Mistä osista sähköpolkupyörä koostuu?

Pääosassa ovat moottori ja akku. Nämä yhdessä tekevät sähköpolkupyörän. Toki pelkästään moottori ja akku eivät takaa toimintaa, vaan myös ohjausyksikkö, erilaiset tunnistimet ovat välttämättömiä. Vaihtoehtoja näissäkin on lukuisia.

Moottori

Sähkömoottoreita on useita erilaisia. Moottori voi olla etu- tai takarenkaan keskiössä tai pyörän keskiosassa, polkimien välissä.

Etumoottori on selvästi yleisin ja suosituin moottorityyppi pyörän sähköistykseen. Sen etuja ovat mm. helppo asennus, hyvä painojakauma ja hyvä ajettavuus etenkin talvella, koska eturengas vetää edesta ja polkuvoima kohdistuu takarenkaaseen, jolloin lumessa/jäisellä tiellä ajaminen sujuu parhaiten. Etumoottorin saa asennettua lähes kaikkiin pyöriin.

Etumoottoria käytettäessä eturenkaassa ei voi olla napadynamoa, rumpujarrua tms. Huonoina puolina etumoottorista mainittakoon se, että helposti rämisevä/resonoiva pyörä voi ruveta metelöimään, kun moottori ”värisee” etuhaarukassa. Ajamiseen se ei vaikuta, mutta monesti resonoiva etupää tulkitaan kovaääniseksi moottoriksi, vaikka ääni tulee itseasiassa itse pyörän värisevistä osista. Hyvälaatuinen pyörä ei yleensä resonoi, mutta jotkut vanhat tai edullisemmat pyörät voivat resonoida.

Takamoottori on toiseksi suosituin vaihtoehto ja valmiiden sähköpyörien valmistajat suosivat yleisesti näitä pyörissään. Takamoottorin etuja ovat mm. huomaamaton asennus, yleensä hieman hiljasempi ääni (pyörä resonoi vähemmän) ja hieman parempi ohjattavuus. Takamoottoria käytettäessä pyörästä voi tulla hieman takapainoinen, jos akkukin laitetaan taakse. Tämä ei ole kuitenkaan ongelma kevyitä lithiumakkuja käytettäessä. Jos tiedät että pyörään tulee usein paljon ylimääräistä painoa taakse, kannattaa harkita esim. etumoottoria, jotta painojakauma pysyy hyvänä. Talvikeleillä takamoottorilla ajaminen voi olla etumoottoria liukkaampaa, kun sekä polku että moottorivoima kohdistuu pelkästään takarenkaaseen. Takamoottoria käytettäessä pyörässä pitää olla takana ulkoiset vaihteet tai ei vaihteita ollenkaan. Napavaihteita tai rumpujarrua ei voida takamoottorin kanssa käyttää.

Huonona puolena takamoottorilla on hieman hankalampi asennus ja 8 ja 9 -rattaista takapakkaa ei välttämättä voi käyttää. Pyörän alkuperäisistä vaihteista riippuen takavaihtajaa voi joutua hienosäätämään asennuksen jälkeen, jos uusi hammasratas on kovin erilainen.

Keskimoottorit ovat pikkuhiljaa yleistyneet, sillä niiden hinta on nykyään kohtuullinen ja toiminta on saatu hiljaiseksi ja luotettavaksi. Keskimoottorilla ajettaessa korostuu sähköavusteisuus, eli huippunopeutta sillä ei juurikaan saa lisää, mutta polkeminen ja liikkellelähtö sujuvat nopeasti ja kevyesti. Nopeat liikkellelähdöt nostavat keskinopeutta selvästi. Keskimoottorin ansiosta voit käyttää pyörän omia vaihteita myös moottorin vaihteina, joten moottori pyörii aina optimaallisella kierroslukualueella. Tämä tarkoittaa napamoottoriin verrattuna hieman tehokkaampaa moottoria ja parempaa painojakaumaa sähköpyörässäsi. Nykyaikainen keskimoottori on myös lähes äänetön eikä tuota vastusta lainkaan.

