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Technologie von Elektrofahrrädern

Erstellt am: 27.06.2011 | Stand des Wissens: 26.07.2017
Ansprechpartner
TU Dresden, Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik, Prof. Dr.-Ing. Regine Gerike

Zusätzlich zu den konventionellen Fahrradkomponenten benötigen Elektrofahrräder die folgenden Elemente [Boll10; Neu00]:
  • Motor,
  • Steuerung,
  • Bediengerät,
  • Akkumulator und
  • gegebenenfalls Sensor.
Bei Pedelecs registriert ein Sensor die Pedalbewegung und schaltet zusätzlich den Motor an, um die Tretkraft zu unterstützen beziehungsweise zu verstärken [Stre10a; Lupo05]. Dabei wird zwischen dem Drehsensor und dem Drehmomentsensor unterschieden. Der Drehsensor misst nur die Trittfrequenz der Pedale und unterstützt den Fahrer bei der Bewegung unabhängig davon, wie stark diese getreten werden. Drehmomentsensoren dagegen messen die Pedalkraft, wodurch die eingesetzte Muskelkraft proportional zur Pedalleistung verstärkt werden kann. Dadurch wird die Energie sparsamer eingesetzt. Elektrofahrräder mit einem Drehmomentsensor können so in der Regel größere Entfernungen zurücklegen [Mül11; Sli10].

Die Energie für den Antrieb von Elektrofahrrädern kommt von Akkumulatoren die zum Beispiel am Rahmendreieck, unter den Gepäcktaschen oder zwischen Hinterrad und Sattelrohr angebracht sind. Das Gewicht der Akkumulatoren beeinflusst die Schwerpunktverteilung und fahrdynamischen Eigenschaften der Räder (siehe Tabelle 1) [Kai10].

Position Akku.pngPosition der Akkus bei Elektrofahrrädern nach [Kai10]

Die Laufzeit der Akkus beträgt, je nach Benutzung und Bauart, etwa 3 bis 5 Jahre (1000 Ladezyklen). Es wird zwischen Akkus aus Blei (Pb), Nickel-Cadmium (Ni-Cd), Nickel-Metall-Hydrid (NiMH), Lithium-Ionen (Li-Ion) oder Lithium-Polymer (LiPo) unterschieden. Lithium-Ionen und Lithium-Polymer-Akkumulatoren sind auch auf Grund ihrer hohen Lebensdauer und Speicherdichte sehr umweltverträglich, leistungsfähig und leicht. Sie haben sich mittlerweile am deutschen Markt durchgesetzt. Über ein Ladegerät lässt sich der Akku problemlos am Haushaltsnetz aufladen [ADFC09a; Stre10a; ADFC10a].

Die Speicherkapazität der Akkumulatoren ist vom Modell abhängig.

Die Reichweite des Elektrofahrrads ist bei gegebener Akkukapazität stark vom Energieverbrauch abhängig. Bei vollständig aufgeladenem Akku beträgt die Reichweite eines Elektrofahrrads je nach Gewicht des Pedelecs beziehungsweise des Fahrers, dem Unterstützungs- und Wirkungsgrad des Antriebes, dem Gegenwind, den Steigungen, der Anzahl der Anfahrten, der Temperatur und der eigenen Pedalleistung etwa 20 - 70 Kilometer [ADFC09a; Stre10a; ADFC10a].

Der Elektromotor kann in drei verschiedenen Prinzipien angetrieben werden, welche sich besipielsweise auf die Antriebseingenschaften, den Preis oder Gewichtsverlagerung auswirken kann  (siehe Tabelle 2).

Arten Motor.pngTabelle 2: Antriebstypen bei Elektrofahrrädern nach [Kai10]

Auch die Lage des Motors wirkt sich auf die Fahreigenschaften und die technischen Montagemöglichkeiten des Elektrofahrrads aus (siehe Tabelle 3).

Position Motor.pngTabelle 3: Lage des Motors bei Elektrofahrrädern nach [ADFC10a;ADFC09a;Kai10]
Ansprechpartner
TU Dresden, Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik, Prof. Dr.-Ing. Regine Gerike
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Aktive Mobilität durch Elektrofahrräder (Stand des Wissens: 26.07.2017)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?355633
Literatur
[ADFC09a] ADFC-Information zu Pedelecs und E-Bikes, Bremen, 2009/12
[ADFC10a] Allgemeiner Deutscher Fahrrad-Club (ADFC) ADFC-Information zu Pedelecs und E-Bikes - Neuauflage, Ausgabe/Auflage Neuauflage, Bremen, 2010/08
[Boll10] Bollschweiler, M., Smolik, C., Ziese, V. Das Elektrorad - Typen, Techniken, Trends, Ausgabe/Auflage 1. Auflage, BA Bielefelder Verlag / Bielefeld, 2010
[Kai10] Kairos Wirkungsforschung & Entwicklung gGmbH, Energieinstitut Vorarlberg PEDELECS Orientierungshilfen für den Kauf von elektrisch unterstützten Fahrrädern, Bregenz, Vorarlberg, 2010
[Lupo05] Bader, A., Lupo, F., Mollet, J., Müller, L., Ott, S., von Matt, D. Diffusionsschwierigkeiten von E-Bikes, Bern, 2005
[Mül11] Müller, E., Müller, T. E-Bike-Technik: Funktion und Physik der Elektrofahrrader, Books on Demand GmbH/ Norderstedt, 2011/05, ISBN/ISSN 9783842361942
[Neu00] Neupert, H. Das Powerbike, Moby Dick Verlag/ Kiel, 2000, ISBN/ISSN 3-89595-123-4
[Sli10] Slinn, M. Build Your Own Electric Bicycle, McGraw-Hill Professional, 2010, ISBN/ISSN 9780071606219
[Stre10a] Strele, M. Landrad - Neue Mobilität für den Alltagsverkehr in Vorarlberg, Bregenz, 2010/12

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?355129

Gedruckt am Freitag, 14. August 2020 13:17:30