6 Het batterijbeheersysteem (BMS)

De Europese batterijverordening (2023/1542) omschrijft het BMS als een elektronisch apparaat dat de elektrische en thermische functies van een batterij controleert of beheert, met het oog op veiligheid, prestatie en levensduur. Het slaat ook de gegevens op die iets zeggen over de gezondheid en de verwachte levensduur, en het communiceert met het toestel waarin de batterij zit.

In een thuisbatterij zit het BMS in de batterijkast of in elke module. Systemen met meerdere modules hebben vaak een hoofdcontroller, met per module een bewakingseenheid die via een gegevensbus met die controller praat.

1. Bewaken. Het BMS meet celspanningen, temperaturen en stroom. Een batterij van 51,2 V met LFP-cellen, een veelgebruikt celtype (meer in Batterijchemie: LFP of NMC), bestaat uit 16 cellen in serie. Dat zijn 16 spanningen die elk binnen de toegelaten grenzen moeten blijven. De Duitse veiligheidsrichtlijn voor lithiumhuisbatterijen noemt drie kerntaken: spanning en temperatuur van afzonderlijke cellen bewaken, beveiligingsorganen zoals relais aansturen en met omvormer en regelaar communiceren.

2. Beveiligen. Gaat er iets mis, dan opent het BMS de hoofdschakelaars (contactors) van de batterij. Wordt het te warm, dan beperkt het het vermogen. Is het te koud, dan beperkt of blokkeert het het laden. In een labotest van de HTW Berlin mocht een batterij werken tussen -10 en 50 °C, maar laden alleen tussen 0 en 50 °C. De Duitse richtlijn eist dat de bescherming tegen overladen en diepontlading ook werkt als het BMS zelf faalt. Het systeem moet dan naar een veilige toestand gaan.

3. Balanceren. Cellen in een serieschakeling zijn nooit helemaal gelijk. Zonder ingreep bereikt de zwakste cel bij het laden als eerste de volle spanning en wordt ze overladen, en bij het ontladen is ze als eerste leeg. Bij passief balanceren laat het BMS de overtollige energie van een cel via een weerstand als warmte weglopen. Bij actief balanceren verplaatst het energie van vollere naar minder volle cellen. Dat laatste is duurder en ingewikkelder.

4. Schatten. Het BMS schat het laadniveau (SoC), de gezondheid (SoH) en het beschikbare vermogen; wat die begrippen betekenen, lees je in SoC, SoH en DoD. Het kijkt daarvoor naar de spanning, telt de stroom die erin en eruit gaat, of combineert beide. Bij LFP is de spanningscurve zeer vlak, waardoor de spanning alleen "bijna vol" en "bijna leeg" betrouwbaar aangeeft. In een Duitse veldstudie was de onzekerheid op de geschatte capaciteit daarom groter bij LFP (8,0 procentpunt) dan bij een ander celtype (4,4 procentpunt).

5. Communiceren en loggen. Het BMS meldt aan de omvormer het laadniveau, de toegelaten laad- en ontlaadstroom en eventuele alarmen. Elke fabrikant heeft zijn eigen protocollen, en daarom bestaan er compatibiliteitslijsten. In de HTW-test konden vier omvormers elk met 4 tot 18 batterijen van andere fabrikanten samenwerken. Of jouw batterij en omvormer samengaan, vraag je dus na voor je koopt; meer in AC- of DC-gekoppeld.

• ⏱ Gegevens bijhouden. Vanaf 18 augustus 2024 moet het BMS van stationaire batterijsystemen actuele gegevens bevatten over de gezondheid (onder meer de resterende capaciteit) en de verwachte levensduur (onder meer de doorgevoerde energie, schadelijke gebeurtenissen zoals diepontlading en het aantal equivalente volledige cycli).
• ⏱ Leestoegang. De rechtmatige koper, of een derde namens hem, krijgt te allen tijde niet-discriminerende leestoegang tot die gegevens. Zo kan je bijvoorbeeld de restwaarde laten beoordelen.
• ⏱ Softwarereset. Het BMS moet een resetfunctie hebben, zodat een hergebruiker andere software kan laden. De oorspronkelijke fabrikant is dan niet aansprakelijk voor wat die nieuwe software doet.
• ⏱ Batterijpaspoort. Vanaf 18 februari 2027 bevat het paspoort van industriële batterijen informatie over gezondheid en gebruik. De individuele gegevens zijn enkel toegankelijk voor wie er een legitiem belang bij heeft.

