e-bike: accu na een jaar gebruik

Dat mijn Orca een E-Orca is, is duidelijk voor wie de blog al wat langer volgt. Trouwens: de meeste Orca's zijn E-Orca's.

Voor wie interesse heeft in elektrische ondersteuning, is het dan misschien interessant om de evolutie van de (staat van de) accu te kunnen volgen.
Flevobike vermeldt dat dit een 38,4V accu (standaard aangeduid als 36 V) is met een capaciteit van 13,2 Ah. Bij de Duitse importeur (Flevelo) wordt als capaciteit het correctere 507 Wh opgegeven. De accu is een LiFePO4 type, die meer dan 2000 laadcycli aan moet kunnen.

Dat is belangrijk: bij de meeste conventionele e-bikes wordt een accu geleverd die aangeduid wordt als LiIon en meestal is dat een LiMn accu. (LiIon is de noemer waar heel wat celtypes onder vallen: ook LiFePO4 is een LiIon-vorm). Met die technologie is het aantal laadbeurten beperkt tot rond de 500 ofwel een kwart van wat de accu van Flevobike aankan. De prijs ligt doorgaans lager, maar bekeken over de hele levensduur wordt die dan aanzienlijk hoger: deze LiFePO4 accu kost grofweg het dubbele van een meer doordeweekse uitvoering, maar zou wel vier keer zo lang mee moeten kunnen.

Ook zijn de elektrische eigenschappen verschillend: een LiFePo accu houdt zijn spanning heel lang, om pas op het einde snel te dalen. De conventionele LiMn accu's hebben een ander spanningsverloop, waardoor het bereik ook wat minder is met eenzelfde capaciteit. Het nadeel van wat Flevobike gebruikt, is dat de energiedichtheid wat minder is. In mensentaal betekent dit dat er minder elektriciteit in de cellen opgeslagen kan worden. Daardoor krijg je dus voor eenzelfde hoeveelheid opgeslagen energie een zwaardere accu. Anderzijds is een LiFePO4 accu ook minder temperatuurgevoelig en in de winter is dat wel belangrijk.

Nog zo'n "detail" is dat een accu van een e-bike wel wat complexer is dan een oplaadbare AA cel en dergelijke. Zo'n accu omvat een hele reeks cellen, die allemaal gelijk moeten geladen en ontladen worden. Daarvoor zit er een stuk elektronica bij: een "battery management system" ofte BMS. Dat BMS controleert de hele accu. Het is ook programmeerbaar, waardoor de boven- en benedengrens van het laden en ontladen ingesteld kunnen worden. Klinkt ingewikkeld en dat is het ook, maar het is wel heel belangrijk. Laat me het zo stellen: elke cel kan een bepaalde hoeveelheid energie bevatten en kan tot een bepaald niveau ontladen worden zonder schade op te lopen. Als je wat verder van die grenzen wegblijft, verhoogt de levensduur van de cellen, maar bevatten ze dus minder energie, waardoor je er weer meer nodig hebt. Flevobike kiest voor behoorlijk voorzichtige waarden, waardoor ze tot meer dan 2000 herlaadbeurten kunnen garanderen. De keerzijde is dan dat de accu zwaar wordt (5,5 kg).
Flevobike heeft de accu in de E-Orca heel slim geplaatst: netjes tussen de voorwielen, waar hij absoluut niet in de weg zit en waar je ook niets anders kwijt kunt.

Om onderweg te kunnen controleren hoe de ondersteuning zich gedraagt, voegde ik aan het systeem een Cycle Analyst (CA-SA V2.3) toe.

