Na pytanie „BMS hulajnoga — co to" zwykle pada odpowiedź: „układ zarządzania baterią". To prawda, tylko nic z niej nie wynika. Poniżej rozpisane są konkretne progi, przy których BMS odcina, i to, skąd te wartości pochodzą — z kart katalogowych układów, które fizycznie siedzą w tych płytkach. Przy każdej liczbie podane jest źródło.
BMS ma dwa zadania: zabezpiecza pakiet, odcinając obwód, gdy mierzony parametr wyjdzie poza zakres, oraz balansuje ogniwa.
Zabezpieczenia dzielą się na dwie warstwy. Pierwsza reaguje na bieżące przekroczenia napięcia, prądu i temperatury, z progami rozpisanymi niżej. Druga to zabezpieczenia wtórne, opisane w karcie TI BQ76952 jako Permanent Fail:
Tłumaczenie: „ochrona przed krytycznym niedonapięciem i przepięciem ogniwa, krytycznym nadprądem ładowania i rozładowania, krytyczną nadtemperaturą ogniw i tranzystorów, nadmiernym rozbalansowaniem napięć ogniw, błędami pamięci wewnętrznej i awariami diagnostyki wewnętrznej."
Różnica jest zasadnicza. Po zadziałaniu Permanent Fail układ może ustawić flagę, trwale wyłączyć MOSFET-y albo przepalić bezpiecznik przez pin FUSE — nieodwracalnie uśmiercając pakiet. Zwróćcie uwagę, że na tej liście figuruje też nadmierne rozbalansowanie ogniw; to powód, dla którego druga funkcja BMS, balansowanie, nie jest kosmetyką.
Ile grup ogniw pilnuje BMS, wynika z konfiguracji pakietu: w pełni naładowane ogniwo litowo-jonowe ma 4,20 V, więc liczba ogniw w szeregu przekłada się wprost na napięcie pakietu:
Konfigurację 13S dla G2 Pro (ogniwa 18650) i 14S dla G2 Mastera oraz G3 Pro podają materiały handlowe — karta produktu kukirin-scooter.com i zestawienie na kukirin.se — a nie karta katalogowa pakietu, więc mają one niższą wagę dowodową niż nastawy z not układów niżej.
Warto przy okazji zapamiętać, że „48 V" to nazwa handlowa, a nie realne napięcie: pakiet 13S ma nominalnie 46,8 V, a po pełnym naładowaniu 54,6 V. Ładowarka z tabliczką 54,6 V to nie pomyłka producenta.
Najbardziej wiarygodne liczby to nastawy z karty katalogowej komercyjnego BMS hulajnogowego JBD SP30S005 w wersji Li-ion (NMC):
Zakres pracy ogniwa to wg tej noty 2,80–4,25 V. Progi temperatur niskich (UTP) wynoszą −10 °C dla ładowania i −20 °C dla rozładowania, progi wysokich (OTP) odpowiednio 65 °C i 75 °C, a same tranzystory mają próg 90 °C.
Ta sama nota ujawnia rzecz domykającą temat: w sekcji „Main material" wymieniono układ TI BQ7694003DBTR i mikrokontroler ATmega328P. Typowy chiński BMS hulajnogowy to nakładka programowa na rodzinę TI BQ769x0 — progi z tabeli wyżej są nastawami software'owymi na krzemie Texas Instruments. Stąd wiadomo, czego się spodziewać, nawet gdy sprzedawca nie podaje żadnej dokumentacji.
Ochrona przed nadmiernym prądem rozładowania ma trzy stopnie o różnych progach, a nie jedną wartość graniczną. Progi zależą od wersji prądowej płytki — wg noty JBD SP30S005:
Nota podaje wprost zwłokę dla stopnia zwarciowego: 800 µs, podczas gdy zabezpieczenia napięciowe OVP i UVP mają zwłokę 2000 ms — czyli 2500 razy dłużej. Zwłok dla OCD1 i OCD2 ta nota nie podaje, więc nie przypisuję im konkretnych czasów.
Karta katalogowa innej płytki JBD, DP04S007, pokazuje, że w jednym urządzeniu współistnieją trzy różne tryby powrotu. To dane tej konkretnej płytki — nie ma podstaw, by przenosić te czasy wprost na dowolną hulajnogę:
Zachowanie po odcięciu zależy więc od tego, które zabezpieczenie zadziałało — i od nastaw konkretnej płytki; przy warstwie Permanent Fail z pierwszej sekcji powrotu może nie być wcale.
