Wat is een fietsaccu?

Wat is een fietsaccu of e-bike accu? En hoe werkt een fietsaccu? Een accu van de elektrische fiets zit als volgt in elkaar. Het bestaat uit een behuizing met daarin batterijcellen en elektronica. Deze zorgen gezamenlijk voor opgeslagen elektrische energie. Deze energie zorgt vervolgens voor de aandrijving van het trapondersteunende motorsysteem van de e-bike. 

Een accu van de elektrische fiets bestaat uit meerdere cellen, bijvoorbeeld van elk 3,6 volt. Deze kunnen worden geschakeld, zodat een accu met een spanning ontstaat van bijvoorbeeld 36 volt of 43,2 / afgerond 43 volt. Een fietsbatterij (synoniem voor fietsaccu) bestaat dus uit een reeks kleinere accucellen, die via puntlassen aan elkaar worden gekoppeld voor het bereiken van een hoger voltage en zo een hogere capaciteit. 

Capaciteit van de fietsaccu en Ah
De capaciteit van een batterij van de e-bike hangt ook samen met het vermogen uitgedrukt in ampère-uur. Samen met nog weer andere factoren zegt dit iets over de actieradius. Met deze actieradius wordt bedoeld: hoe ver u kunt rijden op de elektrische fiets met een volle accu (bron: Fietsaccu capaciteit en actieradius).

Wat is het verschil tussen serieel schakelen en parallel schakelen?
Hoe werkt het samenstellen van meerdere batterijcellen? Wat is serieel en wat is parallel schakelen? En welk effect heeft dit op het voltage, de hoeveelheid ampère en daarmee de capaciteit van de accu?

Voorbeeld
Stel, er is een reeks accucellen beschikbaar van elk afzonderlijk 3,6 volt en 2,9Ah. Hier laten we zien hoe 30 van deze cellen door zowel serieel als parallel te schakelen, samen een 36 volt accupack met 8,7Ah kunnen vormen.

Parallel verbinden van accucellen
Als eerste is het goed te weten dat wanneer de betreffende specialist bijvoorbeeld drie van deze cellen parallel aan elkaar schakelt, de hoeveelheid ampère ook toeneemt met factor drie. Bij het parallel schakelen van drie cellen van 2,9Ah ontstaat er derhalve een 'pakketje' cellen dat goed is voor 8,7Ah. 

Serieel verbinden van accucellen
Stel, er worden vervolgens tien van deze gelijke pakketjes van drie accucellen serieel aan elkaar geschakeld. In dat geval blijft er sprake van een fietsaccu van 8,7Ah. Het voltage neemt echter toe, evenredig met de hoeveelheid 'pakketjes' van meerdere reeds parallel geschakelde cellen; zoals in dit geval tien. Daarmee ontstaat een accupack met voltage van 10 keer 3,6 volt = 36 volt.

Nog een voorbeeld
Ter verduidelijking ook deze voorbeelden. Stel, de specialist in kwestie schakelt niet 10 maar 12 cellen van 3,6 volt serieel aan elkaar. Dan ontstaat een fietsaccu van 12 keer 3,6 volt is 43,2 volt. Betreft het één laag cellen van 5Ah per cel dan ontstaat een accupack voor de elektrische fiets van (afgerond) 43 volt en 5Ah. Gaat het om twee lagen parallel geschakelde zelfde soort cellen, dan wordt het een fietsaccu van 43V/10Ah. Zijn de cellen al eerst per drie parallel geschakeld dan ontstaat 43V met 15Ah. 

Hoger voltage en/of hoger vermogen
Kortom, bij het parallel schakelen van accucellen neemt de hoeveelheid ampère toe, maar niet het voltage. Bij het serieel schakelen van cellen neemt het voltage toe, maar niet de hoeveelheid Ah. Anders gezegd, heeft u een hoger voltage nodig dan moet u de cellen in serie (laten) schakelen. Heeft u een hoger vermogen Ah nodig? Dan moet u de cellen parallel (laten) schakelen.

