Partial charging – what is it?


It is now known that in most lithium batteries (with the exception of LiFePO4), the cell / pack life cycle can be drastically increased by not charging / maintaining the cells to 4.2 V, but instead charging to a lower voltage, eg 4.1V. In this way, manufacturers of electric cars can get 5-8-year warranty on batteries, which usually when charging up to 100% reach only ~ 500 cycles.

CHARGING AND DISCHARGING BATTERY UP TO 90% WE INCREASE ALMOST TWICE BATTERY LIFE !!!

Most chargers for electric vehicles do not have the option of setting the charging voltage and operate in one charging mode up to 4.2 V / link. As a result, it gives the maximum possible range of the battery but at the expense of reducing the life of the battery at each charge. In many cases, this means a battery replacement worth 2000 PLN every 1-2 years, when with proper maintenance you can extend the life of the battery to about 4-5 years !!! In fact, the further away from full charge, the closer to the long battery life.

Thanks to our charger it is very easy to choose the battery level for a given percentage of full capacity – you can set the charging to 90% and 100%. And so in the case of a 20Ah battery, regularly overcoming trips requiring less than 18Ah, we only need to charge the battery to 90% (up to 18 Ah). At the moment when we want to get a full range of batteries or allow BMS to balance cells, this is the only opportunity to take advantage of recharging up to 100% (many cheap BMS chips start balancing cells with maximum battery charge).

Partial charging and cell balancing

The only disadvantage of continuous partial load is that large parts of low-cost and low-quality BMS circuits start the balancing process at the closest maximum battery level. This means that when performing partial charging, the cells will not reach the maximum voltage, and BMS will not start the cell balancing procedure. Over time, the voltage levels on individual cells can go away and the battery will have less capacity. To avoid this, it’s enough to occasionally (once or twice a month) charge the battery up to 100% or use high-quality, tested, programmable BMS systems that can start the balancing procedure even at 50% battery charge !!!

Ebike: Why a 52V battery instead of 48V?


One of the more frequently asked questions is: “Should I buy a 48V or 52V battery?” The amount of power we will need is a choice that everyone has to make on their own. Some are satisfied with lower voltage, others are looking for higher performance and so on.

The battery for e-bikes has constantly evolved from 24V to 36V, then 48V, and now the standard becomes 52V. Higher voltage allows for higher efficiency (the battery uses less electricity to produce the same power)
When this higher performance is combined with more battery capacity and the latest charging techniques, we can achieve a surprisingly high battery life while maintaining very good performance.

Most of the engines that are designed to work with 48V voltage, such as Bafang BBS02 (BBS02 and BBSHD engine controllers can be used with 39-60V), they also deal with 52V batteries (max 58.8V). There is no doubt that these engines work much closer to the end of this range. 52V battery gives great performance, while in 48V battery the voltage drops below about 44v, the bike starts to seem anemic.
Using the 14S battery (52V), the motor has access to 48V voltage for a longer time and gains more possibilities than is the case with an equivalent 13S battery (7.7-10% more wat hour compared to a 13S battery). 52V battery will also work at a lower temperature when using the same power, from a battery with lower voltage.
With a 52V battery, the bike will be noticeably faster and will have better acceleration. Additionally, it should be remembered that the more cells, the less voltage drop during unloading..

We had the opportunity to work for a long time to test the BBS02 and BBSHD engines with batteries both 52V and 48V produced by us. When driving with fully-charged 48V and 52V batteries, you can feel minimal differences in dynamics and maximum speed. Real differences appear from the moment batteries are discharged halfway, then the power drop is felt, and when the battery runs out to about 1/4 of the capacity, the difference seems even more noticeable. With a 52V battery, it never really happens, because the voltage never drops to such low values as with a 48V battery. To sum up, 52V batteries with BBSxx engines are still working with high efficiency until BMS does not cut the voltage.

What are the long-term consequences of reliability resulting from powering these devices with a 52V battery compared to a standard 48V battery?
Why would you like to use a more powerful battery than the one for which the controller was designed?

