E-bikes zijn populairder dan ooit en voor bijna elke prijs toegankelijk. Als je overweegt er een te kopen, is de kans groot dat je vragen hebt over de elektromotor die je over heuvels vervoert en onmogelijke Strava KOM’s levert. Dat deden we ook, dus we hebben onderzoek gedaan naar deze groeiende e-bike-industrie om alles te ontdekken wat we kunnen over de motoren en de manier waarop ze omgaan met e-bikes en rijders.
Daarbij spraken we met specialisten zoals Justin Lemire-Elmore, oprichter en eigenaar van Grin Technologies, een in Vancouver gevestigd ingenieursbureau dat gespecialiseerd is in doe-het-zelf e-bike-kits. Pontus Malmberg, oprichter van Blix Bikes en mede-ontwerper van alle SpinTech-motoren met naafaandrijving, en Jonathan Weinert, sales- en marketingmanager voor Bosch eBike Systems, droegen ook hun expertise bij.
In Deze Gids
Bekijk deze onderwerpen over e-bike-motoren uit de volgende uitleg:
Waarnaar te zoeken
We hopen dat je naar huis gaat met een beter begrip van de technologie, al was het maar om je nieuwsgierigheid te bevredigen over fietsen die zoemen bewegen .
De Manier Waarop E-bikemotoren Werken
In principe interpreteren elektrische motoren elektrische energie in mechanische energie. E-bikes gebruiken borstelloze gelijkstroommotoren of BLDC-motoren, wat betekent dat ze geen borstels gebruiken om de richting van de stroom die naar de motor vloeit af te wisselen, aangezien oude elektrische motoren het begaven. Die borstels maakten de motoren minder effectief en hadden de neiging om na verloop van tijd te verslijten, dus borstelloze motoren zijn al minstens tien jaar de standaard.
Borstelloze elektromotoren maken gebruik van permanente magneten en elektromagneten om elektrische energie om te zetten in mechanische energie. Wikimedia Commons
Open een BLDC-motor en je ziet een aantal kabels rond een cirkelvormige reeks palen gewikkeld. Dat is de stator; het wordt een elektromagneet wanneer de motorcontroller stroom trekt van de batterij naar de kabels. U ziet ook een ronde verzameling permanente magneten direct in of weg van de stator. De oriëntatie van de magneten ten opzichte van de stator is afhankelijk van het type BLDC-motor, maar hoe dan ook, dat is de rotor.
Het begrijpen van de interactie tussen de rotor en de stator is van vitaal belang om te begrijpen hoe e-bike-motoren werken. Wanneer stroom in een cirkelvormige volgorde door de elektromagneten van de stators loopt, stoten die elektromagneten de permanente magneten op de rotor af en trekken ze aan, waardoor deze gaat draaien. De stator is bevestigd aan een roterende as. Op een middenmotor draait de roterende as om koppel te genereren, en dat koppel geeft je trapondersteuning via een klein kettingblad dat is verbonden met de roterende as. Bij naafmotoren wordt de as de as en draait dus niet. In plaats daarvan draait de rotor zelf, waardoor de hele motor (hartslag) draait, waardoor koppel ontstaat om het achter- of voorwiel te laten draaien.
Hoe Motoren Samenwerken Met De Rest Van De E-bike
Naast de motor hebben alle e-bikes motorcontrollers en batterijen. De controllers moduleren de hoeveelheid stroom die in de motor stroomt, die uw input gebruikt om de gewenste hoeveelheid stroom in de batterij in de motor te brengen. Wat een e-bike tot een e-bike maakt, is de ervaring van hoe het vermogen is uitgedeeld, zegt Lemire-Elmore. E-bikes met pedaalondersteuning kunnen gebruikmaken van een snelheidsdetector (ook bekend als cadansdetector), die e-assist moduleert door te ontdekken dat de trapfrequentie van de rijder of koppelsensoren voelen hoeveel koppel de rijder in de pedalen zet. Sommige e-bikes hebben gashendels waarmee u de motor onafhankelijk van uw trapbeweging kunt gebruiken, hoewel de regionale wetgeving bepaalt waar u wel en niet met gaspedaal uitgeruste e-bikes kunt gebruiken.
