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1 NewRide Händler Tag, SPEEDPED: 09:45 bis 10:45 Uhr Funktionsprinzip des SPEEDPED s Grundbegriffe, Energie und Arbeit Der Elektromotor System Gesamtwirkungsgrad Motor Anbindungssysteme im Vergleich Akku Display

2 Hinweis Vortrag ist bis am unter Rubrik downloads abrufbar swiss-urbanbikes 2

3 Das SPEEDPED Prinzip Motor: Leistung 500 Watt, Gewicht 1.6 KG Akku: LiFePo4, 750 Wh, 48 VDC swiss-urbanbikes 3

4 Das SPEEDPED Merkmal des Antriebs: Wirkt über einen Zahnriemen direkt auf die Nabe und nützt somit das Schaltspektrum swiss-urbanbikes 4

5 Die Philosophie des SPEEDPED s Einfaches wartungsfreundliches Konzept Grosse Reichweiten, stark am Berg, schnell auf der Ebene Hoher Gesamtwirkungsgrad des Systems Kleiner, leichter und kräftiger Antrieb. Akku, grosse Kapazität, schnell Ladefähig mit konstanter Leistungsabgabe Keine Stecker die der Witterung ausgesetzt sind Akku fest im Fahrzeug eingebaut swiss-urbanbikes 5

6 Technische Merkmale des Speedped s Antrieb: Simpel, wenig Teile, auf Fahrer einfach abstimmbar Stark, klein und leicht Leistung bis 500 Watt Akku: LiFePo4 Akku, 750 Wh Kapazität, Reichweiten über 100 km sind ohne weiteres möglich Spannung 48 VDC, Hohe Zyklenzahlen Schnell Ladefähig Anzeige mit Zusätze wie: Echtzeitanzeige des momentanen Verbrauchs in Watt Akkukapazität in Wh, damit ist der Zustand des Akkus für den Benutzer überprüfbar Ladezyklen, Anzeige Total der verbrauchten Ah Durchschnittsverbrauch in Wh/km swiss-urbanbikes 6

7 Energie und Arbeit swiss-urbanbikes 7

8 Die Kilowattstunde Die Kilowattstunde (kwh) ist die am häufigsten verwendete Einheit für Arbeit oder Energie. 1 kwh = Watt x 1 Stunde = Arbeit Wh = Watt x 1 Stunde = Energie Mit der Energiemenge Wh (=1 kwh) kann man zum Beispiel: 5 Stunden mit einem Elektrovelo bei einer Aufnahmeleistung von 200 Watt herumfahren. Fünf Stunden am Computer arbeiten (bei einer Leistung von 200 Watt) Einen 72 kg schweren Menschen ca Meter hoch heben Ca. 10 Liter Wasser von 18 C auf 100 C erhitzen swiss-urbanbikes 8

9 Energieverbrauch beim Velofahren (in Watt, Ableitung aus Am Berg benötigt man ein vielfaches an Energie gegenüber dem Fahren auf ebenen Strecken swiss-urbanbikes 9

10 Der bürstenlose Elektromotor swiss-urbanbikes 10

11 Funktionsprinzip Aussenläufer swiss-urbanbikes 11

12 Typische Wirkungsgradlinie eines E-Motors rpm swiss-urbanbikes 12

13 Gesamtwirkungsgrad Ebike Der Gesamtwirkungsgrad ist der Faktor von: Wirkungsgrad Motorsteuerung: 98 % Wirkungsgrad Motor: 83 % Wirkungsgrad Getriebe: 95 % Beispiel Zentralmotor: Gesamtwirkungsgrad beträgt: Ebene wie am Berg: 98 % x 83 % x 95 % = 77 % Beispiel Radnabenmotor: Gesamtwirkungsgrad beträgt: Auf der Ebene: 98 % x 83 % = 81 % Am Berg: 98 % x 60 % = 59% swiss-urbanbikes 13

14 Antriebssysteme swiss-urbanbikes 14

15 Antriebssysteme im Vergleich Radnabenantriebe Am Vorderrad Am Hinterrad Zentralantriebe, Tretlagerantriebe Im Tretlager Speedpedantrieb swiss-urbanbikes 15

16 Vorderradantriebe swiss-urbanbikes 16

17 Vorderrad Nabenmotor mit Getriebe und Freilauf swiss-urbanbikes 17

18 Typisches Einbaubeispiel swiss-urbanbikes 18

19 Gefahren von Vorderradantrieben mit Planetengetriebe swiss-urbanbikes 19

20 Drehmoment Abstützung swiss-urbanbikes 20

21 Vor- und Nachteile des Vorderradantriebs mit Getriebe Vorteile: Einfacher Einbau Leicht, sauber, kostengünstig Nabenschaltungen können verwendet werden Empfehlung, nicht geeignet für Leistungen über 250 Watt Nachteile: Am Berg schwach (ab Steigungen von 10-12%) Optimaler Wirkungsgrad nur in einem limitierten Bereich Gewicht am Vorderrad Getriebegeräusche sind hörbar bis störend Vorsicht Gabel Ausfallenden!!! swiss-urbanbikes 21

22 Hinterradantriebe swiss-urbanbikes 22

23 Beispiel Hinterradantrieb mit Getriebe swiss-urbanbikes 23

24 Vor- und Nachteile des Hinterradantriebs ohne Getriebe Vorteile: Einfacher Einbau. Rekuperation möglich, (Motorbremsung). Kein Gegenmoment am Ausfallende, dadurch können höhere Motorenleistungen einbebaut werden. Bis auf Kugellager und Dichtungen, keine Verschleissteile Geräuschlos Nachteile: Am Berg limitiert oder schwerer Motor optimaler Wirkungsgrad in einem kleinen Bereich Nabenschaltungen nicht möglich Kein Freilauf möglich, das heisst ohne Motorunterstützung schlecht zu fahren. Rotor dreht immer mit. swiss-urbanbikes 24

