eBike wiskunde: hoe zat het ook alweer?

Tegenwoordig zijn er geweldige eBike accu’s gemaakt van hoge kwaliteit 18650 cellen die beschikbaar zijn voor de gemiddelde fietsbouwer. Dit is dankzij verschillende vooruitgangen in de technologie en door winkels zoals ebike-shop.nl, die als één van de eerste in Nederland is begonnen met het aanbieden van betaalbare battery packs.

De accu is naar alle waarschijnlijkheid het duurste onderdeel van je ebike. Begrijpelijk dus dat je begrijpt wat je koopt!

Maar als nieuweling binnen de branche is het selecteren van een batterij voor uw nieuwe e-bike een heel karwei door alle rare getallen en misvattingen. Ik zal met deze gids proberen om het gemakkelijker te maken. Spanning (volt), ampère, ampere-uur (Ah) en ten slotte wat uur (Wh) spelen bij het selecteren van een batterij een grote rol. In dit artikel neem ik alle genoemde facetten uitgebreid met je door. Met een aantal eenvoudige rekensommen kun je voorkomen om opgelicht te worden bij het kopen van een batterij. Na het lezen van dit artikel zul je ook nooit de noodzaak hebben om te vragen hoe hard een fiets gaat of hoe ver deze kan. Door nog wat andere formules te kunnen gebruiken krijg je een goed beeld van de verwachte range en de power.

Volume en gewicht

De eerste alinea is eenvoudig te kwantificeren, omdat we allemaal hebben geleerd wat volume en gewicht is vanaf de lagere school.

De accu op de foto heeft een 14s7p –  20Ah 52v volt accu die een kilowatt aan energie (1000 watt uur) houdt en weegt ongeveer 5 – 6 kilogram. Een batterij die 10 jaar geleden eenzelfde hoeveelheid energie zou bevatten, zou gemaakt zijn van lood-zuur en zou zwaarder zijn dan een auto-accu!

Het meest kostbare wat wij als e-bike bouwers hebben is ruimte. Niemand wil te veel gewicht dragen als we rijden omdat we het idee willen hebben te fietsen en op een zware motor te zitten. Hoe groot en zwaar je accu moet zijn, is één van je grootste overwegingen. Gezien de huidige technologieën kun je momenteel een accu in je back-pack doen en hiermee een lange rit maken.

  • Dus … je wilt dat je accu te licht en klein is?
  • Je wilt dat het krachtig is?
  • Je wilt dat het veilig is?
  • En je wilt dat goedkoop?

Succes. Elon Musk van Tesla bouwt een “gigafactory” in de woestijn van Nevada om al die dingen te bereiken. En als zijn visie juist is zal het prestaties van de batterij en de prijzen veranderen en maakt het mogelijk om alle onderdelen af te vinken.

Op het moment van dit schrijven zou je geluk hebben om twee van de genoemde accu kenmerken te krijgen, maar verkijk je niet op alle vier. Hoewel de e-bike packs veel meer krachtintensiteit hebben gekregen en betaalbaar zijn geworden …  zijn we het erover eens dat het allemaal beter kan. Het aanschaffen van een accu is voor nu een besluit met compromissen. Als je ver wilt gaan en krachtig, dan wordt het groot en zwaar. Als alles wat je wilt goedkoop en krachtig is, koop een loodzuur accu. Als je licht en goedkoop wilt, ga voor Hobby King LiPo’s, maar alleen als je goed geïnformeerd bent en de veiligheidsrisico’s kent. Een ebike batterij kopen gaat veelal over beslissingen maken over hoe groot je de accu wilt en hoe je aan je behoefte gaat voldoen.

Volt (spanning, V)

Het eerste wat je moet weten voordat je een accu gaat bouwen, is wat is het voltage van de controller en de motor? Een verkeerd voltage selecteren is het enige wat serieuze schade kan aanrichten aan je motor en controller.

Een 36 volt controller en motor vereisen over het algemeen een 36 volt batterij. Alle controllers ondersteunen een reeks aan voltages voordat ze stuk gaan, dus het is zeer waarschijnlijk dat je een 52 volt batterij kunt gebruiken, ook als i de controller geschikt voor 48 volt. Door het ‘overvolten’ van jouw 48 volt controller en motor met een 52 volt accu krijg je goede prestatiewinst met een lage kans op het frituren van je controller. Het ‘uppen’ van de spanning van de accu is de makkelijkste manier om een prestatiewinst op een bestaande elektrische fiets te verkrijgen.

