Der Begriff E-Bike steht heute allgemein für Fahrräder mit Elektroantrieb. Dennoch muss man zwischen zahlreichen Typen und Konzepten unterscheiden. Wir bringen Licht ins Dunkel.
Ein kurzer Blick auf die Geschichte des E-Bikes
Erste Aufzeichnungen über Versuche mit Elektromotoren an Fahrrädern gab es bereits in den Jahren 1880 bis 1900. Es wurden damals sogar verschiedene Exemplare gebaut, zum Beispiel im Jahr 1897 ein elektrisches Tandem. Dennoch fristeten Fahrräder mit E-Antrieb bis in die 1980er und 1990er Jahre hinein ein Randgruppen-Dasein. Danach beschleunigten sich die Entwicklungen fürs breitere Publikum. Beispielsweise brachte der deutsche Traditionshersteller Hercules 1989 das City-Modell Electra auf den Markt. Auch Elektro-Konzerne wie Sanyo versuchten sich damals an Antriebskonzepten. Die größte Herausforderung für die Entwickler war der Umgang mit den großen und schweren Akkus. Der Hersteller Yamaha, heute einer der Global Player, präsentierte Anfang der Neunziger Jahre bereits relativ kompakte Systeme. Mit der Erfindung der Lithium-Ionen-Technik bei den Akkus ging es dann aber Schlag auf Schlag. Denn endlich ließen sich deutlich leichtere und kompaktere Antriebe realisieren.
E-Bike oder Pedelec?
Wenn heute ganz allgemein von E-Bikes die Rede ist, handelt es sich korrekterweise in den meisten Fällen um so genannte Pedelecs. Diese Abkürzung steht für Pedal Electric Cycles: Der E-Motor von Pedelecs darf lediglich zur Unterstützung der Muskelkraft dienen. Und das auch nur bis zu einer Höchstgeschwindigkeit von 25 km/h. Außerdem: Der Motor entwickelt seine Kraft erst dann, wenn der Fahrer einen Druck aufs Pedal bringt.
Ein E-Bike im ursprünglichen Sinn funktioniert wahlweise auch ganz ohne Treten, ähnlich einem Motorrad mit Gasgriff am Lenker. E-Bikes verschiedener Geschwindigkeitsklassen sind in puncto Rechte und Pflichten Leichtmofas (bis 20 km/h), Mofas (bis 25 km/h) oder Kleinkrafträdern (bis 45 km/h) gleichgestellt.
Sonderfall S-Pedelec
So genannte S-Pedelecs (Das S steht für Speed.) stehen zwischen den Pedelecs und den E-Bikes. Deren Motor liefert Schub bis 45 km/h, aber – wie beim Pedelec – ausschließlich dann, wenn der Fahrer dem Antrieb einen Tretimpuls gibt. Zum Betrieb benötigt man mindestens einen Führerschein der Klasse M (Mofa). S-Pedelecs gelten nicht mehr als Fahrrad. Das heißt: Es besteht Versicherungs- und Helmpflicht (Kennzeichen!), man darf keine Radwege benutzen und am Rad muss ein Rückspiegel montiert sein. Auch im Gelände sind S-Pedelecs nicht erlaubt. Sie eignen sich besonders für Berufspendler.
Wo sitzt der Motor? Verschiedene Antriebs-Konzepte
In den Shops findet man heute hauptsächlich Pedelecs mit Mittelmotor. Dabei sitzt der Motor im Bereich des Tretlagers. Das sorgt für einen günstigen, tief liegenden Schwerpunkt. Mittelmotoren sind kombinierbar mit Ketten- und Nabenschaltungen, sie werden an fast allen Radtypen verbaut, vom Citybike bis hin zu High-End-Mountainbikes. Drei große Hersteller teilen sich die Spitze des Marktes und liefern zuverlässig arbeitende Aggregate: Bosch, Yamaha und Shimano. Hier findest du detaillierte Informationen über die verschiedenen Motoren dieser drei Hersteller.
