Elektroräder, Akkus und deren Technik
Wissenswertes über Elektromotoren, Akkus und Elektroradtechnik

Unterschied
E-Bike / Pedelec / Elektrorad
Da es bei diesen
Begriffen häufig Missverständnisse gibt hier die Unterschiede:
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| Art |
Elektrorad /
Pedelec |
Elektrorad /
High-Speed |
E-Bike / Elektromofa |
Leichtkraftrad (Moped) |
| max. Motor-Unterstützung |
25 km/h |
ca. 45 km/h |
20 km/h |
80 km/h |
| Was passiert dannach? |
über maximaler Motorunterstützungsgeschwindigkeit schaltet der Motor ab, es kann aus eigener Kraft jedoch schneller gefahren werden. |
| Nennleistung |
250 Watt |
250 Watt |
500 Watt |
variiert, maximal 11.000 Watt (15 PS) |
| Spitzenleistung |
nicht beschränkt |
nicht beschränkt |
nicht beschränkt |
11 kW |
| Radgewicht |
- |
max. 30 kg |
max. 30 kg |
- |
| Versicherung |
nicht notwendig |
Haftpflichtvers. (Mofakennzeichen. ca. 50-100 Euro / Jahr) |
| Helmpflicht |
nein |
nein |
Ja |
Ja |
| Radwegebe-nutzungspflicht |
wie normales Fahrrad |
Außerorts: erlaubt, Innerorts: nur wenn für Mofa's freigegeben oder ohne Antrieb gefahren wird. |
Darf nur auf öffentlichen Straßen gefahren werden |
| Führerschein-pflicht |
nein (bei Anfahrhilfe bis 6 km/h wie bei High-Speed) |
ja, wenn nach dem 1.4.1965 gebohren. Es reicht jede Art von KFZ-Führerschein. |
Ja, Motorradführerschein A1 bzw. 1b oder Klasse 3 bzw. 4 wenn vor 1.4.1980 gebohren. |
| Mindestalter |
nicht vorhanden |
15 Jahre (Mofa oder Auto Führerschein) |
16 Jahre (A1 Führerschein) |
| Rechtliche Bezeichnung |
Fahrrad |
Kleinkraftrad mit gerninger Leistung |
Fahrrad mit Hilfsmotor (Leichtmofa) |
Leichtkraftrad |
| Beleuchtung |
vom Dynamo gespeist |
vom Akku gespeist |
vom Akku gespeist |
vom Akku gespeist |

Konstruktive Unterschiede der Pedelecs
Wie gerade beschrieben
sind Pedelecs Fahrräder bei denen während dem Treten eine Motorunterstützung
hinzugeschaltet bzw. geregelt werden kann. Bei manchen Modellen ist zusätzlich
eine Anfahrtshilfe integriert, die auch ohne zu treten bis 6 km/h antreibt.
Hier die verschiedenen Arten im Überblick:

Motor-Steuerung:
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| Steuerung |
Drehgriff |
Sensor |
| Funktion |
Regulierung der Motorleistung über Drehgriff ähnlich wie beim Motorrad. |
Über einen Sensor wird die antreibende Kraft des Fahrers gemessen und dementsprechend der Motor automatisch geregelt. |
| Vorteile |
- Die Unterstützung
kann durch den "Gasgriff" unabhängig von der eignen Leistung geregelt werden.
- Preisgünstige Lösung
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- bestes Fahrgefühl
- Mann muss sich keine Gedanken über die Zuschaltung des Antriebs machen. (Regelt automatisch)
- der Elektroantrieb wird nicht als störend empfunden, sondern unterstützt
so perfekt dosiert, dass man glaubt auf einem extrem leichtlaufendem Fahrrad
zu sitzen und enorme Kräfte zu haben.
- keine Einschränkungen am Lenker durch "Gasgriff"
- Durch Softwareupdates oder veränderte Einstellungen kann der Motor auf den Fahreinsatz optimiert werden.
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| Nachteile |
- Es muss ständig der "Gasgriff" dosiert und
gehalten werden
- Erfahrungsgemäß in der Regel etwas höherer Stromverbrauch
- Es sind nicht mehr alle Schaltungen möglich
bzw. wird deren Bedienung etwas schwieriger da Drehgriffe z.B. auf der anderen Seite auf dem Kopf montiert werden
müssen.
Wenn die Hand vom Lenker genommen wird, entfällt der Antrieb. (z.B. beim Abbiegen)
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- etwas teurere Lösung
- beim Anschalten der Steuerung darf kein Druck auf dem Pedal sein. (Kalibrierung)
- Bei falscher Gangwahl kann es sein, dass die Unterstützung nicht optimal ist.
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| Verbaut in |
Schachner-,
Heinzmann-,
Panterra-
Antriebe |
Panasonic-,
BionX-,
Impulse-,
TransX-,
Bosch-
Antriebe |