Hyvinä puolina keskimoottorissa on helpohko ja nopea asennus, sen hyötysuhde on erinomainen, painojakauma optimaalinen ja se on hiljainen ja miellyttävä ajaa. Huonoina puolina keskimoottorin kanssa voi käyttää vain moottorin mukana tulevaa 1-rattaista eturatasta, eli etuvaihteista pitää luopua, jos sellaiset pyörässä on. Keskimoottori voi myös pienentää maavaraa, eli maastossa ajettaessa se ei välttämättä ole paras ratkaisu. Keskimoottori saattaa kuluttaa mm. ketjuja ja vaihtajia normaalia nopeammin.

Akku

Lähes kaikki sähköpolkupyörät ja sähkömopot käyttävät nykyään jotain seuraavista akkutyypeistä:

Lyijyhappo -akku (SLA)
Nikkelimetallihybridi -akku (NiMH)
Litium-mangaani(LiMn) ja Litium rautaoksidi (LiFePO4)

Lyijyhappoakku (SLA)

Lyijyhappoakut olivat joskus käytetyin akkutyyppi sähkömopoissa/sähköskoottereissa ja sähköpolkupyörissä. Nykyään monet sähkömopot käyttävät vieläkin lyijyhappoakkua, mutta etenkin sähköpolkupyörissä on alettu käyttämään kevyempiä ja kestävämpiä akkutyyppejä. Lyijyhappoakut eivät sovi sähköpyöriin kovinkaan hyvin niiden suuren painon ja lyhyen elinkaaren takia. Lisäksi lyijyakut sisältävät akkuhappoa, joka voi aiheuttaa vaaran esim. kaatumistilanteessa. Painava akku voi pilata muuten hyvän pyörän ajettavuuden täysin.

Lyijyhappoakun hyvät puolet ovat hyvä saatavuus ja suhteellisen halpa hinta. Lyijyakun elinkaari on karkeasti ottaen 100-300 täyttä latauskertaa, riippuen akun koosta, lämpötilasta, laadusta ja monesta muusta tekijästä.

Nikkeli-metalli hybridi (NiMH)

Nikkelimetallihybridejä on ollut markkinoilla jo jonkin aikaa. Ne ovat huomattavasti lyijyhappoakkuja kevyempiä. Nikkeliakut ovat lyijyhappoakkuja kalliimpia, mutta niiden ominaisuudet sähköpyöräkäytössä ovat kuitenkin hieman paremmat. Niiden käyttöikä on noin puolet pidempi ja paino n.30% pienempi lyijyakkuun verrattuna. Nikkelimetalli -akkua joudutaan lataamaan n. kerran kuukaudessa, jos sitä ei käytetä, tai se rupeaa menettämään varauskykyään.

Litiumakut (Litium ion, Litium mangaani, Litium polymeeri, Litium fosfaatti)

Litiumakut ovat uusinta akkuteknologiaa sähköpolkupyörien parissa. Litiumakulla käyttöikä voi olla jopa 10-kertainen lyijyhappoakkuun verrattuna. Litiumakut ovat myös akkutyypeistä kevyimpiä. Ne painavat noin 15% vähemmän NiMH -akkuun verrattuna ja jopa yli 50% vähemmän kuin lyijyakku. Litiumakkujen toinen ylivoimainen ominaisuus on huoltovapaus. Pidemmässä säilytyksessä muut akkutyypit menettävät suht.nopeasti varaustaan ja niitä joudutaan latailemaan usein, vaikka niitä ei käytettäisikään. Litiumakku pitää varauksen selvästi muita paremmin, eikä sitä tarvitse latailla niin usein pidemmän säilytyksen aikana. Muista akkutyypeistä poikkeavana hyvänä puolena on, että muisti-ilmiötä Li-ion-akuissa ei esiinny ollenkaan. Akun kapasiteetti ei alene, olipa lataus kuinka epäjärjestelmällistä tahansa.