Batterijcellen met elkaar verbinden
Er zijn meerdere manieren om de cellen serieel en parallel met elkaar te verbinden. Maar de overeenkomstig is dat er bij het schakelen doorgaans een nikkelen strip aan te pas komt. Bij het parallel schakelen verbindt één strip de 'bovenzijde' of pluszijde van de naast elkaar gelegen cellen met elkaar, en een tweede strip de 'onderzijde' of de minnen.

> Het parallel schakelen gebeurt door de pluspolen met elkaar én de minpolen met elkaar te verbinden.

Stel, u wilt een fietsaccu van (36V/) 8,7Ah: dan is er tien keer een dergelijk 'pakketje' van op deze manier verbonden cellen nodig van (3,6V/) 2,9Ah. Bij het vervolgens serieel verbinden van deze tien samengestelde elementen plaatst u deze op (zo u wilt naast) elkaar, zodanig gestapeld dat er zowel links als rechts om en om een pluskant en een minkant komt te liggen. De nikkelen strips komen nu dwars op de nikkelen strips die de parallelle pakketjes al met elkaar verbinden, zodat ook kruislings met strips alle cellen aan elkaar vast komen te zitten en er één geheel ontstaat. Het verbinden en vastzetten met de nikkelen strips, parallel en serieel, verloopt overigens via de puntlastechniek. 

> Het in serie schakelen gebeurt door de plussen te verbinden met de minnen.

Het soort batterijcellen die de fietsaccu vormen, kan per accu verschillen. Er zijn meerdere soorten batterijcellen, maar nooit verenigd in één accu. De cellen die samen de accu vormen, meestal parallel en serieel geschakeld, moeten namelijk zoveel mogelijk gelijk aan elkaar zijn. Slechts een zeer geringe onderlinge afwijking is toelaatbaar voor een goed werkende e-bike accu.

> De hierboven beschreven techniek is ook onderdeel van het reviseren van fietsaccu's.

De kwaliteit van de cellen die tezamen de batterij voor de elektrische fiets vormen, is logischerwijs sterk van invloed op de kwaliteit van de accu zelf. Dit komt tot uiting in de levensduur, maar ook in de actieradius. Hoe hoger de kwaliteit van de accucellen en hoe hoger het amperage, hoe hoger de opbrengst en accu-capaciteit.

Type fietsaccu's
Verder is er een belangrijk verschil in type accu. Tegenwoordig is een e-bike accu meestal van lithium. Dit type heeft een hogere opslagcapaciteit dan een NiMh accu (Nikkel Metaal Hydride), is daarmee ook compacter én een lithium accu vergt relatief weinig onderhoud. De keerzijde is dat een fietsaccu van lithium duurder is. De bekendste lithium batterij voor de elektrische fiets is de lithium-ion, afgekort Li-On of Li-ion. De nieuwste, meest moderne varianten zijn de Lithium Polyme (LiPo) en Lithium IJzer Fosfaat (LifePo4).

E-bike accu en Batterij Management Systeem
Nadat alle cellen van de accu met elkaar verbonden zijn, komt er nog een verbinding met de genoemde elektronica. Een bekende term voor de elektronica van een fietsaccu is het Batterij Management Systeem, vaak afgekort tot BMS. Dit systeem komt door solderen van de bedrading met de nikkelen strips in verbinding met de parallel en serieel samengestelde reeks batterijcellen.

Meer info over de accu voor de elektrische fiets
Vanzelfsprekend worden de cellen en de elektronica voorzien van een beschermende behuizing. Dit geheel vormt de fietsaccu, die zijn plek vindt op de fiets bij de bagagedrager, in of bij het frame of verwerkt in de kettingkast. Mede afhankelijk van deze plek krijgt de accu zijn vorm en formaat. De accu staat uiteraard in directe verbinding met de trapondersteunende motor.

Zie ook:

Fietsaccu reviseren, hoe werkt dat?

Plaats van de accu op de e-bike

Tips voor goed fietsaccu onderhoud