Wie funktioniert die E-Bike-Technik?

Immer mehr E-Bikes sind auf den Straßen unterwegs. Aus guten Gründen: Einsteigern fällt das Radeln mit Tretkraftunterstützung leichter und auch Steigungen lassen sich mühelos bewältigen. Geübte Fahrradfahrer sind mit E-Kraft noch flotter unterwegs und können zum Beispiel fürs Training den Aktionsradius vergrößern. Demnach für alle Bikefans eine Win-win-Situation.

Die nötige Power hierfür kommt neben dem Akku aus dem E-Bike-Motor. Wir erklären dir, wie ein E-Bike-Motor funktioniert, welche Modelle es gibt und worauf du beim Kauf achten solltest. Herzstück beim E-Bike ist der Motor, komplettiert durch Steuerelektronik und Akku.

Der Akku ist die Energiequelle und versorgt den Motor mit elektrischer Leistung. Damit dieser Motor exakt so wie gewünscht funktioniert, verlangt es nach einer ausgeklügelten Steuerelektronik. Beim Branchenprimus Bosch erfassen über 1.000 Messungen pro Sekunde Parameter wie Drehmoment (Trittkraft), Trittfrequenz und Geschwindigkeit.

Der Drehmomentsensor erkennt, mit wie viel Kraft der Biker in die Pedale tritt. Die Pedalumdrehungen misst der Trittfrequenzsensor. Ein weiterer Sensor zählt mithilfe des in den Speichen angebrachten Magneten die Umdrehungen des Rades, was auf die Geschwindigkeit schließen lässt. So kommt es zu einer optimalen Fahrdynamik und der gewünschten Tretkraftunterstützung.

Das Drehmoment wird gemessen in Newtonmeter (Nm) und steht für die Drehwirkung, also jene Kraft, die beim Treten in die Pedale ausgelöst wird. Ein Vergleich macht dies deutlich. Bei einem Motor mit einem höheren Drehmoment (z. B. 75 Nm) fällt das Anfahren deutlich leichter, als würdest du mit einem nur 40 Nm Motor starten.

E-Bike-Motoren besitzen in der Regel unterschiedliche Unterstützungsstufen. Deren Wert wird in Prozent angegeben. Wenn du zum Beispiel 100 % Unterstützung einstellst, leistet der Motor die gleiche Kraft wie du. Viele Hersteller geben die maximale Antriebsunterstützung an. Durch die einzelnen Fahrmodi erhältst du beim Pedalieren die gewünschte Unterstützung. Du stellst die Modi am Display ein und fährst zum Beispiel im Eco-Modus besonders energiesparend. Darüber freut sich auch der Akku. Fürs Gelände empfiehlt sich hingegen der Mountainbike-Modus.

Besonders zierliche Damen freuen sich über die Schiebehilfe, denn ein Fahrrad mit E-Bike Motor und Akku ist schwerer als ein unmotorisiertes Fahrrad. Noch kurz zur Klärung der Begriffe E-Bike und Pedelec, da diese nicht selten für leichte Verwirrung sorgen. Das „E-Bike“ hat sich inzwischen als Oberbegriff für Fahrräder mit Motorisierung durchgesetzt. Doch eigentlich handelt es sich bei den meisten E-Bikes um Pedelecs. Denn der Begriff Pedelec steht für Pedal Electric Cycle und eine elektrische Tretkraftunterstützung - bei der man nicht selbst mit ganzer Kraft in die Pedale treten muss.

Jedoch funktioniert der elektrische Antrieb nur zusammen mit dem Pedaltritt. Ein solches Pedelec darf ohne Zulassung bis zu einer Geschwindigkeit von 25 km/h gefahren werden. Bei einem dem Begriff voll gerecht werdenden E-Bike hingegen, muss man nicht mehr selbst in die Pedale treten. Man schaltet den Elektroantrieb ein und das „Elektromofa“ fährt los. Richtige E-Bikes sind somit zulassungspflichtig.

Erwähnt sei an dieser Stelle noch das selten vertriebene S-Klasse Pedelec. Ganz grundlegend können bei allen Elektrofahrrädern verschiedene Antriebsstufen ausgewählt werden, die dich beim Fahren unterstützen. Je nach Hersteller kann die Bezeichnung dieser meist drei bis fünf wählbaren Antriebsstufen variieren, üblich sind "Eco" (leichte Unterstützung), "Tour" (mittlere Unterstützung) und "Turbo" (starke Unterstützung).

In jedem Modus schaltet sich der Antrieb automatisch zu, sobald in die Pedale getreten wird. Das geschieht ganz harmonisch. Die ausgewählte Antriebsstufe steuert also die Stärke der Unterstützung. Wie der Antrieb unterstützt, wird vom Motormanagement aus drei Werten zusammengerechnet: Dem Drehmoment, der Geschwindigkeit und der Trittfrequenz.

