Sähköpyörän akun optimaalinen käyttäminen

Litiumakun käyttöikä ja sen optimaalinen käyttötapa

Litiumakku on yleensä sähköpyörän kallein yksittäinen komponentti. Litiumakku "kuluu", eli käytännössä menettää kykyään varastoida ja luovuttaa energiaa. Se kuluu itsestään ajan kanssa vaikka akkua ei käyttäisi lainkaan, ja se kuluu myös sitä käytettäessä.

Litiumakun kulumista ei voi välttää kokonaan, mutta omalla toiminnallaan voi kuitenkin vaikuttaa akun kulumisen nopeuteen ja sitä myötä akun käyttöikään merkittävästi. Käyttämällä akkua optimaalisesti läpi sen elinkaaren voit moninkertaistaa akun käyttöiän helposti noudattamalla tiettyjä toimintamalleja.

Lähes poikkeuksetta pidemmän päälle edullisin ja ympäristöystävällisin ratkaisu sähköpyörän akun hankinnassa on hankkia laadukas akku ja käyttää sitä oikein. Riittää kun akkua osaa käyttää, ladata ja säilyttää oikealla tavalla. Samat periaatteet pätevät myös moniin muihin Litiumakuilla varustettuihin laitteisiin.

Lukemalla tämän artikkelin opit pääpiirteittäin mitä litiumakun kulumiseen vaikuttavia tekijöitä on ja osaat siten välttää niitä. voit pidentää monien muidenkin litiumakuilla toimivien laitteiden akkujen käyttöikää ja säästää näin rahaa sekä ympäristöä.

---

Muistilista akun käyttämiseen optimaalisella tavalla

Ensimmäiset käyttökerrat:

Akku toimitetaan yleensä n.30-50% varaustilassa. Litiumakku ei välttämättä tarvitse varsinaisesti mitään "sisäänajoa". Käyttämättömän akun kennot voivat olla hieman epätasapainossa ja akun käyttöiän maksimoimisessa auttaa jos akun kennot tasapainotetaan jo heti uudesta lähtien. Kennojen tasapainottaminen ensimmäisten latauskertojen aikana varmistaa että akusta saa kaiken suorituskyvyn ja se varmistaa akulle mahdollisimman pitkän käyttöiän.

Ennen ensimmäistä käyttökertaa toimi näin:

1. -Laita akku latautumaan ja lataa se 100% täyteen, kunnes laturin valo muuttuu vihreäksi ilmoittaen latauksen päättyneen. Irroita akku laturista pian sen jälkeen kun se on latautunut täyteen. Ennen akun ensimmäistä käyttökertaa odota ~1-2 tuntia että akku kerkeää jäähtymään n.huoneenlämpöiseksi. Tänä aikana myös kennot kerkeävät tasapainottumaan. 
2. -Kun akku on ladattu täyteen ja latauksen jälkeen odotettu 1-2 tuntia, ota akku käyttöön sähköpyörään, mutta käytä vain ~10-20% akun varaustilasta. *Vältä aluksi akun rasittamista kovasti (ajele vain pienellä avustusteholla ja polje myös itse mukana. Jos käytät kaasua, älä ajele kaasu pohjassa). Ajon jälkeen odota ~1 tunti että akku jäähtyy taas huoneenlämpön ja lataa akku uudelleen 100%:iin.
3. -Toista tämä 3-5 ensimmäisellä käyttökerralla ja vältä pitkäaikaista akun maksimaalista rasitusta. Välillä voit hetkellisesti muutaman sekunnin ajan käyttää akkua kovasti (isolla avustusteholla / ~90% kaasulla)
   

Nyt on varmistettu että akun kaikki kennot ovat tasapainossa heti alusta alkaen. Tämä auttaa akun käyttöiän maksimoimisessa.

