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E-Bike Akku

Akku Bestandteile und Funktion

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E-Bike Akku

Akku Bestandteile und Funktion

Die meisten Elektrofahrräder werden mit einem Lithium-Ionen Akku betrieben. Dieser besteht aus einem Elektrolyt, der den direkten Kontakt zwischen der negativen Elektrode (Anode) und der positiven Elektrode (Kathode) verhindert. Die Anode besteht aus Kupferfolie, die Kathode aus Aluminiumfolie. Lithium reagiert mit Sauerstoff ziemlich heftig. Entsteht durch Fehlgebrauch Sauerstoff in der Akkuzelle, so entwickelt sich durch Reaktionen starke Hitze, die zu Feuer oder Verpuffung führen kann. Daher müssen Elektrolyte so beschaffen sein, dass die Ionen gut leiten. In der Regel bestehen sie aus Lithiumsalze.

Die Funktion eines Akkus ist vergleichbar mit einem Pumpspeicherkraftwerk. Nur wenn Energie angefordert wird, also der Akku eingeschaltet ist, wandern die Elektronen zurück zur Kathode. Gleichzeitig strömen in gleicher Zahl Ionen von der negativen zur positiven Elektrode. Um höhere Spannungen zu erzielen, werden mehrere Einzelzellen (je nach System 3,2 bis 3,5 Volt) hintereinander geschaltet. So ergeben 7 Zellen meist 26 Volt (Nennspannung 24 Volt) und 10 Zellen 37 Volt Gesamtspannung (Nennspannung 36 Volt). Ein Steuersystem im Akku sorgt dafür, dass die Einzelzellen über den gleichen Ladezustand verfügen und Überladungen vermieden werden. Bei den Abfolgen von Laden und Entladen handelt es sich im Wesentlichen um physikalische atomare elektrisch-mechanische Vorgänge, die natürliche Verschleißerscheinungen nach sich ziehen und die Lebensdauer und Ladezyklen des Akkus begrenzen.

Im Gegensatz zu Nickel-Metallhydrid (NiMH)- oder Nickel-Cadmium (NiCd)-Akkus hat der Li-Ionen Akku Vorteile, nämlich keinen Memory-Effekt, höhere Spannungen pro Zelle und einen höheren Ladezyklus.

Bei der ION-Technologie (Li-Ionen oder NiMH) spielt das Batteriemanagement eine wichtige Rolle. Es senkt bei niedrigen Temperaturen die Leistung, um die Lebensdauer des Akkus zu verlängern. Die Reichweite verringert sich bei niedrigen Außentermperaturen stark. Die Energie fließt bei Kälte nicht so gut. Ein Reichweitenverlust oder Rückgang bis zu 25-30% liegt im normalen Bereich. Der Temperatureffekt ist im Gegensatz zum Alterungseffekt temporär, d.h. steigt die Umgebungstemperatur wieder auf das normale Maß, erreicht die Reichweite das ursprüngliche Niveau. Dies gilt auch für die Ladezeit, d.h. den Akku immer bei Zimmertemperatur zu laden, damit die Kapazität schneller erreicht wird.

Akku Bedienanleitung

Ganz wichtig: Das sensible Innenleben des Li-Ion-Akkus benötigt einen exakten Ladevorgang.
Um die optimale Lebensdauer des Lithium-Ionen-Akkus zu erreichen, sind einige Regeln zu beachten:

  • Der Akku sollte erst dann geladen werden, wenn er mehr als 60 bis 80 % entladen ist, also lieber alle 2,3 oder 4 Tage als täglich. Nach ca. 6 – 9 Ladevorgängen entfaltet der Akku seine volle Leistung. Tiefenentladung vermeiden und Ladevorgang nie unbeaufsichtigt lassen.

  • Hohe und niedrige Temperaturen schaden dem Akku. Dieser sollte nie bei über 35 Grad geladen werden. Pralle Sonne im Sommer meiden. Bei Temperaturen unter 0 Grad verlangsamen sich chemische Prozesse und die Aufladeeffizienz nimmt ab. Der Alterungsprozess beginnt. Akku bei niedrigen Temperaturen daher nicht laden. Überwintern bei 15 bis 20 Grad Raumtemperatur, nie bei 100% Ladezustand und nie bei völliger Entladung!

  • Sollte der Akku längere Zeit nicht benutzt werden, empfiehlt sich ca. 50 % seiner Kapazität zu laden. Elektrische Verbraucher – wie das Ladegerät – ziehen selbst in abgeschaltetem Zustand stets Strom (Reststrom), das führt ungewollt zum Entladen des Akkus. Daher Pedelec, Ladegerät und Akku getrennt, kühl und trocken lagern. Im Überwinterungszustand je nach Herstellerangaben nachladen.

  • Schmutz und Feuchtigkeit führen zu Kriechströmen, die den Akku langsam entladen. Daher Akku immer sauber halten und Pedelec nicht mit eingebautem Akku abspritzen. Außerdem sollte beim Transport auf einem Heckträger oder Autodach das Pedelec mit einer Hülle bedeckt werden. Batterie und Bedienteil bitte vorher abnehmen.

  • Strom fließt bei Kälte anders, dies bedeutet 30% weniger Reichweite. Regelmäßige Pflege verlängert die Lebensdauer und Freude am Produkt.

  • Altbatterien nicht in den Hausmüll! Bezeichnungen auf Mülltonnen beachten:

  • Pb = Blei Cd = Cadmium Hg = Quecksilber

Beachten Sie die Bedienanleitung des Herstellers, die in der Handhabung differieren kann. Jeder Hersteller verlangt eine auf sein Produkt abgestimmte Behandlungsweise.

