E Bike Rekuperation erklärt

E Bike Begriffe wie Rekuperation und Q-Faktor verständlich erklärt

Wenn du dich schon mal zum Thema E Bike und Pedelec informiert hast, bist du sicher auf Begriffe wie Rekuperation oder Q-Faktor gestoßen. Diese technischen Daten bieten wertvolle Hinweise auf die Eigenschaften und Fähigkeiten der einzelnen Fahrräder bzw. der Umbausätze. In diesem Artikel haben wir deswegen die wichtigsten Definitionen für dich zusammengetragen. Weitere typische Fragen haben wir hier erläutert.

Antriebsarten

Bürstenloser Motor

Frühe E Bike Motoren verwendeten kleine Bürsten als elektrischen Kontakt zwischen Rotor und Stator (bewegliches und festes Bauteil). Der Verschleiß dieser Motoren war durch Abrieb und Funkenflug relativ hoch und die Lebensdauer entsprechend kurz. Neuere Motor funktionieren ohne Bürsten und stellen den elektrischen Kontakt über umwickelte Permanentmagneten und Halbleiter her. Dies hat die Haltbarkeit wesentlich verbessert.

Direktantrieb

Bei einem Direktantrieb liegt die Motorkraft direkt am zu bewegenden Gegenstand an und hat kein zwischengeschaltetes Getriebe. Das ist zum Beispiel bei den meisten Vorder- oder Hinterradmotoren der Fall, die ihre Kraft direkt auf die Radnabe übertragen. Der Vorteil ist ein geringerer Verschleiß aller beteiligten Komponenten. Dazu kommt eine hohe Drehzahl des Rades bzw. Geschwindigkeit.

Hinterradmotor

Hier wird der Elektromotor in die Nabe des Hinterrades eingebaut. Meist ist eine zusätzliche Kassettenaufnahme möglich, um parallel zum Motor eine Gangschaltung nutzen zu können. Außerdem sind Hinterradmotoren durch ihre Position optisch oft unauffällig. Und sie bieten durch den Heckantrieb ein sehr natürliches Fahrgefühl.

Mittelmotor

Auch Tretlagermotor genannt, wird dieser Motor direkt in das Tretlager des Fahrrads eingebaut. Dabei werden oft auch die Tretkurbeln ausgetauscht, und der Q-Faktor erhöht sich. Da die Kraft des Motors direkt auf die Kette wirkt, erhöht sich außerdem der Verschleiß. Jedoch ist es eben dadurch möglich, die Motorleistung direkt in die Gangschaltung mit einzubeziehen und sehr hohe Drehmomente zu erreichen.

Nabenmotor

Diese Motoren werden direkt in die Nabe des Rades eingebaut. Dies ist bei Vorder- und Hinterradantrieben der Fall. Der Vorteil liegt in der unauffälligen Unterbringung des Motors, der Möglichkeit eines Direktantriebs und von Rekuperation sowie einer Rücktrittbremse.

Vorderradmotor

Auch Frontmotor genannt, wird dieser Motor in die Nabe des Vorderrades verbaut. Hier ermöglicht er dem Fahrrad so etwas wie einen Allradantrieb, wenn durch das Pedalieren auch gleichzeitig das Hinterrad angetrieben wird. Außerdem bleiben Rücktritt und Schaltung beim Nachrüsten vollkommen unberührt. Daher lassen sich Vorderradmotor häufig am einfachsten einbauen, wenn die Kabel lang genug sind.

Sensoren

Bremssensor

Diese Sensoren werden an den Bremshebeln des Lenkers angebracht und ermöglichen dem Motor das zeitgleiche Abschalten beim Betätigen der Bremse. Das ein E Bike Motor sich beim Bremsen abschaltet, ist eine Forderung des EU-Rechts und daher ein wichtiger Bestandteil des Gesamtsystems. Neuere E-Bike Systeme kommen allerdings ohne einen separaten Bremssensor aus, da moderne Controller bereits 0,5 Sekunden nach Tretstopp den Motor abschalten können.

Drehmomentsensor

Quelle: Georg Hirmer auf Pixabay

Dieser Sensor wird vorzugsweise in das Tretlager eingebaut und misst parallel zur Trittfrequenz auch die Kraft, mit der auf das Pedal getreten wird.

Er registriert also das Drehmoment, welches der Fahrer bzw. die Fahrerin auf die Tretkurbel aufbringt und gibt diese Information an den Controller weiter.