Akun optimaalinen käyttäminen:

1. -Vältä akun käyttämistä aivan sen äärirajoilla kuormituksen ja kapasiteetin osalta. Akkua suositellaan käytettävän pääsääntöisesti 20-80% varaustason välissä. Satunnaisesti akun lataaminen 100%:iin ei haittaa, jos olet esim. lähdössä pitkälle sähköpyörälenkille, mutta pääsääntöisesti kannattaa kuitenkin pyrkiä pitämään varaustaso 20-80% välillä. Vältä akun varaustilan laskemista alle 10%:iin. Älä aja sähköpyörällä säännöllisesti pitkään siten, että akku joutuu työskentelemään erityisen kovasti.
2. -Vältä äärimmäisiä lämpötiloja. Älä päästä akkua kuumenemaan liikaa (esim. seisottamalla auringonpaisteessa tai ajamalla pitkään "kaasu pohjassa". Pakkasilla vie akku aina sisälle säilytykseen ja jos käytät akkua pakkasilla, älä lataa akkua koskaan kun se on kylmä. Jos akku on ollut ulkona pakkasessa pidempään ja kerennyt mennä kylmäksi, pidä akkua sisällä huoneenlämmössä 1-2 tuntia ennen sen lataamista.
3. -Ota tavaksi tehdä akulle "huoltolataus" 2 kertaa vuodessa. Huoltolatauksessa akun kennot tasapainotetaan. Suomessa on järkevää ja loogista tehdä huoltolataus keväällä ja syksyllä. Keväällä huoltolataus on hyvä tehdä ennen kevään ensimmäistä käyttökertaa, etenkin jos akku on ollut talvisäilytyksessä (tai muusta syystä seisonut useampia viikkoja / kuukausia käyttämättömänä). Syksyllä huoltolataus voidaan tehdä jonkinverran ennen akun talvisäilytystä.
   

Huoltolataus voidaan tehdä kahdella tavalla:

1. -Helpompi, mutta ei ihan niin tehokas tapa on, että akku ladataan 100% varaustilaan ja annetaan olla keskeytyksettä laturissa esim. kokonainen vuorokausi.
   
2. -Tehokkain, mutta hieman hitaampi tapa huoltolataukseen on toimia samoin kun akun ensimmäisillä käyttökerroilla. Laita akku latautumaan ja lataa 100% varaustilaan. Kytke akku pois laturista mahdollisimman pian kun se on latautunut täyteen. Aja ~20% akun kapasiteetista ja lataa jälleen täyteen (ja irroita laturista kun akku on latautunut täyteen). Toista tämä 3-5 kertaa.
   

Muista ajaa akku hieman tyhjemmäksi pian huoltolatauksen jälkeen, jotta akku ei jää seisomaan pidemmäksi aikaa 100% varaustilaan. Aja vähintään ~20% akun varaustilasta pois. Jos jätät akun säilytykseen pidemmäksi aikaa, aja akun varaustila ~50%:n tietämiin.

Akun säilyttäminen pidempiä aikoja

1. -Akkua ei tule koskaan säilyttää pidempiä aikoja 100% varaustilassa. Akku kannattaa säilyttää n. 50% varaustilassa jos sitä ei aiota käyttää viikkoihin tai kuukausiin.
2. -Akkua ei kannata säilyttää kylmässä, muttei myöskään erityisen kuumassa. Optimaalinen säilytyslämpötila akulle on normaali huonelämpö. Akun suositeltu säilytyslämpötila on +10-25C. Älä koskaan säilytä akkua alle 0C tai yli +30C lämpötiloissa.
   
3. -Säilytä akkua kuivassa tilassa. Puolilämmin ja kostea ulkovarasto / autotalli tms. ei ole hyvä säilytyspaikka akulle, sillä ilmankosteus pääsee tunkeutumaan akun sisälle pidempiaikaisessa säilytyksessä.
   
4. -Kuukausien mittaisissa säilytyksissä tarkasta akun varaustila sillointällöin ja varmista ettei akun varaustila pääse laskemaan alle 20%:iin. Lataa akku tarvittaessa takaisin n. 50% varaustilaan.
5. -Älä säilytä akkua kiinnitettynä pyörässä tai telineessään. Ennen säilytystä varmista ettei akun päävirtakytkin ole päällä!
   