Akku Varianten

Der Akku versorgt den Motor mit Strom. Er ist daher das wichtigste Bauteil an einem Elektrorad. Da die Forschung und Herstellung im Akkubereich in den vergangenen Jahren große Fortschritte gemacht hat, sind entsprechend viele unterschiedliche Akku-Typen im Umlauf. Vor einigen Jahren wurden so zum Beispiel Blei-Gel-Akkus verbaut, während sich heutzutage vor allem Lithium-Ionen-Akkus durchsetzen. Aber auch Nickel-Cadmium- oder Nickel-Metallhydrid-Akkus sind noch immer sehr bekannt.

  • Blei-Gel-Akku

    Gelten für Pedelecs als veraltet. Sie sind schwer und weisen nur eine geringe Energiedichte auf. Die Räder haben daher nur eine sehr geringe Reichweite.

  • Nickel-Cadmium-Akku
    Sind leichter als Blei-Akkus und haben eine höhere Energiedichte. Da Cadmium aber ein giftiges Schwermetall ist, hat die Europäische Union die Nutzung dieser Akkus mittlerweile verboten. Nickel-Cadmium-Akkus weisen zudem den so genannten „Memory-Effekt“ auf. Hier „merkt“ sich der Akku den bisherigen Energiebedarf, was zu einem deutlichen Spannungsabfall und einer verringerten Kapazität führt.

  • Nickel-Metallhydrid-Akku
    Diese Akkus haben eine bis zu 40 Prozent höhere Energiedichte als Nickel-Cadmium-Akkus. Sie müssen außerdem seltener gewartet werden und sind relativ umweltfreundlich. Sie müssen alle drei Monate neugeladen werden und haben eine Selbstentladung von zehn Prozent. Insgesamt sind sie nur 300 bis 400 mal wieder aufladbar.
  • Lithium-Ionen-Akku
    Diese Akkus sind heutzutage Standard in Elektrorädern, da ihre Energiedichte ungefähr doppelt so hoch ist, wie bei Nickel-Cadmium-Akkus und sie nur über eine monatliche Selbstentladung von gerade Mal einem bis zwei Prozent verfügen. Diese Akkus haben zudem einen deutlich geringeren Wartungsaufwand und können bis zu 1000 Mal wieder verwendet werden. Auch sind sie deutlich leichter, was der Reichweite des E-Bikes wiederum zu Gute kommt.

Im Winter müssen die Lagerplätze von Akkus trocken, frostfrei und fern von Sonneneinstrahlung sein. Dabei sollte die Raumtemperatur 25 Grad Celsius nicht dauerhaft übersteigen. Auch Minustemperaturen können dem Akku schaden und die Kapazität und Lebensdauer verringern. Der Akku selbst sollte bei der Lagerung bis zu 50 bis 80 Prozent seiner Ladekapazität nutzen. Er verliert in der Ruhezeit wenig Strom, sollte aber dennoch je nach Hersteller regelmäßig geladen werden, da die vollständige Entladung in der Ruhezeit zu irreparablen Schäden führen kann.

Achtung! Jeder Hersteller weist auf die eigene Behandlungsweise seines Akkus hin.

Insgesamt sind Akkus – speziell Lithium-Ionen-Akkus je nach Behandlung bis zu 1.000 Mal wieder aufladbar. Sie bleiben aber der verschleißanfälligste Teil des E-Bikes. Nach 500 Aufladungen können daher schon erste Verschleißerscheinungen auftreten. Die Gesamtlebenserwartung ist abhängig vom Gebrauch. Geladen werden die modernen Akkus vier bis acht Stunden, abhängig von Restladung, Ladegerät und Art des Akkus.

Akku Reichweite

Zum Teil hat jeder Fahrer selbst in der Hand, wie weit sein Akku reicht. Denn je geringer die Unterstützung, desto weniger Strom benötigt der Motor. Im Umkehrschluss muss der Fahrer natürlich mehr treten. Aber auch äußere Einflüsse, wie Untergrund, Gegenwind und Steigung können sich auf die Reichweite auswirken. Es kommt aber natürlich auch auf den Bereich an, für den Akku und Motor konzipiert wurden. Einige Modelle besitzen zwei zuschaltbare Akkus. Hier verdoppelt sich die Akkuleistung und kann damit bis über 100 Kilometer gefahren werden. Andere Akkus halten dagegen nur 30 bis 80 Kilometer. Bei falscher Anwendung kann es bei Akkus zu einem Kapazitätsverlust kommen.

Wie viel Ladung ein Akku noch besitzt, wird meist in den Displays angezeigt, die mit dem Pedelec angeliefert werden. Für den Fahrer bedeutet das, dass ihn sein Akku nicht plötzlich überraschen kann, sondern er ein Abnehmen der Ladestärke bereits früh erkennt. Da ein Pedelec wie ein normales Fahrrad funktioniert, ist eine Entladung während der Fahrt aber gar kein Problem. Einzig Antriebe, die im Tretlager integriert sind, stellen hier eine Ausnahme dar und können bei leerem Akku nicht mehr als reines Fahrrad benutzt werden. Auf längeren Touren sind Akkus an Gaststätten oder am Arbeitsplatz aufladbar. Zusätzliche Sicherheit schafft ein Ersatzakku, der problemlos mitgeführt wird.

 

Achtung! Schmeißen Sie Akkus niemals in den Hausmüll! Es handelt sich bei ihnen um Industriebatterien, die an Sammelstellen zurück zu geben sind. Bitte lesen Sie unbedingt immer die Bedienanleitung der Hersteller!