Motorposition:
Des weiteren unterscheidet sich die
Position des Motors häufig:
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| Motorposition |
Vorderrad
(Frontmotor)
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Tretlager
(Mittelmotor)
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Hinterrad
(Heckmotor)
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| Vorteile |
- Alle Schaltungen möglich
- Rücktrittbremse möglich
- einfach zum Nachrüsten
- Motor optisch relativ unauffällig
- geringer Kettenverschleiß
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- optimale Kraftübertragung am Hinterrad
- Gewichtsverteilung perfekt (mittig und tief)
- da der Motor in die Kette eingreift wird die Motorleistung ebenfalls durch die Schaltung übersetzt
- da der Akku i.d. Regel direkt am Motor sitzt gibt es kaum anfällige und verlustbehaftete Kabel
- optisch relativ unauf-fällig
- Radausbau absolut problemlos
- da spezieller Rahmen notwendig, ist dieser meist stabil ausgelegt
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- optimale Kraftübertragung am Hinterrad
- je nach Bauweise relativ unauffällige Optik
- nachrüstbar (je nach Sensortyp und Schaltung)
- geringer Antriebs-Verschleiß
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| Nachteile |
- je nach Gewichtsverteilung und Untergrund dreht das Vorderrad leicht durch
- lange Kabel zum Akku
- Laufradausbau schwierig
- Es kann kein Naben-dynamo verbaut werden
- extrem hohe Belas-tungen für Gabel und Rahmen!
- Nachrüsten aufgrund schwacher Gabeln und Rahmen meist nicht empfehlenswert.
- höhere Rahmenver-windung durch ausser-mittige Gewichtsver-teilung
- Ungefederte Masse bei Federung
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- nicht nachrüstbar, da spezieller Rahmen notwendig
- höherer Verschleiß des Antriebs
- Rücktrittbremse nicht bei allen Systemen möglich
- Beim Schalten unter Volllast ist die Antriebskraft mit zu berücksichtigen
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- Geringere Auswahl der Schaltungsmöglich-keiten
- Rücktrittbremse nicht möglich
- Gewichtsverteilung je nach Akkuposition teilweise unausgewogen
- Laufradausbau etwas schwieriger
- mittelmäßig lange Kabel zum Akku
- Ungefederte Masse bei Vollfederung
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| Verbaut in |
Schachner-,
Heinzmann-,
Panterra-,
Ansmann-,
TransX-
Antriebe |
Panasonic-,
Bosch-,
Impulse-,
TranzX-
Antriebe |
BionX-,
TranzX-,
Antriebe |
Hinweise: Des weiteren gibt es noch
den Reibrollenantrieb, bei dem eine Rolle auf den Reifen drückt, der aber
veraltet ist und viele Nachteile wie z.B. das Durchrutschen bei Nässe hat.
Außerdem gibt es noch den indirekten Ketten- oder Riemenantrieb bei dem
der Motor über eine Kette oder Riemen in den Antriebsstrang eingreift.
Nachteile sind vor allem ein höheres Gewicht und ein höherer Wartungsaufwand.

Akkuposition:
Auch die Position des Akkus ist wichtig:
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| Akkuposition |
im Gepäckträger |
im Hauptrahmen |
i. d. Mitte des Rades |
| Vorteile |
- einfach zum
Nachrüsten
- Akku kann in der Regel abgenommen werden
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- optisch sehr
unauffällig
- gute Gewichtsver-teilung
- Verkabelung aufge-räumt
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- optimaler Schwerpunkt
- je nach Bauweise relativ unauffällige Optik
- einfach nachrüstbar (je nach Sensortyp)
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| Nachteile |
- hoher Schwerpunkt
- Rahmenverwindung durch ungünstigen Schwerpunkt möglich
- Gepäckträgernutzung je nach System eingeschränkt
- Gewichtsverteilung
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- Fahrrad
muss meistens zur Steckdose da der Akku häufig nicht entfernt werden
kann
- Zusatzakku häufig nicht möglich
- Wechsel des Akkus sehr aufwändig
- Temperatureinfluss von Fahrzeugstandort (falls der Akku nicht abnehmbar ist.
- spezieller Rahmen nötig
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- zwischen Hinterrad und Sattelrohr nicht nachrüstbar
- je nach Akkuposition nicht immer tiefer Einstieg möglich
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| Verbaut in |
Schachner-,
Heinzmann-,
Panterra-,
TransX-,
BionX-,
Ansmann-
Antriebe |
BionX-,
Bosch-
Antriebe |
Panasonic-,
BionX-,
Bosch-,
Impulse-
Antriebe |

