Sähköpyörän ostajan opas

 

1. Sähköpyörien moottori ja vetotyypit
2. Keskimoottoriset sähköpyörät
3. Napa moottoriset sähköpyörät
4. Pyörien akut
5. Yleisimmät ongelmat sähköpyörien akuissa
6. Akunohjausjärjestelmä
7. Kontrolleri

 

Sähköpyörien moottori ja vetotyypit


Markkinoilta löytyy useita eri sähköpyörätyyppejä. Eräs jaottelutapa voisi olla jako napamoottorisiin sekä keskimoottorisiin. Näiden kahden ryhmän välillä on oleellisia eroja.

Keskimoottoriset sähköpyörät
Näissä pyörissä moottori sijaitsee nimensä mukaisesti lähellä poljinkeskiötä. Veto siis kulkee ketjun ja pyörän vaihteison kautta takarenkaaseen. Järjestelmän hyvä puoli on juuri se että vääntöä voidaan säätää vaihteistolla. Tällä järjestelmällä varustetut pyörät ovatkin yleensä hyvä nousemaan mäkiä ja kuljettamaan raskaita taakkoja. Suomessa Posti käyttää jakelupyörissään tätä järjestelmää. Ehkä yleisin valmistaja näille järjestelmille on Panasonic. Tällä järjestelmällä on myös joitakin haittapuolia.

Ehkä suurin haitta tässä järjestelmässä on sen usein suuri paino. Näihin ei myöskään voi yhdistää käsikaasua. Keskimoottoriset sähköpyörät on rakennettu pedelec- tyyppisiksi eli moottori avustaa kun ajaja pyörittää polkimia. Joissakin järjestelmissä riittää että ajaja pyörittää polkimia. Joissakin toisissa tähän on yhdistetty poljinvoimaa mittaava sensori jolloin moottori avustaa sitä voimakkaammin mitä voimakkaammin poljetaan. Näissä järjestelmissä on myös se ominaisuus että järjestelmät joudutaan optimoimaan tietylle poljinnopeudelle joka esim Panasonicissa on noin 40 kierrosta minuutissa. Polkija jolla on tapana pyörittää polkimia tätä nopeammalla "kadenssilla" ei juurikaan saa avustusta tällaisella järjestelmällä ajettaessa.

Yhteenvetona voidaan sanoa että keskimoottoriset sähköpyörät ovat hyviä ihmiselle joka pitää rauhallisesta polkemisesta. Nämä sopivat hyvin myös mäkiseen maastoon. Ajotuntumaltaan nämä sähköpyörät eivät usein ole kovin urheilullisia.

Napamoottorit
Napamoottorilla varustetut sähköpyörät eroavat oleellisesti keskimoottorisista. Napamoottorisissa sähköpyörissä moottori sijaitsee pyörän navassa. Veto vaikuttaa suoraan pyörään liittymättä mitenkään pyörän ketjuihin tai vaihteisiin. Napamoottori voi sijaita joko etu- tai takapyörässä. Yleisesti ottaen polkupyörän takahaarukka on kestävämpi moottoria ajatellen, mutta lainmukainen 250W moottori ei kyllä riitä rikkomaan normaalia etuhaarukkaa. Etumoottorinen sähköpyörä on hyvä talvella koska se on kaksipyörävetoinen. Tämä parantaa etenemistä pehmeässä lumessa. Napamoottoreita voidaan ohjata poljinsensorilla tai käsikaasulla. Suomessa laki vaatii poljinsensorin. Napamoottorinen ratkaisu on usein hieman kevyempi kun keskimoottorinen. Siinä ei myöskään ole rajoitusta poljinnopeudelle. Napamoottorillinen sähköpyörä on mahdollista rakentaa kevyemmäksi ja urheilullisemmaksi kun keskimoottorinen.

Napamoottoreissa käytössä eri tekniikoita. Nykyään lähes kaikki napamoottorit ovat harjattomia. Joissakin on alennusvaihde ja jotkut ovat suoravetoisia.

Suoravetoiset napamoottorit
Suoravetoiset moottorit ovat hyvin luotettavia ja hiljaisia. Toisaalta ne ovat usein isoja ja painavia tehoonsa nähden. Ne täytyy rakentaa kehältään isoksi jotta niiden vääntö olisi riittävä.

