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:
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.