Levensduur van een accu ?

Veel eigenaren van een elektrische fiets denken dat ze geen invloed hebben op de levensduur van de accu. Ze laden de accu netjes volledig op en rijden hem waarschijnlijk haast op voordat hij weer aan de lader gaat. Dat (ont)laadgedrag is juist niet goed voor een accu. Je hebt wel degelijk invloed op de de levensduur van de accu. Daarmee kan je honderden euro’s besparen. De grootste invloed kan je uitoefenen tijdens de aanschaf van de fiets. Door te kiezen voor een accu type die een lange levensduur heeft en als tweede. Als de optie geboden wordt door de fabrikant. Om de accucapaciteit zo groot mogelijk te kopen. Dit kost flink meer geld maar dat betaalt zich later ruimschoots terug.

Levensduur afhankelijk van accu-type.

Primair is de levensduur van een elektrische fiets-accu afhankelijk van het type accu. Zo zal een Nikkel Metaalhydride (NiMh) accu relatief kort meegaan een een LiFePo4 accu het langst. Maar naast dit gegeven kan de levensduur van de accu sterk beïnvloed worden door de accu met zorg te ontladen en weer op te laden.

De informatie op deze pagina is vooral van toepassing op alle Lithium gebaseerde accu’s. En niet zo zeer voor de steeds minder bij elektrische fietsen toegepaste NiMh accu’s.

De fabrikant van de accu kan de levensduur alleen maar specificeren onder bepaalde condities. Zo zal gespecificeerd worden dat een bepaalde accu, bij een bepaalde temperatuur. Wanneer deze ontladen wordt met een bepaalde stroom. En daarna volledig wordt geladen met een bepaalde stroom een levensduur heeft van bijvoorbeeld 500 laadcycli. Na deze 500 laadcycli is de accu niet defect maar zal de accu nog maar een beperkt deel van zijn oorspronkelijke capaciteit beschikbaar hebben. Fabrikanten van accu’s specificeren soms ook wat de invloed van temperatuur is op de levensduur. Of wat de invloed is van hoge ontlaad en/of laadstromen. Daarnaast specificeert de fabrikant meestal ook wat de invloed is van de mate (diepte) waarin de accu iedere keer wordt ontladen. Dat wordt met een technische term DoD genoemd, Depth of Discharge.

Welke maatregelen levensduur accu te verlengen?

Welke maatregelen kan je nemen om de levensduur van de accu te verhogen?

• Ontlaad de accu niet tot hij helemaal leeg is.
• Laad de accu niet steeds helemaal op.
• Ontlaad de accu met zo’n klein mogelijk stroom.
• Bewaar de accu bij voorkeur op een lage temperatuur.
• Bewaar de accu bij langdurig inactief gebruik met 40% lading.
• Diep ontlaad een accu nooit.

Ontlaad de accu de accu niet tot hij helemaal leeg is.

In tegenstelling tot wat de meeste bezitters van een elektrische fiets denken is het niet slim om de accu (vrijwel) geheel “op te rijden”. Voor de meeste accu’s geldt, maar zeker voor Li-ion accu’s. Hoe minder diep je ze ontlaad, hoe langer ze meegaan. In de tabel hiernaast is de invloed van de “Depth of Discharge” is. Wanneer je een Li-ion accu altijd compleet ontlaad en daarna weer tot 100% oplaadt kan je een levensduur verwachten van 300 tot 500 laadcycli. Wanneer je echter de accu maar voor 50% ontlaadt en daarna weer oplaadt, dan gaat de Li-ion accu 1200 tot 1500 laadcycli mee. Dat is bij dagelijks gebruik (220 werkdagen per jaar) met een ontlading van 50%, dus ongeveer zes jaar. Dat scheelt enorm!

Als je van te voren weet dat de afstand woon-werk-woon zo groot is dat je bijvoorbeeld 80% van je accucapaciteit gaat gebruiken, is het economisch zeer verstandig om, als de fabrikant althans die optie biedt, een grotere capaciteit accu te kopen die standaard geleverd wordt. Wanneer je een accu kan kopen die een capaciteit heeft die twee keer (of meer) zo groot is dan je dagelijks nodig hebt zal de levensduur enorm toenemen en dat zal uiteindelijk veel goedkoper zijn ondanks dat je tijdens de koop hier flink meer geld voor moet betalen.