 

Die geeft me continu de accuspanning (V), het opgenomen vermogen (Ah), het geleverde vermogen (W) en de stroom (A). Daarnaast houdt hij ook het aantal laadbeurten en het totaal opgenomen vermogen bij. Zo kan ik netjes nagaan hoe de accu zich gedraagt en wat de motor vraagt. Daarnaast kan zo'n CA nog heel wat meer tonen, zoals de snelheid en wat waarden die je op een typische fietscomputer vindt. Dat is nog niet alles, want - mits wat ingrepen - kun je die ook gebruiken om bijvoorbeeld de stroom te beperken of als cruisecontrol of snelheidsbegrenzer (voor de ondersteuning). Het ding biedt dus heel wat mogelijkheden.

Ondertussen rijd ik bijna een jaar met de E-Orca.

De Cycle Analyst vertelde me in het begin dat de accu een capaciteit haalde van 12,8 Ah. Toen ik die onlangs nog eens leeg reed, haalde ik 12,5 Ah. Je zou dat kunnen zien als een vermindering, maar dat is niet zeker. Het systeem wordt namelijk uitgeschakeld als de spanning onder de 29V zakt en als je meer vermogen vraagt, zakt de spanning sneller. Bij dat leeg rijden heb ik het helemaal niet kalm aan gedaan, waardoor de spanning vrij snel onder die drempel kwam. In principe kan ik dan de stroom uitschakelen, even wachten en opnieuw opstarten. Met voorzichtig rijden valt er dan nog wel wat uit te persen. Ik vermoed dus eerder dat de capaciteit nog ongewijzigd is.

Kijk: Flevobike stelt "minimum 2000 laadbeurten" en een levensduur van 4 à 10 jaar. Ik heb op een jaar bij benadering 100 laadbeurten achter de rug ofwel 5% van wat de accu aankan. Zo zou ik ruim die 10 jaar moeten halen, want dan zit ik nog maar aan 1000 laadbeurten. Je kunt je dan afvragen of  het wel nodig is om voor die kwaliteit te gaan: met 100 laadbeurten per jaar moet de accu 20 jaar meegaan. Rekening houdend met het aantal afgelegde kilometers - ik nader 14000 -, zal de Orca wellicht over 10 jaar mechanisch op zijn.

meten is weten

Dat is het credo waarmee ik opgegroeid ben. Dat geldt voor heel veel zaken: niet op het gevoel afgaan, maar effectief meten, zodat je zaken met zekerheid kunt stellen. Check en dubbelcheck. De wetenschappelijke benadering, zeg maar.

Dat gaat, wat de Orca betreft, over eenvoudige zaken zoals hoe ver je raakt op één acculading, hoeveel kilometers er maandelijks afgelegd worden, ... Zaken die ofwel puur uit interesse nagegaan worden (aantal kilometers) of omdat ze nodig zijn voor het onderhoud. Bijvoorbeeld: de olie van de Rohloffnaaf moet om de 5000 km ververst worden. Dat zal allicht niet heel precies zijn, maar het is wel handig om de kilometerstand te kennen.
Een ander voorbeeld: hoeveel kilometers doe je met een bepaalde band? Dat weet je pas als je kilometerstanden bijhoudt en noteert bij welke stand welke band opgelegd werd.

Om die reden is er vorige week een extra meettoestel toegevoegd, waardoor de E-Orca nu over maar liefst drie schermen beschikt:

• het basisdisplay van de elektrische ondersteuning, wat eigenlijk niets meer is dan een eenvoudige fietscomputer met een aanduiding van de ondersteuningsgraad. Die geeft ook aan hoeveel kilometers al afgelegd zijn sinds de laatste laadbeurt (als je niet vergeet om te teller te resetten).
• de Garmin Oregon 450, die twee functies heeft: een uitgebreide fietscomputer (mits enige beperkingen) enerzijds en gps-navigatie anderzijds.
• nu ook een Cycle Analyst CA-SA (stand alone versie), die me heel wat gegevens van de elektrische ondersteuning toont.
• (en eigenlijk nog de smartphone voor Strava)

Die laatste, die ik in een vorige versie (2.23 vs 2.3) ook in eFAW had, houdt me op de hoogte van heel wat zaken op het vlak van de motor en de accu. Dat zijn een aantal basisgegevens, zoals de accuspanning, het opgenomen vermogen (Ah), de actuele stroom (A) en het actuele vermogen (W). Daarnaast zit er ook een snelheidsmeter in, die gebruikt wordt om de CA het rendement - in Wh/km - te laten berekenen. Dat valt te vergelijken met de boordcomputer van een auto die het gemiddelde verbruik opgeeft.