Akkusysteme im Vergleich
Akkukapazität
Die Akkukapazität bezeichnet die Menge an Energie, die der Akku speichern und wieder abgeben kann. Zum einfacheren Verständniss könnte man die Kapazität mit dem Tankvolumen eines Autos vergleichen.
Um die verschiedenen Akkus vergleichen zu können, ist es jedoch meist wenig sinnvoll, die vom Hersteller angegebenen Amperestunden (Ah) zu verwenden, da die Spannung eine weitere wichtige Komponente ist. So ist z.B. ein 12 Ah Akku bei 36 Volt größer als ein 16 Ah Akku bei 26 Volt. Vergleichbar ist also nur die elektrische Leistung die durch die Formel:
Leistung = Spannung x Strom
berechnet werden kann. Dies sind dann die von uns häufig erwähnten Wattstunden (Wh). Nur diese Angabe ist wirklich vergleichsfähig.
Nachfolgend ein Vergleichsübersicht unserer Elektroradakkus:

Bitte klicken Sie auf das Bild für eine vergrößerte Ansicht!
Hinweis: Die Reichweite ist generell proportional zur Kapazität. Die Art des Antriebes, die Effektivität des Motors, die Art der Steuerung und das Rad selbst beeinflussen auch noch die Reichweite, teilweise wesentlich. Fragen Sie uns nach unserer Erfahrung!
Teil 1: Lithium-Ionen
- Li-Ion Akkus im Vergleich
Alle unsere Elektroräder sind mit diesen Akkus ausgerüstet.
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| Akkutyp |
Lithium-Polymer
(LiPo) |
Lithium-Ionen
Cobalt (Li-Ion) |
Lithium-Ionen
Mangan (Li-Ion Mn) |
| Vorteile |
- modernes Akkusystem
- kein Memory-Effekt
- Umweltverträglich
- hohe Leistung bei geringem Gewicht
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- modernes Akkusystem
- kein Memory-Effekt
- Umweltverträglich
- hohe Leistung bei geringem Gewicht
- relativ günstige Lithium-Technologie
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- modernes Akkusystem
- kein Memory-Effekt
- Umweltverträglich
- hohe Leistung
- geringes Gewicht
- Sichere Lithium-Technologie
- lange Lebensdauer
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| Nachteile |
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| Verbaut in |
Verbaut z.B. bei
TransX- und Impulse- Antrieben |
Verbaut z.B. bei
Panterra-Antrieben |
Verbaut bei
Panasonic Antrieben
BionX Antrieben
HLS Antrieben |
Teil 2: NiCd, NiMH, Blei-Gel Akkus im Vergleich
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| Akkutyp |
Nickel-Cadmium
- NiCd |
Nickel-Metall-Hydrid
- NiMH |
Blei-Gel
Akkus |
| Vorteile |
- durch
geringen Innenwiderstand für Geräte mit sehr hoher Stromaufnahme ge-eignet
- günstigster Preis
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- wesentlich höhere
Leistung als NiCd bei gleichem Gewicht
- geringer Memory-Effekt
- geringere Umwelt-belastung als NiCd
- hohe Stromaufnahme möglich
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- relativ billig
- relativ zuverlässig
- geringe Selbstentladung
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| Nachteile |
- Memory-Effekt (Kann nur durch hochwertiges Ladegerät fast ausge-schaltet werden)
- hohe Selbstentladung
- Umweltbelastend durch Cadmium dadurch mittlerweile verboten
- geringere Kapazität als z.B. NiMH
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- hohe Selbstentladung
- große Temperaturab-hängigkeit
- Empfindlicher gegen Überladung
- hohe Selbstentladung bei Temperaturen über 30°C
- kürzere Lebensdauer als NiCd (600 Lade-zyklen statt 1000 bei NiCd)
- teurer als NiCd
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- sehr schwer
- kälteempfindlich
- Umweltverträglichkeit
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Ladezyklen
Dies ist ein völlig überschätztes und kontroverses Thema. Zuerst einmal kurz die Frage: Was ist ein Ladezyklus? Ein Ladezyklus ist ein kompletter Entlade- und Ladevorgang. D.h. Laden Sie zwei mal bei halbem Füllstand auf, so ist dies nur ein Ladezyklus. (Sonst müssten die Akkus mit Rückspeisung beim Bremsen schon nach wenigen Monaten defekt sein!)
Aber zurück zu den Ladezyklen.Vergleichen wir dazu einmal Menschen mit Akkus:
Ein Mensch altert genauso wie ein Akku mit der ersten Sekunde die er auf der Welt ist. Egal ob er etwas tut oder nicht. Klar ist natürlich auch, dass Personen die extrem viel arbeiten oder extrem wenig schneller altern. Genauso ist es bei den Akkus. Wenn Sie sich den Akku nur in das Regal stellen wird der Akku auch altern. Die Ladezyklenangabe ist nun ähnlich wie die Aussage, dass ein Mensch mit 60 Jahren bettlägerig wird. Je nach Lebensstil gibt es jedoch Menschen die schon viel früher sich zu Grunde richten (z.B. durch Alkohol,...), hingegen gibt es auch genügend 70 Jährige die noch topfit sind. Dies ist der Einfluss der Akku-Behandlung.
Desweiteren ist zu diesem Zeitpunkt der Akku nicht schlagartig kaputt! Die Angabe gibt lediglich an, dass bei einer vermuteten Behandlung des Akkus dieser nach vermutlich X-Ladezyklen noch eine Kapazität von z.B. 60% gegenüber dem Neuzustand hat. Der Akku kann definitiv weiterbenutzt werden. Er hält halt nur nicht mehr so lange durch. Er wird aber schon nach den ersten 100 Ladungen nicht mehr die volle Leistung bringen. Dies ist ein langsamer Prozess.
Zum Schluss nochmals ein Rechenbeispiel: Mal angenommen der Akku würde nur z.B. 500 Ladezyklen verkraften und sie würden mit einer Akkuladung 60 km weit kommen. Dann wären dies ganze 30.000 km! Wieviele Radfahrer schaffen dies?!?
Somit raten wir Ihnen sich um die Ladezyklen keine großen Gedanken zu machen. Kalkulieren Sie nach ca. 4-5 Jahren einen neuen Akku ein. Dies ist relativ realistisch.