De Verschillende Soorten Motoren
Ondanks dat ze dezelfde standaardtechnicus delen, zijn de motoren die je op de hedendaagse e-bikes ziet, verkrijgbaar in drie basisvarianten. Mid-drive motoren zijn gepositioneerd in het midden van hun fietsframe, waar je normaal gesproken de trapas vindt. Naafaangedreven e-bikes hebben motoren in de voor- of achternaaf en er zijn twee soorten naafmotoren. Direct aangedreven naafmotoren hebben, afgezien van hun lagers, geen bewegende delen: de motor draait alleen rond de as, die aan de frame-dropout kan worden bevestigd. Versnellingsnaafmotoren gebruiken een verzameling planetaire tandwielen om het motortoerental te verlagen en het koppel te verhogen. Je vindt ook aftermarket e-bike kits waarmee je een standaard fiets kunt uitrusten met een middenmotor of naafmotor, en onder aftermarket kits vind je frictieaandrijvingen, die een draaiend wiel gebruiken dat contact maakt met de achterband om voortstuwing te creëren.
Middenschijven
Een uitvergrote weergave van een Bosch middenmotor. Middenaangedreven motoren bevinden zich tussen de cranks van een e-bike. Een elektromotor creëert koppel dat een as laat draaien die aan een kettingblad is bevestigd. De motor vult dus uw trapkracht aan binnen de kettingaandrijving van de fiets, in plaats van een extra krachtbron toe te voegen. Er is ook een versnellingsreductiesysteem in de motorgroep. Bosch-motoren met middenaandrijving draaien honderden keren per minuut – veel sneller dan je zou kunnen trappen – dus de interne overbrenging van de motor vermindert de RPM’s in de roterende as, waardoor de systeemprestaties worden geoptimaliseerd tot een rijdervriendelijke cadans van 50 tot 80 RPM, Boschs Weinert zegt. Alle, behalve de laagste mid-drive-systemen, bevatten versnellingssensoren die de stroom naar de motor afsnijden terwijl je van versnelling verandert om te voorkomen dat de ketting breekt terwijl de fiets niet in de versnelling staat.
Naafmotoren met directe aandrijving
Een gedeconstrueerde direct-drive motor. De naaf en rotor (het verlaten ding met alle magneten) draaien rond de stator (het middelste item met alle bedrading). Justin Lemire-Elmore
Naafmotoren met directe aandrijving zouden de eenvoudigste e-bike-motoren zijn. De motoras wordt de achteras. Omdat de as op zijn plaats is vastgezet, draait de motor (ook bekend als het hart) rond de roterende as, waardoor je vooruit wordt gedreven. Motoren met directe aandrijving hebben meestal een grotere diameter dan motorreductoren, zegt Grin Technologies Lemire-Elmore, omdat grotere naven een grotere hefboomwerking en grotere koppeloutputs impliceren, wat nodig is om voldoende vermogen te leveren bij lagere RPM’s. E-bikes met directe aandrijving kunnen tijdens het remmen ook elektrische energie opwekken in een proces dat regeneratief remmen wordt genoemd. Motoren zijn volledig bidirectioneel, stelt Lemire-Elmore. Ze kunnen met dezelfde efficiëntie vooruit en achteruit gaan. Als je in de remmen knijpt, informeert een uitschakelschakelaar de motorcontroller om in een generator te veranderen, en ook de weerstand genereert elektrische energie.De energie die wordt teruggewonnen door regeneratief remmen is minimaal – YouTube Tom Stanton ontdekte een normale actieradiustoename van 3,5 procent samen met zijn regeneratieve systeem, hoewel de energiewinst toeneemt op heuvelachtige routes – maar het belangrijkste voordeel is rembesparende remkracht op lange afdalingen, aangezien de remenergie wordt elektronisch verbruikt in plaats van door wrijving.