Wetend wat de maximale en minimale spanning van de accu is en uitgaand van de opgegeven capaciteit (13,2 Ah), kan ik door middel van de CA een inschatting maken van hoever ik raak op de resterende lading en eventueel de assistentiegraad of het nodige vermogen bijstellen. Dat kan bijvoorbeeld ook door trager te gaan rijden - dat vraagt minder energie - of door de assistentie uit te schakelen tot je die nodig hebt, bij bergop rijden bijvoorbeeld.

Daarnaast houdt de CA ook het aantal ladingen bij. Na elke laadbeurt moet je dan wel de teller terugstellen, dat is de enige discipline die je jezelf moet opleggen.

Verder biedt het ding je nog wat mogelijkheden die wel meer ingrepen vragen. Zo kun je bijvoorbeeld een stroombeperking inbouwen (het maximale aantal Ampères instellen). Dat is in dit geval niet nodig, want ook de controller kan geprogrammeerd worden en daar zit een zelfde functie in. Je kan de CA gebruiken als cruise control of een snelheidsgrens voor de ondersteuning instellen. Dat kan zelfs allemaal "on the fly", mits je weet hoe het moet. Grin Technologies, de fabrikant van dit mooie apparaatje, is er heel open over: het complete schema met aansluitpunten en heel wat uitleg erbij staat in de meegeleverde handleiding.

schema uit de handleiding

Natuurlijk hoort er een "maar" bij: wie zaken zoals ampères, vermogens, stromen, volt, ... niets zeggen, heeft niets aan een Cycle Analyst. Voor wie wel over voldoende basiskennis beschikt, is het een erg nuttige toevoeging voor een elektrisch (ondersteund) voertuig. Daar moet je echt geen ingenieur voor zijn: dit is kennis die ik kreeg in de lessen fysica in het middelbare onderwijs. Voor wat die aanpassingen en begrenzingen betreft, is het natuurlijk wel wat meer dan dat.

Nu ligt wel nog een klus te wachten om alles werkend te krijgen: de sensor van de snelheidsmeter voor de CA moet ook nog een plekje krijgen. Het wordt stilaan moeilijk om voor alle sensoren een plaats te vinden. En telkens is er de bijhorende uitdaging: dit moet netjes, zodat de opgeruimde indruk van de Orca behouden blijft en zodat de kans op schade beperkt is. Niet enkel moet die sensor op een correcte manier geplaatst worden, maar ook moet de kabel naar binnen raken en daar netjes geleid worden, zo dat die zoveel mogelijk uit het zicht blijft en zo dat de kans om erachter te blijven haken minimaal - liefst onbestaand - is. Die sensor is wel essentieel om het rendement van de motor te leren kennen: het "verbruik" in Wh/km kan enkel berekend worden aan de hand van de afgelegde afstand.

Grens

Ik merkte dat ik in de voorbije week een grens overgestoken ben met de Orca.

Ergens "diep" in de velomobiel zit dit fietscomputertje (een Sigma BC 12.12 STS, zoals je hierboven ziet). De GPS geeft me onderweg de nodige informatie; de computer dient voornamelijk om de totaalstand bij te houden (en de wekelijks afgelegde kilometers). En kijk: de 1000 km-grens is in de voorbije dagen overschreden.

