Um die Reichweite zu vergrössern, gibt es diverse Möglichkeiten:
- Die Hersteller setzen auf immer grössere Akkus – so auch Stromer beim ST7.
- Zusatzakku-Lösungen (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. Dabei soll laut gängiger Meinung besonders die Erhöhung der Trittfrequenz Akku „sparen“ – stimmt das? Mehr dazu unter „Trittfrequenz“ weiter 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.
| Modus | Beschreibung | Energieverbrauch |
| Minimale Unterstützung | Motor nur an Steigungen, langsameres Setup | 6 – 8 Wh/km |
| Typischer Assist | ~40 km/h beim Treten, Motor ständig eingeschaltet | 9 – 12 Wh/km |
| Leistungshungrig | Nicht in die Pedale treten, keine Last oder sehr schnell pedallieren | 14 – 20 Wh/km |
Wenn die Akku-Spannung bekannt ist, muss man als Nächstes herausfinden, wie viele Amperestunden (Kapazität) erforderlich sind, um die gewünschte Tagesstrecke fahren zu können, ohne dass die Batterie leer wird. Die nötige Kapazität hängt davon ab, wie viel Eigenleistung man erbringen will, welche Geschwindigkeit gefahren wird und wie das Streckenprofil aussieht.
Multipliziere die gewünschte Fahrstrecke mit den entsprechenden Wattstunden/km aus der obigen Tabelle, um die erforderlichen Mindestwattstunden (Energie) zu erhalten. Das Resultat in [Wh] dividiert man durch die Systemspannung (36 V / 48 V) und erhält daraus die minimalen Amperestunden [Ah], 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 berücksichtigen, dass der Akku ab dem ersten Tag nach der Produktion einem Alterungsprozess unterliegt. Dieser wird durch die zyklische Belastung bei der Verwendung zusätzlich beschleunigt. Will man auch nach zwei Jahren und im Winter die Pendelstrecke fahren, sollten ca. 20 % zum Resultat hinzugerechnet werden. Man liegt also schlussendlich bei 19,2 Ah, was ziemlich genau der Nennkapazität des Stromer BQ983-Akkus entspricht.
Grundsätzlich sollte man beim Kauf gut überlegen, ob man nicht gleich den grösstmöglichen Akku kauft, auch wenn man dessen Reichweite vielleicht nicht voll ausnutzt. Entscheidet man sich für einen kleineren Akku, kann die Einsparung beim Preis zum Bumerang werden.
Zusatzakku
Eine offizielle Zusatzakku-Lösung bietet Stromer nicht an. Es fehlt sowohl eine elektrische Schnittstelle als auch die entsprechende Software-Unterstützung.
Was kann man tun, wenn der Akku für die Pendelstrecke nicht ausreicht und im Büro nicht geladen werden kann? Die Lösung ist ein Zusatzakku, auch Extender genannt. Dessen Nutzung bietet neben einem deutlichen Reichweiten-Plus auch weitere Vorteile.
Wer mehr dazu wissen möchte lese in PIMP mySTROMER – ‚Akku – Extender‘ und ‚Akku – Zweitakku-Box‘ weiter.
Trittfrequenz / Eigenleistung
Eigenleistung: 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. Will man gleich schnell fahren, wird mehr Eigenleistung durch eine Reduzierung der Fahrstufe und/oder des Drehmomentsensors (in der Omni-App: Tretsensor) erreicht.
Trittfrequenz beim Mittelmotor: Für den Mittelmotor gibt es von ebikespass.de eine interessante theoretische Betrachtung wie sich die Trittfrequenz auf den Akkuverbrauch auswirkt.
Das Ergebnis: Bei einer 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 50 U/min um 24,5 % geringer als bei 85 U/min.
Kann die Rechnung auch auf den Nabenmotor übertragen werden?
Trittfrequenz beim Nabenmotor: Hier müsste die angewendete Rechnung unter Einbezug der Schaltung gemacht werden, da diese auf der Achse des Nabenmotors sitzt und somit die Drehgeschwindigkeit des Motors direkt beeinflusst. Die Trittfrequenz wird quasi auf den Motor übersetzt und wirkt nicht direkt an diesem. Das technische Prinzip des Nabenmotors ist besonders vorteilhaft, wenn höhere Geschwindigkeiten – und damit höhere Motordrehzahlen – erreicht werden können.
Aufgrund ihrer Konstruktionsweise sind Stromer-Nabenmotoren per se relativ drehfaul (max. 395 U/min) und im unteren Drehzahlbereich bzw. bei niedrigen Geschwindigkeiten (< ca. 20 km/h) weniger effizient. Der Wirkungsgrad sinkt, die Abwärme steigt. Da diese vom Stator über einen Luftspalt zum Rotor transportiert werden muss, ist auch die Kühlung – trotz der grossen Aluminiumtrommel – nicht optimal.
Das Drehzahl-/Wirkungsgraddiagramm eines 48-V-/500-W-Nabenmotors sieht so aus:
Besonders am Berg lohnt es sich, zurückzuschalten, um Kraft von der Kette zu nehmen. Damit wird die Unterstützung reduziert und entsprechend weniger Energie benötigt. Da die Trittfrequenz steigt und idealerweise die Geschwindigkeit gleich bleibt, kann vermieden werden, dass der Motor im wirkungsgradschwachen Drehzahlbereich arbeitet und damit Wärme statt Vortrieb produziert.
Eine ausführliche grafische Aufbereitung der Zusammenhänge ist unter MOTOR – ,Simulation der Motordaten‘ zu sehen.
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 Blutzirkulation behindert, die jedoch für den Sauerstoff- und Nährstofftransport wichtig ist. Auch Stoffwechselzwischenprodukte wie z. B. Laktat werden über einen guten Blutfluss besser abtransportiert.
Besser für die Gelenke ist eine höhere Trittfrequenz – denn die Belastungsspitzen sind kürzer und oft geringer. Sportmedizinisch wird eine Trittfrequenz von mehr als 75 U/min empfohlen. In der Reha wird als Patient auf 75 U/min trainiert – diese Marke gilt als untere Grenze, um die Kniebelastung möglichst gering zu halten.