Reichweite vergrössern

Um die Reichweite zu vergrössern gibt es diverse Möglichkeiten.

• Die Hersteller tun es mit immer grösseren Akkus, auch Stromer beim ST7
• Zusatzakkulösungen (Extender)
• Dem Anwender bleibt eine Reduktion der Unterstützung über die Fahrstufe bzw. die Einstellung des Drehmomentsensors. Reduziert man eines oder beides spart dies Energie, bedeutet aber auch eine Steigerung der Eigenleistung. Bei dieser, so liest man, soll speziell die Erhöhung der Trittfrequenz Akku ’sparen‘. Ist das so? Mehr dazu unter ‚Trittfrequenz‘ unten.

Akkugrösse grob berechnen

Wie bestimme ich welche Akkugrösse ich brauche?

Grundsätzlich kann man bei E-Bikes/S-Pedelecs mit Nabenmotor von folgenden Energieverbräuchen ausgehen. Die Tabelle basiert auf minimalem Tretaufwand.

Wenn die Spannung bekannt ist, muss man als Nächstes herausfinden, wie viele Amperestunden (Kapazität) erforderlich sind, um die gewünschte Tagesstrecke zu erreichen, ohne dass die Batterie leer wird. Dies hängt davon ab, wie viel Eigenleistung man einbringen will, welche Geschwindigkeit gefahren wird und wie das Streckenprofil aussieht.

Multipliziere nun die gewünschte Fahrstrecke mit den entsprechenden Wattstunden/km aus der obigen Tabelle um die erforderliche Mindestwattstunden (Energie) zu erhalten. Das Resulat in [Wh] dividiert man durch die Systemspannung (36 / 48 V…) und erhält daraus die minimalen Amperestunden die der Akku bereitstellen muss.

Beispiel:
Strecke: 45 km
Systemspannung 48V
Schnell von A nach B, max. Unterstützung: Annahme 17 Wh/km

45 km * 17 Wh/km / 48 V = 16 Ah

Nun gilt es noch zu berücksichtugen, dass der Akku von Tag 1 nach der Produktion einem Alterungsprozess unterliegt. Dieser wird durch die zyklische Verwendung zusätzlich beschleunigt. Will man auch nach zwei Jahren und im Winter die Pendelstrecke fahren, sollten ~20% aufgerechnet werden. Man liegt also schlussendlich bei 19.2 Ah was zielmlich genau der Nennkapazität des Stromer BQ983 Akku entspricht.

Grundsätzlich sollte man beim Kauf gut überlegen ob man nicht gleich den grösstmöglichen Akku kauft, auch wenn man dessen Reichweite vielleicht nicht ausnützt. Kauft man kleiner kann die Einsparung beim Preis zum Bumerang werden.

Zusatzakku

Die Zusatzakkulösung gibt es bei Stromer nicht. Es fehlt eine Schnittstelle.

Was kann man tun, wenn der Akku für die gefahrene Pendelstrecke nicht ausreicht und im Geschäft nicht geladen werden kann? Hier bietet sich ein Zusatzakku, auch Extender genannt, an. Die Nutzung eines solchen bietet neben einem gehörigen Plus an Reichweite auch sonstige Vorteile.

Wer mehr dazu wissen möchte siehe PIMP mySTROMER – ‚Akku – Extender‘ und ‚Akku – Zweitakku-Box‘ weiter.

Trittfrequenz

Will man nicht in einen Zusatzakku investieren kann man auch an der Eigenleistung arbeiten. Je mehr davon erbracht wird, desto mehr wird der Akku geschont und die Reichweite gesteigert. Dies erreicht man mit einer Reduzierung der Unterstützungsstufe und/oder indem man den Wert des Drehmomentsensors (in der Omni App= Tretsensor) reduziert.

Mittelmotor: Für den Mittelmotor gibt es von ebikespass.de eine interessante theoretische Betrachtung wie sich die Trittfrequenz auf den Akkuverbrauch auswirkt.
Das Ergebnis: Bei der niedrigen Trittfrequenz von 50 U/min. und mittlerer Tretunterstützung / Fahrstufe (Leistung: 150 W) sind die Stromwärmeverluste dreimal so gross wie bei 85 U/min. Der Wirkungsgrad des Motors ist bei nur 50 Umdrehungen pro Minute um 24,5 % geringer als bei 85 U/min!

Kann die Rechnung auch auf den Nabenmotor übertragen werden?

Nabenmotor: Hier müsste die angewendete Rechnung wohl unter Einbezug der Schaltung gemacht werden, da diese ja auf der Achse des Nabenmotors sitzt und somit die Drehgeschwindigkeit des Motors und somit den Wirkungsgrad direkt beeinflusst. Die Trittfrequenz wird quasi auf den Motor übersetzt und wirkt nicht direkt am Motor. Das technische Prinzip des Nabenmotors ist besonders vorteilhaft, wenn höhere Geschwindigkeiten und damit höhere Umdrehungsgeschwindigkeiten des Motors gefahren werden können.

Aufgrund der Konstruktionsweise sind die Stromer Nabenmotoren per se relativ „drehfaul“ (max. 395 U/Min.) und im unteren Drehzahlbereich bzw. niedrigen Geschwindigkeiten (< ca. 20 km/h) nicht sehr effizient. Der Wirkungsgrad sinkt, die Abwärme steigt. Da diese vom Stator über einen Luftspalt zum Rotor transportierte werden muss ist auch die Kühlung, trotz der grossen Aluminiumtrommel, relativ bescheiden.

Das Drehzahl/Wirkungsgraddiagramm eines 48 V / 500 Watt Nabenmotors sieht so aus:

Speziell am Berg lohnt es sich zurückzuschalten um Kraft von der Kette zu nehmen. Damit wird natürlich die Unterstützung reduziert und dadurch weniger Energie benötigt. Da die Trittfrequenz steigt und idealerweise die Geschwindigkeit bleibt, kann man vermeiden, dass der Motor im wirkungsgradschwachen Bereich arbeitet und damit Wärme statt Vortrieb produziert.

Nebeneffekt auf den Körper: Und es gibt noch einen anderen Aspekt der für beide Antriebskonzepte gilt. Technisch geht es bei der Trittfrequenz um das Drehmoment, körperlich um den Kreislauf und die Gelenke.

Bei hohen Trittfrequenzen sind die Phasen der Muskelanspannung (Kontraktion) kürzer. Während einer Kontraktion werden die Blutgefässe komprimiert und die Zirkulation des Blutes behindert. Diese ist aber für den Sauerstoff- und Nährstofftransport wichtig. Auch die Stoffwechselzwischenprodukte wie z. B. das Laktat werden über einen guten Blutfluss besser abtransportiert.

Besser für die Gelenke ist eine höhere  Trittfrequenz – denn die Belastungsspitzen sind kürzer und oft geringer. Eine Trittfrequenz von > 75 Umdrehungen pro Minute wird sportmedizinisch empfohlen. Übrigens, in der Reha wirst du als Patient auf 75 U/min. trainiert. Diese Marke gilt als untere Grenze, um die Kniebelastung möglichst gering zu halten.