Kapitel 1

Motoren

E-Bike Motoren

Der größte Unterschied zwischen einem elektrischen und einem regulären Fahrrad ist der Motor. Der E-Bike Motor ist das, was dem Fahrrad Energie gibt und es vorwärts bewegt. Es gibt zwei Arten von E-Bike Motoren — Mittelantriebsmotoren und Nabenantriebsmotoren.

E-Bike Mittelantriebsmotor

Ein Mittelantriebsmotor befindet sich zwischen den Pedalen am Tretlager des Fahrrads. Er nutzt die Fahrradkette um die Kraft des Motors auf das Hinterrad zu übertragen und das Fahrrad vorwärts zu bewegen.

Mittelantriebsmotoren gibt es in verschiedenen Größen und Gewicht, generell sind sie jedoch eher klobig, was den Fahrradrahmen „fett” aussehen lässt. Wegen einer niedrigeren ungefederten Masse und der Fähigkeit, Fahrradgänge für Anstiege zu nutzen, sind Mittelantriebsmotoren großartig for Off-Road- und Mountainbikes.

closeup of mid-drive motor on an e-bike
Der Mittelantriebsmotor befindet sich zwischen den Pedalen.
Image von N1K081 / CC BY 2.0
Vorteile eines Mittelantriebmotors:
  • Der Motor nutzt das Kettenschaltsystem und arbeitet synergetisch mit den Gängen des Fahrrads für mehr Effizienz, was das Fahren bergauf sehr erleichtert.
  • Sein Gewicht auf dem niedrigen Schwerpunkt des Fahrrads, bereitet ein stabileres Fahrgefühl.
  • Hat eine niedrigere ungefederte Masse, was ihn besser für Off-Road-Fahrräder macht.

Nachteile eines Mittelantriebmotors:
  • Ist wegen höherer Komplexität und Energie schadensanfälliger und muss häufiger gewartet werden als ein Nabenantriebsmotor
  • Kann verursachen, dass Kette und Gangschaltung schneller verschleißen
  • Ist oft lauter als ein Nabenantriebsmotor und trägt zu einem klobigen Look bei

E-Bike Nabenantriebsmotor

Der Nabenantriebsmotor befindet sich im Vorder- oder Hinterrad des Fahrrads, in der Radnabe. Anstatt den Motor dort anzubringen, wo die Pedale sind, ist der Nabenantriebsmotor in das Rad integriert, was eine direkte Verbindung zwischen Motor und Boden schafft.

Ein Vorderradnabenmotor ist oft einfacher einzubauen als ein Hinterradnabenmotor. Ein Motor im Vorderrad gibt dem Fahrrad einen Allradantrieb was auf weichem Untergrund hilfreich sein kann. Allerdings kann ein schwerer Vorderradnabenmotor zu viel Gewicht auf die Front des Fahrrads verlagern und das kann zum Durchdrehen des Vorderrads bei Nässe auf schrägen Ebenen führen.

Der Einbau des Motors in die Hinterradnabe bewirkt oft eine ausgeglichenere Gewichtsverteilung des Fahrrads. Daraus resultiert eine sanftere Beschleunigung und ein natürlicheres Fahrgefühl. Ein Hinterradnabenmotor lässt sich außerdem einfacher hinter der Gangschaltung verstecken, was dem E-Bike das Aussehen eines regulären Fahrrads verleiht.

e-bike hub motor
Der Nabenantriebsmotor befindet sich im Vorder- oder Hinterrad des Fahrrads.
Vorteile eines Nabenantriebmotors:
  • Muss seltener gewartet werden als ein Mittelantriebsmotor.
  • Belastet nicht zusätzlich die Kette oder Gangschaltung, da er nicht mit dem Tretlager verbunden ist. Dadurch gibt es auch keine Antriebsverluste.
  • Kleine Nabenantriebsmotoren sind quasi unsichtbar hinter dem Ritzel der hinteren Nabe.
  • Den Motor separat von den Pedalen anzubringen, begünstigt eine gleichmäßigere und leisere Fahrt.

Nachteile eines Nabenantriebmotors:
  • Die meisten Nabenantriebsmotoren haben ein festes Übersetzungsverhältnis, was sie bei Anstiegen weniger effizient macht als Mittelantriebsmotoren.
  • Im Falle eines platten Reifens ist es schwieriger, E-Bikes mit Nabenantriebsmotoren zu reparieren, da der Motor sich am Rad selbst befindet.

Alle Ampler E-Bikes haben einen 48V 250W bürstenlosen DC Hinterradnabenmotor. Wir haben den Motor im Hinterrad platziert um dem E-Bike ein natürliches Fahrgefühl und das Aussehen eines normalen Fahrrads zu verleihen.

Kapitel 2

Akkus

E-Bike Akkus

E-Bike Akkus sind eine der wesentlichsten Komponenten eines elektrischen Fahrrads. Ohne den Akku könntest Du mit dem elektrischen Motor an Deinem Fahrrad nichts anfangen. Es gibt grundsätzlich zwei Arten von E-Bike Akkus — Bleisäure und Lithium Akkus.

