车企积极布局下，中国动力电池已发展较为成熟, 2018