This is really a million-dollar question, and I think that these engines were actually designed from scratch to work with 52v packages. Bafang’s engineers probably wanted to make their engines run with more popular batteries available. Now that Bafang has updated his Mosfets in the controllers, the weak point in both BBS02 and BBSHD has become the gear – the main gear reducer. When BBSHD was connected to the 65A controller, the plastic gear was the first thing that got damaged. Fortunately, the cost of replacing this item is around 40$, and the replacement time is 1 hour.

What about the reliability of the engine when using it with a 52V battery? In the case of the BBSHD engine, we did not find any failures. As for the BBS02 units – gear failure most often occurred with fully-charged 52V batteries. We met with other failures, however, they resulted from other reasons, such as poorly matched gears, too heavy weight, etc.

The BBSHD engine operates without charge during a long continuous discharge of 30A with a 52V battery. The driver hidden in the engine has 12 mosfets instead of 9 (as in the case of BBS02 750W), and the whole has a solid cooling system on both the engine and the controller. Even during large and long driveways at full power, you can see that the engine is barely warming up, which in the case of the BBS02 engine is strongly felt.

How to calculate the speed and range of an ebike?


In many situations, especially when replacing a battery in an existing installation, the required voltage is determined by the controller and can not be easily changed. It should be remembered that the voltage determines the maximum speed at which the vehicle will move. If you know the voltage [V] and the rpm value of the motor, it is easy to calculate what speed the vehicle will reach for a given voltage.

The range of the battery depends of course on how much effort we will make while pedaling, how fast we travel and what is the area where we are.

Driving type Approximate energy consumption
Street (Minimum electric drive assistance – using electric drive only at hill, driving below ~ 30 kph) 6-8 Wh/km
Standard (~40 kph with pedaling, continuous assistance of the electric motor) 9-12 Wh/km
Race (without pedaling / with additional load / fast riding) 14-20 Wh/km

Estimate the distance you have to travel, multiply it by the appropriate Wh / km from the table above and you will get the total minimum number of Wh needed to cover this distance. Then Wh which you have estimated, divide by the nominal voltage of the battery, and get an estimate of the minimum amp-hours that you will need from the battery to drive a certain distance.

Jak szacunkowo obliczyć prędkość i zasięg roweru elektrycznego?


W wielu sytuacjach, szczególnie w przypadku wymiany akumulatora w istniejącej instalacji, wymagane napięcie jest określane przez sterownik i nie można go łatwo zmienić. Należy pamiętać, że napięcie określa maksymalną prędkość, z jaką pojazd będzie się poruszał. Jeśli znasz napięcie[V] oraz wartość obr/min silnika, to łatwo obliczyć, jaką prędkość osiągnie pojazd dla danego napięcia.

Zasięg baterii zależy oczywiście od tego, ile dołożymy wysiłku podczas pedałowania, jak szybko podróżujemy i jaki jest teren, na którym się znajdujemy.

Typ jazdy Przybliżone zużycie energii
Street (Minimalna pomoc napędu elektr. – używanie napędu elektrycznego tylko przy wzniesieniach, jazda poniżej ~30km/h) 6-8 Wh/km
Standard (~40 km/h z pedałowaniem, ciągła pomoc silnika elektrycznego) 9-12 Wh/km
Race (bez pedałowania / z większym obciążeniem / szybka jazda ) 14-20 Wh/km

Oszacuj odległość jaką masz do przebycia, pomnóż ją przez odpowiednie Wh/km z tabeli powyżej, a uzyskasz całkowitą minimalną liczbę Wh potrzebnych do przejechania tego dystansu. Następnie Wh, które oszacowałeś, podziel przez nominalne napięcie baterii, a uzyskasz szacunkowe dane na temat minimalnych amperogodzin, które będziesz potrzebował z baterii na przejechanie określonego dystansu.

Dlaczego bateria 52V zamiast 48V?