Versnellingsnaafmotoren
Een gedeconstrueerde gerichte naafmotor. De planetaire tandwielen (tweede van links) vertragen de snelheid van de puls (correct ). Justin Lemire-ElmoreGeared-naafmotoren werken als direct aangedreven hartslagmotoren, behalve dat er in de naaf een elektromotor is die met een aanzienlijk hogere snelheid ronddraait. Die motoras is verbonden met een verzameling planetaire tandwielen die zijn verbonden met de naaf, waardoor de hartslag in een lagere snelheid wordt gedraaid. Deze techniek genereert meer koppel, maar niet zo snel. Naafmotoren met tandwieloverbrenging hebben de neiging om een kleinere diameter te hebben dan motoren met directe aandrijving, omdat ze niet zo’n grote motor nodig hebben om exact dezelfde hoeveelheid koppel op het wiel te creëren, maar de planetaire tandwielen maken de naven breder. De motoren hebben ook een vrijloop: dat betekent dat er geen mogelijkheid is voor regeneratief remmen,maar ze zullen vrij rondlopen in plaats van een kleine trekkracht te creëren wanneer ze niet onder stroom staan, waardoor gerichte e-bikes met een naafmotor meer als conventionele fietsen rijden.
Wrijvingsmotoren
Door wrijving aangedreven e-bikes lijken primitief in tegenstelling tot die met moderne naafmotoren en mid-drive systemen, maar het goedkope ontwerp heeft voordelen voor fietsers die een conventionele fiets willen ombouwen met minimaal werk. Een vastgeschroefde motor drijft een klein wiel aan dat contact maakt met de fiets, meestal onder de liggende achtervorken of boven de stoelresten, hoewel sommige sets worden aangesloten op de vorkrembevestiging. Het motorwiel laat de band draaien en drijft je vooruit. De wrijving betekent verbeterde bandenslijtage, maar het voordeel is dat de sets onderling uitwisselbaar kunnen zijn tussen fietsen. Je zult geen frictieaandrijvingen vinden op nieuwe e-bikes omdat ze vaak omslachtig en minder efficiënt zijn, maar allround kits zoals deze van Alizeti behoren tot de gemakkelijkste methoden om een standaardfiets te elektrificeren.
DIY-systemen
Als je technisch aangelegd bent en het niet erg vindt om je handen vuil te maken, kun je vrijwel elke fiets achteraf uitrusten met een naafmotor of middenaandrijving. Kies voor de motor, methode van trapondersteuning en batterijafmetingen om aan uw behoeften te voldoen met aftermarket e-bike-kits. De Bafang G310 versnellingsnaafmotor is bijvoorbeeld een favoriet onder fabrikanten van e-bikes, evenals de prijzen van de hele doe-het-zelfkit tussen en afhankelijk van uw verzameling componenten (in plaats van inclusief de batterij). Voor veel minder werk is er het Copenhagen Wheel, een direct aangedreven naafmotor en velg die rechtstreeks in je achterste uitvaleinden schuift.
Middenaangedreven Motoren Versus Naafmotoren
Kiezen tussen een hub-aangedreven of zelfs een mid-drive e-bike betekent het beoordelen van uw prioriteiten in een fiets. Met dat in gedachten zouden dit de voor- en nadelen van elk ontwerp zijn.
Voor- en nadelen van mid-drive
Over het algemeen beklimmen mid-drives steile hellingen efficiënter dan e-bikes met naafaandrijving, omdat ze de bestaande aandrijving met versnellingen van de fiets kunnen gebruiken om het maximale uit een hogere versnellingsreductie te halen voor klimmen bij lage snelheden, in plaats van deze aan te vullen als een extra niet- afgestemde stroombron. (Het prestatienadeel doet zich voor elke keer dat een hartslagmotor niet in zijn beste toerental draait – een krachtige versnellingsnaafmotor zou net zo efficiënt moeten zijn als een middenmotor.) Hun gecentreerde positie op de fiets zorgt ook voor een gezondere rit. Dat, gecombineerd met het klimvoordeel, maakt ze de go-to-motor voor e-mountainbikes. Het schakelen van banden op mid-drive e-bikes is gemakkelijker omdat er geen bedrading is tussen het frame en de naaf, en dat stelt gebruikers in staat om elke wielset te besturen.
