Elektriliste tõukerataste akud
Aku on teie elektrilise tõukeratta „kütusepaak“. See salvestab energiat, mida tarbivad alalisvoolumootor, tuled, kontroller ja muud lisatarvikud.

Enamikul elektritõukeratastel on mingisugune liitiumioonaku tänu nende suurepärasele energiatihedusele ja pikaealisusele. Paljud lastele mõeldud elektritõukerattad ja muud odavad mudelid sisaldavad pliiakusid. Tõukeratta aku koosneb üksikutest elementidest ja elektroonikast, mida nimetatakse akuhaldussüsteemiks ja mis hoiab selle ohutu töökorras.
Suurematel akupakkidel on suurem mahutavus, mõõdetuna vatt-tundides, ja need võimaldavad elektritõukerattal pikemat vahemaad sõita. Samas suurendavad need ka tõukeratta suurust ja kaalu, muutes selle vähem kaasaskantavaks. Lisaks on akud tõukeratta ühed kallimad komponendid ja vastavalt suurenevad ka kogukulud.

Patareide tüübid
Elektritõukerataste akud on valmistatud paljudest üksikutest akuelementidest. Täpsemalt öeldes on need valmistatud 18650 elementide tüüpidest, mis on liitiumioonakude (Li-Ion) suurusklassifikatsioon silindriliste mõõtmetega 18 mm x 65 mm.

Iga 18650 element akupakis on üsna tagasihoidlik – genereerib ~3,6 volti (nimivõimsus) ja mahutab umbes 2,6 ampertundi (2,6 A·h) ehk umbes 9,4 vatt-tundi (9,4 Wh).

Akuelemendid töötavad pingel 3,0 volti (0% laetus) kuni 4,2 volti (100% laetus).

Liitiumioonaku
Liitiumioonakudel on suurepärane energiatihedus ehk salvestatud energia hulk nende füüsilise kaalu kohta. Neil on ka suurepärane pikaealisus, mis tähendab, et neid saab mitu korda tühjendada ja laadida või "tsükliliselt" kasutada, säilitades samal ajal oma salvestusmahu.

Li-ioon viitab tegelikult paljudele akukeemiatele, mis sisaldavad liitiumioonakusid. Siin on lühike nimekiri:

Liitiummangaanoksiid (LiMn2O4); tuntud ka kui IMR, LMO, Li-mangaan
Liitiummangaannikkel (LiNiMnCoO2); tuntud ka kui INR, NMC
Liitiumnikkel-koobaltalumiiniumoksiid (LiNiCoAlO2); tuntud ka kui NCA, Li-alumiinium
Liitiumnikkel-koobaltoksiid (LiCoO2); tuntud ka kui NCO
Liitiumkoobaltoksiid (LiCoO2); tuntud ka kui ICR, LCO, Li-koobalt
Liitiumraudfosfaat (LiFePO4); tuntud ka kui IFR, LFP, Li-fosfaat
Kõik need aku keemilised omadused esindavad kompromissi ohutuse, pikaealisuse, mahtuvuse ja voolutugevuse vahel.

Liitiummangaan (INR, NMC)
Õnneks kasutavad paljud kvaliteetsed elektritõukerattad INR-aku keemiat – üht ohutumat keemiat. See aku pakub suurt mahtuvust ja väljundvoolu. Mangaani olemasolu vähendab aku sisetakistust, võimaldades suurt voolutugevust, hoides samal ajal madalat temperatuuri. See vähendab termilise läbimurde ja tulekahju ohtu.

Mõned INR-keemiaga elektritõukerattad on näiteks WePed GT 50e ja Dualtroni mudelid.

Pliiakud
Pliiakud on väga vana akukeemia, mida leidub tavaliselt autodes ja mõnedes suuremates elektriautodes, näiteks golfikärudes. Neid leidub ka mõnedes elektritõukeratastes; eelkõige odavates lastetõukeratastes firmadelt nagu Razor.

Pliiakude eeliseks on odavus, kuid neil on väga madal energiatihedus, mis tähendab, et nad kaaluvad palju võrreldes salvestatava energia hulgaga. Võrdluseks, liitiumioonakudel on umbes 10 korda suurem energiatihedus kui pliiakudel.