Jednym z częściej zadawanych pytań jest: „czy powinienem kupić baterię 48V czy 52V?” To, ile mocy będziemy potrzebować, jest to wybór, który każdy musi dokonać samodzielnie. Jedni są zadowoleni z niższego napięcia, inni szukają większych osiągów.

Baterię do e-bików przez lata ciągle ewoluowały od 24V do 36V, następnie 48V, a teraz standardem staje się 52V. Wyższe napięcie pozwala uzyskać większą wydajność (bateria zużywa mniej prądu, aby wytworzyć taką samą moc)
Gdy ta wyższa wydajność jest połączona z większą pojemnością baterii i najnowszymi technikami ładowania, możemy osiągnąć zaskakująco wysoką żywotność baterii przy zachowaniu bardzo dobrej wydajności.

Większość silników, które są przewidziane do pracy z napięciem 48V jak np. Bafang BBS02 (Sterowniki silników BBS02 i BBSHD można stosować z napięciem 39-60V), również sobie świetnie radzą z bateriami 52V (max 58,8V). Nie ma wątpliwości, że te silniki działają znacznie lepiej bliżej końca tego zakresu. Bateria 52V daje świetne osiągi, podczas gdy w baterii 48V napięcie spadnie poniżej około 44v, rower zaczyna wydawać się anemiczny.
Stosując baterię 14S(52V) silnik ma dostęp do napięcia 48V przez dłuższy czas oraz uzyskuje większe możliwości niż to ma miejsce w przypadku równoważnej baterii 13S (7,7-10% więcej watogodzin w porównaniu z baterią 13S). Bateria 52V również będzie pracowała z niższą temperaturę w przypadku używania tej samej mocy, od baterii o niższym napięciu.
Przy baterii 52V rower będzie zauważalnie szybszy i będzie miał lepsze przyspieszenie. Dodatkowo należy pamiętać, że im więcej ogniw, tym mniejszy spadek napięcia podczas rozładowywania.

Mieliśmy możliwość pracy przez długi czas testować silniki BBS02 i BBSHD z bateriami zarówno 52V jak i 48V przez nas produkowanych. Podczas jazdy przy w pełni naładowanych bateriach 48V i 52V czuć minimalne różnice w dynamice i prędkości maksymalnej. Prawdziwe różnice pojawiają się od momentu, gdy baterie są rozładowane do połowy., wówczas spadek mocy jest odczuwalny, a gdy baterii wyczerpie się do około 1/4 pojemności, różnica zdaje się jeszcze bardziej zauważalna. Z baterią 52V tak naprawdę nigdy się to nie dzieje, ponieważ napięcie nigdy nie spada do tak niskich wartości co przy baterii 48V. Podsumowując, baterie 52V z silnikami BBSxx działają ciągle z wysoką sprawnością do momentu aż BMS nie odetnie napięcia.

Jakie są długoterminowe konsekwencje niezawodności wynikającej z zasilania tych urządzeń za pomocą akumulatora 52V w porównaniu do standardowej baterii 48V?
Dlaczego chciałbyś użyć mocniejszego akumulatora niż ten, do którego został zaprojektowany kontroler?

To naprawdę jest pytanie za milion dolarów i uważam, że te silniki zostały faktycznie zaprojektowane od podstaw do pracy z pakietami 52v. Prawdopodobnie konstruktorzy z firmy Bafang chcieli sprawić, aby ich silniki działały z większą ilością popularnych dostępnych baterii. Teraz, gdy Bafang zaktualizował swoje Mosfety w kontrolerach, słabym punktem zarówno w BBS02, jak i BBSHD stało się koło zębate – główny reduktor biegów. Kiedy BBSHD podłączono do kontrolera 65A, to plastikowe koło zębate było pierwszą rzeczą, które się uszkodziło. Na szczęście koszt wymiany tego elementu to około 100zł, a czas wymiany to 1h.