GC -sähköpyöräakun mukana toimitetaan aina akun käyttöohjeet, joissa on myös tietoa akun optimaalisesta käyttötavasta, joita noudattamalla pidennät hankkimasi sähköpyöräakun käyttöikää parhaimmillaan useilla vuosilla. Lisäksi GC akun mukana toimitetaan juuri kyseiselle akulle optimoitu laturi, joka lataa mahdollisimman nopeasti, muttei liian nopeasti siten että akun käyttöikä lyhenisi.

---

Litiumakun kuluminen käytössä ja säilytyksessä

Akku kuluu sitä käytettäessä, sekä hiljalleen myös itsestään vaikkei sitä käytettäisi lainkaan. Akun itsestään kulumiseenkin voi itse vaikuttaa tietyissämäärin.

Ajalliseen kulumiseen voi vaikuttaa pääasiassa:

• Hankkimalla laadukkailla komponenteilla varustetun akun
• Varmistamalla että akku ei ole seisonut jossain varastonperukoilla vuosikausia (huom. ajallinen kuluminen). Joskin jos akussa on varmasti laadukkaat kennot ja akkua on säilytetty aina oikein, niin ajallisen kulumisen merkitys ei ole kovin suuri.
• Säilyttämällä akkua oikein. Aidot merkkivalmistajan "A-luokan" kennot tyypillisesti kuluvat itsestään paljon hitaammin kuin heikko-/epätasalaatuiset väärennetyt tai huonolaatuiset merkittömät kennot, väärennetyt merkkikennot tai merkkivalmistajan ns. B -luokan hylkykennot.

Akun käyttämisellä, lataamisella ja säilyttämisellä on merkittävä vaikutus akun käyttöikään.

Käyttämällä akkua optimaalisella tavalla mahdollisimman paljon, voi akun käyttöiän jopa moninkertaistaa helposti ja täysin ilmaiseksi, eikä se edes vaadi mitään erikoistoimenpiteitä. Oikeastaan ainoa mitä vaaditaan on tieto kuinka akkua käytetään optimaalisesti ja tämän tiedon soveltamista käytäntöön.

Samoja asioita ja toimintatapoja voi soveltaa moniin muihinkin (litium)akuilla varustettuihin laitteisiin. 

Pääsääntönä voisi kai sanoa, että mitä huonompilaatuinen akku, sen vähemmän se "sietää" epäoptimaalista käyttöä. Laadukas akku sen sijaan "sietää" paremmin myös vääränlaista käyttämistä, joskin laadukkainkin akku rupeaa menettämään varauskykyään ennemmin tai myöhemmin.

---

Paljonko litiumakun käyttöikä sitten oikein on?

Tätä kysytään usein, ja siihen on aina yhtä hankalaa vastata, sillä vaikuttavia tekijöitä on paljon. Koetetaan kuitenkin saada hahmotettua jonkinlaista karkeaa ajallista haarukkaa:

Omat käyttökokemuksemme lähes 10v toimintamme ajalta, kattavat vuosien ajan tapahtuneet erilaisten akkujen ja yksittäisten kennojen testaamiset, sekä asiakkailtamme saadun palautteen ja käyttökokemusten perusteella voidaan jonkinnäköinen karkea kokonaiskuva asiasta.

Pahimmillaan:

Huonolaatuinen akku väärennetyillä merkkivalmistajan kennoilla, merkkivalmistajan B -luokan hylkykennoilla tai tuntemattomilla "Kiinakennoilla" (kaikki Kiinalaiset kennot eivät välttämättä ole huonoja) + puutteellinen ohjeistus akun oikeanlaiseen käyttämiseen voi johtaa siihen, että sähköpyöräakku kestää vain yhden ajokauden, eli alle vuoden.

Käyttötavasta riippuen heikkolaatuisen sähköpyöräakun keskimääräinen käyttöikä on ~0.5 - 2vuotta.