Hoe minder die je een accu ontlaad, hoe langer hij meer gaat. Mocht de fabrikant van de elektrische fiets geen grotere accu capaciteit aanbieden dan blijven nog twee opties open. Je kan een tweede accu kopen die je gebruikt voor de terugreis of je koopt een tweede acculader die je gebruikt om op het werk, wanneer je accu voor de helft ontladen is, iedere keer weer op te laden.

Laad de accu niet steeds helemaal op.

Een andere levensduur verlengende maatregel, is het niet geheel opladen van de accu. In de tabel hiernaast kan je zien wat de invloed is bij Lithium accu’s wanneer je ze maar ten dele oplaad. Wanneer je de Lithium accu tot 100% oplaad en volledig ontlaad kan je zo’n 300 tot 500 laadcycli verwachten. Laad je hem iedere keer tot maar 90% op en ontlaad je hem dan geheel, dan kan de accu zo’n 600 tot 1000 keer zo’n laadcyclus meemaken. Wordt de accu iedere keer maar tot 70% opgeladen dan kan je 1200 tot 2000 laadcycli van je accu verwachten.

De conclusie is dus dat het slim is om de accu niet geheel op te laden. Alleen, hoe doe je dat? Want als je accu aansluit op de acculader wordt de accu automatisch tot 100% opgeladen. De acculader heeft helaas geen knopje waarmee je maximale laadgraad in kan stellen. De enige mogelijkheid is om dit met de hand bij te houden. Veel moderne verwijderbare accu’s hebben een aantal ledjes, bijvoorbeeld vijf stuks, die aangeven hoever de accu ontladen / geladen is. Die zou je kunnen gebruiken als indicatie. Laad de accu dus niet op tot alle ledjes branden maar bijvoorbeeld tot 3 of tot 4 van de 5 ledjes branden.

Je zal wellicht denken, de accu niet te ver opladen, en ook niet te ver ontladen tijdens het fietsen, dan hou ik weinig over. Dat is inderdaad juist. Daarom ook het advies om de accucapaciteit zo groot mogelijk te kiezen. Dat kost wellicht een paar honderd euro meer, maar dat geld verdien je makkelijk terug doordat de accu een veel langere levensduur heeft.

Laadgedrag accu.

Hoe kan je het eenvoudigst bepalen hoelang de accu geladen moet worden na een fietsritje? Dit doe je door eenmalig het ontlaad gedrag van je fiets en het laadgedrag van de acculader te meten. Dat doe je als volgt: laad eerst de accu volledig op. Kies een specifieke trapondersteuningsstand (laag/normaal/hoog) uit die je in de toekomst gaat gebruiken (want dat bepaalt in zeer grote mate de ontlaadstroom van de accu). Ga daarna een lange fietsrit maken en meet hoeveel tijd je kan blijven rijden met trapondersteuning. Natuurlijk kunnen dat ook meerdere ritjes zijn maar dan moet je de tijden van die ritjes bij elkaar op tellen. Nu weet je hoe lang de accu jou trapondersteuning kan geven bij een bepaalde trapondersteuningsstand. Nu moet je de lege accu een keer volledig opladen en de tijd opnemen die nodig is voor de acculader om deze legen accu volledig op te laden.

Stel je accu was geheel leeggereden na drie uur fietsen. Dat is dus 180 minuten. En stel dat de accu, na deze testrit, in vijf uur weer geheel geladen was. Dat is dus 5×60=300 minuten. Met deze twee waarden kan je in de toekomst goed bepalen hoelang je accu geladen moet worden na een bepaalde fietsrit.

Stel je maakt een fietsrit van 90 minuten, dan is je accu dus voor 50% ontladen. Dan moet je accu nadien voor 150 minuten aan de acculader. Handig is als je de verhouding tussen de “laadtijd” en “ontladingstijd” uitrekent. Dat is in dit voorbeeld 300 / 180 = ongeveer 1,7. Na de fietsrit van 90 minuten moet je de accu voor 90 x 1,7 = 153 minuten aan de lader koppelen. Je hoeft dus niet meer te letten op de “ladingsledjes” van je accu maar je kan met een eenvoudige (countdown) timer / eierwekker precies bijhouden wanner je moet stoppen met laden.