Akud
Sadade või tuhandete vatt-tundide mahutavusega akupaketi ehitamiseks pannakse paljud üksikud 18650 liitiumioonakud kokku telliskivitaoliseks struktuuriks. Telliskivitaolist akupaketti jälgib ja reguleerib elektrooniline vooluring, mida nimetatakse aku haldussüsteemiks (BMS), mis juhib elektrivoolu akusse ja akust välja.
Akupaki üksikud elemendid on ühendatud järjestikku (ots otsaga), mis summeerib nende pinget. Nii on võimalik hankida tõukerattaid 36 V, 48 V, 52 V, 60 V või isegi suuremate akupakkidega.

Need üksikud kiud (paljud patareid järjestikku) ühendatakse seejärel paralleelselt, et suurendada väljundvoolu.

Seeria- ja paralleelühenduste arvu reguleerimise abil saavad elektritõukerataste tootjad suurendada väljundpinget või maksimaalset voolutugevust ja ampertundide mahtuvust.

Aku konfiguratsiooni muutmine ei suurenda salvestatud energia koguhulka, kuid see võimaldab akul pakkuda suuremat sõiduulatust ja madalamat pinget ning vastupidi.

Pinge ja jääkpinge (%)
Akupaki iga elementi kasutatakse tavaliselt pingel 3,0 volti (0% laetus) kuni 4,2 volti (100% laetus).

See tähendab, et 36 V akupakki (10 akuga järjestikku) saab kasutada pingel 30 V (0% laetus) kuni 42 volti (100% laetus). Meie akupinge tabelist näete iga akutüübi puhul, kuidas järelejäänud laetuse protsent vastab aku pingele (mõned tõukerattad kuvavad seda otse).

Pinge langus
Iga aku kannatab nähtuse all, mida nimetatakse pinge languseks.

Pinge langust põhjustavad mitmed tegurid, sealhulgas liitiumioonakude keemiline koostis, temperatuur ja elektriline takistus. See põhjustab alati aku pinge mittelineaarset käitumist.

Niipea kui akule koormust rakendatakse, langeb pinge koheselt. See efekt võib viia aku mahtuvuse vale hindamiseni. Kui loeksite aku pinget otse, arvaksite, et olete koheselt kaotanud 10% või rohkem oma mahtuvusest.

Kui koormus eemaldatakse, naaseb aku pinge oma tegelikule tasemele.

Pinge langus tekib ka aku pika tühjenemise ajal (näiteks pika sõidu ajal). Aku liitiumaku koostisel kulub tühjenemiskiirusele järelejõudmiseks aega. See võib põhjustada aku pinge veelgi kiiremat langust pika sõidu lõpus.

Kui akul lastakse puhata, naaseb see oma tegelikule ja täpsele pingetasemele.

Mahtuvusreitingud
Elektritõukeratta aku mahtuvust mõõdetakse vatt-tundides (lühendatult Wh), mis on energia mõõt. Seda ühikut on üsna lihtne mõista. Näiteks 1 Wh aku salvestab piisavalt energiat, et pakkuda ühe vati võimsust ühe tunni jooksul.

Suurem energiamaht tähendab suuremat aku vatt-tunde, mis tähendab antud mootori suuruse korral pikemat elektrilise tõukeratta sõiduulatust. Keskmise tõukeratta mahutavus on umbes 250 Wh ja see suudab sõita umbes 16 km keskmise kiirusega 24 km tunnis. Äärmuslike sooritusvõimega tõukerataste mahutavus võib ulatuda tuhandetesse vatt-tundidesse ja sõiduulatus kuni 96 km.

Aku kaubamärgid
Üksikuid elektritõukeratta akupakis olevaid liitiumioonakusid toodavad vaid käputäis erinevaid rahvusvaheliselt tuntud ettevõtteid. Kõrgeima kvaliteediga akusid toodavad LG, Samsung, Panasonic ja Sanyo. Seda tüüpi akusid leidub tavaliselt ainult kallimate tõukerataste akudes.

Enamikul eelarve- ja pendelrändejõul sõitvatel elektritõukeratastel on akud, mis on valmistatud Hiinas toodetud tavalistest elementidest, mille kvaliteet on väga erinev.

