Das kettenlose Lastenrad: Zwischenbericht vom Weg von der Vision zur Realität

Transkript

1 Das kettenlose Lastenrad: Zwischenbericht vom Weg von der Vision zur Realität CARVE , Cargo Bike Konferenz, Bern Andreas Fuchs, Dr.phil.nat, MAS ETH MP Bern, Schweiz

2 Inhalt Kettenloses Lastenrad Was ist s und wie funktioniert s? Zur Machbarkeit Vorteile für Cargobikes Designs & erste Projekte Fragen & Antworten Kontakte

3 Wie funktioniert s? Rad Tretgenerator = Wandler: Muskelkraft Strom Der Tretgenerator ersetzt den kompletten, mechanischen Antrieb mit Kette oder Zahnriemen Batterie Bemerkungen - Zwischenspeicherung der Tretenergie in der Batterie nur wenn der Motor nicht läuft! - Starkes elektrisches Bremsen möglich

4 Kettenloses Pedelec (Design Harald Kutzke, ca. 1997) Pedal Generator

5 Was ist es? Kein 1:1 Ketten- Ersatz, sondern: Integriertes, mechanisch einfaches Antriebs-System für Mensch-Elektro-Hybride Einfach, daher wartungs-freundlich Technischer Name Serie Hybrid Antrieb, SHEB (Jamerson) (Heutige e-bikes/pedelecs: PHEB, Parallel-Hybrid e-bikes ) Weitere Namen Harald Kutzke: elektronisches Fahrrad, active bicycle Hannes Neupert: Digitaler Antrieb

6 Machbarkeit gegeben Funktionsmuster des kettenlosen Antrieb auf Liegedreirad: Referenz es/enet/streamfile.php?file= pdf&name= pdf Umfassende konzeptionelle Ueberlegungen sowie Berechnungen / Simulationen / Anforderungslisten Ergonomie und Biomechanik Sicherheit und Tretgefühl! eingehend studiert Vergleichsrechnungen mit/ohne Kette : energetische Verluste und Motortemperatur Fahrende Funktionsmuster getestet Benchmark Tests mit/ohne Kette (Wh/km ab Batterie ähnliche Grössenordnung) Varianten von Tretgeneratoren und Radnaben Konzepte für ICT-Bordarchitekturen (Eine Variante: bsp. energybus) Einsatz in der Rehabilitation evaluiert Diverse Publikationen, IP, Vorträge, Workshops Umfangreicher Austausch mit Designern, Experten und Laien

7 Vorteile für Cargo Bikes Sauber, sicher, wartungsarm TCO tief (Kosten über die Lebensdauer) Einfach zu Bedienen, da keine Gangschaltung: Stufenloses Getriebe, automatisiert (by default) Dynamisch, da keine Schaltpausen Drehmomentstarker Antrieb Starkes, elektrisches Bremsen Gute Traktion (kein Drehmoment-Ripple durch Treten) Allrad-Antrieb möglich (elektronisches Differential) Neigetechnik möglich

8 Weise Voraussicht der Designer 1 (2004) Moby

9 Weise Voraussicht der Designer 2 (2012/13)

10 Weise Voraussicht der Designer 3 (1999) Urban Quadracycle Design: Bergeron et. al., 1999

11 Ein Funktionsmuster fährt (Swiss Rikshaw, Susi Rüedi) Neigetechnik

12 Fragen & Antworten 1 Gewicht Kosten Tretgenerator und Kupferkabel ersetzen Kette, Zahnriemen oder Welle sowie die Schaltgetriebenaben oder die Ritzelpakete und Kettenwerfer Gewicht Tretgenerator Kettenantrieb inkl. Schaltung, Bowdenzüge, Kettenschutz (Cargobikes: Ketten sind oft lang, schwer!) Stückkosten: Tretgeneratorkosten Kosten für gute Getriebe-Radnabe Spart den Pedelec-Tretlagersensor: Tretgenerator hat diese Funktion in sich Herstellkosten: Tief, da dramatische Vereinfachung: ein Antrieb statt zwei Antriebe! Wartungskosten: Tiefer geht s nicht, da keine Wetterexponierten, bewegte Transmissions-Teile

13 Fragen & Antworten 2 Wirkungsgrad a) DC-Zwischenkreis (Batterie) bis Rad: exzellent b) Tretgenerator bis DC-Zwischenkreis: ok Cargo Bike: oft Elektrokraft >> Muskelkraft d.h. Gesamt-Wirkungsgrad (gewichtet mit Assist-Faktor) sehr gut

14 Benchmark Abb 12 aus: Fuchs Andreas. E-Management-Integration Serie Hybrid E-Fahrrad-Antrieb. Schlussbericht, BFE, 2005 (Downloadable)

15 Fragen & Antworten 3 Steuerung und Regelung Verhindert Durchfallen des Tretpedal beim Antreten Erlaubt nicht-schwammiges, natürliches Tretgefühl Tretgefühl-Design dank Software

16 Nun 3 Klassen von Muskelkraftfahrzeugen Im Anrollen! Das mechanische Fahrrad Das elektromechanische Fahrrad, heutige ebike / Pedelec Das elektr(on)ische, digitale Fahrrad Klassiker: einfach und schön, ist und bleibt gut Boomt. Produktionstechnisch komplexer Hybrid, da zwei Antriebe Mechanisch einfach, integriert, hoch funktional da programmierbar Kompetenzen: Mechanik Kompetenzen: Mechanik & Elektrotechnik & Sensorik Kompetenzen: Mechatronik & Leistungselektronik & Software

17 Kontakte Generelle Info Andreas Fuchs, Bern Swiss Rikshaw Projekt Susi Rüedi, Basel