Bleisäure

Verschlossene Bleisäurebatterien sind die älteste Art wiederaufladbarer Batterien. Sie sind außerdem die am seltensten genutzten Akkus bei E-Bikes. Bleisäureakkus sind sehr schwer — sie wiegen dreimal so viel wie Lithiumbatterien. Sie sind außerdem groß, was es schwieriger macht, sie an einem E-Bike anzubringen. Bleisäurebatterien halten außerdem nur halb so lang wie Nickel- oder Lithiumbatterien und sind somit nicht nützlich für E-Bikes, die zum Pendeln gedacht sind.

Lithium-Phosphat

Lithium-Phosphat Akkus sind eine der sichersten und zuverlässigsten Arten moderner Akkus. Sie werden häufig für Energiespeichersysteme benutzt, bei denen eine maximale Lebensdauer wichtig ist. Wegen höherer Kosten und geringerer Energiedichte werden sie seltener für elektrische Fahrzeuge verwendet.

Lithium-Ion

Moderne Li-ion Akkus haben einen guten Lebenszyklus, sind sicher in einer kontrollierten Umgebung und haben ein großartiges Leistungsgewicht. Deshalb sind Li-ion-Akkus die am häufigsten genutzten Akkus für E-Bikes und elektrische Autos. Tatsächlich werden die Tesla Model S und die Ampler Akkus aus sehr ähnlichen Li-ion Zellen hergestellt.

Li-ion Akkus haben eine hohe Energiedichte und ihre Selbstentladungsrate ist sehr viel geringer als bei vielen anderen Akkutypen. Sie sind wartungsfrei und haben keinen „Memory-Effekt”, den es bei Bleisäureakkus gibt.

Li-ion Akkus werden normalerweise von einem Batterie-Management-System (BMS) kontrolliert, welches eine lange Lebensdauer des Akkus gewährleistet, die Spannung zwischen den verschiedenen Li-ion Zellen ausgleicht und den Akku vor Überladung, Überentladung und Überhitzung schützt.

Alle Ampler E-Bikes haben einen 48V 336 Wh LG Lithium-Ionen-Akku mit einem eingebauten Batterie-Management-System im Inneren des Unterrohrs versteckt. Es dauert 2,5 Stunden das Fahrrad komplett aufzuladen, was ca. 70 km Reichweite mit elektrischer Unterstützung entspricht.

Kapitel 3

Elektrische unterstützung Modi

E-Bikes vs Pedelecs

E-Bike Motoren können auf zwei verschiedene Arten betrieben werden — mit einem Gashebel oder indem Du die Pedale betätigst. In diesem Kapitel werden wir die Unterschiede genauer betrachten.

Gashebelbetriebenes E-Bike

Ein E-Bike mit Gashebel funktioniert ähnlich wie ein Motorrad oder Motorroller — ein kleiner Gashebel ist am Lenker angebracht. Sieh den Gashebel als eine Art Verbindung zwischen Dir und der Elektronik des E-Bikes. Wenn Du den Gashebel betätigst, bekommt das Fahrrad Antriebsenergie, was es vorwärts bewegt ohne dass Du die Pedale treten musst.

Es gibt drei Arten von Gashebeln: Gasdrehgriff-, Daumengas- und Knopfdruckgashebel. Sie alle haben denselben Effekt; der einzige Unterschied ist die Handhabung (drehen oder drücken).

throttle-activated ebike
Der Motor wird durch das Drücken des Gashebels am Lenker aktiviert.
Image von Stanistani / CC BY 2.0
Vorteile eines E-Bike mit Gashebel
  • Das Gaspedal macht es einfacher das Fahrrad aus dem Stand zu bewegen.
  • Du musst die Pedale nicht treten — Du kannst einfach fahren ohne die Pedale zu betätigen.

Nachteile eines E-Bike mit Gashebel
  • E-Bikes mit Gashebel und einem leistungsstärkeren Motor werden rechtlich als Mopeds oder Motorräder eingestuft, weshalb sie versicherungspflichtig sind, ein Nummernschild benötigen und der/die Fahrer*in einen Helm tragen muss.
  • E-Bikes die ausschließlich einen Gashebel haben, sind in Europa verboten.

Pedalbetriebenes E-Bike

Ein pedalbetriebenes Fahrrad (auch Pedelec genannt) kann nur gefahren werden indem die Pedale betätigt werden. Das Fahrrad hat einen Sensor am Tretlager oder am Pedalarm, der erfasst ob die Pedale sich drehen oder nicht und entsprechend den Motor aktiviert. Manche Sensoren pedalbetriebener E-Bikes erfassen auch, wie stark die Pedale betätigt werden.

