Umbauten: Unterstützungssystem konstruieren
Die Kombination aus aerodynamischer Effizienz und moderater, drehmomentgeregelter elektrischer Unterstützung ergibt eines der energiesparendsten persönlichen Fahrzeuge überhaupt. Der Erfolg hängt davon ab, Motordrehmoment, Akkumontage, Bremswärme und Zellschutz als ein einheitliches System zu behandeln und nicht als nachträglich angebaute Zubehörteile.
Motortopologie auf die aerodynamische Last abstimmen
Windschnittige Fahrräder haben bergauf, wo die Schwerkraft dominiert, Gewichtsnachteile, benötigen aber auf ebener Strecke nur sehr wenig Leistung, um 25 km/h zu halten. Die Wahl zwischen einem Mittelmotor am Tretlager, einem Getriebe-Nabenmotor und einem Direktantrieb-Nabenmotor bestimmt, wie effizient die Kupferwicklungen Amperestunden in Vortrieb bergauf umsetzen, ohne bei 10 % Steigung zu überhitzen.
Mittelmotoren (etwa drehmomentgesteuerte Tongsheng TSDZ2 oder Bafang-BBS-Architekturen, abgestimmt auf die gesetzlichen Dauergrenzen) wirken über die hintere Kassette und halten die Motordrehzahl bei steilen Anstiegen nahe ihrem Wirkungsgradbereich von 78 %–82 %, während sie die Masse tief am Tretlagergehäuse konzentrieren. Direktantrieb-Naben erhöhen die ungefederte Masse des Hinterrads und verursachen beim Rollen leichten Rastmomentwiderstand, ermöglichen aber sanfte Rekuperationsbremsung auf langen Abfahrten und schonen so die Bremsbeläge bei schwereren verkleideten Prototypen.
Die Begrenzung des Reglerphasenstroms in Kombination mit einem drehmomentgeregelten 250-W-Mittelmotor und einer aerodynamischen Rahmentasche sowie einer Hinterradabdeckung erhöht die reale Reichweite pro Wh um über 20 %.
Erfasst mit einem inline eingebauten Shunt-Wattstundenzähler (etwa ein Cycle Analyst V3): Der Verbrauch sinkt von 11,4 Wh/km in aufrechter Sitzposition auf 8,6 Wh/km auf gemischten Landstraßen.
Bewertung von Umbautopologien & gesetzlichen Rahmenbedingungen
Klären Sie vor der Bestellung der Komponenten, ob Ihr Prototyp auf öffentlichen Straßen und Radwegen betrieben werden soll. Nach den britischen EAPC-Vorschriften und der europäischen Norm BS EN 15194 müssen Pedelecs zum Aktivieren der Unterstützung Tretbewegung erfordern, die Motorleistung ab 25 km/h (15,5 mph) sanft abregeln und einen Motor mit höchstens 250 W Dauerleistung haben. Überschreitet das Fahrzeug diese Grenzen, gilt es als Kraftfahrzeug, das Typgenehmigung, Zulassung, Versicherung und Motorradschutzkleidung erfordert.
| Antriebsart | Massenverteilung | Verschleiß des Antriebs | Ausfallende / Rahmenbelastung | Rekuperationsbremsung |
|---|---|---|---|---|
| Drehmomentgeregelter Mittelmotor | Zentral & tief am Kurbelsatz | Höhere Ketten- und Kettenradbelastung; erfordert sorgfältiges Schalten | Rotationsreaktion gegen das Unterrohr | Nein (Freilauf an der Kurbel) |
| Getriebe-Hinterradnabenmotor | Hinterrad (ca. 2,8–3,4 kg) | Unabhängig von der Kette; funktioniert auch bei gerissener Kette | Mäßige Achsreaktion; erfordert eine Drehmomentstütze an Aluminiumrahmen | Selten (interne Kupplung als Freilauf) |
| Direktantrieb-Hinterradnabe | Schwere ungefederte Hinterachse (ca. 5,5 kg) | Kein zusätzlicher Kettenverschleiß | Umkehrende Rekuperation + Antriebsmoment; doppelte Drehmomentstützen zwingend erforderlich | Ja; rekuperiert 5 %–10 % im hügeligen Gelände und schont die Felgen |
Achsdrehmomentreaktionen, Rivnuts und Zellpflege
Standardmäßige Fahrradausfallende sind geschlitzt, um eine runde 10-mm-Achse unter Druck zu halten, nicht um 40 Nm Drehreaktion über zwei 10-mm-Flächen aufzunehmen. Der Einbau eines Nabenmotors in Aluminium- oder Carbongabeln ist ein klassischer Fehlerfall: Die Flächen drücken die Ausfallendenbacken innerhalb weniger hundert Kilometer auseinander. Verankern Sie lasergeschnittene Drehmomentstützen aus 4 mm 304-Edelstahl immer an einem Rahmenauge oder einer Breitband-Schlauchschellenaufnahme an Stahl- oder Aluminium-Hinterbauten, und montieren Sie Nabenmotoren niemals an Carbon- oder Federgabeln.
Ebenso wichtig ist die Akkumontage. Zwei standardmäßige M5-Rivnuts für Flaschenhalter, eingepresst in ein 0,9-mm-Unterrohr, wurden für eine 750-g-Trinkflasche konstruiert, nicht für einen 3,6 kg schweren Lithium-Ionen-Akku, der über Viehgitter vibriert. Verteilen Sie die Last der Akkuhalterung über vollumlaufende gepolsterte Rahmenbänder oder eine CNC-gefertigte Dreifach-Buchsenschiene, die mindestens drei Befestigungspunkte umfasst.
Protokoll zur Prüfung von Elektrik & Bremsen
- Zertifizierte Zellen & BMS: Verwenden Sie Akkus aus rückverfolgbaren Zellen der Spitzenklasse (Samsung, Panasonic, Molicel, LG), verwaltet durch ein temperaturüberwachtes Batteriemanagementsystem, das nach UL 2271 oder EN 50604-1 zertifiziert ist.
- Sicherungen & Steckverbinder: Bauen Sie eine passend dimensionierte DC-Flachstecksicherung oder MIDI-Sicherung nahe am positiven Entladepol ein und verwenden Sie funkenhemmende XT90-S- oder Anderson-Powerpole-Steckverbinder mit Schrumpfschlauch-Zugentlastung.
- Erhöhte Bremsleistung: Verwenden Sie 180-mm- oder 203-mm-Hydraulik-Scheibenbremsscheiben mit Sinter- oder Halbmetallbelägen, sobald sich die Gesamtmasse des Systems um mehr als 6 kg erhöht.
- Tropfschleifen & Tüllen: Legen Sie die Kabel unterhalb der Reglerdurchführungen in abwärts führenden Tropfschleifen, damit Regenwasser abläuft und nicht entlang der Kabelummantelung in die Steckverbinder zieht.