Somit kann die Unterstützungskraft des Motors sehr fein je nach der momentanen Belastung des Fahrers oder der Fahrerin und auch je nach der Steigung der Strecke geregelt werden.

Geschwindigkeitssensor

Dieser Sensor besteht meist aus zwei Komponenten, von denen eine fest an der Strebe zum Hinterrad und die andere beweglich als Knopfmagnet zwischen den Speichen angebracht wird. Die Messung der Geschwindigkeit erfolgt durch die Umdrehungen des Rades und die entsprechenden Kontakte zwischen Sensor und Magnet. Der Controller errechnet daraus die Geschwindigkeit. Denn der Motor muss bei 25 km/h abregeln – ebenfalls eine gesetzliche Vorgabe der EU für Pedelecs.

Trittfrequenzsensor

Dieser Sensor ermittelt in Zusammenhang mit einer, an der Kurbelachse angebrachten, Magnetscheibe die Trittfrequenz des Fahrers/der Fahrerin und leitet daraus die entsprechende Unterstützung ab. Meist findet man dieses günstige System bei einfacherer Umbausätzen. Achte darauf, dass mehr als sechs Magnete in der Sensorscheibe verbaut sind, um eine angenehm dosierte Motorunterstützung zu erhalten.

Komponenten

Akkumulator

Jedes E Bike besitzt einen Akkumulator (kurz Akku) als Energiequelle. Es ist die gängige Methode, den Elektromotor mit Strom zu versorgen. Allerdings kann der Akku an vielen verschiedenen Stellen auf das Fahrrad montiert werden. Es gibt Gepäckträger-Akkus, Sattelstützen-Akkus, Unterrohr-Akkus und integrierte Rahmen-Akkus. Außerdem kann der Akku auch in Form einer Trinkflasche daherkommen oder in einer Tasche verstaut sein.

Controller

Jeder bürstenlose Elektromotor benötigt einen Controller. Dieses kleine Gerät sitzt zwischen Akku und Motor und dient zur Umwandlung des Gleichstroms des Akkus in Wechselstrom für den Motor. Je nach Controllertyp werden hier Display und Gasgriff angeschlossen, sowie die Unterstützungsstufen ausgewählt. Es gibt auch Controller in verschiedenen Leistungsstufen, sodass jeder Motor mit der passenden Leistung angesprochen werden kann. Bei neueren E Bikes kann der Controller außerdem in den Akku oder Motor integriert sein.

Freilauf

Bei einem E Bike mit Freilauf erhält der Fahrer/die Fahrerin keine Motorunterstützung mehr, sobald sie mit dem Pedalieren aufhören. Dies führt zu einem natürlicheren Fahrgefühl, da der Motor beim Rollen lassen quasi nicht zu spüren ist. Außerdem ist der Freilauf innerhalb der EU für Pedelecs gesetzlich vorgeschrieben.

Schiebehilfe

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Quelle: Wolfgang Eckert auf Pixabay

Auch Anfahrhilfe genannt, ist damit eine Funktion gemeint, die es per Knopfdruck oder Gasgriff ermöglicht, den Motor ohne zusätzliches Pedalieren einzuschalten. Dies kann insbesondere beim Anfahren an Ampeln, Ansteigungen oder bei auch Rampen sowie Gegenwind sehr nützlich sein.

Um den rechtlichen Vorgaben für Pedelecs zu entsprechen, ist die Schiebehilfe allerdings begrenzt. Sie darf nur bis maximal 6 km/h beschleunigen.

Begriffe

Drehmoment

Angegeben in Newtonmetern (Nm) ist das Drehmoment ein Maß für die Kraft des Antriebs, die er auf die Drehbewegung des Rades ausüben kann. Ein hohes Drehmoment äußert sich in einer schnelleren Beschleunigung und besseren Steigfähigkeit. Außerdem können mit drehmomentstarken Motoren Lasten besser und energiesparender gezogen werden. Allerdings nimmt das Drehmoment proportional zur Geschwindigkeit ab, sodass viele Newtonmeter nicht unbedingt eine hohe Geschwindigkeit bedeuten.

