BMS (Battery Management System, system zarządzania baterią) to elektronika wbudowana w magazyn, która nadzoruje ogniwa: mierzy ich napięcia, temperaturę i prąd, odłącza baterię, gdy coś wychodzi poza bezpieczne granice, i wylicza stan naładowania oraz stan zdrowia. Battery University nazywa go elementem obowiązkowym każdej baterii litowo-jonowej. Bez BMS magazyn litowy nie byłby ani bezpieczny, ani trwały.
Co robi BMS
- Ochrona. Odcina ładowanie przy przekroczeniu maksymalnego napięcia ogniwa, rozładowanie przy spadku poniżej minimum (dla LFP zakres pracy to 2,5-3,65 V), a całą baterię przy zbyt dużym prądzie, zwarciu albo złej temperaturze. Blokuje też ładowanie na mrozie, bo ładowanie ogniw litowych poniżej 0 °C trwale je uszkadza.
- Pomiar i szacunki. Z prądu, napięć i temperatur liczy SoC i SoH. Na tej podstawie falownik wie, ile wolno pobrać i ile oddać.
- Wyrównywanie ogniw (balansowanie). Ogniwa połączone szeregowo nigdy nie są identyczne i z czasem ich naładowanie się rozjeżdża. Najsłabsze ogniwo ogranicza wtedy cały szereg: gdy ono jest pełne, ładowanie się kończy, gdy jest puste, kończy się rozładowanie. Balansowanie pasywne zrzuca nadmiar energii z najbardziej naładowanych ogniw na rezystorach jako ciepło. Aktywne przenosi energię między ogniwami przez kondensatory lub cewki, z mniejszymi stratami.
- Komunikacja. W magazynach wysokonapięciowych BMS rozmawia z falownikiem przez CAN lub RS485 i to on decyduje o dopuszczalnym prądzie ładowania i rozładowania. Dlatego bateria działa tylko z falownikami, które producent przetestował i wpisał na listę kompatybilności.
BMS a przepisy UE
Rozporządzenie (UE) 2023/1542 nadało BMS nową rolę. Od 18 sierpnia 2024 roku BMS stacjonarnego magazynu energii musi przechowywać aktualne dane do oceny stanu zdrowia baterii, m.in. pozostałą pojemność, zmiany samorozładowania i, w miarę możliwości, opór omowy. Nabywca ma mieć do nich dostęp do odczytu, na przykład żeby ocenić wartość używanego magazynu. BMS musi też mieć funkcję resetu oprogramowania na potrzeby ponownego użycia baterii.
Ukryte koszty: zużycie własne
BMS pracuje cały czas, także gdy magazyn jest rozładowany, i bierze na to energię z ogniw. HTW Berlin podaje, że pobór BMS sięga 37 W. W przykładzie z raportu BMS jednego z systemów bierze łącznie 9 W, co przez 5 zimowych dni w stanie gotowości daje około 1 kWh pobranej z ogniw. W domach jednorodzinnych magazyn stoi całkowicie rozładowany od 1250 do 3500 godzin w roku, więc pobór w spoczynku nie jest bez znaczenia. Wpływa to na rzeczywistą sprawność magazynu.
Na co patrzeć przy zakupie
- Czy BMS ma zabezpieczenie przed ładowaniem w niskiej temperaturze albo grzałkę (ważne w garażu).
- Czy aplikacja pokazuje napięcia poszczególnych ogniw lub modułów i SoH, a nie tylko SoC.
- Czy falownik jest na liście kompatybilności producenta baterii: nieobsługiwana para to brak gwarancji, a często brak działania.
- Przy rozbudowie: czy nowy moduł może dołączyć do starego. BMS musi wyrównać moduły o różnym stopniu zużycia, a część producentów ogranicza rozbudowę w czasie.
Źródła
- Battery University, BU-908: Battery Management System (BMS)
- Battery University, BU-205: Types of Lithium-ion
- Battery University, BU-410: Charging at High and Low Temperatures
- Texas Instruments, Analog Applications Journal SLYT322: Cell balancing (PDF)
- HTW Berlin, Stromspeicher-Inspektion 2026 (PDF)
- Rozporządzenie (UE) 2023/1542 w sprawie baterii (art. 14, załącznik VII), EUR-Lex