...der Antrieb fürs Rad.

 
 

Der Motor
Angetrieben werden unsere Fahrzeuge durch bürstenlose, getriebelose Radnabenmotoren.
Außer zwei  robusten leicht austauschbaren Kugellagern gibt es keine Verschleissteile. Der Motor arbeitet sehr leise und mit einem Wirkungsgrad von bis zu 83%. Um einen feststehenden Kern von Spulen (Stator) dreht sich ein mit dem Rad verbundener Ring von Hochleistungspermanentmagneten (Rotor). Damit ist der Motor ein sogenannter „Außenläufer“. Er wird fertig eingespeicht geliefert in eine 20“, 24“, 26“ oder 28“ Hohlkammer-Alufelge für das Vorderrad. Der Motor liefert bei 36 V eine Dauerleistung von 250 W und eine Spitzenleistung von ca. 600 W, bei 48V von ca. 800 W.

Der Controller
Drei Hall-Sensoren im Motor liefern dem Controller Informationen über den Drehwinkel des Motors/Rades.
Gasgriff und PAS Sensor liefern eine Steuerspannung mit dem gewünschten Vortrieb. Der Controller steuert mit diesen Informationen die Ströme durch die Motorspulen. Die benötigte Energie dazu liefert der Akku.
Der Controller arbeitet mit einen Spannung von 36V oder 48V und begrenzt den Strom auf max. 16 Ampere.
Für den Betrieb ausserhalb des Bereichs der StVO ist es möglich über einen Steckkontakt die Geschwindigkeitsbegrenzung auf 25 km/h aufzuheben. Darüber hinaus lässt sich die Leistung weiter durch Verwendung einer 48 V Batterie steigern. Eine Rückspeisung von Bremsenergie in den Akku wäre zwar prinzipiell möglich, ist aber derzeit nicht sinnvoll, da die erhältlichen Akkutypen den kurzzeitig erzeugten hohen Ladestrom nicht aufnehmen können. Außerdem wären wesentlich teurere Controller und BMS erforderlich. Es lohnt sich daher zur Zeit eher die Akku-Kapazität etwas größer auszulegen.

Der PAS Sensor (Pedal-Assist)
Die gesetzliche EU-Regelung für Pedelecs verlangt, dass der Motor nur arbeitet wenn auch in die Pedale getreten wird. Unser Bausatz enthält einen aktiven Tretsensor. Er registriert mit einer Magnetscheibe kontaktlos die Tretbewegung der Pedale und steuert damit die Stromzufuhr zum Motor. Im Gegensatz zu vielen anderen Pedelecs, die über einen Tretkraftsensor immer nur viel Leistung freigeben, wenn man auch stark tritt, steuert unser Sensor die Leistung über die Tretfrequenz. Auch bei nur leichtem Treten kann so viel Motorleistung abgegeben werden. Das Verhältnis von Motorleistung zu Tretleistung lässt sich über die Gangschaltung regeln.

Die Bremsgriffe
Unser Bausatz wird mit zwei stabilen Bremsgriffen mit Aluminium-Hebeln geliefert. Sie verfügen über elektrische Schalter die aus Sicherheitsgründen beim Bremsen sofort den Motorstrom unterbrechen.

Der Gasgriff
Für den Betrieb ausserhalb des Bereichs der StVO lässt sich ein Gasgriff nachrüsten. Mit ihm kann unabhängig vom PAS Sensor Gas gegeben werden, auch aus dem Stand heraus. Er arbeitet intern auch mit kontaktlosen verschleissfreien Hall-Sensoren. Der Gasgriff ist nicht Bestandteil des Umbaukits und muss extra bestellt werden. Ein optisch passender linker Griff ist auch verfügbar. Er lässt sich auch in Reihe mit dem PAS schalten (Gasgriff wird durch den PAS freigegeben) und ist dann StVO konform.

