Einführung

Ein Elektrofahrrad besteht aus zwei wesentlichen Komponenten: dem Motor und der Batterie. Beides ist entscheidend und es ist wichtig, die richtige Batterie für Ihre DIY-Anpassung auszuwählen. In diesem Artikel werde ich mein Bestes geben, E-Bike-Batterien vereinfacht zu erklären.

Vor dem Kauf einer Batterie müssen viele Faktoren berücksichtigt werden, und es ist wichtig, keine voreiligen Entscheidungen zu treffen, da selbst Batterien mit niedrigeren Spezifikationen kostspielig sein können.

Ich könnte Seiten über Seiten darüber schreiben moderne Batterien und ihre Funktionsprinzipien, aber ich möchte diesen Artikel so einfach wie möglich halten und mich auf die Auswahl der richtigen Batterie für Ihren spezifischen Aufbau konzentrieren.

Auswahl der richtigen Batterie

Vor dem Kauf einer Batterie müssen mehrere Variablen berücksichtigt werden. Ich werde sie unten auflisten, und jede einzelne erfordert sorgfältige Überlegung:

In diesem Artikel werde ich mich auf die derzeit am häufigsten verwendeten Spannungen konzentrieren:

Die meisten E-Bike-Bausätze mit Straßenzulassung verwenden einen 36-V-Akku, während leistungsstärkere Motoren möglicherweise einen 48-V- oder sogar einen 52-V-Akku benötigen. Bei der Verwendung leistungsstarker Elektrofahrräder kann die Spannung bis zu 72 V oder sogar mehr erreichen.

Wenn Sie beispielsweise einen 250-W-Mittelmotor kaufen, benötigen Sie eine 36-V-Batterie. Wenn Sie sich für einen 1000-W-BBSHD-Motor entscheiden, benötigen Sie eine 48-V-Batterie.

Batterieplatzierung

Sie müssen entscheiden, wo Sie den Akku an Ihrem Fahrrad montieren möchten. Der beliebteste Ort ist das Unterrohr in diagonaler Position, da es nicht nur ordentlich aussieht, sondern auch das zusätzliche Gewicht des Akkus relativ zentriert und niedrig hält, was die Stabilität verbessert.

Das Cube Target Pro Mountainbike wird von einem Bafang BBS02 750W Elektromotor-Kit und einer 52V-Batterie angetrieben.

Leider gilt dies möglicherweise nicht für alle Fahrräder und hängt von der Rahmengröße und -geometrie ab. Bei vielen vollgefederten Mountainbikes kann es aufgrund der Hinterradfederung schwierig sein, den Akku am Rahmen zu montieren. Zum Glück gibt es mittlerweile kompaktere Akkupacks verfügbar, aber diese Packs haben kleinere Ausgänge, typischerweise etwa 36 V 10,4 Ah. Alternativ können Sie den Akku auch an der Unterseite des Rahmens montieren. Dies macht ihn jedoch anfälliger für Beschädigungen und Sie müssen den Abstand zum Vorderreifen überprüfen, wenn die Federung vollständig eingefedert ist.

Rahmenintegrierte Akkus sind auch bei Fahrrädern mit tiefem Rahmen oder Fahrrädern mit kleinem Rahmen eine beliebte Option. Diese Batterietypen sind in der Regel mit speziellen „doppelschichtigen“ Rahmen ausgestattet, die unweigerlich das Gewicht am Heck des Fahrrads erhöhen.


                               

Batteriereichweite

Eine weitere wichtige zu berücksichtigende Variable ist die Ah- oder „Amperestunden“-Bewertung des Batterie . Eine Batterie mit einer Kapazität von 1 Amperestunde sollte in der Lage sein, der Last genau 1 Stunde lang kontinuierlich einen Strom von 1 Ampere zuzuführen, oder 1/2 Stunde lang 2 Ampere, 3 Stunden lang 1/3 Ampere usw , bevor es vollständig entladen wird.