Nu vraag je je misschien af "waarom moet een fietscomputer ver weg zitten?". Dat is een terechte vraag. Het antwoord is dit: ik wilde een draadloze computer, omdat in de kap van de Orca een stang zit waarop het display van de ondersteuning gemonteerd is, netjes in het zicht. Een draad trekken vanaf de sensor tot aan de fietscomputer is niet zo evident (de meegeleverde draad is sowieso te kort), dus koos ik voor een draadloos exemplaar. Helaas bleek dat de afstand van een wiel tot de geprefereerde plek te groot was, waardoor het signaal wegviel.
Bijkomend is het 's ochtends te donker, waardoor ik er toch niets van zie.
Misschien verander ik dat nog wel eens: dan verhuist deze 12.12 naar de Kobra (waar nu een goedkoop prul op zit) en komt er toch een bedraad exemplaar in de Orca.

De uitdaging daarbij is deze: op die stang zit nu het display van de ondersteuning en daarbij komt binnenkort een Cycle Analyst (ik hou van data). Die krijgt zijn informatie via een kabel. Dat is kabel nummer twee. Als er dan nog een fietscomputer bij zou komen, moeten drie kabels naar die steun geleid worden, via een scharnier van de kap. Dat is niet evident, zeker omdat het geen kabelspaghetti mag worden.

Waarom al die informatie? 

Het display van de ondersteuning is vooral een bedieningseenheid. Daarmee stel je de mate van ondersteuning in (geen, "eco", medium, hoog of hoog plus) en je hebt wat basisinformatie, zoals de snelheid. Echter: dit display werkt enkel als de accu ingeschakeld is. De totaalstand is op dit ogenblik alvast helemaal fout en die zal ook nooit accuraat zijn: zodra de spanning wegvalt tijdens het rijden - een lege accu bijvoorbeeld -, wordt niets meer geregistreerd.

Een fietscomputer is enkel afhankelijk van een interne knoopcel. Die blijft dus data registreren en houdt ook andere zaken bij. Die functie wordt ook waargenomen door de gps (Garmin Oregon met RAM mount) en dus is de computer in zekere zin redundant, maar die gps houdt geen totale kilometerstand bij. Die stand is de basis voor het onderhoud.

Een Cycle Analyst geeft me informatie over de accu en het energiegebruik.

De Cycle Analyst in eFAW

Op het display van de ondersteuning heb je vier balkjes om de status van de accu aan te geven, maar dat is erg onprecies.
De Cycle Analyst geeft me o.a. de spanning (Volt), het vermogen (Watt) en de stroom (Ampère), maar ook het totaal opgenomen vermogen sinds de accu geladen werd, het rendement (Wh/km), het aantal laadbeurten (levensduur van de accu) en nog wat extra data. Daarnaast kun je het systeem, mits wat "tweaken" gebruiken om limieten in te stellen (maximale stroom, maximumsnelheid) en, mocht je dat willen, als cruise control. Wat heel handig is hieraan, is dat je een duidelijk beeld krijgt van hoeveel energie je al uit je accu haalde en wat er nog overblijft. Op die manier kun je voor langere ritten, mocht dat nodig blijken, je verbruik doseren en zo de actieradius optimaliseren. Of, zoals het thuis met de paplepel ingegoten werd: "meten is weten".

Wat doe ik fout ?

De voorraad spaken is erdoor. Vanmorgen haalde ik het linkerwiel eraf om de opnemer voor de Cycle Analyst na te zien en merkte dat alweer twee spaken doorgebroken waren.

Dat dit niet meer normaal is, is duidelijk ! Beide spaken zijn recent en ook deze zijn weer aan de bocht bij de kop doorgebroken. Dus ofwel is er wat fout met die spaken, ofwel met mijn manier van spaken vervangen. Mijn fietsenmaker beloofde wel in zijn voorraad op zoek te gaan naar ringetjes om achter de spaakkoppen te steken.

De twee laatste reservespaken zijn gebruikt en alle nippels kregen een extra halve draai, nadat ik ze elk op een druppel olie getrakteerd had. Afwachten nu.