E Bike

Umgangssprachlich ist das Wort E Bike ein Sammelbegriff für alle Arten von Elektrofahrrad. Rechtlich gesehen hat der Begriff in Deutschland als E-Leichtmofa jedoch eine sehr spezielle Bedeutung. Unter einem E Bike wird hier ein motorisiertes Fahrzeug mit 500 W Leistung verstanden, dass eine Geschwindigkeit von 20 km/h erreichen kann. Zur Nutzung wird ein Mofa-Führerschein und ein Mindestalter von 16 Jahren vorausgesetzt. Außerdem besteht Versicherungspflicht. Auf Fahrradwegen darf mit einem E Bike gefahren werden.

Pedelec

Der Begriff stammt von „Pedal Electric Cycle“ und ist die Bezeichnung für alle Elektrofahrräder, die, im Gegensatz zu E Bikes, innerhalb der EU ohne Zulassung auf Radwegen gefahren werden dürfen. Sie sind in ihrer Leistung auf 250 W und maximal 25 km/h begrenzt und müssen über einen Freilauf sowie Geschwindigkeitssensoren verfügen. Die gesetzlichen Bestimmung können außerhalb der EU anders sein. So liegt die Leistungsobergrenze in den USA zum Beispiel bei 750 W.

Reichweite

Meist auch als maximale Reichweite bezeichnet, gibt diese Angabe eine Vorstellung darüber, wie weit du mit einer Akkuladung kommst. Sie ist meist sehr ungenau und mit Vorsicht zu genießen, da viele Hersteller durch Zusätze wie „auf der geringsten Unterstützungsstufe“ oder „in flachem Gelände“ die Zahlen schönreden. Außerdem haben auch Reifendruck und Außentemperatur einen Einfluss auf den Akku, sodass du im Winter etwas weniger weit kommst, als im Sommer.

Rekuperation

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Quelle: Paul Brennan auf Pixabay

Auch Rekuperieren oder als Energierückgewinnung bezeichnet. Diese Technik sorgt dafür, dass beim Bremsen oder Abrollen der Akku wieder aufgeladen wird.

Sie ist derzeit ausschließlich bei Nabenmotoren verfügbar und bremst während der Fahrt merklich ab, sobald der Motor nicht mehr unterstützt und in den Generatormodus übergeht. So kann der Verschleiß der Bremsen reduziert und die maximale Reichweite, abhängig vom Gelände, um 10-15 % erhöht werden.

Rekuperation ist nicht auf E Bikes begrenzt, sondern kommt auch in Hybrid-Bussen und -Pkw zum Einsatz. Aber auch im Automobilbereich steht Rekuperieren für das technische Rückgewinnen von Energie.

S-Pedelec

Als schnelles Pedelec wird in Deutschland ein Elektrofahrrad bezeichnet, dass bis 45 km/h schnell fahren kann. Es wird rechtlich wie ein Mofa/ Moped behandelt und benötigt eine Zulassung, sowie Versicherung. Außerdem besteht Helmpflicht, und Radwege dürfen nicht befahren werden.

Q-Faktor

Der äußere Abstand der beiden Tretkurbeln zueinander wird Q-Faktor genannt. Je größer er ist, desto weiter liegen die beiden Pedale auseinander. Und der Einbau eines Mittelmotor erhöht ihn für gewöhnlich um einige Zentimeter. Ein zu hoher Q-Faktor birgt das Risiko, mit den Pedalen in einer engen Kurve auf den Boden aufzusetzen und kann je nach Person zu Kniebeschwerden führen.

Umbausatz

Auch Umbauset oder Nachrüstsatz genannt, ist damit ein Set gemeint, mit dem du ein normales Fahrrad zum Pedelec aufrüsten kannst. Dieses umfasst meist einen Motor, den Akku, einen Controller, ein Display und verschiedene Sensoren. Je nach Hersteller kann die Montage mehr oder weniger aufwändig sein und zusätzliches Werkzeug erfordern.

Unterstützungsfaktor

Fast jeder Controller bietet eine stufenweise Einstellung der Stromzufuhr des Motors. Diese werden Unterstützungsstufen genannt und haben meist griffige Bezeichnungen wie „Eco“ oder „Sport“. Oft wird auch eine Prozentzahl angegeben, die aussagt, um wie viel die eigene Kraft beim Pedalieren verstärkt wird. Gängig sind hier Spannweiten von 50 bis 200 %. Besonders hochwertige Controller erlauben das Einstellen eigener Unterstützungsstufen.

Vielen Dank an skeeze für das Beitragsbild! (© skeeze / pixabay.com)

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