Die Kapazität einer mittelgroßen Batterie beträgt typischerweise etwa 13 Ah. Bei Multiplikation mit der Spannung, beispielsweise 36 V x 13 Ah = 468 Wh, ergibt sich die Kapazität in „Wattstunden“ (Wh). Wattstunden sind eine Einheit für elektrische Energie und entsprechen dem Stromverbrauch von einem Watt in einer Stunde. Daher kann eine 36-V-13-Ah-Batterie effektiv 468 Wattstunden aufrechterhalten.

Wie lässt sich dies in eine messbare Reichweite umsetzen? Unter der Annahme, dass Sie beim Stromverbrauch konservativ vorgehen, würden Sie etwa 20 Wattstunden pro zurückgelegter Meile verbrauchen, was einer Reichweite von 23,4 Meilen entspricht. Dies basiert auf der Annahme, dass der Stromverbrauch während der gesamten Dauer genau auf diesem Niveau gehalten wird.

In der realen Welt ist dieses Szenario natürlich unwahrscheinlich, da es Zeiten gibt, in denen Sie möglicherweise überhaupt keine elektrische Unterstützung benötigen, während Sie sich in anderen Fällen möglicherweise stark darauf verlassen. Wenn Sie beispielsweise in einer Gegend mit langen und steilen Hügeln leben, kann Ihr Stromverbrauch pro Meile 20 Wattstunden überschreiten. Wenn Sie in einer relativ flachen Gegend wohnen, kann Ihr Verbrauch geringer sein.

Wenn Sie eine längere Laufleistung wünschen, empfiehlt sich ein 36V 17,5Ah Batterie würde es Ihnen ermöglichen, 50 km bei einem konstanten Stromverbrauch von 20 Wattstunden pro Meile zurückzulegen. Allerdings habe ich in realen Szenarien Reichweiten von 50 bis 60 Meilen mit Batterien dieser Kapazität gemeldet.

Wenn Sie nur einen kleineren Akku kaufen können, gibt es viele Möglichkeiten, die Akkureichweite eines Elektrofahrrads zu erhöhen, ohne zusätzliches Geld auszugeben.

Die meisten Batterien für Elektrofahrräder Verwenden Sie standardmäßige 18650-Lithium-Ionen-Zellen namhafter Hersteller wie LG, Samsung, Panasonic und Sanyo. Meiner Meinung nach ist es immer sinnvoll, sich für Markenbatterien zu entscheiden, da diese tendenziell eine längere Lebensdauer und eine höhere Zuverlässigkeit haben als herkömmliche chinesische Batterien ohne Markenzeichen. Allerdings habe ich ohne Probleme viele Akkus mit chinesischen Akkus bereitgestellt. Auf den Preis kommt es an. Persönlich würde ich für den Kauf von Markenbatterien etwas mehr ausgeben, da der Kauf billigerer Batterien möglicherweise eine falsche Ersparnis darstellt.
                               

Batteriewartung

Lithiumbatterien erfordern eine sorgfältige Handhabung. Es gibt Einschränkungen bei der Beförderung, und das nicht ohne Grund. Das Problem besteht darin, dass sie, wenn sie Feuer fangen, bei sehr hohen Temperaturen brennen und schwere Verbrennungen oder sogar den Tod verursachen können. Lagern Sie sie nicht an Orten, die extremer Hitze ausgesetzt sind.

Diese Batterien mögen keine extremen Temperaturen an beiden Enden. Sobald die Temperatur unter den Gefrierpunkt sinkt, lässt ihre Leistung nach und die meisten Hersteller legen die minimale Betriebstemperatur auf -20 Grad Celsius und die maximale auf 45 Grad Celsius fest.

Aufladen

Wenn der Akku neu ist, wird im Allgemeinen empfohlen, ihn mindestens drei vollständige Lade- und Entladezyklen lang durchzuführen, um sicherzustellen, dass der Akku vollständig ausgeglichen ist. Ich habe jedoch zahlreiche Hinweise darauf, dass eine Entladung des Akkus auf mindestens 50 % bei normalem Gebrauch der Fall ist ausreichend für diesen Zeitraum.