Je hebt hiervoor gelezen dat het voor de accu zeer goed is om hem niet, iedere keer, totaal op te laden. Maak een keuze voor een bepaalde ladingsgraad. Stel dat je kiest voor het laden van de accu tot maximaal 90%. Daarmee verdubbel je de levensduur van de Lithium accu en dat is natuurlijk enorm veel en aan te raden. Dan moet je na je eerste fietsrit (eenmalig) een correctie toepassen op de laadtijd waardoor de accu niet voor 100% maar voor (ongeveer) 90% geladen wordt.

Als we uitgaan van voorgaand voorbeeld dat we 90 minuten gefietst hadden dan zouden we hem 153 minuten aan de lader moeten koppelen om de accu voor 100% te laden. Deze ene keer moet dat wat minder lang worden. Hoeveel dat is gaan we uitrekenen. Om de accu van 0 naar 100% op te laden hadden we 300 minuten nodig. Dus 10% van de accu wordt geladen in 30 minuten. In dit voorbeeld moeten we dus eenmalig de accu niet voor 153 minuten maar 153-30=123 minuten laden.

Deze meetmethode van het ontladen en laden van de accu is natuurlijk niet heel nauwkeurig. Je zal na een tijd merken dat bijvoorbeeld de accu niet meer tot 90% maar minder wordt geladen of juist andersom, dat de accu haast volledig geladen wordt (wat niet wenselijk is). Je zal daarom na enige tijd deze meetmethodiek moeten “kalibreren” door bijvoorbeeld de accu nogmaals even helemaal vol te laden en daar de volgende keer weer eenmalig rekening mee te houden door de laadtijd, eenmalig, met zo’n 30 minuten te verkorten (die 30 minuten is maar een rekenvoorbeeld).

Toch af en toe helemaal opladen.

Ondank hetgeen je hiervoor hebt gelezen is het verstandig om om met regelmaat, zeg drie keer per seizoen, de accu flink te ontladen en daarna geheel op te laden en eventjes wat langer aan de lader gekoppeld te houden. In de accu zit namelijk een “battery management system”. Dat is een heel klein computertje die zorgt dat alle cellen waaruit de accu bestaat evenveel geladen worden. Want cellen zullen onderling altijd een klein beetje verschillen. Al was het alleen al dat de ene cel wat sneller verouderd dan de ander. Het battery management system zal wanneer je de accu geheel oplaad de cellen weer “balanceren” en de zwakkere cellen een beetje extra opladen terwijl de andere cellen reeds geladen zijn (en dan niet verder meer geladen worden).

Ontlaad de accu met zo’n klein mogelijk stroom.

Een accu vindt het niet fijn als hij met een grote stroom wordt ontladen. Dat geldt voor alle type accu’s. De levensduur zal toenemen naarmate de ontlaadstroom kleiner wordt. Wanneer je met je elektrische fiets trapondersteuning krijgt zal dit komen doordat een stroom gaat lopen vanuit de accu naar de elektromotor. Bij een lichte ondersteuningsstand zal een kleine stroom uit je accu stromen. Kies je voor een hogere ondersteuningsstand dan zal de ontlaadstroom hoger worden. De hoogste ondersteuningsstand trekt de grootste stroom uit je accu.

De laagste trapondersteuningsstand zal dus resulteren in een wat langere levensduur van de accu. De verschillen die je hiermee kan bereiken zijn minder groot dan met het minder ver ontladen en laden van de accu maar alle kleine beetjes helpen. Een andere prettige bijkomstigheid van het beperken van de ontlaadstroom is dat de capaciteit van de accu, hoe vreemd dit ook moge klinken, omdat je denkt dat dit een “vast” gegeven is, groter wordt bij een lage ontlaadstroom en kleiner wordt bij een grotere ontlaadstroom. Je kan dus meer energie uit je accu halen bij een lage trapondersteuningsstand.

Bewaar de accu bij voorkeur op een lage temperatuur.

De accu zal sneller verouderen bij een hoge dan bij een lage (omgevings)temperatuur. Wanneer je fiets heb je geen invloed op de temperatuur. Maar als je de fiets ergens neerzet kan je kiezen voor een schaduwrijk plekje in plaats van in de zon. Zodra je thuis bent kan je mogelijk een keuze maken waar je de fiets stalt. Kies voor de ruimte waar de temperatuur het laagst is. Hoe lager de temperatuur is hoe langer de accu mee zal gaan. Vermijdt echter temperaturen onder het vriespunt. Wanneer je de fiets niet op een koele plek kan stallen kan je wellicht de accu uit de fiets verwijderen en voor de accu wel een koel plaatsje uitzoeken.

