emtb.no - elektriske terrengsykler
emtb.no - elektriske terrengsykler

Giant Energypak 500 og fremtiden for elsykkelbatteriet

(08.11.18)

Under testen av Giant Trance E+ 2 oppdaget jeg at den var utstyrt med et ganske tungt batteri. Jeg ble nysgjerrig på batteriet, var det gjort noe spesielt her, eller var det bare et billig batteri med gamle og tunge battericeller? Etter å ha søkt litt på nett fant jeg Giant sin egen beskrivelse av batteriet. Det var en kort tekst om intelligent og rask lading, og om forbedret temperaturstyring av batteriet. Det tydet på at Giant har gjort noe annerledes med dette batteriet. Men var dette den eneste grunnen til at batteriet var en drøy kilo tyngre enn konkurrentene?

Jeg tok en prat med Rune hos Giant-importøren. De hadde ikke mer info om batteriet, men Rune fikk etterhvert en av Giant sine ingeniører i prat. Giant Energypak batteriet er designet etter "EN 50604-1" standarden. Den europeiske standardiseringsorganisasjonen CENELEC publiserte i 2016 en ny standard for "batterier for elsykler og lette elektriske kjøretøy". Denne nye standarden har til hensikt å forbedre sikkerheten for bl.a elsykler. Etter standarden dukket opp i 2016 har det imidlertid vært helt stille rundt den, helt frem til nå som Giant har tatt den i bruk. Giants ingeniør kaller det nye Energypak 500 det mest avanserte og sikre batteriet på markedet. Det bruker 40 celler av høyeste kvalitet, slik Shimano, Bosch, Yamaha, m.fl også gjør, hele batteriets vektøkning skyldes altså tilpassingen til den nye standarden. Battericellene ligger i et forsterket aluminiumshus som beskytter cellene bedre mot slag og fysisk skade. Giant har doblet avstanden mellom cellene slik at de kjøles mer effektivt. Bedre kjøling av battericellene gir forbedret levetid, men det åpner også opp for raskere lading. Det er plassert et større antall temperatursensorer i batteriet som gir info om cellenes temperatur.

Giants nye intelligente lader bruker temperatur-informasjonen til å styre ladingen og optimalisere ladefarten. Batteriet kan lades fra 0 til 60% på 90 minutter (tilsvarer 6A). Farten reduseres deretter for å skåne batteriene, 0 til 80% tar 2t 20min, altså 50 minutter mer. Den totale ladetiden opp til 100% er 3t 40min. Ladetiden vil imidlertid variere noe, avhengig av omgivelsenes temperatur. Den intelligente laderen styrer altså ladingen slik hurtiglading styres på en elbil. Man får god fart til å begynne med og så reduseres farten mot slutten av ladingen. En annen interessant nyhet er at ladespenningen reduseres etter 500 sykluser. En syklus er en lading fra 0 til 100%. Lader du fra 50 til 75% fire ganger har du ladet én syklus. 500 sykluser er mye, en emtb som ikke brukes til pendling vill kanskje greie 100 sykluser i året. Noen greier mer, andre mindre. Redusert ladespenning betyr at man ikke lenger har et 500Wh batteri. Men i praksis har man uansett mistet endel kapasitet etter så lang tid, da forbedrer man batteriets levetid ved å ikke forsøke å putte inn mer energi enn det er i stand til å lagre. Giant ingeniøren forteller at batteri-styringsenheten (BMS) sørger for at cellene ikke overlades. Han er forsiktig med hva han sier og vil ikke slippe ut mer info enn nødvendig. Men når vi vet at cellespenning og temperatur monitoreres og det er datakommunikasjon mellom batteriets BMS og lader så er det naturlig å anta at ladingen kuttes helt ved feil i batteriet. Dette er en god sikkerhetsmekanisme. Laderen har også en lagrings-funksjon. Om man ikke skal bruke sykkelen på noen måneder så kan man bruke lagre-funksjonen, denne lader batteriet til 60%. Dette er et skånsomt nivå å bruke ved lagring. Nå er det ikke slik at dagens elsykkelbatteri anses som utrygge, og det blir opp til enhver å avgjøre om et mer robust batteri med raskere lading veier opp for den økte vekten.