Nu je de voedingsspanning hebt bepaald, dien je de volgende, misschien wel grootste beslissing te maken: hoe groot moet je accu zijn? Hoeveel bereik wil je? Houdt in ogenschouw: hoe meer bereik, hoe groter en zwaarder de batterij.

Ampere uur (ampere-hour, Ah)

Tesla  De bovenstaande 18650 verpakking bestaat uit Pansonic PF cellen en de Tesla S accu. Het is 85kWh, ongeveer 170 keer zo groot als een typische ebike accu. Vandaag de dag e-bike bouwers leren van de technologie die tesla toepast als pionier op het gebied van veiligheid en capaciteit.

De Ampere-uur verhouding is hoeveel energie capaciteit in je pack. Maar om de ware energiecapaciteit te berekenen, moet je ook de spanning in ogenschouw nemen. Bovenstaande pakket van Tesla is opgebouwd uit dezelfde cellen als die eBike-shop.nl levert. Hoe meer een amp uren, hoe verder je gaat. Maar dat gigantische pakket van Tesla is slechts iets meer dan 200 Amp-uren. Betekent dit, dat het enige is dat het 10x zo groot is als die van 20 Ah qua capaciteit? Nee. Je moet ook de spanning in de berekening meenemen en het bovenstaande pakket is 375 volt (genoeg volt om kippen te bakken). Dus hier wordt het wat lastiger…  Je kunt de energy capaciteit niet alleen op basis van het aantal ampère uur berekenen.

Watt uur (Watt-hour, Wh)

De bovenstaande ebike is de Juiced Rider. Eén van mijn favoriete commerciële elektrische fietsen. Niet vanwege zijn looks, niet vanwege zijn snelheid noch vanwege het lage gewicht, puur vanwege de eerlijkheid en de enorme accu. En ik weet dat het klopt omdat ik de ebike-wiskunde onder de knie heb. U kunt de Juiced Rider kopen met maximaal 48V / 32-Ah. Dat is maar liefst 1536 Watt uur (1,5 kWh), waarvan ik weet (met dank aan wiskunde) dat deze fiets een zeer reële 100-mijl kan bereiken.

Maar het is moeilijk om een ​​dergelijke spectaculaire ebikes te vinden en te identificeren zonder ebike wiskunde. Dit omdat de wereld en specifiek deze industrie vol zit met mensen die graag wat overdrijven en een leugentje om eigen bestwil toepassen. Geloof dan ook niet zomaar in een bereik van 100 mijl op 1 lading, maar de Juiced Rider is er 1 die het wel kan.

Een van de “valkuilen” die ebike verkopers graag vertellen, is het aantal ampère uur en niet het aantal volts. Als voorbeeld: een 24v 10Ah accu komt niet in de buurt van een 52v / 10Ah pack. Om een vergelijking te maken van de range van 2 verschillende accupacks, moeten ze hetzelfde voltage hebben, waardoor je a.d.h.v. het verschil in Ah het verschil kunt berekenen. Maar, als de twee batterijpakketten twee verschillende voltages hebben, moet je het aantal watt-uur berekenen.

Watt-uren (of watt-hours, ook wel Wh) wordt berekend door de volts te vermenigvuldigen met het aantal Amp-uren. Dus een 36 volt 10 Ah-pakket bestaat uit 360 watt uur en 52V 10 Ah-pakket bestaat uit 520 watt uur. Als je eenmaal tot 1000 watt uur bent gekomen, heet het kilowatt, en dat is hoe elektrische auto packs worden gemeten. De meeste e-bike packs hebben niet meer dan 1 kilowatt, want dan weegt de verpakking zo’n 20 pond en dat gaat ten kosten van het bereik van de fiets. Als je eenmaal weet hoe je watt uren berekend, kun je vrij goed weten of het reëel is wat je betaalt voor een accu. Nu komen we bij het leuke gedeelte … beslissen over hoeveel stroom we willen!