Bränditud akudega tõukerataste ja Hiina geneeriliste tõukerataste erinevus seisneb selles, et tuntud kaubamärkide puhul on kvaliteedikontroll suurem. Kui see teie eelarvesse ei mahu, siis veenduge, et ostate tõukeratta hea mainega tootjalt, kes kasutab kvaliteetseid osi ja kellel on head kvaliteedikontrolli meetmed.

Mõned näited ettevõtetest, millel on tõenäoliselt hea kvaliteedikontroll, on Xiaomi ja Segway.

Aku haldussüsteem
Kuigi liitiumioonakudel 18650 on hämmastavaid eeliseid, on need vähem andestavad kui teised akutehnoloogiad ja võivad vale kasutamise korral plahvatada. Sel põhjusel on need peaaegu alati kokku pandud akupakkidesse, millel on akuhaldussüsteem.

Aku haldussüsteem (BMS) on elektrooniline komponent, mis jälgib akupakki ning juhib laadimist ja tühjenemist. Liitiumioonakud on loodud töötama pingel umbes 2,5–4,0 V. Ülelaadimine või täielik tühjenemine võib lühendada aku eluiga või põhjustada ohtlikke termilisi ülekoormusi. BMS peaks vältima ülelaadimist. Paljud BMS-id lülitavad enne aku täielikku tühjenemist ka toite välja, et eluiga pikendada. Sellest hoolimata kurnavad paljud sõitjad oma akusid ikkagi, jättes need kunagi täielikult tühjaks, ning kasutavad laadimiskiiruse ja -koguse peenhäälestamiseks spetsiaalseid laadijaid.

Keerukamad akuhaldussüsteemid jälgivad ka aku temperatuuri ja käivitavad ülekuumenemise korral väljalülituse.

C-määr
Kui uurite aku laadimise kohta, puutute tõenäoliselt kokku terminiga C-kiirus. C-kiirus kirjeldab, kui kiiresti aku täielikult laetakse või tühjeneb. Näiteks C-kiirus 1C tähendab, et aku laetakse ühe tunniga, 2C tähendab täielikku laadimist 0,5 tunniga ja 0,5C tähendab täielikku laadimist kahe tunniga. 100 A·h aku täislaadimine 100 A vooluga võtaks aega ühe tunni ja C-kiirus oleks 1C.

Aku tööiga
Tüüpiline liitiumioonaku peab enne mahtuvuse vähenemist vastu 300–500 laadimis-/tühjendustsüklile. Keskmise elektrilise tõukeratta puhul on see 4800–16 000 kilomeetrit! Pea meeles, et „mahutavuse vähenemine” ei tähenda „kogu mahtuvuse kaotamist”, vaid märgatavat 10–20% langust, mis süveneb pidevalt.

Kaasaegsed akuhaldussüsteemid aitavad aku eluiga pikendada ja te ei peaks selle säästmise pärast liiga palju muretsema.

Kui aga soovite aku eluiga võimalikult palju pikendada, on mõned asjad, mida saate teha, et see ületaks 500 tsüklit. Nende hulka kuuluvad:

Ärge hoidke oma tõukeratast pikka aega täielikult laetuna ega laadijaga vooluvõrku ühendatud.
Ärge hoidke elektritõukeratast täielikult tühjana. Liitiumioonakud lagunevad, kui nende pinge langeb alla 2,5 V. Enamik tootjaid soovitab tõukeratast hoida 50% laetuna ja väga pikaajaliseks hoiustamiseks perioodiliselt selle tasemeni laadida.
Ärge kasutage tõukeratta akut temperatuuril alla 0 °C või üle 43 °C.
Laadi oma tõukeratast madalama C-kiirusega, mis tähendab, et aku eluea säilitamiseks/parandamiseks laadige akut madalamal kiirusel kui selle maksimaalne mahtuvus. Optimaalne laadimine C-kiirusega alla 1 on optimaalne. Mõned uhkemad või kiiremad laadijad võimaldavad teil seda reguleerida.
Lisateavet elektrilise tõukeratta laadimise kohta.

Kokkuvõte

Peamine mõte on siinkohal see, et akut ei tohiks kuritarvitada, sest see kestab tõukeratta kasuliku eluea jooksul. Kuuleme igasugustelt inimestelt nende katkistest elektritõukeratastest ja harva on tegemist aku probleemiga!