Die verschiedenen Motortypen

An jedem Fahrrad gibt es mehrere Orte, an denen ein Motor seine Arbeit verrichten kann. Die drei häufigsten Typen sind Frontmotoren, Mittel- und Heckmotoren.

Frontmotoren

Frontmotoren sind häufig in erschwinglicheren E-Bike-Modellen zu finden. Sie sind in der Vorderradnabe verbaut. Durch das höhere Gewicht am Vorderrad verändert sich allerdings die Balance des Fahrrads. Entscheidest du dich für ein E-Bike mit Frontmotor, solltest du unbedingt das Bremsen üben, denn das Bremsverhalten ist anders als bei einem Rad ohne Motor oder mit Mittel- bzw. Heckmotor. Gerade bei Nässe oder Glatteis kann das Vorderrad ausbrechen oder durchdrehen.

Die Vorteile eines Frontmotors sind neben dem günstigeren Preis, dass er mit Rücktrittsbremse und allen Schaltungen kombiniert werden kann. Außerdem läuft er leise und ist relativ verschleiß- und wartungsarm. Insgesamt werden Frontmotoren wegen ihres Einflusses auf die Gewichtsverteilung am Rad und auf das Lenkverhalten immer weniger eingesetzt.

Mittelmotoren

Der Mittelmotor ist im Tretlagerbereich verbaut. Dadurch verändert sich der Schwerpunkt des Bikes kaum. Das führt zu einem sehr angenehmen Fahrgefühl, das sich kaum von dem eines Fahrrades unterscheidet. Aus diesem Grund werden Mittelmotoren besonders häufig in E-Mountainbikes verbaut. Aber auch immer mehr Trekking- und City-E-Bikes setzen auf Mittelmotoren.

Mittelmotoren sind im Rahmen der E-Bikes neben der Kurbel verbaut. Deshalb ist ihnen eine direktere Kraftübertragung möglich, die auch zu einem geringeren Stromverbrauch führt. Wie der Name schon vermuten lässt, befindet sich dieser Motor im Bereich des Tretlagers. Die Bauweise ist sehr kompakt, die Zugkraft (Traktion) enorm und durch den tiefen Schwerpunkt kommt es zu vorzüglichen Fahreigenschaften. Das Radfahren fühlt sich so an wie mit einem Bike ohne Motor. Der Mittelmotor ist mit allen Schaltungsvarianten kompatibel, Kette und Ritzel sind hier etwas höheren Belastungen ausgesetzt.

Heckmotoren

Im Gegensatz zu Front- und Mittelmotoren können Heckmotoren nicht mit Rücktrittbremse und Nabenschaltung kombiniert werden. Aufgrund ihrer Position am Hinterrad ermöglichen sie ein besonders dynamisches Fahrverhalten. Das hat auch zur Folge, dass die meisten Teile des Fahrrads nur geringfügig mehr belastet werden, also weniger verschleißen. Heckmotoren sind einfach nachzurüsten und haben besonders geräuscharme Fahrwerke.

In den vergangenen Jahren wurden immer mehr Nabenmotoren mit Rekuperation entwickelt. Sie können, zum Beispiel wenn es bergab geht, Energie gewinnen und so den Akku aufladen.

Weitere wichtige Eigenschaften von E-Bike-Motoren

Neben der Unterscheidung in Front- Mittel oder Heckmotoren solltest du dich auch mit den verschiedenen Motoren-Herstellern befassen. Einen der größten Unterschiede gibt es zwischen Bosch und allen anderen Motorenherstellern: Das System von Bosch ist geschlossen, Bosch-Motoren sind nur mit Akkus und Display aus eigenem Hause zu nutzen. Das System beeinflusst spürbar das Fahrgefühl der E-Bikes.

Unveränderbar ist jedoch der Widerstand, den unterschiedliche E-Bike-Motoren haben. Einen Widerstand, wenn vorhanden, spürst du erst ab 25 Stundenkilometern. Das ist die gesetzlich festgelegte Grenze, nach der die Antriebe sich nicht mehr zuschalten dürfen. Sind die Motoren abgeschaltet, ist bei einigen der Widerstand des Getriebes zu spüren.

Neben dem Einfluss auf die Fahreigenschaften sind der Stromverbrauch, das Gewicht, die Power und die Größe die wichtigsten Eigenschaften der E-Bike-Motoren. In den vergangenen Jahren haben sich die verschiedenen Antriebe immer stärker verbessert und angenähert, weshalb andere Merkmale des jeweiligen Motors bei der Kaufentscheidung eine immer wichtigere Rolle spielen.

