10 Möglichkeiten, die Reichweite von Elektrofahrrädern zu verbessern

Vor einiger Zeit haben wir über die Autonomie von Elektrofahrrädern mit Lithium-Ionen-Batterien geschrieben, obwohl im Grunde die meisten Batterien dieses Typs nach denselben Prinzipien funktionieren. In diesem Beitrag haben wir eine Zusammenfassung der Hauptgründe gegeben, warum eine Lithium-Ionen-Batterie die gespeicherte Energie entlädt und daher können wir die Reichweite bestimmen. Dieses Mal werden wir das Thema aus einer präziseren Perspektive behandeln und wir werden uns eingehender mit dem Mechanismus befassen, der den Energieverbrauch unserer Lithium-Ionen-Batterien ermöglicht. Wir werden auch Mythen über die Funktionsweise dieser Batterien entlarven, da wir uns in vielen Fällen nicht der technologischen Veränderungen bewusst sind, die um uns herum stattfinden, und Ideen fördern, die früher real waren, aber jetzt nicht mehr sind.

Es gibt viele Arten von Lithiumbatterien mit unterschiedlichen chemischen Kombinationen, die sich daher in ihren Fähigkeiten und Mängeln unterscheiden. Die elektrochemischen Zellen, die wir in unseren Batterien verwenden, bestehen aus einer NMC (Kobalt, Nickel, Manganoxid) Kathode und einer Graphitanode, die die Ursache für die REDOX (Oxidation-Reduktion) Reaktion sind, die dank der Eigenschaften von Lithiumoxid stattfindet. Die Funktionsweise ist relativ einfach, und wir sagen relativ, weil wenn wir die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Materialien analysieren, die seine Funktion ermöglichen, wird das Thema extrem dicht und komplex.

Kurz gesagt, funktioniert eine solche Batterie, indem sie Energie speichert und sie durch den Prozess der Elektrolyse freisetzt, und die bemerkenswerteste Eigenschaft von Lithium ist einfach, dass der Elektrolyseprozess bis zu hunderte oder tausende Male wiederholt werden kann.Die Lebensdauer der Zellen wird durch mehrere Faktoren bestimmt, wie zum Beispiel Nutzungs- und Stillstandszeiten, Temperatur oder die Anzahl der Lade- und Entladezyklen. Was unvermeidlich ist, ist die chemische Degradation von Lithium, die dazu führt, dass seine Eigenschaften bei jeder Nutzung abnehmen. Dies ist auf verschiedene Faktoren zurückzuführen, die wir im Folgenden besprechen werden.

Es ist 9:45 Uhr morgens und das Telefon klingelt im Legend E-Bikes Büro. Ein Kunde, Besitzer eines Legend Etna , möchte mit Ramon, unserem SAT-Manager, sprechen. Der Kunde bittet um eine Erklärung für den leichten Rückgang der Autonomie seiner Panasonic-Sanyo 10.4Ah Batterie, denn nach intensiver Nutzung hat er bemerkt, dass die Ladekapazität nicht mehr so ist wie am ersten Tag.

Viele Nutzer fragen sich, wie sie die Autonomie von Elektrofahrrädern verbessern können.Dies ist etwas, das wir regelmäßig sehen, und nicht nur bei Elektrofahrrädern, sondern auch bei Elektroautos, Smartphones, Laptops und praktisch jedem Gerät, das für seinen Betrieb einen Lithium-Akku benötigt.

Die Tatsache ist, dass viele nicht wissen, dass das Szenario der elektrischen Speicherung nicht so fortschrittlich ist, wie es scheint, und obwohl es wahr ist, dass seit jenen alten und schweren Bleiakkus große Fortschritte gemacht wurden, hat die aktuelle Technologie mehrere Nachteile, die wir berücksichtigen müssen, wenn wir die Lebensdauer unserer Akkus verlängern wollen.

1. Newtons zweites Gesetz

Auch wenn Newtons zweites Gesetz die Beziehung zwischen Kraft, Masse und Bewegung erklärt, ist es nicht unsere Absicht, dass der Leser Gleichungen löst, um zu bestimmen, ob Ihre Batterie der Aufgabe gewachsen ist, daher werden wir es auf eine viel praktischere Weise zusammenfassen.

Es mag selbstverständlich erscheinen, aber einige Leute erkennen nicht, wie wichtig dieses Detail ist, nämlich dass je mehr man wiegt, desto mehr Energie wird benötigt, um sich zu bewegen. Wenn wir Zahlen hören, wie die Entfernung, die wir mit einer Last zurücklegen können, müssen wir im Kopf behalten, dass diese Berechnungen auf einem Standard basieren, welcher ein 70 kg schwerer Radfahrer ist. Daher, je mehr wir diese Zahl überschreiten, desto weniger Autonomie werden wir von derselben Batterie erhalten. Ähnlich, je weniger Körpermasse wir haben, desto mehr Kilometer pro Ladung werden wir zurücklegen können.