Vaihteelliset napamoottorit
Vaihteelliset napamoottorit eroavat oleellisesti suoravetoisista. Niiden runko on pienempi ja ne ovat selkeästi kevyempiä suhteessa tehoon. Kuoren sisällä sähkömoottori on pienempi, mutta sen vääntö riittää koska sitä vahvistetaan kiinteällä välityksellä. Vaihteellisen napamoottorin etuja ovat siis koko ja paino. Haittana puolestaan on vaihteiston aiheuttama ääni. Vanhemmissa moottoreissa missä välitys on tehty metallisilla rattailla ääni voi olla varsin voimakas. Uudemmissa Teflonrattailla varustetuissa moottoreissa ääni on hyvin hiljainen.

Harjallinen vai harjaton moottori?
Moottoreiden sisäisessä rakenteessa on kahta eri tyyppiä. Harjallisia ja harjattomia. Yleensä kannattaa välttää harjallisia moottoreita koska niiden luotettavuus ei ole yhtä hyvä kun harjattomien. Harjallisissa moottoreissa harjoja pitää vaihtaa säännöllisesti kun taas harjaton toimii usein vuosia ilman mitään huoltoa. Harjaton on myös hiljaisempi käytössä.

Johtopäätös
Minkätyyppinen sähköpyörä on paras? Käyttötarkoitus vaikuttaa tietysti asiaan oleellisesti. Jotkut vanhemmat ihmiset pitävät keskimoottorien rauhallisuudesta. Me Oxygenillä olemme sitä mieltä että monipuoliseen ja vauhdikkaaseen ajoon paras vaihtoehto on vaihteella varustetut harjattomat napamoottorit. Sähköpyörissä kuten kaikissa polkupyörissä paino on tärkeä tekijä ja tämän takia hyvämaineisten valmistajien kuten 8FUN :n valmistavat napamoottorit tarjoavat hyvän suorituskyvyn ja luotettavuuden ilman suurta painoa.

 

Sähköpyörien akut

Sähköpyörässä akku on yhtä tärkeä osa kun moottori. Joidenkin mielestä jopa tärkeämpi koska käytännössä on todennäköisenpää että ongelmia ilmenee akussa kun moottorissa. Viime vuosina akkuteknologia on kehittynyt huimasti ja markkinoille onkin tullut useita teknologioita jotka parantavat sähköpyörien suorituskykyä.

Sähköpyörien akkutyypit
Lyijyakku - Vanhin ja huonoin. Lyijyakun arvioitu elinikä on noin 120 latausta. Nämä akut ovat hankalia kierrättää ja erittäin painavia. Monissa lyijyakuissa on muistiefekti, joka käytännössä tarkoittaa akkukapasiteetin pienenevän ajan saatossa. Lyijyakuissa on toki yksi hyvä puoli. Niiden ostohinta on suhteellisen edullinen.
Lithium Ion akku - Nämä akut ovat jo huomattavasti kehittyneenpiä mutta eivät silti täydellisiä sähköpyörän akkuja. Lithium ion akut ovat kevyitä ja elinikä on noin 500 latausta.
LiFePO4 - Lithium Iron Phosphate akut on myös litium-pohjaisia mutta rauta katodeilla. Tämän akkutyypin suurin etu on pisin elinikä. Toistaiseksi näitä akkuja ei paljoa sähköpyörissä käytetä koska ne eivät kykene säilömään energiaa yhtä hyvin kuin Li-Ion tai Litium Polymeeri akut.
Lithium Polymer - LiMnCo02 - Tämä on kehittynein akkutyyppi sähköpyörissä. Näillä akuilla on paras energiatiheys ja huippukevyt rakenne. Elinikä voi olla jopa 900 latausta mikä tekee niistä suosituimman akkutyypin sähköpyöriin.
Lithium Sulphur – Tämä on uusin akkuteknologia jota vasta testataan laboratorioissa. Lithium sulphur akkujen suurin etu on niiden suuri energiatiheys ja pieni paino. On arvioitu että 360Wh akku painasi vain yhden kilon. Tämän akkutyypin huono puoli on ainakin toistaiseksi huono kesto. Tällä hetkellä nämä akut kestävät noin 250 lataus /purku sykliä.