Motorsysteme im Vergleich
Bürstenmotor vs. Bürstenloser Motor
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| Steuerung |
Bürstenmotor |
Bürstenloser Motor |
| Funktion |
Über Schleifkontakte (Bürsten) wird der Strom übertragen. (wie bei Bohrmaschienen) Diese Bürsten verschleißen. |
Hier stehen die Spulen fest. Allein durch das abwechselnde "ein- und ausschalten" der Spulen werden die Magneten im Gehäuse mal angezogen, mal abgestoßen. Wird dies in der richtigen Reihenfolge gemacht, so kommt der Motor in Bewegung. Kein mechanischer Kontakt! |
| Vorteile |
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- lange Lebensdauer
- wartungsarm
- hoher Wirkungsgrad
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| Nachteile |
- Kohlen können verschleißen
- relativ häufige Reinigungsintervalle (Kohlenabrieb)
- Wirkungsgrad nicht so hoch
- höhere Wärmeentwicklung durch Funken
- bremst im ausgeschalteten Zustand
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| Verbaut in |
Schachner-,
Heinzmann-,
Panterra-
Antriebe |
Panasonic-,
BionX-,
TransX-,
Bosch-,
Impulse-,
Ansmann-
Antriebe |
Unterstüztungsstufen
Bei Elektrorädern mit automatischer Zuschaltung des Motors können Sie mithilfe der Unterstützungsstufen regeln wie viel Leistung der Motor hinzufügen soll. Bei beispielsweise eingestellten 200% Unterstützung fügt der Motor noch zwei Mal die Kraft hinzu, mit der Sie treten. Somit werden z.B. aus 100 Watt Trittleistung 300 Watt die am Hinterrad ankommen.
Die eigentliche Anzahl der Unterstützungsstufen ist in der Praxis nicht ganz so wichtig. In der Regel sind dies drei oder Vier Stufen, die bei einem intelligenten Motorsystem völlig ausreichen.