Shimano’s STEPS mid-drive systeem zorgt voor een gecentreerde gewichtsvermindering.
Het nadeel van het opnemen van een middenmotor in een fiets met kettingaandrijving is verhoogde kettingslijtage. Respectabele e-bike-fabrikanten vertrouwen niet op de kwaliteit van de snaren, maar het toegevoegde koppel betekent dat u wellicht vaker kettingen moet vervangen. Mid-drives zijn ook duurder omdat ze meer mechanische componenten en een hogere versnellingsreductie bevatten, wat de kosten opdrijft.
Voor- en nadelen van naafaandrijving
Omdat naafmotoren buiten de kettingaandrijving van een fiets werken, verslijten ze geen kettingen en tandwielen zoals mid-drives dat kunnen. Ze zijn ook zuiniger omdat ze in aanzienlijk grotere hoeveelheden in massa worden geproduceerd en fabrikanten niet nodig hebben om een frame aan te passen aan een bepaalde motor.
De versnellingsnaafmotor op Aventons Pace 500. Trevor Raab
Naafmotoren, vooral direct-drives, groeien niet zo efficiënt als mid-drives. Als je met een lagere snelheid bergop rijdt en de motor draait ook met een lagere snelheid, dan zet je veel van die elektriciteit om in warmte in plaats van in voorwaartse beweging, stelt Weinert. Het grotere wattage dat wordt vereist door direct aangedreven naafmotoren, betekent grotere motoren en motoren, wat gewicht toevoegt. Gewichtsverdeling is ook niet gebaseerd, hoewel de invloed op het rijgedrag van de fiets afhankelijk is van het gewicht van deze motor. Ten slotte kan het verwisselen van banden vervelend zijn, omdat u de draden moet loskoppelen die de naafmotor van stroom voorzien en bedienen.
Direct-drive Naafmotoren Versus Tandwielnaafmotoren
Als u een e-bike met naafaandrijving overweegt, ontdek dan of de motor gericht of direct aangedreven is. Elk ontwerp heeft zijn voor- en nadelen.
Over het algemeen zijn motorreductoren beter voor toepassingen met een laag toerental en een hoog koppel, en motoren met directe aandrijving zijn beter voor toepassingen met hoge snelheden. Kan de helft van het gewicht zijn van een motor met directe aandrijving die exact hetzelfde koppel heeft, stelt Lemire-Elmore, vanwege het hogere interne toerental van de motorreductoren. Omdat ze echter zijn afgestemd op koppel, hebben motorreductoren moeite om exact dezelfde topsnelheid te bereiken als systemen met directe aandrijving, die hogere snelheden en meer vermogen aankunnen zonder overbelast te raken. Motorreductoren lopen uit met minder weerstand dan motoren met directe aandrijving, hoewel de extra vrijloopimmuniteit van een motor met directe aandrijving minimaal is; het is gelijk aan het toevoegen van nog een set banden, stelt Lemire-Elmore.
Direct aangedreven motoren die vergelijkbaar zijn met deze, zijn meestal lang en smal. De hefboomwerking die wordt geboden met een grotere stator maakt ze zeer geschikt voor toepassingen met hoge snelheid. Justin Lemire-Elmore Direct-drive-motoren zijn normaal gesproken groter en zwaarder omdat ze meer magnetische substantie nodig hebben om koppel bij lage snelheden te genereren, maar die extra elektriciteit en mechanische eenvoud helpen ze om goed te werken bij hogere snelheden. Ze zijn ook stiller dan motorreductoren ( hoewel nieuwere motorreductoren met spiraalvormige tandwielen (in plaats van rechte tandwielen) ook bijna onhoorbaar zijn. Directe aandrijvingen kunnen ook profiteren van een bescheiden extra bereik en verminderde remslijtage als gevolg van regeneratief remmen.
Wat Machtsclassificaties Betekenen?
