Technische Fragen ?

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Die Qual der Wahl, 24 Volt,36 Volt oder 48 Volt? 

Wenn sie längere Zeit bergan fahren, werden sie am 36V Motor, am Controller  sowie and den Batterien, kaum eine Erwärmung spüren. Mindestens 50% weniger als bei einem 24 Volt Motor. Bei 48V Varianten werden sie so gut wie keine Kabelerwärmung feststellen können. Dies ergibt weniger Leistungsverluste durch Erwärmung.

Als Beispiel eine 12AH Batterie:

  • 24V × 12A = 288 Watt
  • 36V × 12A = 432 Watt
  • 48V × 12A = 576 Watt

Höhere Voltzahl mehr Leistung und Leistungsreserven, bis zu 120% höhere Reichweiten. Weniger Verschleiß an Batterien und Bauteilen.

Um die volle Leistung des Motors zu bekommen (250W bei 36V), muss dem entsprechend Strom von der Batterie geliefert werden.

  • 250W 24V = 10,41 A
  • 250W 36V =   6,94 A
  • 250W 48V =   5,20 A

Weniger Strom für die gleiche Leistung !

Bei der Übertragung von 15A müssten Kabelquerschnitte von mind. 2,5mm starr verlegt werden um verlustfrei zu arbeiten. Das ist natürlich nicht möglich, Stecker sind besonders gefährdet. Der häufigste Grund für ein Ausfallen der Bauteile ist eine Überlastung durch Wärme (Hitzetod).  

Nabenmotor im Vorder- oder Hinterrad?

Grundsätzlich sind die Motorbauarten und Wirkungsweisen die gleichen, egal ob sie als Nabenmotor im Vorderrad oder im Hinterrad eingebaut werden. Die unterschiedlichen Motorpositionen haben jedoch Vor- und Nachteile. Der Nabenmotor als Frontantrieb bietet viele Vorzüge:

  • Er ist bestens geeignet zu Um- oder Nachrüsten. Der Umbau eines vorhandenen Fahrrades zum Elektrofahrrad geht damit am einfachsten. Die Hauptarbeit besteht darin das Vorderrad auszuwechseln.
  • Ob Naben oder Kettenschaltung, alles kann weiter verwendet werden. Auch die gewohnte Rücktrittbremse (vor allem von älteren Personen genutzt) kann im Betrieb bleiben.
  • Die Gewichtsverteilung auf die beiden Räder ist besser ausgeglichen als bei anderen Anordnungen.
  • Kaum Behinderung beim Reifenwechsel. Das Vorderrad kann wie gewohnt ausgewechselt werden. Die Kabelverbindung erfolgt meist über Steckkontakte.
  • Im Pedelecbetrieb besteht Allradantrieb. Der gleichmässig wirkende Vorderradantrieb (falls nicht eine Drehmomentsteuerung verwendet wird) mindert die Schwankungen des Wiegetritts und sorgt für ein relativ ausgeglichenes Fahrverhalten.
  • Da die Vorderradbelastung trotz des Motors geringer ist als die des Hinterrades, ist gegenüber einem Hinterradantrieb der Antriebsschlupf grösser. Das heisst die in Fahrleistung umgesetzte Antriebsleistung ist kleiner als bei einem Hinterradantrieb.
  • Der Frontantrieb ist für grosse Steigungen nicht geeignet. Selbst wenn der Motor für ein hohes Drehmoment ausgelegt ist, so rutscht das Rad, vor allem bei unbefestigten Wegen, schneller durch.

Auch der Heckantrieb mittels Nabenmotor hat seine Vorzüge. Oft kommt hier noch ein Direktantrieb zur Anwendung:

  • Geeignet für bergiges Gelände. Je steiler es bergan geht, desto mehr wird das Hinterrad gewichtsmässig belastet (das Vorderrad dagegen wird entlastet), dadurch wird der Schlupf gering und die Durchrutschgefahr nimmt ab. Das Traktionsverhalten ist durchgehend besser als beim Vorderradantrieb. Der Hinterradantrieb unterstützt den Vortrieb bis zur Reibgrenze (Durchrutschgrenze).
  • Da der Akku meistens hinten untergebracht ist, ergeben sich kürzere Stromversorgungskabel.
  • Die Gewichtsverteilung des Fahrrades ist sehr hecklastig. Dadurch ergibt sich kein gutes Spurverhalten.
  • Es kommt nur Kettenschaltung in Frage. Es gibt jedoch wenige Konstruktionen wo im Nabenmotor eine Naben-Schaltung eingebaut ist.
  • Rücktrittbremse ist nicht möglich
  • Hinterradausbau ist schwieriger als beim Vorderrad. 

Mittelmotor  

Panasonic

 

Die Konzentration der Komponenten in der Mitte ergibt eine ideale Gewichtsverteilung. Der Schwerpunkt sitzt dazu noch tief und verbessert das Fahrverhalten. Das vom Getriebe kommende Antriebsritzel greift direkt in die vorhandene Fahrradkette ein. Dadurch wird eine Extrakette wie bei unserem System gespart andererseits ist aber eine starke Kettenumlenkung erforderlich. Die Kette wird dadurch schneller abgenutzt. Die Lebensdauer beträgt nur etwa die Hälfte einer normalen Fahrradkette bei der die Umlenkung nur in einer Richtung erfolgt. Da die Komponenten eng beieinander sitzen ist die Verkabelung extrem kurz. Das Gewicht der Antriebseinheit ohne Akku beträgt trotzdem ca. 4 Kgs. (mehr als ein moderner Nabenmotor). Ein Rücktritt ist nicht vorgesehen und wäre auch schwer betriebssicher zu realisieren. Dagegen können alle Schaltungsarten ausser einem Umwerfer vorne verwendet werden (Ketten- wie  Nabenschaltungen). Vorder- wie Hinterrad erhalten keine Beeinträchtigungen und können wie gewohnt ein- und ausgebaut werden.  Dieser Motor kann nur mit speziell dafür produzierten Rahmen verwendet werden. Ein Kit für den Umbau eines Fahrrades wird nicht angeboten. 

Motor Gewicht: ca. 4 kg

Nennleistung: 250W oder 350W

 

Bosch 

 

Hier gilt mehr oder weniger das Gleiche ausser der zusätzlichen Umlenkung der Kette.

Motor Gewicht: ca. 4 kg

Nennleistung: 250W oder 350W

Mittelmotor oder Nabenmotor? 

Das Mittelmotorkonzept hat zu all dem genannten noch einen herausragenden Vorteil. Es verwendet die Schaltung des Fahrrades. In der Ebene spielt dies zwar keine grosse Rolle, da ist der Nabenmotor mit seinem besseren Wirkungsgrad eine gute Lösung. Im bergigen Gelände lässt der Mittel- oder Tretlagermotor aber seine Konkurrenten schnell hinter sich. Das liegt einerseits daran das beim Herunterschalten in niedrigere Gänge die Schubkraft am Radreifen steigt und andererseits der Wirkungsgrad gut bleibt. Bleibt der Radnabenmotor in einer Steigung stehen so fährt der Mittelmotor noch locker an ihm vorbei. Bei Nabenmotoren wirkt es sich ungünstig aus, wenn sie bergauf in einem geringen Drehzahlbereich gefahren werden. Der Wirkungsgrad sackt in die Tiefe und der Stromverbrauch steigt überproportional. Dies verhindert beim Mittelmotor die Schaltung.

 

Quellen: E-Bike Technik von Teja imd Eberhard Müller (dieses Buch ist in unserem Shop erhältlich)

Fotos: Panasonic, Bosch