BMS

System zarządzania baterią to warstwa, która pilnuje bezpieczeństwa baterii i mówi reszcie systemu, w jakim jest stanie. Siedzi w pakiecie baterii albo obok niego, zwykle jako elektronika z oprogramowaniem wbudowanym od producenta baterii. W dużym magazynie to hierarchia: sterownik modułu odczytuje ogniwa, sterownik szafy łączy moduły, a sterownik systemu raportuje całą baterię na zewnątrz.

Główne funkcje BMS:

• Pomiar. Napięcia ogniw, temperatury i prąd pakietu, odczytywane bez przerwy.
• Szacowanie. Stanu naładowania (SoC) i stanu zdrowia (SoH) nie da się zmierzyć wprost. BMS szacuje je z liczenia przepływającego ładunku, napięcia w spoczynku i modelu ogniw.
• Wyrównywanie. Ogniwa z czasem się rozjeżdżają. BMS wyrównuje je, rozpraszając nadmiar energii z najpełniejszych ogniw w postaci ciepła (wyrównywanie pasywne) albo przenosząc energię między ogniwami (wyrównywanie aktywne).
• Zarządzanie temperaturą. Pilnuje temperatur i włącza chłodzenie, grzanie albo ograniczenie mocy, zanim ogniwo wyjdzie poza swój zakres.
• Ochrona. Po przekroczeniu twardego limitu BMS otwiera styczniki i odłącza baterię. Raportuje też moc ładowania i rozładowania, jaką bateria może w danej chwili przyjąć. Ta moc spada, gdy bateria jest zimna, prawie pełna albo prawie pusta.
• Komunikacja. Przekazuje SoC, limity, alarmy i pomiary systemom wyżej, zwykle przekształtnikowi mocy i systemowi zarządzania energią.

Skrót ma drugie znaczenie. W zarządzaniu nieruchomościami BMS to system zarządzania budynkiem, czyli system, który steruje ogrzewaniem, wentylacją, klimatyzacją, oświetleniem i kontrolą dostępu. Idea jest podobna, jedna warstwa sterowania nad wieloma urządzeniami, ale to osobna dziedzina z własnymi dostawcami i protokołami. To hasło dotyczy znaczenia bateryjnego.

Niewiele projektów pisze firmware BMS. Większość kupuje baterię z BMS w środku i buduje oprogramowanie, które z nim rozmawia: EMS, platformę monitoringu albo panel floty. BMS staje się wtedy interfejsem, nad którym nie masz kontroli, i z tego wynikają wymagania:

• Limity z BMS to twarde ograniczenia. EMS w każdym cyklu odczytuje dopuszczalną moc ładowania i rozładowania i jej nie przekracza. Trzyma baterię w węższym oknie pracy, żeby to nie zabezpieczenie BMS ją zatrzymywało.
• Każdy model baterii ma własną mapę rejestrów i kody alarmów, często po Modbusie. Poproś dostawcę baterii o dokumentację i kontakt w sprawach komunikacji, zanim zacznie się integracja, i zaplanuj sytuację, w której aktualizacja firmware'u przesunie rejestry.
• Każdy odczyt i zapis jest sprawdzany. Nieudany odczyt nie może trafić do systemu jako świeża wartość, a oprogramowanie powinno odczytać z powrotem to, co zapisało. Bateria, która przez kilka cykli nic nie raportuje, to alarm, a nie zero.
• Alarmy się mapuje. Setki kodów producenta trzeba sprowadzić do krótkiej listy, na którą operator może zareagować, z czytelnym stanem dla wyłączonej baterii.
• Historia zostaje na potrzeby gwarancji. Temperatury, cykle, głębokie rozładowania i szacunki SoH decydują o roszczeniach gwarancyjnych i wartości odsprzedaży baterii, więc platforma przechowuje ich historię.

Rozporządzenie bateryjne (UE) 2023/1542 nałożyło na BMS prawny obowiązek przechowywania danych. Art. 14 wymaga, by od 18 sierpnia 2024 r. stacjonarne bateryjne systemy magazynowania energii, baterie do lekkich środków transportu i baterie do pojazdów elektrycznych miały BMS z danymi o parametrach, które określają stan zdrowia i przewidywaną żywotność, wymienionych w załączniku VII. Osoba, która legalnie kupiła baterię, i działające w jej imieniu osoby trzecie muszą mieć do tych danych dostęp tylko do odczytu, między innymi po to, by ocenić wartość rezydualną baterii albo przygotować ją do ponownego użycia lub zmiany przeznaczenia.

Dla zamawiającego oprogramowanie do baterii ma to dwie konsekwencje. Dane z BMS nie są już wyłącznie sprawą producenta baterii, więc platforma ma podstawę prawną, żeby je odczytywać. A platforma powinna przechowywać je w formie, którą da się pokazać właścicielowi, kupującemu używaną baterię albo ubezpieczycielowi.

Nasza praca leży nad BMS na poziomie ogniw: budujemy oprogramowanie, które go odczytuje, przestrzega jego limitów i zamienia jego dane na decyzje. Nie pisaliśmy firmware'u BMS dla ogniw chemicznych.

Dla Kyoto Group magazynem nie była bateria chemiczna, tylko magazyn ciepła na stopionej soli. W etapie z 2024 r. nasz zakres obejmował to, co Kyoto nazywa BMS swojej baterii cieplnej: sterowanie zaworami, pompami i przepływem gorącego medium w magazynie soli, zintegrowane z warstwą SCADA instalacji. Obok zespół zbudował nadzór z kamerami termowizyjnymi i rozpoznawaniem obrazu, który współpracuje z BMS i SCADA, żeby wyłapać anomalie, których nie pokaże pojedynczy czujnik.

EMS, który zbudowaliśmy dla Skyfri, zaczął się od warsztatów z dostawcą baterii na temat komunikacji w lutym 2024 r. i traktuje limity raportowane przez baterię jako twarde ograniczenia. Dla magazynów energii Global Green zmapowaliśmy w 2026 r. rejestry systemów bateryjnych dwóch producentów, a w lipcu 2026 r. dodaliśmy alarm dla baterii w stanie wyłączonym. Testy wykazały, że nieudany odczyt grupowy publikował nieaktualne wartości jako świeże; błąd naprawiono. W EMS Zeronest magazyn jest dostępny przez falownik, więc minimalny i maksymalny SoC wynikają z modelu falownika i można je nadpisać dla każdej instalacji.