Fremtiden (litt mer teknisk)
På spørsmålet om hva fremtiden bringer blir det imidlertid slutt på svarene fra Giant ingeniøren. Jeg lurer på når vi ser batteri celler med høyere energitetthet (kapasitet pr kilo batteri), og hvilken batterikjemi som vil gjelder fremover. Dette er nok konfidensielt og jeg må prøve å finne svaret andre steder. Bakgrunnen for dette spørsmålet er at utviklingen ser ut til å ha stoppet opp. Lithium-ion (Li-ion) batteriene har historisk hatt en stadig økning av energitetthet, men det stoppet tilsynelatende opp i 2015. 2015 var året der LG, Samsung, Panasonic, m.fl introduserte battericeller med 3500mAh kapasitet. Disse ga oss i 2016 elsykkelbatteriene på 500Wh. Men nå skriver vi snart 2019, hva har skjedd de 4 siste årene?

Youtube-kanalen Thunderheart Reviews tester kapasitet og ytelser på mange typer battericeller. I oktober 2018 testet han de helt nye 3600mAh cellene fra LG og Samsung. En økning fra 3500 til 3600 er skuffende få prosent. Og enda mer skuffende er resultatene av testen. Det er i praksis ingen økt kapasitet på disse cellene. Samsung 36G cellen har ca samme energitetthet som Samsung 35E. Det finnes også en test av de nye 21700 cellene LG M50 og Samsung 48G. Jeg registrerer at det på enkelte diskusjonsforum knyttes store forventninger til disse cellene. Og joda, disse to 21700 cellene har noen fordeler, men økt energitetthet er ikke en av dem. Forklaringen på at energitettheten er den samme er enkel. Battericellene har den samme kjemien, de har altså den samme innmaten, det er kun formfaktoren som er forskjellig. Jeg prater litt med mannen bak Thunderheart Reviews og han er helt klar på at det ikke har vært noen utvikling på Li-ion batteriene siden 2015. Det ser ut til at vi har nådd Li-ion batteriets grense. Han peker på andre Lithium-batterier, som LTO (Lithium Titanate) og LFE (Lithium Ferrophosphate) for fremtiden. Dette er batterikjemi med spennende egenskaper som rask strømutlading og lang levetid. Men energitettheten er dessverre godt under halvparten av dagens Li-ion batteri, dermed er ikke disse aktuelle for elsykler.

Jeg tar en prat med Tore hos Altitec, dette er et firma som har god kunnskap om elsykkelbatteri og som tar i mot batterier for reparasjon. De ser at det er god levetid på dagens elsykkelbatteri. De batteriene som kommer inn for reparasjon er ofte batteri som har vært omtrent tomme når de har blitt satt bort for lagring. Li-ion cellene blir helt ødelagt av å stå tomme over litt tid og alle cellene må da byttes. Så hva tenker Altitec om Li-ion batterienes fremtid i elsykler? Tore er enig i at utviklingen ser ut til å ha stoppet opp og at vi antakelig har nådd grensen for denne kjemiens potensiale. Man leser stadig om nye batteriteknologier som skal komme, likevel er det ingen ting som tyder på at vi har ny og revolusjonerende batteriteknologi som vil overta med det første. Vi prater litt om Lipo-batterier (Lithium Polymer). Disse har høyere energitetthet men er mindre trygge. På tross av at vi nå ser elsykkelbatteri med mer intelligent lading og mer solide kabinett så har Altitec ingen tro på at dette er godt nok til at Lipo kan bli et trygt alternativ i dag. Joda Lipo brukes til elsykler av selvbyggere, men vi konkluderer med at det kommer ikke til å dukke opp i batterier hos de store og annerkjente elsykkelprodusentene med det første.

Ingen fremgang i sikte altså?
Utviklingen i energitetthet er et viktig parameter for batteri. Og det ser ut til at dette har stoppet litt opp for Li-ion til bruk i elsykler. Det betyr i praksis at vi ikke kan forvente en betydelig reduksjon i batterivekt med det første. Ikke uten å ofre rekkevidde og tildels motorkraft. Men det gjøres fremskritt på andre fronter, pris, levetid, ladefart og sikkerhet forbedres fortløpende. Jeg innledet med å prate om Giant Energypak 500, dette representerer fremskritt på flere av disse områdene. Så selv om vi til stadighet leser om nye vidunderbatteri så får vi nok bare være tolmodige, foreløpig er det nok mest politikk og kamp om forskningsmidler som er bakgrunnen for disse artiklene.

Kilder
Downtube Energypak (giant-bikes.com)
European standard makes pedelec and e-bike batteries safer (batso.org)
Ny EU-standard for elsykkelbatterier (elbil.no)
Europe’s EN 15194 and EN 50604 Standards for Light EVs (bikenews.online)


Kommentarer