Ik moet dus aan een nieuwe voorraad 177mm spaken raken. Gerrit gaf me bij de aankoop van eFAW een zakje met reserve-onderdelen mee, waaronder een flink pak spaken, maar die zijn dus op.

Ondertussen merkte ik dat de linkerveerpoot die naam niet meer waardig is: het is wel een poot, maar hij veert niet... Dat betekent ook dat de structuur alle klappen moet opvangen, waar de vering normaal gezien een stuk hiervan voor zijn rekening neemt.

En bij het afkoppelen van de Cycle Analyst zag ik tot mijn ontgoocheling dat de fabrikant daarbij erg roestgevoelige bouten gebruikt. Jammer, vooral omdat het toestel niet echt goedkoop is: dan verwacht je toch wat beter ! De binnenkant zag er gelukkig nog als nieuw uit.

Dan moet je weten dat deze CA in een extra stroomlijnstuk ingebouwd is, redelijk afgeschermd van de buitenwereld. Anderzijds staat dit stukje stroomlijn in de "deuk" in de neus van eFAW. Ik vermoed dat bij regen die bouw ervoor zorgt dat het water omhooggestuwd wordt. Of zou het puur luchtvochtigheid zijn ? Ik zal in ieder geval voor vervaningsboutjes uitkijken, deze keer in roestvrij staal.

meten is weten

Met dat credo groeide ik op. En in dat verband kwam vandaag een doosje aan.

Daarin zat een handig meetinstrument voor eFAW: een Cycle Analyst CA-SA (stand alone versie). Het verbinden is poepsimpel: de aansluitkabels sluit je aan tussen de accu en de motor. Da's alles. Dan is het kwestie van de display op een zichtbare plaats te monteren.

Momenteel is dit apparaat op een heel eenvoudige manier op de stroomlijn bevestigd.

Puur functioneel kan ik er weinig aan verbeteren. Het scherm is altijd leesbaar en geeft alle nodige informatie (snelheid, spanning en stroom of verbruik). Het scherm is zeer duidelijk leesbaar en overzichtelijk. Ook interessant is dat het altijd verlicht is.
De samengestelde foto is niet helemaal correct, mijn excuses daarvoor, maar geeft een mooi beeld van wat je vanuit eFAW ziet.

Esthetisch daarentegen kan dit véél beter: ik denk eraan een soort stroomlijnpunt te maken - in aluminium, wat anders - die tot net voorbij het schermpje komt. Die heeft ook een beschermend doel: de achterkant van de Cycle Analyst is niet helemaal waterbestendig. Ik maakte vanmorgen een model (lang leve de pizzadozen) om even het effect te beoordelen.

Het definitieve werkstuk moet dan in de kleur van de rest van het koetswerk komen. De grootste vraag voor mij is: hoe kan ik die vorm plooien in aluminium ?


De volgende fase wordt dan uitzoeken hoe ik de optionele functies van dit meet- en regeltoestel kan toepassen. In principe kun je met de CA bijvoorbeeld een maximumsnelheid instellen, een grenswaarde voor de stroomtoevoer bepalen en een benedengrens voor de batterijspanning vastleggen. Dit vraagt wel bijkomende verbindingen tussen de meeteenheid en de motor-elektronica.

Daarnaast houdt de CA het aantal laadbeurten bij en nog wat andere waarden.

Ondertussen zijn de eerste meetresultaten er. Ook de waarschijnlijke oorzaak voor het soms plots uitvallen van de aandrijving is hiermee gevonden: die heeft niets te maken met het gevraagde vermogen of met de motortemperatuur, maar alles met een spanningsval. Dat doet me meteen twijfelen aan de opgegeven capaciteit van de accu. Het blijkt dat de zaak uitvalt indien de spanning onder 23,5 V zakt en dat gebeurt veel te snel naar mijn mening.

Met de CA kan ik duidelijk het verbruik volgen en zien hoeveel Ah de reële capaciteit bedraagt. Meten is weten ...