Proberen de vermogens van e-bikes te vergelijken, is een geweldige manier om uw gezond verstand te verminderen. Dat komt omdat de nominale elektriciteit, de metriek die een paar fabrikanten gebruiken, niet overeenkomt met het werkelijke vermogen van de motor of het maximaal mogelijke vermogen. Het werkelijke vermogen van een motor hangt af van hoe diep deze in een specifieke positie is geladen en van het maximale elektrische vermogen dat de controller in de motor laat stromen, zegt Lemire-Elmore. Het heeft weinig tot niets te maken met een beoordeling.
Het energielabel kan aangeven hoeveel stroom je krijgt voor een bepaalde tijd, hoewel er geen universele standaard is voor de duur van piekvermogen of nominale stroom. Dat kan 10 minuten of 30 seconden zijn, zegt Weinert. Sommige motoren hebben een piekvermogen van 750 watt, maar je hebt misschien de mogelijkheid om dat 1 tot 2 seconden te ontvangen.
Dit is de beste manier om het jargon van de fabrikant te overwinnen. Vermogen is een maat voor hoe snel het werk is gedaan. Koppel, een metriek die door sommige fabrikanten wordt vermeld, is een roterende krachtmeting. Om het vermogen van een motor in watt te bepalen, moet je weten hoe snel zijn rotatie is: koppel vermenigvuldigd met rotatiesnelheid is gelijk aan vermogen. Het uitgangssignaal van een motorvermogen piekt bijgevolg met een bepaald aantal omwentelingen per minuut, en zelfs als je de RPM’s voor piekvermogen zou kennen (veel geluk om dat cijfer te krijgen), zou je die wiskunde niet halverwege doen.
U kunt een idee krijgen van hoeveel maximaal vermogen u werkelijk zult voelen als een fabrikant een e-bike-accu’s spanning en (continue) stroomsterkte van de motorcontroller vermeldt. Dat is een veel betere indicator dan de motorscore omdat de classificaties willekeurig zijn, maar met betrekking tot elektrische energie kun je versterkers vermenigvuldigen met watt. De Juiced Bikes CrossCurrent X heeft bijvoorbeeld een vermogen van 750 watt, oftewel 1 pk. De batterij heeft een vermogen van 52 volt en de motorcontroller levert 20 ampère stroom. Daarom 52V x 20A = 1.040W, maar je zult geen 1.040 watt voelen, aangezien BLDC-motoren niet 100% efficiënt zijn. Het is waarschijnlijk 75% effectief, zegt Lemire-Elmore over deze Bafang-motor. Als de motor 75 procent efficiënt is, zegt de wiskunde dat je een maximum van 780 watt aan piekvermogen zult voelen, wat vrij dicht bij de 750 watt motorscore ligt.De Blix Vika Travel maakt gebruik van voornaafmotoren met een vermogen van 250 continu watt.
Koppel is minder subjectief. Als een fabrikant een e-bike-top of aanhoudend koppel in newtonmeters opsomt, ga daar dan mee akkoord. Sterker nog, percentages van ondersteuning (zoals Bosch-lijsten) vertellen u hoeveel hulp de engine u biedt op een bepaald niveau van e-assist. Anders, als u maar wilt weten hoeveel elektriciteit uw fiets gedurende een langere periode kan produceren, moet u ervoor zorgen dat u contact opneemt met de fabrikant en de betekenis van het vermogen van de fiets opvraagt voordat u koopt.
Waarnaar Te Zoeken
Er zijn nog een paar dingen die u moet weten over e-bikes die van invloed zijn op uw lange rijervaring. Hier is wat je nog meer zou moeten opmerken.
Sensorformulier
E-bikes gebruiken sensoren om het trapondersteuningsniveau vast te stellen op basis van de input van de bestuurder. Er zijn snelheidsdetectoren, oftewel cadanssensoren, die e-assist uitdelen, afhankelijk van de cadans van je trapbeweging. Blix Bikes Malmberg zegt dat de sensoren betaalbaar en onderhoudsarm zijn en een ontspannen rijervaring bieden die veel fietsers waarderen. Als je sneller wilt gaan, trap dan sneller, niet moeilijker, zegt Malmberg. Versnellen is daarom net zo eenvoudig als het verhogen van uw cadans, hoeveel moeite u ook doet. Snelheidsdetectoren zijn typisch voor naafaangedreven e-bikes.