Jeder Antrieb erzeugt Geräusche. Jeder Hersteller geht mit diesen jedoch anders um. Besonders im Markt der Trekking- und City-E-Bikes ist die Lautstärke ein entscheidendes Kriterium. Bei den E-Mountainbikes entwickeln sich bezüglich der Lautstärke aktuell zwei Richtungen. Eine ist auch hier, immer leiser zu werden. Biker, die leisere Motoren bevorzugen, wollen die Natur spüren (und vor allem hören) und möglichst nah an das unmotorisierte Mountainbike-Erlebnis kommen. Andere Biker legen mehr Wert auf einen kraftvollen Antrieb und stören sich nicht am Motorengeräusch, ganz im Gegenteil.

Die wichtigsten Hersteller von E-Bike-Motoren

Der Marktführer für E-Bike-Motoren ist der Automobilzulieferer Bosch. Sie haben als erstes großes Unternehmen den Markt erkannt und lange den Standard unter den Antrieben gesetzt. Als Folge der hohen Marktdurchdringung, kennen sich die meisten Händler und Werkstätten mit Boschmotoren aus. Mit den unterschiedlichen Produktlinien Active Line und Performance Line deckt die Firma alles zwischen City-E-Bike und E-MTB ab. Die Active-Line-Modelle gelten als entspannter, mit weniger Kraft, aber sehr hoher Reichweite. Mit dem aktuellsten Performance Line CX wurde dieser Punkt jedoch verbessert, sodass kaum noch ein Widerstand zu spüren ist.

Auch das bekannte japanische Unternehmen Yamaha zählt zu den ersten Herstellern von E-Bike-Antrieben. Händler und Fahrradhersteller haben mit Teilen von Yamaha aber die Möglichkeit, in einem offenen System mehr gestalten zu können. Der größte Produzent von Fahrradteilen weltweit ist Shimano. Mit ihren großen Ressourcen und gutem Service haben sich die Japaner schnell auf dem Markt etabliert und bieten eine gute Ersatzteilversorgung. Motoren von Shimano sind im Vergleich zu Yamaha oder Bosch kleiner und kompakter. Mit der Größe büßen sie allerdings auch etwas an Power ein. Diese gleichen sie mit einem natürlichen und vergleichsweise leisen Fahrerlebnis aus.

Auch immer mehr kleine Hersteller bieten E-Bike-Motoren an. Noch nicht so lange auf dem Markt ist das Berliner Unternehmen Brose. Mit ihren Drive-S-Modellen haben sie in der Welt der E-Mountainbikes für großes Aufsehen gesorgt und in vielen E-Bike-Tests vordere Plätze belegt. Diese kompakte Form macht das System unauffällig im Bike. Viele beschreiben das Fahrgefühl im Vergleich zu den Motoren der großen Anbieter als sehr natürlich und trotzdem kraftvoll.

Der stärkste Motor auf dem Markt ist von TQ-Systems, einem kleinen bayerischen Unternehmen. Ihre Motoren sind exklusiv in E-MTBs von Haibike verbaut. Ihre große Kraft ermöglicht erfahrenen Fahrern besonders schnell im Gelände zu sein. Ein anderer bayerischer E-Motorenhersteller ist Fazua. Auch diese Motoren sind eher in sportlichen Rädern zu finden. Sie haben hier aber das Ziel, mit möglichst wenig Leistung mehr Kraft zu erzeugen. Das System greift dazu direkt ins Tretlager.

Jeder Motorentyp hat seine Vorzüge für unterschiedliche Einsatzzwecke und Fahrer. Der Motor ist eine zentrale Komponente, die sich maßgeblich auf das Fahrverhalten und den Charakter des Bikes auswirkt. Daher ist es sinvoll, wenn du dich nach einer ersten Orientierung, was für ein E-Bike du fahren möchtest und wo es hauptsächlich zum Einsatz kommen soll, bei einem Händler vor Ort informierst und einige Modelle probefährst.

Die EBS Leistungssteuerung

Durch die EBS Leistungssteuerung können Sie das Fahrverhalten Ihres Elektrorades besonders gut an Ihre Wünsche anpassen. Mithilfe dieser Technologie können Sie die Stärke der Motorunterstützung selber regulieren. Das erlaubt Ihnen eine feine und individuelle Einstellung der Leistungsstärke. Dadurch können Sie jederzeit wählen, ob Sie sanft oder kräftig anfahren möchten.

Anstatt immer auf maximaler Leistung zu fahren, kann über die EBS Leistungssteuerung die Abgabe der Motorleistung geregelt werden: je höher die Stufe, desto größer die Motorunterstützung. Dadurch ist der Übergang zwischen den einzelnen Stufen deutlich flüssiger und das Fahrverhalten natürlicher. Die EBS Leistungssteuerung wirkt sich auch auf die Reichweite des Pedelecs aus. Da der Motor in niedrigeren Stufen energiesparender fährt, wird der Akku geschont und hält länger.

Vorteile der EBS Leistungssteuerung auf einen Blick:

• Die angegebene Werte gelten für Pedelecs.

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