Sähköpyörä toimii sähkömoottorilla, joka saa virtansa ladattavasta akusta. Moottori antaa lisävoimaa sähköpolkupyörälle, ja se voidaan asentaa pyörän etunapaan, poljinten keskiöön tai takanapaan. Sähköpyörän nopeuden säätely toimii moottorin sekä polkemiseen käytettävän voiman avulla.

Sähköpolkupyörät ovat yleistyneet kovaa vauhtia viime vuosien aikana. Moni hankkii sähköpyörän työmatkoja varten tai muuten vain ajamista varten. Samalla kun sähköpyörät yleistyvät, niiden korjaamiselle ja huoltamiselle tulee enemmän tarvetta. Moni sähköpolkupyörän omistaja tai hankkimista miettivä ei kuitenkaan tiedä, miten sähköpyörä toimii teknisellä tasolla.

Tärkeimmät sähköpyörän osat ovat harjaton sähkömoottori, ladattava akku, ohjainyksikkö sekä hyödyllistä tietoa antava LCD-näyttö. Tässä artikkelissa tutustutaan jokaiseen osaan erikseen, jotta sähköpyörän toiminta tulisi mahdollisimman hyvin selville.

Sähköpyörän tärkeimmät osat:

• Moottori
• Akku
• Ohjainyksikkö
• LCD-näyttö ja hallintalaitteet

Olit sitten korjaamassa, ostamassa tai rakentamassa sähköpyörää, niin tässä muutama hyödyllinen tiedonjyvä, josta saattaa olla hyötyä.

Lue myös: Miten sähköpyörällä ajetaan? Ohjeet sähköpolkupyörällä ajamiseen

Miten sähköpyörän osat toimivat? Sähköpyörän toimintaperiaate

Sähköpolkupyörä saa voimansa harjattomasta sähkömoottorista, joka puolestaan saa virtansa ladattavasta akusta. Akun kapasiteetti ja jännite vaikuttavat siihen, miten tehokas sähköpyörä on. Polkupyörän ohjainyksikön avulla säädellään sitä, miten nopeasti moottori pyörii.

Sähköpolkupyörän moottori avustaa polkupyöräilijää polkemisessa. Sähköpyörä on siis moottoriavusteinen toisin kuin esimerkiksi sähköpotkulauta, joka kulkee eteenpäin ainoastaan moottorin voimalla. Sähköavusteisuus auttaa esimerkiksi polkupyörän polkemisessa ylämäkeen.

LCD-näyttö kertoo polkupyöräilijälle, miten nopeasti pyörä kulkee sekä sen, miten paljon sähkömoottori avustaa polkemista. Näyttö kertoo myös akun latauksen sekä muuta hyödyllistä tietoa. Ominaisuudet vaihtelevat valmistajan sekä polkupyörän mallin mukaan, joissakin polkupyörissä ominaisuuksia on enemmän, toisissa taas hieman vähemmän. LCD-näyttöä voisikin siis kutsua sähköpolkupyörän kojelaudaksi.

Näyttö auttaa pyöräilijää myös säätelemään moottorin voimakkuutta sekä nopeutta. Säätimet on sijoitettu sähköpyörän ohjaustankoon, joten ne ovat näppärästi sormien ulottuvilla. Sähkömoottorin tehoa pystyy säätämään samaan tapaan kuin perinteisessä polkupyörässä vaihdetaan vaihteita. Tieto kulkeutuu polkupyörän ohjausyksikköön, joka säätää moottorin nopeutta ajajan haluamalla tavalla. LCD-näyttö auttaa kuljettajaa, sillä se kertoo, miten paljon moottori avustaa milläkin hetkellä.

Sähköpyörää koskevat liikenteessä samat liikennesäännöt kuin tavallisia polkupyöriä. Sähköpolkupyörän huippunopeus on kuitenkin rajoitettu 25 kilometriin tunnissa, samaan nopeuteen kuin sähköpotkulaudan huippunopeus. 25km/h on suurin sallittu nopeus sähköllä kulkevalle kaksipyöräiselle, jota saa ajaa jalkakäytävällä. Jos sähköpyörä ylittää 25km/h nopeuden, sähkömoottori lopettaa polkemisen avustamisen.

Jos siis haluat ajaa sähköavusteisella polkupyörällä nopeammin kuin 25km/h, sinun täytyy saavuttaa nopeus omin voimin polkemalla.

Sähköpyörän moottorilla, akulla, ohjainyksiköllä ja LCD-näytöllä on jokaisella oma tehtävänsä. Nämä kaikki osat ovat yhteydessä toisiinsa, ja niiden toiminta sekä kunto vaikuttavat niihin jokaiseen. Jos esimerkiksi akku on vaurioitunut, se näkyy ongelmina jokaisessa muussa osassa.