Płytka JBD SP30S005, z której pochodzą progi wyżej, balansuje pasywnie — rezystorowo, przez bocznikowanie nadmiaru prądu. Balansowanie aktywne, przenoszące energię do słabszego ogniwa, reprezentuje w poniższym zestawieniu układ ADI LTC3300-1. Różnicę najlepiej widać w prądach podawanych przez karty katalogowe:
I najważniejsza liczba w tej sekcji — próg, przy którym balansowanie w ogóle startuje. Wg noty JBD SP30S005 V1.5 (A01, 2022-12-16):
Balansowanie zaczyna się więc dopiero blisko końca ładowania, bo dopiero tam różnice napięć są diagnostyczne. Ładowanie rutynowo przerywane w połowie oznacza, że pakiet nigdy nie dochodzi do fazy balansowania.
Ile to trwa? Nota nie podaje czasu wprost, bo zależy od stopnia rozbalansowania, ale rachunek jest prosty: przy prądzie 60 mA (środek zakresu JBD) wyrównanie różnicy 100 mAh to około 1,7 godziny czystego balansowania. BQ76920 pracuje dodatkowo z wypełnieniem 70% przy cyklu 250 ms, co wydłuża ten czas o mniej więcej 43%. Przy fazie stałego napięcia trwającej kilkadziesiąt minut oznacza to, że poważne rozbalansowanie wymaga wielu kolejnych pełnych ładowań — jedna noc go nie naprawi.
Tu potrzebne jest uczciwe zastrzeżenie: dokumentacja podaje progi i czasy, a nie gotowy klucz diagnostyczny, i nie wiadomo, jaką płytkę i jakie nastawy ma konkretny egzemplarz. Progi z tabel wyżej (UVP 2,800 V, OCD1/OCD2, SCD) to więc mechanizmy możliwe do rozważenia, a nie rozpoznanie.
Zwłoki mają tu znaczenie praktyczne i warto je czytać dosłownie: skoro UVP i OVP mają zwłokę rzędu 2000 ms, to zabezpieczenie napięciowe nie reaguje na milisekundowe wahania, tylko na stan utrzymujący się przez około dwie sekundy. Odcięcie samo w sobie jest działaniem zabezpieczenia, a nie awarią.
Dla orientacji przy pomiarze miernikiem: zakres 2,80–4,25 V na ogniwo z noty JBD SP30S005 to arytmetycznie 36,4–55,3 V dla pakietu 13S i 39,2–59,5 V dla 14S — rząd wielkości, nie próg odcięcia, bo ten dotyczy pojedynczej grupy ogniw, a nie sumy.
Do zapamiętania: progi UVP i OVP w nocie JBD są podane na ogniwo, nie na cały pakiet; ochrona prądowa ma trzy stopnie, rozpisane osobno dla wersji 40 A i 100 A; balansowanie startuje dopiero około 3,90 V na ogniwo, czyli pod koniec ładowania — konkretny argument przeciw odpinaniu ładowarki w połowie.
Praktyczne zasady samego ładowania zebraliśmy wcześniej w osobnym wątku tego działu: Ładowanie akumulatora hulajnogi — 8 zasad, dzięki którym bateria pożyje dłużej (link wewnętrzny forum). Tutaj celowo zostaje sam mechanizm.
A jak to wygląda u Was? Mierzył ktoś miernikiem napięcie pakietu bezpośrednio po odcięciu i porównywał z zakresem z tabeli wyżej? Interesuje mnie zwłaszcza, czy po takim zdarzeniu hulajnoga wracała do pracy sama, czy dopiero po podpięciu ładowarki — i jaki to był model.
Co realnie robi BMS
BMS ma dwa zadania: zabezpiecza pakiet, odcinając obwód, gdy mierzony parametr wyjdzie poza zakres, oraz balansuje ogniwa.
Zabezpieczenia dzielą się na dwie warstwy. Pierwsza reaguje na bieżące przekroczenia napięcia, prądu i temperatury, z progami rozpisanymi niżej. Druga to zabezpieczenia wtórne, opisane w karcie TI BQ76952 jako Permanent Fail:
protection against safety cell undervoltage and overvoltage, safety overcurrent in charge and discharge, safety overtemperature for cells and FETs, excessive cell voltage imbalance, internal memory faults, and internal diagnostic failures.
Tłumaczenie: „ochrona przed krytycznym niedonapięciem i przepięciem ogniwa, krytycznym nadprądem ładowania i rozładowania, krytyczną nadtemperaturą ogniw i tranzystorów, nadmiernym rozbalansowaniem napięć ogniw, błędami pamięci wewnętrznej i awariami diagnostyki wewnętrznej."