25 Vor- und Nachteile des Hinterradantrieb mit Getriebe Vorteile: Einfacher Einbau Leicht, sauber, Kostengünstig Empfehlung, nicht geeignet für Leistungen über 250 Watt Nachteile: Am Berg schwach (ab Steigungen von 10-12%) Optimaler Wirkungsgrad nur in einem limitierten Bereich Nabenschaltungen können nicht eingebaut werden Getriebegeräusche sind hörbar bis störend Vorsicht Rahmen Ausfallenden!!! swiss-urbanbikes 25

26 Zentralantriebe swiss-urbanbikes 26

27 Einbaubeispiel Bosch swiss-urbanbikes 27

28 Einbaubeispiel TDS swiss-urbanbikes 28

29 Vor- und Nachteile des Zentralantriebs Vorteile: Motor wirkt auf die Gangschaltung des Fahrrads, dadurch kann der Motor im über diesen Schaltbereich stets im besten Wirkungsgrad arbeiten. Ideale Kombination Mensch/Maschine Am Berg stak und auf der Ebene schnell (Achtung Zulassung) Räder können ohne Probleme aus- eingebaut werden, (keine Kabel) Leise bis geräuschlos Nachteile: Benötigt einen Spezial Fahrradrahmen, kann nicht nachgerüstet werden. Schlechterer Gesamtwirkungsgrad auf ebener Strasse. swiss-urbanbikes 29

30 SPEEDPED Antrieb swiss-urbanbikes 30

31 Der Speedped Antrieb swiss-urbanbikes 31

32 Berechnung der Leistung Grundsätzlich ist Leistung Kraft * Weg / Zeit. Wenn wir mit dem Auto von A nach B fahren benötigen wir eine Kraft die den Luft- und Rollwiderstand überwinden muss. Die Strecke von A nach B ist der Weg und die Zeit der Zeitraum in der die Strecke überwunden wird. Je kürzer die Zeit desto höher ist die Geschwindigkeit und die Leistung. Die Leistung des Motors wird mit der unten stehenden Formel berechnet. P = Leistung in kw M = Drehmoment in Nm N = Drehzahl in Umdrehungen/min P = M * n * 2 * Pi 60 * 1000 P = M * n 9550 Anhand der Formel wird ersichtlich, dass die Leistung ein Produkt aus Drehmoment und Drehzahl ist, welches noch durch eine Konstante geteilt wird. Aus der Formel geht auch hervor, dass ein grosses Drehmoment erst dann zu einer grossen Leistung führt, wenn die Drehzahl nicht zu klein ist. swiss-urbanbikes 32

33 Grund weshalb der Speedped Antrieb auf die Hinterradnabe wirkt FAZIT: Motor Hinterrad dreht 3 mal schneller als Tretkurbel. Ritzel 16 Zähne Tretkranz 48 Zähne Dadurch kann der Motor 3 mal kleiner und leichter gebaut werden als ein Mittelantrieb. Der Antrieb kann die Schaltung mitbenützen swiss-urbanbikes 33

34 Vor- und Nachteile des Speedped Antriebs Vorteile: Sehr einfaches und leichtes Konzept Motor wirkt auf die Gangschaltung der Nabenschaltung, dadurch kann der Motor im über diesen Schaltbereich stets im besten Wirkungsgrad arbeiten. Ideale Kombination Mensch/Maschine Am Berg stak und auf der Ebene schnell (Achtung Zulassung) Räder können ohne Probleme aus- eingebaut werden, (keine Kabel) Nachteile: Benötigt einen Spezial Fahrradrahmen, kann nicht nachgerüstet werden. Funktioniert nur mit Nabenschaltungen swiss-urbanbikes 34

35 Der Akku swiss-urbanbikes 35

36 Bestimmung der Akku Kapazität Die Kapazität eines Akku ist der Faktor aus den zwei Grössen: Spannung = V (Volt) Nennladung = Ah (Amperestunde) Beispiel: Der Akku hat eine Spannung von 25 V und eine Nennladung von 10 Ah. Daraus ergibt sich die Kapazität von 250 Wattstunden. Das entspricht einer Energiemenge von ¼ Kilowattstunde. swiss-urbanbikes 36

37 Aufbau und Prinzip eine Liion Akku swiss-urbanbikes 37

38 Akku Technologien swiss-urbanbikes 38

39 Lithium Technologien Leistung Energie Sicherheit, Thermische Stabilität Kosten & Verfügbarkeit Lebensdauer LiCoO LiNi 1-x Co x O LiMn 2 O LiFePO swiss-urbanbikes 39

40 Display swiss-urbanbikes 40

41 SPEEDPED Anzeige Zeigt wichtige Zusatzangaben wie: Echtzeitverbrauch in Watt Verbrauchte Energie in Wattstunden Statistischer Durchnittsverbrauch in Wh/km Ladezyklen und Totalverbrauch in Ah swiss-urbanbikes 41

42 Welche Infos/ Funktionen sind nützlich? Mehrere Leitstungsstufen Stromverbrauch in Echtzeit (in Watt) Speed und Kilometeranzeige Durchschnittlicher Verbrauch in Wh/km Wh-Anzeige in Echtzeit Licht Ladezyklen swiss-urbanbikes 42

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