Miten sähköpyörän moottori toimii?

Sähköpyörissä käytetään harjattomia sähkömoottoreita. Harjaton sähkömoottori eroaa harjallisesta siten, että se toimii pelkästään magneettien avulla. Harjattomassa moottorissa ei ole hiiliharjaksia, jotka kuluisivat moottoria käytettäessä. Harjaton moottori onkin siis kestävämpi kuin harjallinen, samalla se on myös huoltovapaa.

Sähköavusteisen polkupyörän moottorin suurin teho on 250 wattia, tätä suuremmat moottorit eivät ole sallittuja sähköpyörissä. Jos siis haluat oikein ärjyn sähköpyörän, niin kannattaa etsiä pyöriä 250W moottorilla.

Harjaton sähkömoottori on sijoitettu joko sähköpyörän eturenkaan napaan, polkimien keskiöön tai takarenkaan napaan. Jokaisessa sijoituspaikassa on omat hyvät ja huonot puolensa. Moottorin sijoitus onkin yksi asia, joka kannattaa ottaa huomioon sähköpyörää hankkiessa. Pyörän käyttötarkoitus ja pyöräilijän tarpeet nimittäin määrittävät sen, millainen sähköpyörän kannattaa olla rakenteeltaan.

Jokaisella moottorin sijoituspaikalla on omat etunsa, joten mikään vaihtoehto ei ole huonompi kuin toinen. Kaikilla ratkaisuilla on omat hyvät ja huonot puolensa.

Sähköpyörän etunapaan asennettu moottori

Sähköpyörän renkaan etunapaan asennettu moottori ei ole suoraan yhteydessä polkupyörän voimansiirtoon. Voima kulkeutuu siis moottorilta ilman sen kummempia välityksiä suoraan renkaalle. Napamoottori on näin ollen ystävällisempi vaihtoehto rattaille ja ketjulle, sillä se ei kuluta niitä yhtä paljon kuin keskimoottori.

Muita etunapamoottorin etuja ovat edullinen hinta ja polkupyörän rungon perinteikäs muotoilu. Napamoottorilla varustetun sähköpyörän runko on tavallisen polkupyörän näköinen, sillä pyörän keskiöön ei ole sijoitettu sähkömoottoria. Moottori on asennettu huomaamattomasti sähköpyörän etuvanteen keskiosaan.

Eteen sijoitettu moottori tekee polkupyörän eturenkaasta vetävän renkaan. Käytännössä sähköpolkupyörä on siis kaksivetoinen, koska pyöräilijä polkee takarengasta lihasvoimallaan. Sähkömoottori pyörittää eturengasta ja lihasvoima takarengasta.

Etunapaan sijoitetun moottorin heikkouksia ovat puolestaan epätasainen painojakauma sekä hieman omalaatuinen ajotuntuma. Vetävä etupyörä ei ole kovin yleinen ominaisuus, joten siihen totuttelu vie oman aikansa. Eturenkaan nopeutta säätelevä moottori voi siis tuntua aluksi oudolta.

Painojakauma on epätasainen sähköpyörässä, jossa on etunapamoottori. Vaikutus ei tosin ole suuri, etenkin jos pyörää on tasapainotettu sijoittamalla akku takarenkaan päälle. Akusta ja sen sijoituspaikasta lisää tuonnempana.

Sähköpyörän keskiöön sijoitettu moottori

Keskelle sijoitettu moottori tarkoittaa sitä, että sähköpyörä saa voimansa sähkömoottorista, joka on sijoitettu poljinten tuntumaan. Tässä ratkaisussa sähkömoottori välittää voiman suoraan sähköpyörän vaihteistoon ja takarenkaalle.

Sähköpyörän keskiöön sijoitettu moottori on erinomainen ratkaisu, koska se tasapainottaa pyörää. Keskellä oleva moottori on sijoitettu alhaalle, joten sähköpolkupyörän painopiste on alhaalla. Tämä vakauttaa pyörää.

Keskimoottori antaa pyörälle myös enemmän voimaa, joten sillä pystyy ajamaan paremmin maastossa. Samalla ylämäkeen polkemisesta tulee helpompaa, koska moottorin voima menee takarenkaalle. Takaveto auttaa ylämäessä ja haastavassa maastossa.

