E-bike aandrijvingen – Deel 1

Krijg je na dit artikel maar niet genoeg? Lees meer over andere systemen in E-bike aandrijvingen - Deel 2 en Deel 3.

Hoe koppel je de elektrische motor aan de E-bike en hoe zorg je ervoor dat hij naadloos samenwerkt met de fietser? Het is één van de grootste uitdagingen in de ontwikkeling van een E-bike of speed pedelec. Sinds het ontstaan van de elektrische fiets zijn er talloze concepten en configuraties uitgeprobeerd. In deze post gaan we dieper in op dit interessante ontwerpprobleem en bekijken we de sterktes en zwaktes van de meest courante systemen. Later gaan we in op het unieke systeem van Ellio.

E-bike aandrijvingen als concept

De term "hybride" associeer je waarschijnlijk meteen met de autoindustrie. Nochtans is de elektrische fiets een veel couranter voorbeeld van een hybride voertuig. Het gebruikt niet alleen elektrische energie maar ook spierkracht om zich voort te bewegen. Eigenlijk is de elektrische fiets trendsetter wat betreft hybride aandrijftechnologie. Ze bewijst dat je groot voordeel kan halen uit de combinatie van de klassieke krachtbron (de benen in het geval van de fiets) met een elektrische motor.

Net als bij wagens zijn er ook bij E-bikes twee fundamenteel verschillende manieren om een hybride te bouwen. Die twee concepten worden seriële en parallel hybrides genoemd en ze duiden aan op welke manier de energie van de menselijke spierkracht doorheen het aandrijfsysteem vloeit.

Serieel Hybride

Bij een seriële hybride vloeit de mechanische energie, die van de benen afkomstig is, volledig via elektrische energie naar het aangedreven wiel. Volg even mee het diagram van linksboven naar rechts toe. In plaats van met je trappers het wiel van de fiets te doen ronddraaien, zijn je trappers gekoppeld aan een generator (vroeger dynamo genoemd). Op die manier wek je stroom op (gele lijn) die naar een motor vloeit. Die motor drijft op zijn beurt het wiel van de pedelec aan. Om te zorgen dat de motor meer vermogen kan leveren dan je als fietser trapt, levert de batterij extra energie aan de motor.

Voor- en nadelen van de serieel hybride

De serieel hybride heeft het grote voordeel dat er geen mechanische verbinding nodig is tussen de trappers en het aangedreven wiel van de pedelec. Een elektrische kabel is voldoende. Daarom is een serieel hybride bijzonder geschikt voor cargobikes, die vaak moeite hebben om de trappers en het achterwiel met een ketting te verbinden. Ook versnellingen zijn volledig overbodig op een seriële hybride E-bike. Het voornaamste nadeel is dat er twee elektrische machines nodig zijn, die bovendien ook allebei groot moeten zijn. De motor moet immers in staat zijn om de fiets volledig alleen voort te bewegen.

Serieel hybrides op de markt

Er zijn een aantal seriële hybrides op de markt. De bekendste is wellicht de Mando Footloose. De Mando is door het ontbreken van de ketting makkelijk vouwbaar. Behalve enkele van dit soort rariteiten is de seriële hybride echter nooit doorgebroken op de E-bike markt. Dat is waarschijnlijk vooral te wijten aan het gebrekkige rijgevoel dat de trapgenerator oplevert.

Parallel hybride

Zoals de naam het zegt, vloeien bij de parallel hybride de mechanische spierenergie en de elektrische energie via parallelle paden naar het wiel. De trappers zijn op een min of meer conventionele manier gekoppeld aan het achterwiel van de fiets. De motor is op één of andere manier in parallel geplaatst met de trappers. Dat kan op een heel aantal manieren. In deel twee van deze reeks over E-bike aandrijvingen gaan we hier dieper op in. De eenvoudigste manier om een parallel hybride te maken is om de motor in het voorwiel te verwerken. Het achterwiel werkt zo volledig op spierkracht terwijl het voorwiel volledig elektrisch wordt aangedreven. Gezien de eenvoud van deze oplossing wordt ze veel toegepast voor ombouwkits van klassieke fietsen.

Voor- en nadelen van de parallel hybride

Het grootste nadeel van de serieel hybride is wellicht ook meteen het grootste voordeel van de parallel hybride. Je hebt slechts één elektrische machine nodig en omdat de trappers nog rechtstreeks gekoppeld zijn met het wiel zoals bij een klassieke fiets ben je ook altijd blij dat de motor er is, hoe klein ook. Elk duwtje helpt, niet waar? Zo kan de parallel hybride ook gebruikt worden wanneer de elektrische stroom uitvalt. Een nadeel is echter dat er twee aandrijfsystemen naast elkaar bestaan en dat je nog steeds een volwaardig versnellingssysteem nodig hebt om de trappers te koppelen met het achterwiel. Een parallel hybride is dus mechanisch een stuk complexer dan een serieel hybride.

Parallel hybride heer en meester

Op de markt zie je nauwelijks iets anders dan parallel hybrides. Het blijft gissen naar de doorslaggevende reden hiervoor, maar volgende zaken spelen zeker en vast een rol. Met de parallel hybride is het fietsgevoel heel gelijkaardig aan dat van een klassieke fiets, wat voor de meeste mensen vertrouwd en intuïtief aanvoelt. Bovendien kan je nog fietsen wanneer de stroomvoorziening wegvalt. Tot slot kan de motor klein en licht worden gemaakt, zodat de E-bike nog sterk lijkt op een klassieke fiets.

Parallel hybrides in alle soorten en maten

In deel twee van deze reeks over E-bike aandrijvingen gaan we dieper in op de verschillende parallel hybride systemen, zoals de middenmotor en de naafmotor. Deel drie legt het unieke systeem van Ellio uit.

Heb je vragen of opmerkingen over deze post? Laat het ons weten via het contactformulier of via info@intuedrive.com

Krijg je na dit artikel maar niet genoeg? Lees meer over andere systemen in E-bike aandrijvingen - Deel 2 en Deel 3.