Der Kadenzsensor misst, ob der/die Fahrer*in die Pedale tritt. Er funktioniert wie ein Ein-Aus-Schalter — er startet den Motor wenn Du trittst und schaltet ihn aus wenn du aufhörst zu treten. Die Fahrenden müssen die Anschubskraft und Geschwindigkeit selbstständig kontrollieren indem sie die elektrischen Unterstützungsmodi manuell einstellen. Der Kadenzsensor ist günstiger im Vergleich zu Torquesensoren, doch die Pedalunterstützung ist oft nicht intuitiv, sperrig und lahm.

Der Torquesensor misst wie stark der/die Fahrer*in tritt — je kräftiger Du trittst, desto mehr Kraft wird auf den Motor übertragen. Der Torquesensor verstärkt Deine Leistung in Echtzeit, wodurch Du Dich wie ein Supermensch fühlst. Torquesensoren bieten ein sehr viel natürlicheres Fahrgefühl als Kadenzsensoren, sind allerdings auch sehr viel teurer.

Der Motor wird durch das Treten der Pedale betrieben, wie man es bei einem normalen Fahrrad tun würde.
Vorteile eines pedalbetriebenes E-Bikes
  • Pedalbetriebene E-Bikes funktionieren genauso wie reguläre Fahrräder, was ein sehr viel natürlicheres Fahrgefühl bietet.
  • Im Vergleich zu gashebelbetriebenen E-Bikes sind Pedelecs außerdem leichter zu handhaben — der/die Fahrer*in muss den Gashebel nicht betätigen und kann sich dadurch ausschließlich aufs Fahren konzentrieren.
  • Pedalbetriebene E-Bikes sind in Europa legal.

Nachteile eines Pedalbetriebene E-Bikes
  • Wenn Du fahren möchtest ohne die Pedale zu betätigen, sind gashebelbetriebene E-Bikes eher etwas für Dich.

Alle Ampler E-Bikes sind pedalbetrieben und haben einen Torquesensor um die Beschleunigung sanfter zu machen und das Fahrgefühl natürlich zu halten.

Kapitel 4

Controllers & Displays

E-Bike Controller & Displays

Der Controller ist wie das ‘Gehirn’ Deines E-Bikes, das alle Komponenten des Fahrrads miteinander verknüpft. Der Display ist eine Art ‘Fenster’ ins Innere Deines E-Bikes, das dir erlaubt die Motoreinstellungen zu verändern und die Elektronik zu kontrollieren.

E-Bike Controller

Ein Controller ist der Bordcomputer der alle Komponenten Deines E-Bikes kontrolliert. Seine Hauptaufgabe ist es, den Strom, den Motor und die Sensoren zu verbinden um sicherzustellen, dass alles reibungslos funktioniert. Im Inneren des Controllers ist eine Platine, die die Spannung und Stromstärke, Input und Output regelt und alle entscheidenden Funktionen Deines E-Bikes kontrolliert.

Der E-Bike Controller bekommt seine Energie vom Akku und gibt sie so an den Motor weiter wie der/die Benutzer*in und der Sensor es angeben. Er kontrolliert die Akkuladung, Geschwindigkeit, Motorenergie, Pedalaktivität und mehr.

Der Controller kontrolliert auch folgende Funktionen:
  • Pedalunterstützung
  • Motorenergie
  • Entladeschlussspannung
  • Maximale Geschwindigkeit
  • Integrierte Lichter
  • Eingebauter Display (falls existent)

Der E-Bike Controller ist ins Innere des Rahmens eingebaut und nicht von außen sichtbar. Er kontrolliert die Akkuladung, Geschwindigkeit, Motorenergie, Pedalaktivität und mehr.

E-bike displays

Der E-Bike Display funktioniert wie eine Kontrolleinheit und ist das Fenster zu Deinem E-Bike. Er zeigt die Fahrgeschwindigkeit, das Niveau der elektrischen Unterstützung und den Akkustand. Manche Displays zeigen außerdem die Fahrzeit, gefahrene Strecke und den prozentualen Anstieg sowie das Gefälle der Straße an.  

In den letzten Jahren haben viele E-Bike Hersteller den Display durch etwas ersetzt, das wir heutzutage alle haben: einem Smartphone. Das E-Bike wird durch eine mobile App, mit der es über Bluetooth verbunden ist, kontrolliert.

Zusätzlich zur Nennung der Eckdaten des Fahrrads, kann die App den Fahrenden helfen zu navigieren, die Fahrten zu verfolgen, auf dem Laufenden zu bleiben was elektronische Updates des Fahrrads angeht sowie bei jeglichen Problemen eine Fehlersuche betreiben.

Alle Ampler E-Bikes lassen sich über eine App mit dem Smartphone verbinden. Mit der mobilen App kannst Du die Elektronik des Bikes kontrollieren, mit den integrierten Karten navigieren, die Geschwindigkeit und Leistung überprüfen und Updates über die Elektronik des Fahrrads erhalten.

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