2. Reiseprofil

Dieser Abschnitt wird von denselben Prinzipien wie der vorherige geleitet und ist von gleicher oder größerer Bedeutung, da das Gewicht der Person von sekundärer Bedeutung ist.

 

Eine Fahrt auf einer Steigung verläuft selten linear, ob in der Stadt oder auf dem Land, es ist üblich, auf Steigungen und variablem Untergrund oder Kurven aller Art zu treten. Offensichtlich, wenn unsere Route ansteigend ist, wird die Menge an Energie, die wir benötigen werden, größer sein. Wiederum basieren die Werte, die wir in den Spezifikationen einer jeden Batterie schätzen können, auf Standards, und diese basieren auf einer neutralen Steigungsneigung, das heißt, auf der Ebene.

3. Reiseunterbrechungen

Der größte Energieverbrauch tritt bei den Starts auf. Um den Widerstand zu überwinden, der durch das kombinierte Gewicht des Fahrrads plus des Fahrers aus dem Stillstand bis zu einer Geschwindigkeit von 25 km/h dargestellt wird, wird viel Energie verwendet, viel mehr als die, die verwendet wird, um uns lange Zeit konstant auf dieser Geschwindigkeit zu halten.Dies liegt daran, dass, sobald wir eine konstante Geschwindigkeit erreicht haben, Energie nur verwendet wird, um den mechanischen Widerstand zu überwinden, den die beweglichen Teile des Fahrrads und der Windwiderstand bieten. Zu praktischen Zwecken, wenn Sie die Reichweite Ihres Fahrrads verlängern möchten, versuchen Sie immer, die Trägheit aufrechtzuerhalten und nicht zu eilen, wenn Sie sich einem roten Licht nähern, das Sie zum Anhalten zwingt. Antizipieren Sie stattdessen und verlangsamen Sie allmählich, wenn Sie sich nähern und hoffentlich wird es grün sein, bis Sie dort ankommen.

Wetterbedingungen

Erneut beeinflussen externe Kräfte signifikant die Leistung unserer Batterien. Leistungssteigerungen von 22% wurden bei Batterien aufgrund von Rückenwind dokumentiert, und ähnlich signifikante Abfälle wurden beim Pedalieren gegen den Wind festgestellt.

Temperatur ist ebenfalls ein bestimmender Faktor, anders als bei elektronischen Schaltkreisen und Chips, funktionieren Batterien bei niedrigen Temperaturen nicht besser, da es sich um chemische Reaktionen handelt. Eine Temperatur von 0º reicht aus, um die Leistung der Batterie um 20% zu reduzieren, und das bedeutet nicht, dass sie ihre Ladung verliert oder dass es einen Fehler in den Zellen gibt, einfach die Kälte lässt die Elektronen nicht so frei bewegen wie bei hohen Temperaturen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass unsere Batterie umso besser funktioniert, je wärmer es ist, es gibt einen optimalen Betriebsbereich von 35º/45º. Wenn wir diesen Bereich überschreiten, werden wir beginnen zu bemerken, wie die Batterie aufgrund der Instabilität der Lithiumionen ihre Ladung verliert.

5. Reifen

Es ist entscheidend, den richtigen Reifendruck zu halten; ständiger Kontakt erzeugt Reibung, die so weit wie möglich reduziert werden muss.Reifen mit wenig Luft führen dazu, dass eine größere Oberfläche des Reifens Kontakt mit dem Boden hat, was Reibung verursacht, die Widerstand bietet. Ähnlich kann der Reifentyp dazu führen, dass wir etwas an Effizienz verlieren. Ein glatter Reifen wird auf Asphalt viel effizienter sein, und einer mit großen Stollen wird uns auf steilem Gelände mehr Traktion bieten.

6. Nutzung des Gashebels

Trotz der Tatsache, dass es in der EU nicht legal ist, einen Gashebel an einem Elektrofahrrad zu verwenden, gibt es Benutzer, die sich entscheiden, eines dieser Zubehörteile zu installieren, entweder weil sie ermüdet sind oder einfach aus Bequemlichkeit. In jedem Fall ist der Gashebel in der Lage, die Autonomie eines Akkus um bis zu 50% zu reduzieren. Die Erklärung ist offensichtlich: Wenn wir die menschliche Unterstützung weglassen, haben wir einen höheren Energieverbrauch durch den Motor.

7.Falsch eingestellte Komponenten

Ob Sie Scheibenbremsen oder V-Bremsen verwenden, eine schlechte Einstellung kann dazu führen, dass die Beläge oder Schuhe am Scheiben- oder Felgenrand reiben und Widerstand erzeugen. Dies mag selbstverständlich erscheinen, da es leicht zu bemerken ist, dass das Fahrrad bremst, aber bevor dieses ungewollte Bremsen auffällig wird, gibt es eine allmähliche Fehlanpassung vorher, die Sie wahrscheinlich nicht bemerken werden. Bei einem normalen Fahrrad wird es schwer zu treten sein, und Sie werden den Reibungswiderstand wahrscheinlich bald bemerken, aber bei einem Elektrofahrrad werden Sie es nicht so leicht bemerken, da der Motor weiterhin gleich arbeitet, aber mehr Energie verbraucht. Genauso kann eine nicht zentrierte Achse, lockere Speichen oder eine zu lockere Federung einen minimalen Widerstand bieten, der uns etwas Autonomie verlieren lassen kann.