Koppelsensoren daarentegen bepalen de juiste hoeveelheid motorkoppel door te meten hoeveel koppel u op de pedalen uitoefent. Om sneller te gaan, moet je harder trappen. De ervaring lijkt meer op het rijden op een traditionele fiets. Koppelsensoren zijn erg populair in mid-drive fietsen, met name e-mountainbikes, omdat ze rijders meer controle bieden over de toepassing van e-assist: je hebt natuurlijk niet in één keer tonnen kracht nodig bij het nemen van een lastig gedeelte.
Gas geven of niet
Sommige e-bikes worden geleverd met gashendels waarmee rijders de fietsen e-assist kunnen krijgen zonder te trappen. Gashendels zijn een kwestie van voorkeur van de rijder, hoewel ze vooral handig zijn op naafaangedreven fietsen als je aandrijflijn halverwege de rit kapot gaat. Ze zijn ook een kwestie van legaliteit: sommige staten specificeren e-bikes per klasse. Een e-bike van cursus 1 heeft alleen trapondersteuning en bereikt een topsnelheid van 32 km/u, een e-bike van cursus 2 bevat trapondersteuning plus een gaspedaal en bereikt een topsnelheid van 32 km/u, en een e-bike van klasse 3 heeft trapondersteuning die maximaal 45 km/u kan bereiken. Of cursus 3 e-bikes gashendels kunnen hebben, hangt af van wie je het vraagt: Aventons Pace 500 heeft een gashendel tot 32 km/u en trapondersteuning rond de 45 km/u. Met andere woorden, controleer uw regionale wetten voordat u een e-bike koopt met een gaspedaal (of een met e-assist die 32 km/u overtreft).
Het gaspedaal op de Aventons Pace 500 stuwt de motor naar 32 km/u, hoewel de trapondersteuning tot 45 km/u gaat. Trevor Raab
Kwaliteitsproblemen en garanties
Aangezien de aankoopprijs van een e-bike daalt, wordt het steeds belangrijker om de garantie-informatie te controleren voordat u deze koopt. (Het is eigenlijk altijd een fantastisch idee.) Hier is een specifieke reden: lagere e-bikes hebben mogelijk geen thermische rollback, een functie die de interne temperatuur van de motoren meet om te voorkomen dat deze oververhit raakt. Beschouw het als de toerenbegrenzer op een verbrandingsmotor van een auto. Dek hun weddenschappen af dat de meeste mensen niet proberen over een bergpas te klimmen met de motor op totaal vermogen, zegt Lemire-Elmore. Stel dat je een aanhanger bergop trekt met twee kinderen, dan kan het systeem zichzelf vernietigen.
Als een motor te heet wordt, kan het beschermende email rond de statorkabels wegsmelten. Anders gezegd, te veel continue schaalvergroting op lage snelheid kan een motor doen bakken zonder thermische terugdraaiing, en het ontbreken van een fiets is niet iets dat fabrikanten gemakkelijk zullen onthullen (hoewel nieuwe e-bikes zonder thermische terugdraaiing doorgaans motoren hebben die aankunnen meer vermogen dan fabrikanten ze specificeren). Toch is er veel documentatie op het web van oververhitting van e-bike-motoren. Dat is slechts een van de vele dingen die kunnen mislukken met een motor, batterij of motorbesturing, dus het is essentieel om te begrijpen waar je aan begint voordat je koopt.
We hopen dat je nu beter toegerust bent om de ideale e-bike voor jou te kopen. Als je nog vragen hebt die we niet hebben behandeld, stel ze dan in de opmerkingen en doe ons best om dit artikel bij te werken met alle relevante informatie die je wilt weten over e-bike-motoren.