Keskimäärin:

Keskimääräinen ja tyypillisin sähköpyöräakku hiemankaan parempilaatuisessa sähköpyörässä (yleensä ~2000-3000€ hintaluokassa) on laadultaan keskitasoa. Kennot eivät ole huonoimmasta päästä, mutta säästö ja/tai markkinointisyistä akussa saatetaan käyttää hieman alitehoisia, mutta kapasiteetiltaan kohtalaisen suuria kennoja. Näin valmistaja saa pidettyä akun kustannuksen pienenä ja sähköpyörälle voidaan luvata kohtuullinen toimintasäde. 

Keskimääräisesti tällaisen akun käyttöikä tyypillisellä käyttötavalla (joka ei ole yleensä paras mahdollinen) on havaintojemme mukaan ~2 - 4vuotta.

Parhaimmillaan:

Kokonaisvaltaisesti laadukas akku optimaalisesti käytettynä mahdollisimman usein mahdollistavat että akun käyttöikä voi hyvinkin olla jopa 5-6 vuotta.

5 vuoden käyttöikä sähköpyörän akulle on jo kohtuullisen hyvä saavutus. Jos akku on laadultaan hyvä, kestää se myös paremmin optimaalisesta poikkeavaa käyttötapaa huonolaatuista akkua paremmin (+5 vuodenkäyttöikä ei ole itsestäänselvyys, sillä käyttöikään vaikuttavia tekijöitä ja muuttujia on paljon)

Parhaimmillaan GC -sähköpyöräakuilla on ajettu jo yli 7 vuoden ajan ja ne ovat edelleen kunnossa ja käyttökelpoisia.

Parhaassa tapauksessa kokonaisvaltaisesti laadukas akku oikeinkäytettynä voi siis hyvinkin kestää 5-8 vuotta. 8 vuoden käyttöikä vaatii jo että akun hyvän laadun lisäksi siitä pidetään keskimääräistä parempaa huolta ja akkua käytetään suhteellisen optimaalisesti suurimman osan ajasta.

---

Akun käyttöikään vaikuttavia tekijöitä:

• Komponenttien, materiaalien ja valmistuksen laatu
  
• Akun rasitusaste
• Akun kennojen soveltuvuus käyttökohteeseensa
• Käyttöaste / purku- ja lataus"syvyys"
  
• Lämpötilat
  
• Lataaminen, laturin laatu/toiminnot ja latausnopeus
• Oikeanlainen käyttö, lataus ja säilytys

Purku- ja lataus"syvyys":

Litiumakut eivät varsinaisesti tykkää kun akkua käytetään käytettävissä olevan kapasiteettialueen ääripäissä. Litiumakuilla ei ole ns. muisti-ilmiötä, joka käytännössä tarkoittaa että akkua voi ladata milloin vain ja minkä verran tahansa. Akkua ei siis tarvitse (eikä kannata) ajaa aina tyhjäksi ennen lataamista. Akkua ei myöskään tarvitse (eikä kannata) ladata aina täyteen saakka. Akku ei mene pilalle vaikka sen joskus tyhjäksi ajaakin, mutta säännöllistä tyhjäksi ajamista kannattaa kuitenkin välttää. Sama koskee akun lataamista täyteen.

Paras käyttö / lataustapa akulle on, kun sitä ladataan satunnaisesti aina vain jonkinaikaa kerrallaan. Kohtuutonta akun rasittamista tulee myös välttää. Esim. sähköpyörällä liikkeellelähdöt ovat usein raskaimpia tilanteita akulle (ja muille sähkökomponenteille). Pyri välttämään liikkeellelähtöjä käyttäen suurimpia avustustehoja ja minimaalista polkuvoimaa (tai ajamista pelkän kaasun voimalla polkematta itse lainkaan) Tämä korostuu erityisesti tehokkaampia moottoreita käytettäessä yhdessä pienikapasiteettisen akun kanssa.

Lämpötila

Lämpötilalla on vaikutusta akun käyttöikään, kykyyn varastoida energiaa, purkuvirtaan sekä akun muihin ominaisuuksiin. Nyrkkisääntönä voidaan pitää, että kaikenkaikkiaan akku toimii parhaiten noin huoneenlämpöisenä ja äärimmäisiä lämpötiloja on syytä pyrkiä välttämään.