8. Batteriealter

Es gibt einen sehr wichtigen Faktor bei der Messung der Langlebigkeit einer Batterie.Vielleicht der bestimmendste Faktor dafür, wie es die Autonomie von Elektrofahrrädern beeinflusst. Das Leben einer Batterie beginnt nicht in dem Moment, in dem die Zellen hergestellt werden, noch nicht einmal in dem Moment, in dem der Monteur die Batterie baut. Tag 1 der Lithiumbatterie beginnt bei ihrer ersten Aufladung. Dies ist auf die SEI (Solid Electrolyte Interphase), eine chemische Reaktion zurückzuführen, die bei der ersten Aufladung eine Schicht aus Lithiumoxid um die Graphitanode verursacht.

Diese Reaktion markiert den Beginn der Lebensdauer der Batterie, führt jedoch zu einer diskreten Reduktion der Ladekapazität ab dem ersten Zyklus, was bei allen Lithium-Ionen-Batterien ziemlich üblich ist. Trotzdem findet die natürliche Degradation von Lithium von Zyklus zu Zyklus statt, daher sollten Sie sich keine Sorgen machen, eine neue Batterie zu kaufen, die vor einem Jahr hergestellt wurde, da die Hersteller in den meisten Fällen Zellen mit 60% des ersten Ladezyklus liefern.

 

10. Pedaltritt

Ein falscher Pedaltritt ist ebenfalls eine Ursache für die verringerte Reichweite bei Elektrofahrrädern. Besonders bei Elektrofahrrädern mit einem Mittelmotor ist es sehr wichtig, einen korrekten Pedaltritt zu haben, und wir erklären, warum:

Genau wie Verbrennungsmotoren haben Elektromotoren einen Drehzahlbereich, in dem sie effizienter sind. Der maximale Spitzenwert der Energieeffizienz (rund 80%) tritt bei einer ziemlich hohen Drehzahl auf.Dies bedeutet, dass unterhalb dieser Geschwindigkeiten der Motor dazu neigt, viel weniger effizient zu sein und ist sehr relevant bei Zentralmotoren (da diese die Kette und daher den Umwerfer als Übertragung nutzen), also versuchen Sie dies zu berücksichtigen, wenn Sie den Umwerfer Ihres Fahrrads verwenden.

 

Wie wir zu Beginn erwähnt haben, gibt es einige Mythen über Batterien, die zu ihrer Zeit korrekt waren, aber heute nicht nur falsch sind, sondern auch unsere Batterien beschädigen können. Einer der am weitesten verbreiteten ist die Empfehlung, im ersten Zyklus eine vollständige Ladung durchzuführen, um sie vollständig zu entleeren, bevor die zweite Ladung erfolgt. Glücklicherweise ist das BMS (BATTERY MANAGEMENT SYSTEM) in der Batterie bereits dafür verantwortlich, die Gesamtladung oder -entladung zu begrenzen, um die Lebensdauer der Zellen zu erhöhen und Überladung zu verhindern.Das BMS ist auch dafür verantwortlich, die Ladungs- und Entladungsrate zu steuern, was bei Lithiumbatterien entscheidend ist, da sie niemals zu 100% entladen werden.

Obwohl Lithiumbatterien keinen Memory-Effekt haben, empfehlen viele Hersteller, unsere Batterie einmal alle 3 Monate zu kalibrieren. Hier erklären sie, wie es geht.

Wenn wir diese Ursachen kennen, können wir uns eine Vorstellung von der Effizienz machen, die wir beim Fahren mit unserem Elektrofahrrad erzielen werden, und von der Batterie, die wir je nach Nutzung benötigen werden. Der Durchschnittsanwender wird mit 8,8Ah Batterien abgedeckt sein, für eine intensivere Nutzung wird wahrscheinlich eine Kapazität von 11Ah benötigt und im Fall von Transportflotten ist es sehr üblich, einen Backup von Ersatzbatterien in ständiger Ladung zu haben.Aber wir können nicht außer Acht lassen, dass für bestimmte Nutzer, sei es, weil sie sehr lange Strecken auf sehr steilen Hängen zurücklegen müssen oder weil ihr Gewicht übermäßig ist, ein Elektrofahrrad möglicherweise nicht die ideale Mobilitätslösung darstellt.

Ist etwas unklar oder haben Sie eine Frage? Wir sind für Sie da! Kontaktieren Sie uns einfach und wir werden Ihnen helfen.

 

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