Muita keskimoottorin hienoja ominaisuuksia ovat momentintunnistin ja kaksoisvapaaratas. Momentintunnistimen avulla sähkömoottori tietää, miten voimakkaasti pyöräilijä polkee polkimia. Yhdessä nopeustunnistimen kanssa momentintunnistin pystyy ohjaamaan moottoria, jotta se avustaisi polkemista juuri oikean verran. Ominaisuus tekee ajamisesta tasaisempaa sekä ennustettavampaa.

Kaksoisvapaaratas puolestaan tekee moottorista kevyen polkea, kun se ei ole päällä. Sähköpyörien ongelma on aina ollut se, että niiden polkeminen on raskasta moottorin vastuksen takia. Kaksoisvapaarattaan avulla polkeminen on vaivattomampaa.

Kannattaakin siis varmistaa, että sähköpyörässä on momentintunnistin ja kaksoisvapaaratas, jos haluat pyörän kyseisillä ominaisuuksilla.

Huono puoli keskimoottorissa on se, että se kuluttaa enemmän pyörän vaihteistoa, rattaita ja ketjua. Keskelle asennettu moottori vaatii myös erinomaista vaihteiden hallintaa, jotta pyöräilijä voisi hyödyntää moottorin antaman avun parhaalla mahdollisella tavalla.

Keskimoottori on suosittu ratkaisu etenkin maastopyörissä ja sähköfatbikessä, koska alhainen painopiste takaa paremman pyörän hallinnan. Keskelle sijoitettu moottori tarjoaa myös paremman tasapainon.

Sähköpyörän takarenkaan napaan sijoitettu moottori

Takavanteen napaan sijoitettu moottori toimii periaatteessa samalla tavalla kuin etupyörän keskiöön sijoitettu moottori. Taakse sijoitetun napamoottorin etuja ovat tehokas voimansiirto ja hyvä pyörän hallinta. Samalla sähköpyörässä voidaan hyödyntää perinteisen polkupyörän muotoilua.

Taakse sijoitetun napamoottorin heikkous on huono painon jakautuminen. Koska moottori on takana, pyörän peräpäästä tulee painavampi. Jos sähköpolkupyörän akku sijoitetaan myös taakse se tarkoittaa, että pyörästä tulee hyvin takapainoinen. Tämä voidaan välttää sijoittamalla akku polkupyörän runkoon, mutta silloin pitää luopua perinteikkäästä muotoilusta.

Miten sähköpyörän akku toimii?

Sähköavusteisen polkupyörän moottori saa virtansa ladattavasta litiumioniakusta, jonka koko sekä sijainti saattaa vaihdella sähköpyörän mallista riippuen. Sähköpyörän akun koko vaihtelee, ja se voi olla mitä vain 300Wh ja 700Wh välillä. Useimmissa sähköpolkupyörissä akun tilavuus on noin 500Wh, koska se on sopiva koko moneen tarpeeseen, ei liian pieni kapasiteetti mutta ei liian painava.

Mitä isompi akku sitä enemmän hintaa sähköpolkupyörällä yleensä on. Halvimmissa sähköpyörissä akun kapasiteetti on noin 400Wh, ja kallimman hintaluokan pyörissä akkukoko ylittää helposti 600Wh. Sähköpyörän akun jännite on yleensä 24-48 volttia.

Akun koolla on väliä, sillä isommalla akulla pääsee yleensä pidemmälle kuin pienemmällä. Ajotyylillä ja sillä, miten moottoria käytetään ajon aikana, on toki molemmilla väliä. Isompi akku kuitenkin tarjoaa pidemmän toimintamatkan, josta on hyötyä pidemmillä matkoilla sekä maastossa.

Sähköpyörän akku voidaan sijoittaa joko pyörän runkoon tai takarenkaan päälle sähköpyörän tarakan yhteyteen. Runkoon sijoitettu akku saa pyörän rungon näyttämään paksummalta, ja tällöin sähköpyörä näyttää vähemmän perinteiseltä polkupyörältä. Ulkonäkö on kuitenkin makuasia, jotku tykkäävät perinteiseltä näyttävästä pyörästä, toiset taas haluavat ärjyn näköisen paksun rungon.

Runkoon sijoitetussa akussa on se hyvä puoli, että sähköpyörä pysyy tällöin tasapainossa paremmin. Tasapainotettu pyörä on mukavampi ohjata ja ajaa, joten se sopii paremmin maastoon. Rungossa sijaitseva akku laskee myös pyörän painopistettä alemmas, jolloin sähköpyörästä tulee helpommin ohjattava.

Taakse sijoitetun akun hyvä puoli on se, että akku antaa painoa takarenkaalle. Näin takarengas saa paremman pidon, ja sähkömoottorin tehoa ei mene hukkaan, jos moottori sijaitsee takarenkaan navassa tai keskellä.