Hoe je die gegevens in de praktijk opvraagt, via een app, een poort of een aanvraag, verschilt per fabrikant. Wij zouden het je installateur vragen voor je tekent.

Fabricagefouten of onzuiverheden in de cel zelf zijn met maatregelen buiten de cel nauwelijks in te perken. De verordening noemt interne kortsluiting, bijvoorbeeld door onzuiverheden, als oorzaak van de meeste veldincidenten. Wat het BMS wel beperkt, zijn risico's als overladen, overontladen en oververhitting. Meer over veiligheid lees je in Veiligheid en plaatsing.

Ook het BMS zelf verbruikt stroom. In stand-by kan dat volgens de HTW Berlin tot 37 W zijn. Een voorbeeld uit dezelfde studie: een hoofdcontroller van 5,5 W plus 0,6 W per module komt daar op 9 W. In haar systeembeoordeling telt de HTW dat verbruik niet mee, omdat het in het labo niet volgens de richtlijn gemeten kan worden. Het totale stand-by-verbruik van 12 geteste systemen liep van 4 W tot 64 W.

Hoeveel weegt dat op een jaar? We nemen een batterij van 7,3 kWh nominaal, 6,6 kWh bruikbaar, met een doorvoer van 150 tot 300 equivalente volledige cycli per jaar, of 0,99 tot 1,97 MWh. Volgens de HTW staat een eengezinsbatterij 1.250 tot 3.500 uur per jaar volledig ontladen, en in die uren verbruikt het BMS continu 9 W of 37 W.

De werkelijke waarde ligt daartussen of eronder, naargelang het model. Ter vergelijking: een batterij die dag en nacht 10 W verbruikt, gebruikt op een jaar 10 W x 8.760 uur = 87,6 kWh. Het stand-by-verbruik van batterij en omvormer hoort dus in elke offerte te staan.

Hoe zwaar het bij jou doorweegt, verschilt met hoe vaak je batterij leeg staat, en dat is bij elk gezin anders. De MYNRG Check rekent met jouw verbruik, en een adviseur ter plaatse kijkt welke batterij en omvormer bij elkaar passen.

De rendementscijfers die je in een folder ziet, bevatten het verbruik van het BMS niet. Die tot 37 W komt er nog bij.

De gezondheid die je app toont, is een schatting. Vooral bij LFP kan ze enkele procentpunten naast de werkelijkheid zitten.

Wil je later laten beoordelen wat je batterij nog waard is, dan heb je recht op haar gezondheidsgegevens. ⏱ Sinds 18 augustus 2024 moet het BMS ze bevatten en moet je er leestoegang toe krijgen.

• Opbouw. Een hoofdcontroller en bewakingseenheden per module, verbonden via een bus zoals CAN. Contactors en zekeringen vormen de uitvoerende en beschermende laag.
• Laadniveau schatten. De spanning geeft pas na enkele uren rust een nauwkeurige lezing. Stroom tellen verliest nauwkeurigheid als het niet regelmatig herijkt wordt.
• Isolatiebewaking. In systemen van 400 V of 800 V meet het BMS de isolatieweerstand en opent het de hoofdschakelaars bij een fout. Meer in Laagspanning of hoogspanning.
• Gegevens voor de levensduur. Het BMS houdt onder meer de energiedoorvoer, de ladingsdoorvoer, schadelijke gebeurtenissen en het aantal equivalente volledige cycli bij. Wat dat voor je garantie betekent, lees je in Levensduur en garantie.
• Internetverbinding. De HTW wijst erop dat veel fabrikanten een regelmatige internetverbinding als garantievoorwaarde stellen.

• Verordening (EU) 2023/1542 (batterijverordening)
• HTW Berlin, Stromspeicher-Inspektion 2026
• BVES e.a., Sicherheitsleitfaden Li-Ionen-Hausspeicher (2014)
• Figgener e.a. (RWTH Aachen), Nature Energy (2024)
• Battery University, Cell mismatch and balancing
• Battery University, How to measure state-of-charge