Kuuma: Litiumakun ominaisuuksiin kuuluu, että lyhytaikainen lämpötilan kohtuullinen nouseminen voi parantaa akun tehoa/purkuvirtaa, sillä akun sisäinen resistanssi pienenee. Kuitenkin pidempiaikainen altistus korkeille lämpötiloille "kuluttaa" kennoja/akkua ja lyhentää sen käyttöikää. Mikäli akkua käytetään tai säilytetään annetuista suosituslämpötiloista poikkeavissa lämpötiloissa, voi sen ominaisuudet heiketä pysyvästi.

Yksi (muttei suinkaan ainoa) syy miksi huonolaatuisien kennojen/akun käyttöikä jää lyhyeksi on se, että kennot kuumenevat käytössä jatkuvasti hyvälaatuisia kennoja enemmän ja ne eivät myöskään siedä suuria lämpötiloja niin hyvin kuin laadukkaat merkkikennot. Siten huonolaatuisten kennojen käyttöikä lyhenee nopeasti mm.lämpötilan vaikutuksesta.

Kylmä: Kylmä lämpötila puolestaan lisää akun sisäistä resistanssia, pienentäen akun toimintasädettä.  Esimerkiksi sähköpyörän akku joka tarjoaa 100% varauskyvyn +25°C lämpötilassa, -20°C lämpötilassa akun varauskyky voi olla vain 50% verrattuna +25°C lämpötilaan.

Monia litiumakkuja voi käyttää jopa yli -20°C pakkasilla, sillä akku lämpenee käytössä ja pitää itsensä riittävän lämpimänä. Akkua ei kuitenkaan tule säilyttää kylmässä, alle 0°C lämpötilassa pidempiä aikoja (Kaupassakäynnin ajaksi akun voi jättää kiinni pyörään pakkasillakin, mutta esim. työpäivän ajaksi akku tulee talvikäytössä ottaa sisälle säilytykseen)

Akkua ei tule kuormittaa paljoa sen ollessa kylmä. Jos esimerkiksi akku on ollut jonkinaikaa pakkasessa pihalla, niin aluksi sähköapua tulisi käyttää hyvin kohtuullisesti, jotta akku lämpenee hiljalleen. Myös akun tyhjäksi käyttäminen sekä kova kuormitus pakkasilla on yksi merkittävä syy litiumakun merkittävään heikkenemiseen tai jopa kuoleentumiseen.

Sähköpyöräakkua ei saa koskaan ladata kylmässä alle 0°C lämpötilassa!

Eri litiumtekniikoiden käyttäytyminen ja ominaisuudet eri lämpötiloissa poikkeavat toisistaan ja joillain akkukemioilla lämpötilan vaikutukset ovat suurempia ja toisilla pienempiä.

Lataaminen

Akun lataamistavalla ja laturilla, sen laadulla ja ominaisuuksilla on suuri vaikutus akun käyttöikään.

Litium / Li-ion akkuja on monenlaisia, eri kemioilla/materiaaleilla, eri jännitteellä ja kapasiteetilla ja erilaisilla teknisillä ominaisuuksilla varustettuina. Kaikkia Litiumakkuja ei ladata samanlaisella laturilla, vaan laturi pitää olla tarkoitettu juuri kysesen akun ominaisuuksiin sopivaksi jotta se on turvallinen käyttää eikä vääränlainen laturi vahingoita akkua.

Akun mukana tulisi aina tulla myös kyseiselle akulle tarkoitettu laturi, mutta aina näin ei ole (mm.akku saadaan näyttämään edullisemmalle jos hinta ei sisällä lainkaan laturia). Akkua ostettaessa tulee varmistua siitä, että akun mukana toimitetaan aina juuri kyseiselle akulle tarkoitettu oikeanlainen laturi. Asia on syytä varmistaa myyjältä jos ei ole varma kuuluuko laturi (+muut mahdollisesti tarvittavat osat kuten akun teline) akun hintaan!