Akku ladataan siihen tarkoitetulla laturilla, joka toimitetaan sähköpyörän mukana. Akkupaketin lataamiseen kannattaa käyttää ainoastaan alkuperäistä laturia, sillä jokin toinen laturi saattaa aiheuttaa ongelmia.

Litiumioniakkua ei kannata ladata, jos se on jo täynnä. Akkua ei saisi myöskään päästää kokonaan tyhjäksi, vaan se on hyvä ladata kokonaan täyteen kun akkua on jäljellä alle 10 prosenttia. Tällä tavalla akun käyttöikä pysyy mahdollisimman pitkänä.

Lue myös: Miten sähköpyörä ladataan? Ohjeet sähköpolkupyörän lataamiseen

Miten sähköpolkupyörän ohjausyksikkö toimii?

Sähköpyörän ohjausyksikkö on yksi polkupyörän tärkeimmistä osista, sillä sen läpi kulkee kaikki tieto, mitä tarvitset polkupyörän ajamiseen. Ohjausyksikkö pitää silmällä muun muassa akun lataustilannetta, moottorin nopeutta, polkimien liikettä ja sähköpyörän nopeutta.

Yksi tärkeimmistä ohjausyksikön tehtävistä on ottaa vastaan käskyjä polkupyörän kaasuvivulta ja muilta hallintalaitteilta. Ohjainyksikkö on siis suoraan kytköksissä hallintalaitteisiin, joiden kautta se saa tiedon, miten nopeasti moottoria pitäisi pyörittää.

Ohjausyksikkö voi sijaita sähköpyörän rungossa tai ohjaustangossa. Yksikön sijainnilla ei ole paljoakaan väliä, koska se saa käskyt joka tapauksessa ohjaustangossa olevista hallintalaitteista. Sähköpolkupyörän ohjausyksiköillä on eroja, ja joissakin malleissa yksikkö saattaa olla tehokkaampi kuin toisissa. Ohjainyksikön tehokkuus riippuu pyörässä olevista toiminnoista sekä akun tehosta.

Hallintalaitteiden lisäksi ohjausyksikkö saa tärkeää tietoa erilaisilta antureilta, jotka tarkkailevat sähköpolkupyörän nopeutta ja muita tietoja ajon aikana. Nopeusanturi, momenttianturi ja jarruanturi antavat jokainen tietoja ohjausyksikölle.

Nopeusanturi mittaa pyörän nopeutta, jotta ohjausyksikkö tietäisi, milloin nopeus kasvaa yli 25km/h rajan. Kun nopeus ylittää 25 kilometriä tunnissa, ohjausyksikkö katkaisee moottorin virransaannin. Momenttianturi puolestaan tarkkailee polkimien liikettä, jotta sähkömoottorille voitaisiin syöttää oikea määrä virtaa pyöräilijän omasta poljinvoimasta riippuen. Jarruanturi kytkee moottorin pois päältä jarrutuksen ajaksi, samalla punainen jarruvalo syttyy pyörän perään.

Voisi siis todeta, että ohjausyksikkö on tavallaan sähköpyörän aivot.

Miten sähköpyörän LCD-näyttö toimii?

Jos ohjausyksikkö on sähköpyörän aivot, niin miten pyöräilijä sitten tietää, mitä sähköpyörä miettii? Se hoituu helposti LCD-näytöllä, joka on kiinnitetty sähköpyörän ohjaustankoon. LCD-näyttö antaa pyöräilijälle tärkeää tietoa ajon aikana siitä, mitä pyörän sisällä tapahtuu. Periaatteessa kaikki ohjausyksikön keräämä tieto näkyy näytöllä pyöräilijälle.

LCD-näyttö on vedenkestävä, mutta ihan kaatosateelle sitä ei sentään kannata altistaa. Näppärä suojus voikin siis olla erinomainen sijoitus, jos sellainen sattuu jostain löytymään. Pakkasella näyttö saattaa toimia hieman hitaasti, mikä on täysin normaalia.

Sähköpyörän LCD-näyttö kertoo muun muassa pyörän nopeuden, akun varauksen sekä sen, miten paljon moottorin voimaa on käytössä. Näyttö onkin siis todella tärkeä sähköpolkupyörän osa, sillä näytön avull pyöräilijä pysyy kartalla siitä, miten nopea vaihto hänellä on ja kuinka pitkälle akulla vielä pääsee.

Miten sähköpyörän ajovalot toimivat?