Ampere (Amps)

Dit is het vermogen van de accu: hoeveel stroom er als output kan dienen. Als je het aantal ampère vermenigvuldigt met het aantal volt vind je het vermogen van uw batterij. Bijvoorbeeld, een 30-amp 52 volt pakket is in staat om 1500 watt plus te genereren. In het algemeen wil je waarschijnlijk een hogere amperage batterij over een lagere amp batterij kiezen. Je kunt niet je controller frituren met een hoge ampere batterijpack, omdat jouw lagere amp controller uit de batterij zal trekken wat hij nodig heeft. Als je een batterij aanschaft of maakt die een lager amperage levert dan jouw controller vraagt, zal het niet de kracht krijgen die het nodig heeft en zul je dus langzamer gaan maar zal er geen schade ontstaan. Maar als je de maximale snelheid en de kracht wil hebben waar je set-up toe in staat is, dan wil je een accupack die voor minimaal het aantal amps kan leveren als je controller toe ontwikkeld is. Als je toekomstbestendig te werk wilt gaan, zul je een hoger aantal amps willen leveren dan je controller aan kan, voor het geval dat je de controller ooit wilt upgraden of een meer krachtige ebike wilt bouwen of zodat je niet constant tegen de max van je batterij aan zit en de temperatuur laag wilt houden wat ten goede komt aan de levensduur van de accu.

Tools voor het meten van de bovenstaande cijfers

Er zijn verschillende goede meetinstrumenten om inzichtelijk te krijgen hoe veel ampere uren je krijgt voor wat je betaalt. De € 30,– Watt Meter is een zeer goedkope manier om amp uur meten in een pak en zo ook de € 135,– Cycle Analyst . Deze apparaten meet de energie als het de accupack verlaat en zijn zeer nauwkeurige brandstofmeters die je precies ertelt wanneer je zonder ‘juice’ komt te zitten en kan berekenen hoe efficiënt jij en je fiets zijn. Waarom producenten je niet standaard voorzien van deze handige meters? Ze willen niet dat je op een nauwkeurige manier de accurate amp-hours kunt berekenen. En dan mag jij raden waarom niet.

Wiskundig opladen

OK, en hoe laden we het geheel weer op? Wil je een snellader of een langzame lader? Hoe lang duurt het om jouw batterij op te laden? Nou dat is gemakkelijk te berekenen. Je moet een slimme lader die compatibel is met de chemie van jouw batterijen en de spanning (volt) van jouw batterij. Opladen met de verkeerde spanning of verkeerde type lader is een brandgevaar en mag nooit worden gedaan.

Als je de ampere-uur capaciteit van jouw batterij deelt door de amp-rating van jouw oplader, is dat hoe lang het zal duren om jouw batterij volledig op te laden. Echter, alle goede en slimme lithium opladers zullen iets terugvallen aan het einde van de oplaadcycle, dus dan duurt het iets langer dan ze oorspronkelijk zouden kunnen. De berekening: voor een 10 ampere-uur batterij zal het met een 2 ampere oplader iets meer dan 5 uur duren om jouw batterij op te laden. Met een 5 amp oplader, duurt het ongeveer 2 uur. Let op: hoe groter de batterij, hoe veiliger het is om hogere ampere-opladers te gebruiken. Ter verduidelijking, een 10 ampere-uur batterij opladen met een 5 amps oplader is snel, maar niet zo snel voor een 20 ampere-uur batterij. Als je snel oplaad, gaat dit ten kosten van de levensduur van jouw accupack. Ik raad aan om te blijven bij een ‘langzame’ oplader (4 uur of meer) of om een oplader te kiezen die kan afwisselen tussen snel en langzaam.

Je kunt voelen aan de accu of deze niet te snel wordt geladen. Als je een 10-Ah batterij hebt en een 5-amp lader, dat is snel. Hoe je kunt voelen of dit snel is, is aan de temperatuur tijdens het opladen. Is deze vrij warm? Dan verslechterd dat de levensduur van jouw cellen en wordt het tijd om te investeren in een langzame lader.

eBike wiskunde: got it?

Doe nu de e-bike wiskunde … welk pakket is groter? Alles is wiskunde. Nooit meer gissen over hoe ver je accupack je zal brengen. Een Sondors Ebike pakket is 36 volt 9 Ah, dus het bevat 324 watt uur en op basis daarvan kun je raden hoe ver de verpakking gaat u nemen. Als je vraagt Sondors hoe ver zijn accupakket jou meeneemt, zullen zij het aantal kilometers overdrijven. Waarom? Dat is de manier waarop de e-bike industrie werkt en hoe men het al jaren doet. Als iedereen overdrijft, is het lastig om eerlijk te zijn en ‘lage’ ranges te communiceren. Kortom: Het is een domme vraag om een e-bike verkoper te vragen hoe ver zijn fiets zal gaan … als je vraagt een domme vraag verwachten een overdreven dom antwoord.