Wird
beim Bremsen wieder geladen? (Rekuperation)
Einige Elektroradhersteller werben mit dem Wiederaufladen ihrer Akkus beim Bergabfahren. Kann dies mit jedem Elektrorad gemacht werden? Nein - dies ist grundsätzlich nur bei Front- und Heckmotoren möglich. Mittelmotoren können dies nicht, da der Freilauf im Hinterrad bei einer Bergabfahrt den Motor nicht mitschieben kann.
Die Rekuperation hat zwei nützliche Auswirkungen. Zum ersten können wir beim Bergabfahren wieder Energie zurückgewinnen. Da natürlich alles mit Verlusten behaftet ist, können wir nicht erwarten, dass wir mit der bergab gewonnen Energie wieder den gleichen Berg hoch fahren können. Sonst hätten wir ein Perpetuum Mobile gebaut.
In der Praxis geht man bei einer sinnvollen Nutzung der Rekuperation von einer Erweiterung der Kapazität von 10 bis 15 Prozent aus. Der andere nützliche Aspekt ist die Bremswirkung bei der Rekuperation. Dies ist ähnlich wie eine Motorbremse beim Auto und schont den Bremsen- und Felgenverschleiß. Durch einen Kontakt im Bremshebel wird beim normalen Bremsen gleichzeitig die Motorbremse mit angeschaltet.
Fazit: Sinnvoll genutzt, ist die Rekuperation ein schönes Zubehör, mit dem die Reichweite etwas erweitert werden kann und gleichzeitig die Bremsen etwas geschont werden.

Was ist eine Schiebehilfe bzw. Anfahrtshilfe?
Die Schiebehilfe soll an steilen Bergen oder Rampen (z.B. aus Tiefgarage, Keller) das Gewicht des Elektrorades selbst schieben. Somit muss der Besitzer nur das Rad führen und die Schiebehilfe aktivieren um ganz ohne Anstrengung diese Hindernisse zu überwinden.
Die Anfahrtshilfe kann ebenfalls für diese Aufgabe genutzt werden, da sie im Prinzip identisch funktioniert. Jedoch ist sie meist etwas stärker ausgelegt, so dass Sie auch beim Losfahren schon Schub gibt, also dem Zeitraum bis die Füße auf den Pedalen sind zum treten. Dies kann bei manchen Antriebssystemen beim Anfahren am Berg äußerst nützlich sein.
Beide Hilfen sind jedoch aus gesetzlichen Gründen auf 6 km/h begrenzt. Die Regelung erfolgt über einen Hebel oder einen Drehgriff.
Es ist zu beachten, dass für Räder mit Schiebehilfe oder Anfahrhilfe bis 6 km/h, für Personen die nach dem 1.4.1965 gebohren sind eine Fahrerlaubnis notwendig ist. (keine Helmpflicht!)

Rücktrittbremse
Die Rücktrittbremse ist zwar weltweit gesehen fast nur in Deutschland und Holland auf dem Markt, jedoch gerade hier erfreut sie sich nach wie vor zahlreichen Fans. Sie ist sehr wartungsarm und intuitiv durch das Zurückdrehen der Kurbeln zu bedienen. Bisher war es jedoch in den meisten Elektrorädern nicht möglich, die Rücktrittbremse mit Motoren zu kombinieren mit Außnahme der Frontmotoren.
Mitte 2011 stellte Kalkhoff dann die Weltneuheit, den Impulse Antrieb vor. Dieser ist ein beliebter Mittelmotor, der durch die Rücktrittbremsmöglichkeit erstmalig die Bremse wieder für eine Vielzahl an Elektrorädern ermöglicht.
Grundsätzlich soll jedoch auch erwähnt werden, dass bezüglich der Bremsleistung und der Überhitzungsgefahr bei langen Bremsmanövern die heutigen hochwertigen Handbremsen die Rücktrittbremse überholt haben. Optimal ist es hier für viele, die Rücktrittbremse zusätzlich zu den zwei Handbremsen, als Reaktionsbremse zur Verfügung zu haben.

Irrtümer
und Änderungen sind grundsätzlich vorbehalten. Copyright by Rad-Häusl E.Bartsch mit Außnahme der Rücktrittbremsanimation, die von Kalhoff ist.