Ajovalot eivät ole yhtä ratkaisevat sähköpyörän muuhun tekniikkaan verrattuna, mutta ne ovat kuitenkin maininnan arvoinen asia. Laki nimittäin velvoittaa, että sähköpyörässä tulee olla etuvalo, takavalo sekä heijastimet sivuilla. Otsalamppu kelpaa myös toimittamaan etuvalon virkaa, jos pyörässä ei sellaista satu olemaan. Ajovalo täytyy kuitenkin olla.

Sähköpyörän ajovaloja voi säätää pyörän ohjaustangosta, josta löytyy pyörän hallintalaitteet. Valot saa halutessaan pois päältä, ja joskus ne kannattaakin ottaa pois päältä akun säästämiseksi. Yleisillä teillä ajettaessa valot täytyy kuitenkin pitää päällä.

Valojen lisäksi äänimerkinantolaite, eli pyöränkello tai töötti on pakollinen sähköpolkupyörässä.

Yhteenveto siitä, miten sähköpyörä toimii

Sähköpolkupyörä ei ole rakenteeltaan ja tekniikaltaa niin monimutkainen, kuin voisi kuvitella. Moottori avustaa polkupyöräilijän polkemista, ja moottorin voimaa voi säädellä hallintalaitteiden avulla. Huippunopeus on kuitenkin rajoitettu lain mittoihin sopivaksi, joten ylinopeutta pääsee ainoastaan lihasvoiman avulla.

Harjaton sähkömoottori saa virtansa akulta, jonka koko voi vaihdella. Mitä kalliimman sähköpyörän hankit sitä isompi akku ja tehokkaampi moottori pyörästä yleensä löytyy. Rahalla pääsee siis pidemmälle.

Kaikkia toimintoja ohjaa sähköpyörän ohjainyksikkö, joka on piilotettu yleensä polkupyörän rungon tai ohjaustangon sisään. Ohjausyksikkö keskustelee moottorin, akun, LCD-näytön ja hallintalaitteiden kanssa. Tällä tavalla kaikki sähköpolkupyörän toiminnot pysyvät hallinnassa, ja ohjainyksikkö tietää, mitä kaikkialla tapahtuu.

LCD-näyttö kertoo tietoa pyöräilijälle, joten kuski pysyy kartalla sähköpolkupyörän toiminnoista sekä muista tärkeistä asioista.

Sähköpyörä pähkinänkuoressa

• Saa voimansa harjattomasta sähkömoottorista
• Moottori sijoitettu joko etunapaan, keskelle tai takanapaan
• Toimii 24-48 voltin jännitteellä
• Akun koko vaihtelee 300-700W välillä
• Nopeus rajoitettu 25km/h
• Nopeutta voi säädellä ohjaustangossa olevasta kaasuvivusta
• LCD-näyttö kertoo pyörän nopeuden sekä muuta tietoa
• Ajovalot ovat pakolliset
• Sähköpyörää koskevat samat liikennesäännöt kuin tavallista pyörää

Sähköpolkupyörä sopii moneen tarkoitukseen. Voit taittaa sillä mukavasti työ- tai koulumatkoja tai sitten ajella muuten vain ajankuluksi. Sähköpyörästä voi olla apua etenkin, jos matkan varrella on paljon ylämäkiä. Sähköavusteinen pyörä pääsee ne nimittäin helpommin ylös kuin tavallinen polkupyörä.

Pitkille matkoille sähköllä toimiva polkupyörä voi olla myös todella näppärä laite. Monen kilometrin matkat taittuvat helposti, kun sinun ei tarvitse polkea koko ajan. Sähköpyörä sopiikin siis niihin tilanteisiin kun tiedät, että kilometrejä tulee. Jos ajelet ainoastaan lyhyempiä matkoja, voi tavallinen polkupyörä olla edullisempi ja käytännöllisempi vaihtoehto.

Sähköpyörä voi toimia myös hyvin maastoajossa, jos haluat keskimoottorisen pyörän. Sähköllä toimivalla polkupyörällä pääsee huristelemaan kätevästi erilaisissa maastoissa, jopa hieman haastavilla reiteillä. Sähköfatbike voi olla hyvä valinta kovaan ajoon esimerkiksi metsäteillä.

Sähköpyörä onkin siis tehokas menopeli moniin tilanteisiin, mutta kyseisen härvelin hankkimista kannattaa harkita. Joskus muut kulkupelit voivat olla parempia sinun tarkoitukseesi.

Mukavaa ajamista!

Lue myös: Voiko sähköpyörällä ajaa talvella? Sähköpyörä ja talviajo

Lue myös: Miten sähköpotkulauta toimii? Laudan tekniikka ja osat