Litiumakkua ei koskaan saa päästää tyhjäksi, yliladata tai oikosulkea tai se voi menettää kapasiteettiään pysyvästi. Laadukkaat Litiumakut sisältävät itsessään monipuolisen suojapiirin, joka katkaisee yhteyden kennoille, jos se havaitsee yli/ali -jännitettä tai liiallista lämpenemistä. Laadukas akku sisältää myös älylaturin, joka mm. katkaisee lataamisen kun akku on täynnä.

Laadukas Litiumakku on oikeinkäytettyinä erittäin turvallinen. Laadukas akku sisältää paljon suojaominaisuuksia, jotka sekä tekevät akun käytöstä turvallista, mutta myöskin suojaa akkua ja voi pidentää sen elinikää merkittävästi.

Tunnistimet

Sähköpyörissä käytetään pääsääntöisesti kahdentyyppisiä poljintunnistimia; kadenssitunnistinta tai momenttitunnistinta. Kadenssitunnistin tunnistaa polkimien pyörintänopeuden, kun taas momenttitunnistin tunnistaa paljonko pyöräilijä käyttää voimaa pyörän polkemiseen ja säätää moottorin tehoa sen mukaan.

Kumpi sitten on parempi vaihtoehto?

Siihen ei ole yksiselitteistä vastausta. Se riippuu mm. pyöräilijän tottumuksista, pyörän ominaisuuksista ja millaisessa ympäristössä pyörällä ajetaan jne.

Monessa sähköistyssarjassamme mukana tulevasta LCD näytöstä voi itse säätää toimiiko polkutunnistin kadenssitunnistimena (oletus) vaiko momenttitunnistinta imitoivana tunnistimena.

Kadenssitunnistin

Yleisin käytössä oleva poljintunnistin on kadenssitunnistin, joka tunnistaa polkimien pyörintänopeuden. Se on lähes poikkeuksetta halvempi ja asennuksen kannalta helpompi vaihtoehto. Sen etuina on, että sillä pyöräilijä voi itse päättää suhteen poljinvoiman ja moottorin avustuksen välillä. Voit siis säätää avustuksen niin, että moottori tekee lähes kaiken työn, tai haluttaessa antaa moottorin avittaa vain hieman tai ei ollenkaan. Kadenssitunnistimen huonona puolena on viive. Pyörän polkimia pitää pyörittää sähköistyssarjasta riippuen 1/4 – 3 kierrosta ennenkuin moottori “aktivoituu” ja rupeaa vetämään. Polkemisen loputtua vedon katkeamisessa on myös pieni viive. Laadukkaissa sarjoissa viive on lähes huomaamaton. Kadenssitunnistimen lisäksi voi halutessaan käyttää erillistä kaasua paikkaamaan kadenssitunnistimen viivettä.

Momenttitunnistin

Momenttitunnistin tunnistaa polkimiin tai ketjuihin kohdistuvan voiman ja säätää moottorin tehoa sen mukaan. Mitä enemmän poljinvoimaa käytetään, sitä enemmän moottori avustaa. Momenttitunnistimen etuna on viiveettömyys. Yleensä momenttitunnistimella varustettu sähköpyörä lähtee vetämään heti kun polkeminen aloitetaan. Momenttitunnistin sopii parhaiten tilanteisiin, jossa on paljon liikkeellelähtojä tai moottorilta vaaditaan nopeaa reagointia (esim. maastossa ajettaessa) Momenttitunnistimella varustettu pyörä tuntuu enemmän tavalliselta polkupyörältä, kun taas kadenssitunnistimella varustettu pyörä tuntuu selvemmin sähköpyörältä, vaikka sitäkin voi käyttää myös tavallisen polkupyörän tapaan.

Kadenssitunnistin on selvästi yleisempi vaihtoehto sähköavusteisissa polkupyörissä. Suurin syy siihen on hinta. Momenttitunnistin on kymmeniä kertoja kalliimpi kuin kadenssitunnistin. Se on myös monimutkaisempi rakenteeltaan, joten se voi hajota helpommin. Useimmille pyöräilijöille momenttitunnistin ei tuo merkittävää etua pyörän käyttöominaisuuksiin.