Het klinkt gek maar een koelkast zou een heel geschikte plaats zijn. Een koele plaats heeft wel zijn repercussies. De capaciteit van de accu neemt namelijk onder de 21° Celsius flink (tijdelijk) af. Wanneer je morgen van de elektrische fiets gebruik wilt maken is het slim om de accu nu reeds op kamertemperatuur te brengen. Voorkom ook dat je de accu, die je uit je fiets hebt gehaald, in de auto legt terwijl deze in de brandende zon staat. De temperaturen kunnen in de auto zeer hoog oplopen. Wanneer je de accu’s toch in de auto wil bewaren stop deze dan in een tas. Die altijd wel wat zal isoleren, of beter nog, wikkel ze in een handdoek.

Bewaar de accu bij langdurig inactief gebruik met (maar) 40% lading

Wanneer je de accu voor een langere tijd, zeg weken, niet gaat gebruiken. Bijvoorbeeld omdat je in de winter niet van je elektrische fiets gebruik maakt. Is het verstandig om de accu koel op te slaan en dan ook nog eens met een lading van rond de 40%. Het klink wellicht vreemd maar een accu “voor de winter” even goed opladen is dus juist verkeerd! Dit is specifiek van toepassing op Lithium gebaseerde accu’s. Voor NiMh accu’s is dit zeker niet van toepassing!

Je weet inmiddels uit de vorige paragrafen hoe je kan uitrekenen hoeveel tijd je moet fietsen om de accu tot 40% geladen te krijgen. Als dit ongeveer 50% blijkt te zijn is dat geen ramp als je de accu maar niet (haast) volgeladen opslaat. Dat voorgaande niet uit de lucht gegrepen is wordt bewezen door de fabrikanten van elektrische fietsen. Als je een nieuwe elektrische fiets of nieuwe accu voor je elektrische fiets koopt zal deze ook maar voor 40% gevuld zijn. Dat doen de fabrikanten niet voor niets.

Voorkom diep ontladen van de accu.

Wanneer een accu verder ontladen wordt dan een bepaalde kritische ontlaadgrens raakt hij defect door het fenomeen diepontlading. Dan zijn de accu vervangen of reviseren de enige twee opties. De elektronica van de elektrische fiets zal, wanneer deze kritische grens benaderd wordt, de accu vanzelf uitschakelen waardoor de trapondersteuning wegvalt. Wanneer je de accu daarna niet weer oplaad maar dagen of weken in ontladen toestand in de fiets laat zitten, zal door de zelfontlading van de accu de spanning van de accu steeds verder dalen en op een gegeven moment onder de kritische grens komen van diepontladen.

Het advies is dus simpel, wanneer je de accu helemaal “op” hebt gereden moet je zo snel mogelijk de accu weer opladen. Dit is niet zo kritisch dat dit “meteen” moet gebeuren maar doe dit zeker na een aantal uur of uiterlijk de volgende dag. Hoewel NiMh en Lithium accu’s beiden diepontladen kunnen raken (waarmee de garantie op de accu vervalt) is de snelheid van handelen. Vooral van toepassing op NiMh accu’s en niet zo zeer op Lithium accu’s omdat de zelfontlading van NiMh accu’s flink hoog is in tegenstelling tot Lithium accu’s.

Conclusie

Wil je zo lang mogelijk doen met je accu, volg dan de volgende tips op:

• Koop een accu met zo’n groot mogelijk capaciteit en gebruik maar een klein deel van de capaciteit.
• De accu niet te ver ontladen, beter 50% of nog minder ontladen, hoe minder hoe beter.
• De accu niet te ver opladen, liefst stoppen bij 70%, maar zeker niet boven de 90%.
• Belast de accu zou weinig mogelijk, fiets in de lichtste trapondersteuningsstand.
• Laad de accu bij kamertemperatuur op.
• Bij langdurig niet-gebruik (denk aan weken), opladen tot maar 40% en zo koel mogelijk opslaan (niet onder de 0° Celsius).
• Bij een geheel ontladen accu deze snel weer opladen, niet dagenlang of langer ontladen laten.