Yleisimmät ongelmat sähköpyörien akuissa
Monet sähköpyörän ostajat eivät ole tietoisia ongelmista joita akkuihin saattaa liittyä. Ensinnäkin on syytä tiedostaa että akku on pyörän kallein osa. Akku irrallaan ostettuna maksaa noin 300€ - 600€. Jos ostaa kokonäisen pyörän tällä hinnalla voi turvallisesti olettaa että sekä akku että muut osat ovat halvinta ja huonointa mahdollista laatua. Akun hinta riippuu voimakkaasti akun tyypistä ja kemiasta, pyörän mallista ja joistakin muista muuttujista.

Yleisin akkuongelma on niinsanottu muistiefekti. Sitä ilmenee kaikissa akkutyypeissä ja se vaikuttaa akkutehoa laskevasti lataussyklien määrän kasvaessa. Jotkut akut saattavat kestää tuskin kuusi kuukautta ennen kun ne menettävät puolet kapasiteetistaan. Hyvä akku voi kestää kaksi vuotta vain noin 20-30% kapasiteetin menetyksellä. Itse asiassa suurin osa hyvälaatuisista sähköpyörien akuista pitäisi kestää 500 - 700 lataussykliä ennen kun ne pitää vaihtaa.

Toinen mahdollinen akkuongelma on riittämätön voimantuotto. Näinä päivinä tämä ongelma koskee lähinnä halpoja merkittömiä Kiinantuonti sähköpyöriä. Näiden pyörien myyjät eivät yleensä ole keskittyneet sähköpyöriin ja pyörien takuut on minimaaliset. Voimantuotto ongelmat on helppo havaita. Pyörän moottori yksinkertaisesti katkaisee vedon ylämäessä eli juuri silloin kun sitä eninten tarvitsisi. Mäkeä noustessa tarvitaan enemmän tehoa ja tehon tuottaminen puolestaan vaatii virtaa. Huonolaatuisten akkujen virrantuotto ei välttämättä riitä tämän suuren virran tuottamiseen pidenpiaikaisesti. Näinollen on syytä korostaa että jokainen Lithium akku ei ole samanlainen. Miten sitten erottaa hyvä akku huonosta? Se ei aina ole helppoa mutta yksi tärkeä asia on takuu. Ne valmistajat jotka uskaltavat luvata akuilleen kahden vuoden takuun tarjoavat yleensä myös hyvälaatuisen akun. Myös takuun tarkempi sisältö kannattaa selvittää ennen ostopäätöstä.

Akunohjausjärjestelmä
BMS akunohjausjärjestelmä lithium akuissa on itse asiassa pieni tietokone joka kontrolloi akun toimintaa. Kaikki sähköpyörien litiumakut koostuvat kennoista jotka on kytketty toisiinsa. Koska näitä kennoja on monia, akku tarvitsee tietokoneen joka kontrolloin virran kulkua ja tasaa virtaeroja solujen välillä sekä estää ylikuumenemisen. Toki tietokone myös valvoo että akku toimittaa joka hetki halutun määrän virtaa. 
Monissa halvoissa litium akuissa on melko huonosti suunniteltu akun ohjausjärjestelmä. Siksi onkin tärkeää kysyä myyjältä minkälainen akunohjausjärjestelmä pyörän akussa on. Käytännösä vain maineikkaiden yhtiöiden, kuten O2, Micro tai Toshiba, akun ohjausjärjestelmät kykenevät parhaaseen suorituskykyyn ja kestävyyteen.

Sähköpyörän kontrollerit
Kontrolleri on tietokone joka ohjaa virran kulkua akulta moottorille. On olemassa useita eri tyyppisiä kontrollereita mitkä voidaan ohjelmoida eri tavoin. Jotkin kontrollerit voidaan ohjelmoida käsikaasulla toimiviksi (Laitonta tieliikenteessä Suomessa) tai polkuavusteiseksi jolloin järjestelmä vaatii että ajaja polkee pyörällä ennen kuin avustus alkaa. Joidenkin kontrollereiden maksiminopeutta voidaan nostaa niin että se ylittää 25 km/h.