Am zweithäufigsten vertreten ist der Hinterrad-Nabenmotor, meist erkennbar an einer großen, trommelartigen Nabe. Seine Kraftübertragung ist zwar effizient, aber das hohe Gewicht am Heck des Fahrrades beschränkt seinen Einsatzbereich auf die Straße. Ungünstige Hebelverhältnisse im Inneren des Motors können außerdem an langen Anstiegen eine Überhitzung begünstigen. Ganz selten sieht man noch Citybikes mit einem Front-Nabenmotor. Dieser Motorentyp hat auf dem Markt jedoch kaum Relevanz.
Technik-Know-How
Bei Antritt POWER – so funktioniert ein Pedelec
Aufsitzen, antreten, losfahren: Was beim Pedelec intuitiv und reibungslos funktioniert, erfordert eine aufwändige Steuer-Elektronik!
Das Fahrgefühl auf einem Pedelec, insbesondere auf einem E-MTB im Gelände, hängt davon ab, wie feinfühlig die Interaktion zwischen der Tretkraft des Fahrers und der Kraftentfaltung des Motors abläuft. Schließlich soll sich der Motor nicht einfach einschalten und seine volle Power an den Antrieb liefern, sondern je nach Situation sanft oder kraftvoll in den Antriebsprozess eingreifen. Je geschmeidiger die Verbindung zwischen Fahrer und Pedelec ist, desto natürlicher ist das Fahrgefühl.
Wir haben beim Marktführer Bosch nachgefragt, wie das Zusammenspiel zwischen Fahrer, Motor und Akku funktioniert. Man findet Bosch Motoren an allen Arten von Pedelecs, von Trekking- bis Mountainbike.
1. Wie funktionieren die Sensoren im Motor?
Mit Hilfe der Sensoren ist gewährleistet, dass die Drive Unit entsprechend der eingebrachten Muskelkraft des Fahrers unterstützt. Das Bosch E-Bike-System verfügt über ein ausgereiftes Drei-Sensoren-Konzept: Über 1.000 Messungen pro Sekunde erfassen Drehmoment (Trittkraft), Trittfrequenz und Geschwindigkeit. Die Abstimmung der drei Sensoren sorgt dafür, dass die Unterstützung exakt dann greift, wenn sie benötigt wird. Der E-Biker profitiert von einem besonders natürlichen Fahrgefühl.
2. Woher weiß der Motor, wann und wieviel Kraft gebraucht wird und dass er nach 25 km/h abregelt?
Der Drehmomentsensor erkennt, mit wie viel Kraft der Fahrer in die Pedale tritt. Der Trittfrequenzsensor misst die genaue Anzahl der Pedalumdrehungen. Die Motorunterstützung kann auf diese Weise präzise dosiert werden, das trägt zu einer optimalen Fahrdynamik bei. Der Geschwindigkeitssensor misst mit Hilfe eines in den Speichen angebrachten Magneten die Umdrehungen des Rades und erkennt die aktuelle Geschwindigkeit des Pedelecs. Sind 25 Stundenkilometer erreicht, regelt der Antrieb die Motorunterstützung sanft ab.
3. Wie funktioniert das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten?
Das Bosch E-Bike-System besteht aus Drive Unit, also dem Motor inklusive Getriebe samt Sensorik, Akku und Bordcomputer. Die perfekt aufeinander abgestimmten Komponenten sind ein entscheidender Faktor für die Performance des Systems. Das Zusammenspiel zwischen Drive Unit und Sensoren sorgt dafür, dass die benötigte Kraft erzeugt und dosiert abgegeben wird.
Der Akku ist die Energiequelle des Pedelecs: Er versorgt den Elektromotor mit elektrischer Leistung, die für die Unterstützung beim Fahren notwendig ist. Der E-Biker kann zwischen verschiedenen Unterstützungsstufen (Fahrmodi) wählen und dadurch bestimmen, wie viel „Rückenwind“ er durch den Elektromotor bekommt. Die E-Bike-Steuerung erfolgt mit dem Bordcomputer, der dem Pedelec-Fahrer darüber hinaus die wichtigsten Fahrdaten anzeigt. Es gibt Modelle, wie etwa den All-in-one-Bordcomputer Nyon von Bosch, die sogar mit Navigations- und Fitnessfunktionen ausgestattet sind.