-Lataamistapa: Kuten mainittua, akku ei tykkää varaustilan ääripäistä. Useimmiten sähköpyörän akun latauslaite lataa akun automaattisesti täyteen, ellei latausta keskeytetä manuaalisesti ennenkuin akku on täynnä. Akun käyttöiän kannalta olisi kannattavaa pyrkiä välttämään säännöllistä akun lataamista täyteen. Nyrkkisääntönä voisi pitää, että mitä enemmän akun varaustilaa pystyy pitämään 20-80% välillä, sen parempi akun käyttöiän kannalta.

Usein akun käyttöikä ilmoitetaan latauskertoina. Tämä on kuitenkin mielestämme hieman harhaanjohtava tapa, eikä välttämättä kerro akun oletetusta käyttöiästä paljoakaan. Akku kun ei varsinaisesti laske kuinka monta kertaa sitä on ladattu (tai no...jotkut akut kyllä laskevat sitäkin) Kuitenkin usein toistuvat lyhyemmät lataukset eivät siis "kuluta" ilmoitettuja latauskertoja, eikä akkua kannata aina ajaa tyhjäksi ja ladata täyteen säästääkseen latauskertojen määrässä. Tällainen latauskertojen säästäminen on vain haitallista akun kannalta.

-Laturin laatu/ominaisuudet:  Akkujen latureissa on myös eroja. Edullisimmissa latureissa on usein vain välttämättömät turvallisuusominaisuudet, kuten automaattinen latauksen lopettaminen kun akku on täynnä. (tämä ominaisuus tulisi löytyä ehdottomasti kaikista Litiumakun latureista). Hieman edistyneemmissä latureissa voi olla muita lisäominaisuuksia, joilla on vaikutusta mm.akun käyttöikään. Laturi voi mm. tasapainottaa epätasaisesti "kuluneiden" kennojen varaustiloja, jolla on suuri vaikutus akun käyttöikään. Markkinoilla on myös ns. säädettäviä latureita, joissa voidaan säätää miten täyteen akku automaattisesti latautuu. 

Latausnopeus: Litiumakkua ladataan siten, että varaustilan ollessa alhainen akkua

voidaan ladata kovemmalla virralla, eli nopeammin. Latausnopeuden tulee kuitenkin hidastua merkittävästi kun akun varaustila nousee. Joissain latureissa tämä latausvirran säätely on hoidettu "jotenkuten ja välttävästi". Edistyneemmät laturit taas voi olla säädetty paljon tarkemmin, jolloin akku latautuu mahdollisimman tehokkaasti ja nopeasti kaikissa varaustiloissa, kuitenkin siten etteivät kennot pääse "kärsimään". 

Pikalaturit: Litiumakuille on saatavana myös ns. pikalatureita, joissa latausvirta on suurempi kuin tavallisissa latureissa. Pikalaturi nimensä mukaisesti lataa akun nopeammin täyteen, mutta lähes poikkeuksetta pikalaturin käyttäminen lyhentää akun käyttöikää. Emme siis suosittele pikalaturin käyttämistä ainakaan säännöllisesti.

Akun kapasiteetti vaikuttaa myös siihen kuinka tehokasta/nopeaa laturia voidaan käyttää heikentämättä akun varauskykyä. Mitä isompikapasiteettinen akku, sen suuremmalla latausvirralla olevaa laturia voidaan käyttää turvallisesti kuluttamatta kennoja. Kapasiteetin lisäksi myös akussa käytetyillä kennoilla on merkitystä kuinka nopeasti akkua voidaan ladata vahingoittamatta kennoja. Joitain "tehokennoja" voidaan ladata turvallisesti "pikalaturilla" kuluttamatta kennoja / heikentämättä akun suorituskykyä, mutta yleensä on parempi pysytellä normaaleissa akuille tarkoitetuissa latureissa..

Greencycle-akkujen mukana toimitetaan aina juuri kyseiselle akulle / akun mallille optimoitu laturi. Laturi on optimoitu siten, että akku latautuu mahdollisimman nopeasti ilman että sen käyttöikä pääsee kärsimään.