Die Akkus

  1. 1)Blei Akkus: 2,0 Volt pro Zelle, meist 6 prismatische Zellen zusammengefasst als ein 12V Block. In der Form von Blei-Gel oder Blei-Vlies Akkus wartungsfrei und lageunabhängig.  Sie sind schwer, ermöglichen nur kurze Reichweiten (20-25 km), verlieren bei Kälte stark an Leistung und haben nur 50-150 Zyklen Lebensdauer. Sie sind relativ billig in der Anschaffung. Empfehlenswert, aber nur, wenn sie am Rad geladen werden können und nur kurze Reichweiten benötigt werden.

  2. 2)Nickel-Cadmium Akkus: 1,2 Volt pro Zelle, relativ hohe Ströme möglich. Wird meist in der Bauform von zylindrischen Monozellen verwendet. Nach Bleiakkus die niedrigste Kapazität. Relativ lange Lebensdauer möglich, ca. 500 Zyklen, allerdings nur bei regelmäßiger aufwändiger Akkupflege, da sie einen ausgeprägten Memoyeffekt besitzen und vor dem Aufladen zuerst Entladen werden sollten. Sie werden bei Nichtbenutzung schnell unbrauchbar. Zudem ist Cadmium auch besonders giftig.

  3. 3)Nickel-Metall-Hydrid Akkus: 1,2 V pro Zelle, höhere Kapazität wie Nickel-Cadmium Akkus, dafür nicht so hochstromfähig. Wird meist in der zylindrischen Monozellenform verwendet. Er wird auch heute noch in vielen kommerziellen Pedelecs angeboten, ist aber ein Kennzeichen für eine veraltete Baureihe. Nachteile sind insbesondere der niedrige Wirkungsgrad von etwa 70% und die hohe Selbstentladung von ca. 30% pro Monat.

  4. 4)Lithium-Ionen Akkus: meist zylindrische Bauformen. Nominalspannung 3,6V pro Zelle. Lebensdauer meist 500-800 Zyklen. Oft entweder als Variante mit hoher Kapazität oder mit hoher Leistung zu bekommen. Bei den meisten Lithium Ionen Akkus ist ein Batterie-Management-System (BMS) erforderlich. Das BMT hat die Aufgabe Schutzfunktionen wie Über- und Unterspannungsschutz zu gewährleisten sowie ein Balancing (Ladungsausgleich) zwischen den Einzelzellen durchzuführen. Es sind spezielle Lithium-Ionen Ladegeräte erforderlich. Bei Fehlbehandlung wie Überladung oder mechanischer Beschädigung können Lithium Ionen Akkus unter heftiger Energiefreisetzung abbrennen. Dieser Akkutyp wird bei relativ vielen kommerziellen Pedelecs verwendet. Aufgrund des relativ hohen Preises sind die Akkus meist aber von geringerer Kapazität als wünschenswert.

  5. 5)Lithium-Polymer Akkus: Bauformen sind hier flache rechteckige Folienbeutel, Nominalspannung 3,7 Volt. Die Energiedichte ist noch etwas höher als bei Lithium-Ionen Akkus und ist die höchste der hier vorgestellten Akkutypen. Die Lebensdauer beträgt dafür nur etwa 300-500 Zyklen. Die anderen Eigenschaften wie BMT und die Gefahr des Abbrennens sind wie bei Lithium Ionen Akkus.

  6. 6)Lithium-Eisen-Phosphat Akkus: Die neueste der hier vorgestellten Akkutypen. Bauform können Rundzellen oder rechteckige Folienbeutel sein. Die Nominalspannung pro Einzelzelle beträgt 3,2 V. Die Lebensdauer beträgt 1000-2000 Zyklen. Die Energiedichte ist geringer wie bei Lithium-Ionen oder Lithium-Polymer Akkus. Neben der hohen Lebensdauer ist entscheidender Vorteil die hohe Sicherheit: selbst Überladen, Kurzschließen oder mechanische Beschädigung führen nicht zu einem Abbrennen des Akkus, da die enthaltenen Chemikalien nur eine schwache exotherme Reaktion erzeugen können. Ein BMS und spezielle Ladegeräte sind erforderlich. Lithium Eisen Phosphat Akkus sind aufgrund der langen Lebensdauer besonders wirtschaftlich. Der Wirkungsgrad liegt bei ca. 97% und die Selbstentladung bei nur 1% pro Monat. Alle Lithium Akkus sind relativ ungiftig.

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