Różnica jest zasadnicza. Po zadziałaniu Permanent Fail układ może ustawić flagę, trwale wyłączyć MOSFET-y albo przepalić bezpiecznik przez pin FUSE — nieodwracalnie uśmiercając pakiet. Zwróćcie uwagę, że na tej liście figuruje też nadmierne rozbalansowanie ogniw; to powód, dla którego druga funkcja BMS, balansowanie, nie jest kosmetyką.
Ile ogniw pilnuje BMS w KuKirin
Ile grup ogniw pilnuje BMS, wynika z konfiguracji pakietu: w pełni naładowane ogniwo litowo-jonowe ma 4,20 V, więc liczba ogniw w szeregu przekłada się wprost na napięcie pakietu:
| Model | Nazwa handlowa | Układ | Napięcie pełnego naładowania |
| G2 Pro | „48 V" | 13S | 54,6 V (13 × 4,2 V) |
| G2 Master / G3 Pro | „52 V" | 14S | 58,8 V (14 × 4,2 V) |
Konfigurację 13S dla G2 Pro (ogniwa 18650) i 14S dla G2 Mastera oraz G3 Pro podają materiały handlowe — karta produktu kukirin-scooter.com i zestawienie na kukirin.se — a nie karta katalogowa pakietu, więc mają one niższą wagę dowodową niż nastawy z not układów niżej.
Warto przy okazji zapamiętać, że „48 V" to nazwa handlowa, a nie realne napięcie: pakiet 13S ma nominalnie 46,8 V, a po pełnym naładowaniu 54,6 V. Ładowarka z tabliczką 54,6 V to nie pomyłka producenta.
Kiedy BMS odcina — progi z realnej płytki
Najbardziej wiarygodne liczby to nastawy z karty katalogowej komercyjnego BMS hulajnogowego JBD SP30S005 w wersji Li-ion (NMC):
| Zabezpieczenie | Wartość typowa | Zwłoka |
| Przepięcie ogniwa (OVP) | 4,250 V | 2000 ms |
| Nadmierne rozładowanie (UVP) | 2,800 V | 2000 ms |
| Zwarcie (SCD) | — | 800 µs |
| Nadtemperatura ład. / rozład. | 65 °C / 75 °C | — |
Zakres pracy ogniwa to wg tej noty 2,80–4,25 V. Progi temperatur niskich (UTP) wynoszą −10 °C dla ładowania i −20 °C dla rozładowania, progi wysokich (OTP) odpowiednio 65 °C i 75 °C, a same tranzystory mają próg 90 °C.
Ta sama nota ujawnia rzecz domykającą temat: w sekcji „Main material" wymieniono układ TI BQ7694003DBTR i mikrokontroler ATmega328P. Typowy chiński BMS hulajnogowy to nakładka programowa na rodzinę TI BQ769x0 — progi z tabeli wyżej są nastawami software'owymi na krzemie Texas Instruments. Stąd wiadomo, czego się spodziewać, nawet gdy sprzedawca nie podaje żadnej dokumentacji.
Trzy stopnie ochrony prądowej — dlaczego chwilowy pik przechodzi
Ochrona przed nadmiernym prądem rozładowania ma trzy stopnie o różnych progach, a nie jedną wartość graniczną. Progi zależą od wersji prądowej płytki — wg noty JBD SP30S005:
| Stopień | Wersja 40 A | Wersja 100 A |
| OCD1 | 50 ±5 A | 120 ±5 A |
| OCD2 | 140 ±20 A | 250 ±50 A |
| SCD (zwarcie) | 560 ±112 A | 1000 ±200 A |
Nota podaje wprost zwłokę dla stopnia zwarciowego: 800 µs, podczas gdy zabezpieczenia napięciowe OVP i UVP mają zwłokę 2000 ms — czyli 2500 razy dłużej. Zwłok dla OCD1 i OCD2 ta nota nie podaje, więc nie przypisuję im konkretnych czasów.
Powrót po odcięciu nie działa tak samo dla każdej przyczyny
Karta katalogowa innej płytki JBD, DP04S007, pokazuje, że w jednym urządzeniu współistnieją trzy różne tryby powrotu. To dane tej konkretnej płytki — nie ma podstaw, by przenosić te czasy wprost na dowolną hulajnogę:
| Przyczyna odcięcia | Warunek powrotu | Zapis w nocie |
| Nadprąd | automatycznie po 32 s | „delay 32S automatic recovery after" |
| Zwarcie | 5 s po zdjęciu obciążenia | „Delay after disconnection of load 5S recover" |
| Nadmierne rozładowanie | wzrost napięcia lub podpięcie ładowarki | wersja 100 A wprost: ładowanie pakietu może zwolnić ten stan |
Zachowanie po odcięciu zależy więc od tego, które zabezpieczenie zadziałało — i od nastaw konkretnej płytki; przy warstwie Permanent Fail z pierwszej sekcji powrotu może nie być wcale.
