facebook_pixel

Sähköpyörän teho, vääntömomentti ja akkukoko – mitä luvut tarkoittavat?

18.2.2021

#Focus bikes #sähköpyörä

Ennen sähköpyörien yleistymistä, pyörää ostettaessa ominaisuuslista käsitti lähinnä vaihteiden lukumäärän ja maastopyörien kohdalla joustomatkan pituuden. Muut seikat näiden ohella eivät ole triviaaleja, mutta sähköpyörien sisältämien ajojärjestelmien mukana tarkasteltavaksi on tullut kokonaan uusi lista ominaisuuksia.

Tässä tekstissä perehdymme niistä tärkeimpiin ja ennen kaikkea, että mitä ne tarkoittavat!

Lainsäädäntö

Ensimmäiseksi on parasta lähteä liikkeelle lainsäädännön sähköpyörille asettamista raameista. Sähköpyörä, jossa jatkuva avustus on rajoitettu 250 W tehoon ja huippunopeus 25 km/h rajaan ennen avustuksen loppumista on tieliikennelaissa moottoroimaton ajoneuvo. Lainsäädännön näkökulmasta tällaiset sähköpyörät eivät eroa lainkaan perinteisistä polkupyöristä ja ne muodostavat ylivoimaisesti suurimman osan myydyistä ja liikenteessä olevista sähköpyöristä.

Seuraava ajoneuvoluokka – jos tätä sanavalintaa haluaa sähköpyörien kohdalla käyttää – muodostuu niin sanotuista speed-sähköpyöristä. Niissä sähköavustus jatkuu aina 45 km/h nopeuteen asti ja moottori voi tarjota avustusta 1 kWh verran. Tieliikennelaissa speed-sähköpyörät luokitellaan mopoiksi ja edellyttävät siten rekisteröintiä ja liikennevakuutusta.

Lisää sähköpyöriä koskevasta lainsäädännöstä voi lukea ostajan oppaastamme.

Larunpyora.com – Sähköpyöriä koskevat lakisäädökset

Avustusteho – jatkuva ja hetkellinen

Aiemmin mainittu ja monelle sähköpyörää harkitsevalle varmasti tuttu 250 W teholukema merkitsee korkeinta mahdollista jatkuvaa avustustehoa. Tämä on siis avustusteho, jolla moottori voi avustaa pitkiäkin aikoja, kun ajaminen tapahtuu 25 km/h nopeusrajoituksen alla tai esimerkiksi pitkää ylämäkeä noustessa.

Hetkellinen huipputeho, joka voi ilmetä esimerkiksi kiihdytyksissä voi sen sijaan olla huomattavasti suurempi. Valmistajat eivät ilmoita suoraan hetkellistä huipputehoa, joka moottoreista irtoaa. Valistuneen arvion mukaan molemmat tämän hetken suosituimmat moottorit, Bosch Performance CX ja Shimano EP8, pystyvät tuottamaan hetkellisesti noin 600 W tehon – siis yli kaksinkertaisen määrän verrattuna jatkuvaan avustukseen nähden.

Perinteisten polttomoottorien tavoin, huipputeho saadaan ulos tilanteessa, jossa pyörän nopeus, kuskin tuottama teho ja poljinnopeus osuvat kaikki kohdilleen niin, että moottori pystyy työskentelemään optimialueella. Moottorin tyypistä ja ennen kaikkea ohjaussoftasta riippuen, se tapahtuu yleensä 80-95 rpm poljinnopeuksilla voimakkaasti kiihdyttäessä.

Moottorin vääntö

Teho- eli wattilukemat eivät kerro läheskään kaikkea moottorin suorituskyvystä. Vääntömomentilla on suuri vaikutus pyörän käyttäytymiseen ja ajotuntumaan. Erityisesti tämä korostuu maastoajossa, jossa jyrkkien ja usein teknisten ylämäkien nouseminen on erottamaton osa lajia. Toinen esimerkkitilanne, jossa korkeasta vääntömomentista on apua, on raskaasti kuormatulla pyörällä ylämäen nouseminen esimerkiksi työmatkan tai viikonloppulenkin varrella.

Vääntömomentin yksikkönä on Newtonmetri, jonka lyhenteenä käytetään kirjaimia Nm. Sähkömoottoreiden antamasta väännöstä – ja vääntömomentista yleensä – saa hyvän käsityksen miettimällä tilannetta yksinkertaisen esimerkin pohjalta, jossa välineenä ovat metrin mittainen vipuvarsi ja kokoelma eri kokoisia punnuksia.

Vääntömomentti lasketaan vipuvarren ja voiman tulona. Korkea vääntömomentti vaatii siis pitkän vipuvarren, suuren voiman tai yhdistelmän molempia. Metrin mittainen vipuvarsi, jonka päähän asetetaan 1 kg suuruinen punnus tuottaa noin 10 Nm vääntömomentin. Laskukaava on muotoa:

Vääntömomentti = Vipuvarren pituus (m) x massa (kg) x maan putoamiskiihtyvyys (m/s2)

Jotta saadaan 75 Nm suuruinen vääntömomentti, se edellyttää noin 7,5 kg suuruisen punnuksen asettamista metrin mittaisen vipuvarren päähän. Jos samaa vipuvartta haluaa kannatella toisesta päästä käsin, se vaatii vähintäänkin täyden keskittymisen ja silloinkin suoritus jää todennäköisesti lyhyeksi. Boschin 4. polven Performance CX -moottorissa huippuvääntömomentti on esimerkkinä ollut 75 Nm, kun taas Shimano EP8 -moottorissa se on 85 Nm.