Es gibt Hinweise darauf, dass sich die Lebensdauer des Akkus verkürzen kann, wenn er immer vollständig aufgeladen wird. In den meisten Fällen ist es vorteilhafter für die langfristige Batteriegesundheit über mehrere Wochen hinweg, ihn auf 80 % aufzuladen und den Akku nur einmal vollständig aufzuladen.

Dies ist ein etwas kontroverses Thema, da mir ein hoch angesehener Experte für Lithiumbatterien sagte, dass dies nicht der Fall sei. Tatsächlich hatte ich einen Kunden, der die oben beschriebene Praxis befolgte, und einige Monate später sank die maximale Ladespannung erheblich und die Batterie musste neu ausbalanciert werden.

Wird der Akku mehrere Monate lang nicht genutzt, ist außerdem unbedingt darauf zu achten, dass der Akku mindestens zu 80 % geladen ist. Wenn die Batterie mehrere Monate lang entladen bleibt und nicht verwendet wird, kann die Spannung in der Batterie unter den vorgesehenen Mindestwert fallen und zu dauerhaften Schäden führen. Darüber hinaus wird davon abgeraten, den Akku länger als ein paar Tage bei maximaler Kapazität zu lagern, da dies auch der langfristigen Gesundheit des Akkus schadet.

Alle diese Akkupacks verwenden ein Batteriemanagementsystem (BMS), das das Gehirn der Batterie darstellt. Dabei handelt es sich um eine kleine elektronische Schaltung, die Überladung und Tiefentladung verhindert und die Gesamtleistung des Verstärkers reguliert. Eine voll aufgeladene 36-V-Batterie hat eine Spannung von etwa 42,2 V und das BMS schaltet die Batterie normalerweise bei etwa 29 V ab. Eine voll geladene 48-V-Batterie hat eine Spannung von 54,4 V und schaltet normalerweise bei etwa 39 V ab. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da eine Tiefentladung die chemische Zusammensetzung der Batterie dauerhaft schädigen kann.


                                 

Dauerstrom

Dies hängt von mehreren Faktoren ab, wird aber von der Batteriequalität, der Spannung, dem Ah-Wert und dem BMS beeinflusst. Die meisten 36-V-13-Ah-Batterien haben eine kontinuierliche Entladerate zwischen 15 A und 20 A, können jedoch vorübergehend eine höhere Leistung liefern. Dies hängt auch von der Art der verwendeten Motorsteuerung ab. Beispielsweise kann der Controller eines 1000-W-Bafang-BBSHD einen Dauerstrom von 30 Ampere verarbeiten.

Weitere zu berücksichtigende Faktoren

Ein guter Mittelmotor wie Bafang oder Tongsheng nutzt die Übersetzung des Fahrrads, um die vom Motor erzeugte Kraft auf das Hinterrad zu übertragen. Dies führt zu einer höheren Effizienz und einem geringeren Batterieenergieverbrauch. Andererseits können große Nabenmotoren mit Direktantrieb nicht so schnell drehen, sodass sie mehr Wattstunden pro Meile verbrauchen.

Auch das Gewicht des Fahrers spielt eine wesentliche Rolle. Eine Person mit einem Gewicht von 100 kg, die mit voller Leistung auf einem 250-W-Elektrofahrrad fährt, verbraucht mehr Energie als eine Person mit einem Gewicht von 75 kg.

Fazit

Wenn Sie das Fahrrad nur für kurze Fahrten von bis zu 20–30 Meilen nutzen möchten, dann ist ein 36 V 13 Ah geeignet Batterie sollte ausreichen. Gleiches gilt für einen 48V-Motor. Wenn Sie jedoch planen, zu reisen oder längere Zeit im Sattel zu verbringen, lohnt sich die Anschaffung eines Akkus mit einer Kapazität von mindestens 36V 17,5Ah oder sogar 20Ah.