Balansowanie — i dlaczego przerywane ładowanie mu przeszkadza
Płytka JBD SP30S005, z której pochodzą progi wyżej, balansuje pasywnie — rezystorowo, przez bocznikowanie nadmiaru prądu. Balansowanie aktywne, przenoszące energię do słabszego ogniwa, reprezentuje w poniższym zestawieniu układ ADI LTC3300-1. Różnicę najlepiej widać w prądach podawanych przez karty katalogowe:
| Układ | Typ | Prąd balansu |
| JBD SP30S005 (typowy BMS hulajnogowy) | pasywne rezystorowe | 30–90 mA |
| TI BQ76920 | pasywne, FET wewnętrzny | 0–50 mA (abs. max 70 mA) |
| TI BQ76930 / BQ76940 | pasywne | 0–5 mA wewn., nota zaleca balansowanie zewnętrzne |
| ADI LTC3300-1 | aktywne (flyback) | do 10 A, sprawność do 92% |
I najważniejsza liczba w tej sekcji — próg, przy którym balansowanie w ogóle startuje. Wg noty JBD SP30S005 V1.5 (A01, 2022-12-16):
- napięcie startu balansowania: min 3,87 V, typ. 3,90 V, max 3,93 V na ogniwo,
- próg różnicy napięć między ogniwami: 15 mV,
- metoda: „resistance bypass method", pulsacyjna lub statyczna.
Balansowanie zaczyna się więc dopiero blisko końca ładowania, bo dopiero tam różnice napięć są diagnostyczne. Ładowanie rutynowo przerywane w połowie oznacza, że pakiet nigdy nie dochodzi do fazy balansowania.
Ile to trwa? Nota nie podaje czasu wprost, bo zależy od stopnia rozbalansowania, ale rachunek jest prosty: przy prądzie 60 mA (środek zakresu JBD) wyrównanie różnicy 100 mAh to około 1,7 godziny czystego balansowania. BQ76920 pracuje dodatkowo z wypełnieniem 70% przy cyklu 250 ms, co wydłuża ten czas o mniej więcej 43%. Przy fazie stałego napięcia trwającej kilkadziesiąt minut oznacza to, że poważne rozbalansowanie wymaga wielu kolejnych pełnych ładowań — jedna noc go nie naprawi.
Do czego przyłożyć obserwacje — progi, a nie gotowe diagnozy
Tu potrzebne jest uczciwe zastrzeżenie: dokumentacja podaje progi i czasy, a nie gotowy klucz diagnostyczny, i nie wiadomo, jaką płytkę i jakie nastawy ma konkretny egzemplarz. Progi z tabel wyżej (UVP 2,800 V, OCD1/OCD2, SCD) to więc mechanizmy możliwe do rozważenia, a nie rozpoznanie.
Zwłoki mają tu znaczenie praktyczne i warto je czytać dosłownie: skoro UVP i OVP mają zwłokę rzędu 2000 ms, to zabezpieczenie napięciowe nie reaguje na milisekundowe wahania, tylko na stan utrzymujący się przez około dwie sekundy. Odcięcie samo w sobie jest działaniem zabezpieczenia, a nie awarią.
Dla orientacji przy pomiarze miernikiem: zakres 2,80–4,25 V na ogniwo z noty JBD SP30S005 to arytmetycznie 36,4–55,3 V dla pakietu 13S i 39,2–59,5 V dla 14S — rząd wielkości, nie próg odcięcia, bo ten dotyczy pojedynczej grupy ogniw, a nie sumy.
Co z tego wynika na co dzień
Do zapamiętania: progi UVP i OVP w nocie JBD są podane na ogniwo, nie na cały pakiet; ochrona prądowa ma trzy stopnie, rozpisane osobno dla wersji 40 A i 100 A; balansowanie startuje dopiero około 3,90 V na ogniwo, czyli pod koniec ładowania — konkretny argument przeciw odpinaniu ładowarki w połowie.
Praktyczne zasady samego ładowania zebraliśmy wcześniej w osobnym wątku tego działu: Ładowanie akumulatora hulajnogi — 8 zasad, dzięki którym bateria pożyje dłużej (link wewnętrzny forum). Tutaj celowo zostaje sam mechanizm.
A jak to wygląda u Was? Mierzył ktoś miernikiem napięcie pakietu bezpośrednio po odcięciu i porównywał z zakresem z tabeli wyżej? Interesuje mnie zwłaszcza, czy po takim zdarzeniu hulajnoga wracała do pracy sama, czy dopiero po podpięciu ładowarki — i jaki to był model.