Molempien moottorien huippuvääntömomentilla pääsee varmasti eteenpäin lähes tilanteessa kuin tilanteessa, mutta lisävääntöä voi arvostaa, jos ajo sisältää jatkuvasti tiukkoja nousuja tai tapahtuu raskaasti kuormatulla pyörällä.

Akkukapasiteetti

Akkukapasiteetti eli kuinka paljon akku pystyy varastoimaan energiaa, määrittää suurelta osin yhdeltä latauskerralta saatavan käyttömatkan. Kapasiteetti ilmoitetaan wattitunteina, josta käytetään lyhennettyä Wh. Mitä suurempi luku, sitä enemmän yhdellä latauskerralla saadaan kilometrejä. Luonnollisesti pyörän rengastus, käytetty avustustaso, ajotyyli ja reittiprofiili voivat vaikuttaa kantamaan merkittävästi.

Nykyaikaisten sähköpyörien akkujen kapasiteetit vaihtelevat 500-750 Wh välillä. Akun sisältämästä energiamäärästä saa hyvän käsityksen yksinkertaisella kertolaskulla: avustusteho kerrottuna ajalla.

Jos pyörällä ajetaan "rajoitinta vasten" eli tasaisesti koko ajan korkeinta mahdollista 250 watin avustustehoa hipoen kahden tunnin ajan, se kuluttaa noin 500 Wh suuruisen energiamäärän, joka tyhjää jo nykyisten akkujen kapasiteetin alapäähän osuvat mallit. Suuremmalla 750 Wh akulla samalla tapaa ajaen kyytiä riittäisi puolestaan noin tunnin pidempään yli yhteensä kolmeksi tunniksi.

Akun kapasiteetin lisäksi sillä on myös muita ominaisuuksia, jotka tuntuvat ohjaamassa asti. Akkutyypillä on vaikutusta, että miten nopeasti se pystyy purkamaan energiaa, mikä voi asettaa rajan hetkelliselle huipputeholle tai -väännölle. Lähes kaikki modernit pyörät käyttävät litiumioniakkuja, joten akusta johtuvat suorituskykyerot ovat marginaalisia. Edullisimmissa pyörissä akkutyyppi voi olla toinen, jolloin tilanne on eri.

Lue lisää akkukestosta ja vinkkejä akun käyttöiän pidentämiseen sähköpyörän ostajan oppaastamme.

Larunpyora.com – Akkukesto

Larunpyora.com – Parhaat vinkit akun pitkäikäisyyden parantamiseksi

Miten avustustehoa käytetään

Vaikka sähköpyörän moottorissa olisi tehoa ja vääntöä kuin pienessä kylässä, siitä ei ole juurikaan iloa, ellei sen käyttö ole äärimmäisen hyvin kontrolloitua. Väärään aikaan tai huonosti kuskin antamaan poljinvoimaan vastaava avustus tuottaa kaikkea muuta kuin nautinnollisen ajokokemuksen. Tästä syystä ajojärjestelmän "älyn" eli avustusohjelmiston toiminnalla on merkitsevä rooli ajokokemuksessa ja koko pyörän toiminnassa.

Pitkälle kehitetylle avustusohjelmistolle on ominaista mm. seuraavat seikat:

  • Avustusteho vastaa tarkasti ajajan tuottamaan poljintehoon; kevyellä poljinteholla avustus on mietoa ja voimakkaasti kiihdyttäessä moottori syytää ulos reilusti watteja.
  • Avustus vastaa niin poljinvoimaan kuin kadenssiin, ei ainoastaan toiseen.
  • Tehoalueet ja pyörän käyttäytyminen muuttuvat avustus/-ajomoodin mukaan. Esimerkiksi Eco-, Tour- ja Boost-moodit pitäisivät tuottaa hyvin erilaisen käytöksen.
  • Toiminta on taloudellista. Avustus toimii niin, että se tuottaa tehoa ja käyttää energiaa vain niin paljon kuin on tarpeen, mikä tarkoittaa puolestaan suurempaa kantamaa yhdellä latauskerralla.

Hieno asia ohjelmistojen suhteen on, että ne ovat suurilla ja tunnetuilla valmistajilla, kuten esimerkiksi Shimano ja Bosch, erinomaisella tasolla. Tästä syystä pyörän valinta hyvin tunnetulla moottorivalmistajalla kannattaa. Mikä parasta, jo ostetut pyörät voivat parantua ajan myötä, sillä avustusohjelmistoja päivitetään tasaiseen tahtiin niin, että samasta moottorista voi saada entistä enemmän ominaisuuksia irti.

Pyörä kannattaakin käyttää tasaisin väliajoin valtuutetussa huollossa useasta syystä: mekaanisten komponenttien kunto tarkistetaan, kuluneet osat vaihdetaan uusiin ja avustusohjelmisto päivitetään, jos uusi versio on saatavilla.