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E-Bike Forscher wollen E-Bike-Antriebe mit Prüfstand optimieren

Redakteur: Katharina Juschkat

E-Bikes sind eine gern genannte, umweltfreundliche Alternative zum Stadtverkehr – doch der Wirkungsgrad des Antriebs könnte wesentlich höher liegen. Forscher des KIT wollen das ändern.

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KIT Karlsruher Institut für Technologie
ATE Antriebstechnik und Entwicklungs GmbH & Co. KG
SMC Deutschland GmbH
Forscher des KIT testen E-Bikes auf einem Prüfstand wie er in der Automobilindustrie üblich ist.
Forscher des KIT testen E-Bikes auf einem Prüfstand wie er in der Automobilindustrie üblich ist.
(Bild: Markus Breig, KIT)

E-Bikes erfreuen sich immer noch größter Beliebtheit und obwohl sich die Technik in den letzten Jahren enorm verbessert hat, sind die Antriebe häufig stärker im Hinblick auf die Kosten optimiert als auf die bestmögliche Kraftentfaltung. Darunter leidet der Wirkungsgrad und die Reichweite – im Vergleich zu anderen E-Fahrzeugen schneiden E-Bikes deshalb schlechter ab. Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben jetzt eine Prüfstand für E-Bikes errichtet, um das zu verbessern.

E-Bikes mit Wirkungsgrad von 70 Prozent

Martin Doppelbauer, Professor am Elektrotechnischen Institut (ETI) des KIT, erklärt: „Die meisten Motoren, die heute in E-Bikes verbaut sind, wurden ursprünglich als Antriebe für andere kleine Elektrogeräte entwickelt, zum Beispiel als Lenkhilfe in Autos.“ Deswegen seien sie nicht per se schlecht, aber eben auch nicht so optimiert, dass sie die beste Fahrleistung erbrächten.

BUCHTIPP Auf dem Stand der aktuellen Technik vermittelt das Fachbuch „Akkuwelt“ das Basiswissen zur Batterie-Technologie und bietet einen Überblick über die Entwicklung, den Bau und die Anwendung von Batterien. Außerdem gibt das Buch Einblick in potenzielle und zukünftige Entwicklungstendenzen.

So erreicht laut dem Professor ein durchschnittliches Elektroauto gegenwärtig einen Wirkungsgrad von 90 %. Die zugeführte Energie wird also fast vollständig in Leistung umgesetzt. „Bei handelsüblichen Pedelecs beträgt er hingegen nur 70 %“, erläutert Doppelbauer. Zukünftige Motoren müssten vor allem kompakter und damit auch kleiner, leichter und reichweitenstärker sein. Dazu wenden die Forscher am ETI Entwicklungsmethoden und Erkenntnisse von größeren Antrieben für batterieelektrische Fahrzeuge, die heute bereits sehr weit entwickelt sind, auf die kleinen Pedelec-Motoren an.

E-Bike in einer halben Stunde wieder aufladen

Doch nicht nur der Motor selbst kann noch verbessert werden, sondern auch Komponenten wie Getriebe, Kühlung, Leistungselektronik und nicht zuletzt die Batterie. „Bislang fehlt bei den meisten Herstellern ein Schnellladesystem“, sagt Doppelbauer. Ein solches entwickelt das ETI jetzt gemeinsam mit einem Heidelberger E-Bike-Produzenten. „Räder für den Stadtverkehr muss man in einer halben Stunde während des Einkaufens aufladen können, dann kann man die Batterien kleiner, leichter und damit praxistauglicher machen“.

Um die angepeilten Neuentwicklungen auf Herz und Nieren zu testen, haben die ETI-Forscher den neuen Prüfstand eingerichtet wie er in der Automobilindustrie üblich ist. „Hier können wir Fahrräder vollautomatisch realistischen Dauertests unterziehen“, erklärt Doppelbauer. Die Räder durchlaufen dabei unterschiedliche Fahrzyklen in allen Geschwindigkeiten, ebenso könnten Berg- und Talfahrten nachgestellt werden: „Wie bei den großen Motoren auch“.

BUCHTIPPDas Buch „Praxishandbuch Antriebsauslegung“ hilft bei der Auswahl der wesentlichen Bestandteile elektrischer Antriebssysteme: Motor, Getriebe, Stellgerät, Netzversorgung sowie deren Zusatzkomponenten. Auch auf die Berechnung wird intensiv eingegangen.

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