Co z niezawodnością silnika podczas używania go z baterią 52V? W przypadku silnika BBSHD nie doszukaliśmy się jakichkolwiek awarii. Jeśli chodzi o jednostki BBS02 – awarie koła zębatego najczęściej występowały z w pełni naładowanymi bateriami 52V. Spotkaliśmy się z innymi awariami, jednak wynikały one z innych przyczyn, jak np. źle dobrane zębatki, zbyt duży ciężar itp.

Silnik BBSHD działa bez zarzutów podczas długiego ciągłego rozładowywania prądem 30A z baterią 52V. Sterownik schowany w silniku posiada 12 mosfetów zamiast 9 (jak w przypadku BBS02 750W ), a całość ma solidny system chłodzenia zarówno na silniku, jak i sterowniku. Nawet podczas dużych i długich podjazdów przy pełnej mocy można zauważyć, że silnik ledwie się nagrzewa, co w przypadku silnika BBS02 jest mocno odczuwalne.

Ładowanie częściowe – co to jest ?


Obecnie wiadomo, że w większości litowych baterii (z wyjątkiem LiFePO4) można drastycznie zwiększyć cykl życia ogniwa/pakietu, poprzez nie ładowanie/utrzymywanie ogniw do poziomu napięcia 4,2 V, ale zamiast tego ładowane do niższego napięcia np 4,1V. W ten sposób producenci samochodów elektrycznych mogą uzyskać 5-8-letnie gwarancje na baterie, które zwykle przy ładowaniu do 100% osiągają tylko ~ 500 cykli.

ŁADUJĄC I ROZŁADOWUJĄC BATERIĘ DO POZIOMU 90% ZWIĘKSZAMY PRAWIE DWUKROTNIE ŻYWOTNOŚĆ BATERII!!! 

Większość ładowarek do elektrycznych pojazdów nie ma możliwości ustawienia napięcia ładowania i działa w jednym trybie ładowania do 4,2 V / ogniwo. W efekcie daje to maksymalny możliwy zasięg baterii ale kosztem zmniejszenia żywotność baterii przy każdym ładowaniu. W wielu przypadkach oznacza to wymianę baterii wartej 2000 PLN co 1-2 lata, kiedy przy odpowiedniej obsłudze można wydłużyć życie baterii do około 4-5 lat!!! W rzeczywistości im dalej od pełnego naładowania, tym bliżej do długiej żywotności baterii.

Dzięki naszej ładowarce bardzo łatwo jest wybrać poziom naładowania baterii na określony procent pełnej pojemności – można ustawić ładowanie do poziomu 90% i 100%. I tak w przypadku baterii o pojemności 20Ah regularnie pokonując podróże wymagające mniej niż 18Ah, wystarczy że będziemy ładowali baterię do 90% (do 18 Ah). W momencie gdy chcemy uzyskać pełny zasięg z baterii lub pozwolić BMS’owi zbalansować ogniwa, to jest to jedyna okazja do skorzystania z ładowania do 100% (wiele tanich układów BMS rozpoczyna balansowanie ogniw przy maksymalnym naładowaniu ogniwa).

Częściowe ładowanie, a balansowanie ogniw

Jedyną wadą ciągłego częściowego ładowania jest to, że duża części tanich i niskiej jakości układów BMS rozpoczyna proces balansowania  przy bliskim maksymalnemu poziomu naładowania baterii. Oznacza to, że przy wykonywaniu częściowego ładowania, ogniwa nie osiągną maksymalnego napięcia, a BMS nie rozpocznie procedury balansowania ogniw. Z biegiem czasu poziom napięcia na poszczególnych ogniwach mogą się rozjechać, a bateria będzie dysponować mniejszą pojemnością. Aby tego uniknąć wystarczy sporadycznie (raz lub dwa razy na miesiąc) ładować baterię do 100% lub stosować wysokiej jakości, sprawdzone, programowalne układy BMS, które potrafią rozpocząć procedurę balansowania nawet przy 50% naładowania baterii!!!