Als je eenmaal deze nummers onder de knie hebt, heb je basiskennis over hoe te vergelijken op basis van reële getallen. Hierdoor zul je nooit meer vragen “hoe ver gaat ‘ie” of “hoe snel is ‘ie?” omdat het antwoord altijd wiskundig te beantwoorden is.

Dat was ‘m.. toch?!

Als laatste wil ik u graag een leuk voorbeeld niet onthouden. Onlangs heeft een bekende uit de community een batterij van 52 volt en 15Ah geshopt bij ebike-shop.nl. Blij als hij was, ging hij achteraf ook nog even rondsnuffelen in zijn omgeving om te kijken wat de lokale fietsenwinkels hiervan vonden en of zij niet een beter aanbod konden doen. De lokale fietsenwinkel heeft deze meneer overtuigd dat de 52v zijn BBS02 kan verbanden en de garantie niet kan worden afgegeven. Niet waar! De Bafang BBS02 is vaak genoeg getest met een 52volt batterij en kan dit gemakkelijk handlen.

De lokale fietsenwinkel verkocht hem dan ook een 48 volt – 10Ah batterij in een sexy casing met een prijskaartje van €1000,- dat hem ’75 kilometer+’ range zou geven. De lokale fietsenwinkel overtuigde hem ervan dat de accu van ebike-shop.nl groot en lomp was, en hem de helft van de range zou geven, waarop de klant de in perfecte staat verkende accu terugstuurde naar ebike-shop.nl. Zij accepteerde de terugzending, denkende dat Karma het lot zou bepalen.

Dit is niet zozeer een voorbeeld van overdrijvende verkoopmedewerkers, maar van een dealer die liegt tegen een klant. Geen enkele eerlijke ebike verkoopmedewerker zou kunnen beargumenteren dat zijn half-zo-grote batterijpack de dubbele range kan geven.

Dus, als de klant zou weten hoe ebike-wiskunde zou werken, zou hij geen probleem hebben met het concluderen dat hem een oor aan is genaaid. Er is, zoals jij en ik weten, geen enkele mogelijkheid dat een 400 watt-uur batterij de dubbele afstand kan afleggen van een 1000 watt-uur batterij, ongeacht welke slangenvloeistof deze mee gevuld is. En als de klant zou denken dat ebike-shop.nl hem zou belazeren over het aantal amp-hours, zou hij gemakkelijk een watt-meter kunnen kopen en de batterij kunnen testen en inzien welke dealer niet de waarheid vertelde.

Ebike-shop.nl besloot om dezelfde slanke sexy dolfijnen pack te verkopen, ingesloten met betere cellen dan die de dealer verkocht voor minder dan de helft van de prijs en meer capaciteit, betere power-dichte cellen. Ook is daarna de verpakking aangepast om zelfs een 52v 13,5Ah versie aan te bieden, die meer dan 700 watt uur heeft.

[foto]

Maar hoe ‘sexy’ de eBike batterij eruit ziet (eigenlijk ziet het eruit al seen soort van walrus): beoordeel een accu nooit door hoe het eruit ziet. Gebruik wiskunde om erachter te komen hoeveel watt-uur deze heeft en hoe veel de batterij kost per watt-uur. Test met behulp van de genoemde apparatuur om te controleren of u hebt gekregen waar u voor heeft betaald.

Het gaat echter niet alleen over wiskunde en rauwe cijfers; vervolgens komt de chemie. Kwaliteits- en power-dichte cellen zoals de Panasonic NCR-B of hoge stroomsterke cellen, zoals de Samsung 25R, hebben een extreme chemie en kunnen twee keer zo duur zijn dan de andere Samsung of Panasonic cellen. Chinese cellen zijn goedkoop, maar niet effectief omdat ze nog niet hebben bedacht hoe een fatsoenlijke chemie te maken en niet goed te imiteren.

Zullen we de 18650 chemie bewaren voor een ander artikel?

2 Responses to eBike wiskunde: hoe zat het ook alweer?

  1. Exelixis Chip Tuning schreef:

    Great article, verry useful !!

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *