Eigenes E-Bike bauen: ein Projekt aus dem Archiv

Bau des eigenen E-Bikes

Der ursprüngliche Artikel erwähnte ein YouTube-Video zum Bau. Das Video ist hier nicht mehr eingebettet; die Bauaufnahmen bleiben unten erhalten.

  „Ein E-Bike? Das ist doch etwas für Faule!“ Das sagte ich mir jedes Mal, wenn mich eine über achtzigjährige Frau auf einem entdrosselten 2-Rad überholte! Ich bestand darauf, mich nur mit Muskelkraft fortzubewegen, und nahm das verschwitzte T-Shirt bei der Ankunft am Arbeitsplatz in Kauf.

 Warum mit einem E-Bike fahren?

Tabelle 1: Vor- und Nachteile eines herkömmlichen Fahrrads

• Der ursprüngliche Text zitierte eine nicht belegte Studie mit einer durchschnittlichen Fahrradgeschwindigkeit von 14km/h in der Stadt gegenüber 12km/h mit dem Auto. Diese historischen Angaben sind keine Zusage für einen bestimmten Weg.

Lösungen für die Nachteile :

• Ein E-Bike verbindet etwas vom Komfort eines kleinen Motorrads mit den Vorteilen des Fahrrads. Es kann an wenig motivierten Morgen helfen und den Schweiß nach einer längeren Steigung verringern.
• Gegen schlechtes Wetter hilft ein guter Poncho.

Tabelle 2: Vor- und Nachteile eines E-Bikes

Lösungen für die Nachteile :

• Bei schlechtem Wetter hilft weiterhin ein guter Poncho, auch wenn der Stil etwas leidet.
• Kaufpreis: Der ursprüngliche Artikel nannte E-Bikes ab 600€ und etwa 1500€ für ein hochwertiges Rad mit ausreichender Akkureichweite, robustem Motor und stabilem Fahrwerk. Das waren historische Preisangaben, keine aktuellen Angebote.

Es gibt damit 2 Möglichkeiten, an dieses Verkehrsmittel zu kommen:

• Den nötigen Betrag für das gewünschte 2-Rad ausgeben
• Ein herkömmliches Fahrrad zum gewünschten 2-Rad umbauen. Der ursprüngliche Artikel nannte bis zu 1000€ Ersparnis gegenüber einem gleichwertigen E-Bike; dieser historische Vergleich muss anhand eines aktuellen Budgets geprüft werden.

Das E-Bike der eigenen Träume bauen 

Zunächst wollte ich mein altes Rennrad zu einem Fahrrad mit elektrischer Tretunterstützung umbauen. Nach Überlegungen und Internetrecherche hielt ich den alten Stahlrahmen und die Felgenbremsen für nicht robust genug für Gewicht und Leistung der geplanten Ausrüstung.

Abbildung 1: Für diesen Umbau als nicht robust genug angesehenes Rennrad

Da mir der Retro-Look der Triumph gefiel, stellte ich mir die Aufgabe, von Grund auf einen Hybrid aus E-Bike und kleinem Motorrad zu bauen.

Anforderungen

• Hohe Leistung, hohe Geschwindigkeit bei ausreichendem Drehmoment (für gute Beschleunigung)
• Robustheit
• Geringes Gewicht (es soll über kurze Strecken getragen und in Zügen mitgenommen werden können)
• Modularität: Die Möglichkeit, das 2-Rad einfach zu warten undje nach künftigem Budgetweiterzuentwickeln

Bau der mechanischen Komponenten

Rahmen

Abbildung 2: Rahmen von Müsing

Gewählt wurde ein aus Deutschland importierter Dirtbike-Rahmen. Seine verstärkten Aluminiumrohre boten die Robustheit und Leichtigkeit für die Leistung dieses Umbaus. Aluminium ist korrosionsbeständig; dadurch wird das gesamte Fahrrad jedoch weder unempfindlich gegen Regen noch wartungsfrei.

Gabel

Abbildung 3: Stahlgabel von Ruff-Cycles

Hochwertige Federgabeln erschienen dem Autor teuer, schwer und stärker verschleißanfällig; deshalb wählte er eine Starrgabel. Stahl wählte er wegen seines Verhaltens bei Stößen und der leichten Dämpfung von Straßenunebenheiten. Diese Wahl ersetzt keine Prüfung der Eignung der Gabel für den Umbau.

Bremssystem   

Abbildung 4: Scheibenbremsen mit 180mm Durchmesser

Für diesen motorisierten Umbau wählte der Autor Scheibenbremsen für wirksames Bremsen. Vorne und hinten wurden 180mm-Scheiben montiert. Die Bremssicherheit hängt vom Gesamtsystem und seiner Eignung für das Fahrzeug ab, nicht allein vom Scheibendurchmesser.

Die mechanischen Bremsen wurden passend zur Motorabschaltung und zur im Projekt beschriebenen elektromagnetischen Bremse gewählt. Diese nutzt den Motor, um Bremsenergie zurück in den Akku zu speisen. Dafür müssen Motor, Controller und Akku kompatibel sein; nicht jedes Kit bietet diese Funktion.

Verstärkung der Ausfallenden 

Abbildung 5: Torque Arm zur Verstärkung des Ausfallendes

Herkömmliche Fahrradrahmen sind nicht automatisch für hohe Motordrehmomente geeignet. Für diesen Umbau wurden deshalb Verdrehstützen aus Stahl, sogenannte Torque Arms, vorgesehen, die auch bei manchen Motorrädern vorkommen. Kompatibilität, Befestigung und Achssitz müssen zum tatsächlichen Rahmen und Motor passen.

Aufbau der Elektrik

Es gibt verschiedene Anbieter von Motor-Umrüstkits für Fahrräder. Power-Ebike.fr wurde im ursprünglichen Artikel als Anbieter leistungsstarker Kits bis 2000W beschrieben; bei passendem Akku und passender Wicklung wurden 80km/h genannt. Der Autor berichtete von gutem Preis-Leistungs-Verhältnis und schneller Unterstützung beim Zusammenbau. Das sind historische Produktbeschreibungen und persönliche Erfahrungen, keine aktuellen Verfügbarkeits-, Service- oder Leistungszusagen.

Je nach Erwartungen und körperlichen Voraussetzungen des Nutzers kommen verschiedene Konfigurationen infrage.

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Erwartungen: Wahl der Motorwicklung

Abbildung 6: Motorwicklung

Der ursprüngliche Artikel unterschied mehrere Motorvarianten:

• Schneller Motor mit weniger Drehmoment (350/480), für straßenorientiertes Fahren beschrieben
• Drehmomentstarker Motor mit geringerer Geschwindigkeit (180×280, Schreibweise des ursprünglichen Textes), für Mountainbikes beschrieben
• Kompromiss zwischen Drehmoment und Geschwindigkeit (280x38O, zu bestätigende Originalschreibweise), als vielseitig beschrieben

Die Wicklung beeinflusst die Motoreigenschaften. Auch die im Artikel genannten Akkuspannungen 36V, 48V und 60V wirken sich aus: Unter vergleichbaren Bedingungen kann höhere Spannung die Drehzahl erhöhen. Die tatsächliche Geschwindigkeit hängt zudem von Controller, Belastung und Aufbau ab; dies ist keine allgemeine Leistungszusage.

Fahrergewicht: Wahl des Controllers

Abbildung 7: 17A-Controller

Das Gewicht von Fahrer und Fahrrad ist wichtig: Eine höhere Last kann mehr Motordrehmoment erfordern. Der Strom beeinflusst das Drehmoment; Akku- und Motorstrom dürfen jedoch nicht gleichgesetzt werden. Auch die Controller-Einstellungen sind wichtig. Der ursprüngliche Artikel nannte Power-E-Bike-Controller mit 17A, 22A, 28A und 35A. Aktuelle Verfügbarkeit und Kompatibilität sind zu prüfen.

ACHTUNG: Prüfen Sie bei der Akkuwahl, ob der Akku den vom Controller benötigten maximalen Akkustrom dauerhaft liefern kann.

Der Anbieter kann bei der Auswahl der passenden Konfiguration helfen.

Montage des Motors

             Abbildung 8: Motormontage

Die Kit-Kompatibilität muss am tatsächlichen Rahmen, an Gabel, Achse und Bremsen geprüft werden. Der ursprüngliche Text erwähnte leichtes Feilen an den Ausfallenden für den Achssitz. Das ist keine allgemeine Anleitung: Lassen Sie den Sitz fachkundig prüfen und holen Sie vor Änderungen an tragenden Teilen die Freigabe des Herstellers ein.

Montage des Controllers

Der Controller bündelt die Befehle und steuert das Akku- und Motorsystem. Er benötigt geeignete Kühlung gegen Überhitzung und darf daher nicht ohne eine für das Modell freigegebene Kühllösung in einem luftdichten Gehäuse eingeschlossen werden.

Anschlüsse

Die im Aufbau beschriebenen formcodierten Stecker vereinfachen die Anschlüsse; gleiche Formen allein belegen jedoch keine elektrische Kompatibilität. Prüfen Sie Schaltplan, Pinbelegung und Spannungen. Der ursprüngliche Artikel verwies auf Montagebilder und Erklärungen des Herstellers; besorgen Sie die Unterlagen für die tatsächlich verwendeten Komponenten.

Hinweis:Zum Schutz gegen Überstrom erhielt dieser Aufbau eine Sicherung. Sie ersetzt weder einen geeigneten Akku und sein Batteriemanagement noch korrekte Verkabelung. Außerdem wurde ein Schlüsselschalter montiert, um unbefugte Nutzung des E-Bikes zu verhindern.

Leistung: einige Zahlen

Reichweite und Laden

Mit einem Akku von 12 A.h gab der Autor eine Reichweite von 50kmungefähr an, mit regelmäßigem Mitpedalieren. Für diesen konkreten Aufbau verwendete der Artikel als grobe Reichweite in km die Akkukapazität in A.h multipliziert mit 4. Das ist keine allgemeine Umrechnung: Spannung, nutzbare Energie und Verbrauch beeinflussen die Reichweite ebenfalls. Ohne Pedalieren, im „Motorradmodus“ des Artikels, sank die genannte Reichweite auf 35km ungefähr. Der Aufbau umfasste zudem eine elektromagnetische Bremse, bei der der Motor als Generator Bremsenergie in den Akku zurückspeiste, abhängig von der Kompatibilität der Komponenten.

Das Laden des Akkus mit 12A.h dauerte laut Bericht etwa 6h. Das war ein Beispiel für das verwendete Ladegerät, keine allgemeine Ladezeit. Verwenden Sie das für den tatsächlichen Akku vorgesehene Ladegerät und dessen Anleitung.

Hinweis : Die Akkureichweite hängt stark von den Bedingungen ab, etwa Wind, Temperatur, Gewicht und Körperbau des Fahrers.

Geschwindigkeit und Drehmoment

Wie oben erläutert, beeinflusst die Akkuspannung die Motordrehzahl und der Strom das Drehmoment; Controller-Einstellungen und Grenzwerte wirken ebenfalls mit. Die tatsächlichen Ergebnisse hängen von Fahrergewicht, Belastung und Windrichtung ab. Akku- und Motorphasenstrom dürfen nicht als identisch angenommen werden.

Für das Beispiel mit einem Akku von 48V und einem Controller mit 17A, nannte der Artikel eine Höchstgeschwindigkeit von 45km/h und Steigungen von15% bei einer Geschwindigkeit von 22km/h.

Verbrauch und Vergleich mit einem Kleinwagen

Tabelle 3: Verbrauch und Vergleich mit einem Kleinwagen, VW Polo 5 — historische Schätzungen

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Was bleibt

Ein selbst gebautes E-Bike hat einen deutlich höheren persönlichen Wert als ein fertig gekauftes. Außerdem lernt man die Maschine kennen und kann Fehler besser einschätzen. Reparaturen müssen innerhalb der eigenen Fähigkeiten und nach Herstelleranleitung erfolgen; die Kenntnis des Aufbaus macht nicht jede Reparatur zu Hause sicher.

Die Teile können teuer erscheinen, auch wenn manche Anbieter ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis haben. Der Preis hängt stark von der gewählten Ausstattung ab: hydraulische oder mechanische Scheibenbremsen, Aluminiumrahmen, Federung und so weiter. Der Autor stellte dies als Wahl zwischen dem neuesten iPhone und einem E-Bike dar.

Ein E-Bike ist nicht zu 100% frei von Umweltauswirkungen. Die Akkuherstellung hat erhebliche Auswirkungen; ersetzte Autofahrten können einen Teil der Verkehrsauswirkungen verringern. Auch der Ladestrom zählt. Das Original nannte etwa 76% Kernenergie in Frankreich und 20% Kohle in Deutschland: unbelegte historische Angaben, kein heutiger Strommix. Daraus ergibt sich keine vollständige Lebenszyklusbilanz.

Das nächste Ziel des Autors war der Kauf von Solarmodulen für eine Ladestation, im Original als „100% sauber“ bezeichnet. Das war eine Zielvorstellung, keine geprüfte Lebenszyklusbilanz der Module, des Akkus oder der Anlage.

Für den Autor war das E-Bike keine Frage von Faulheit, sondern die Suche nach einer Alternative zum Auto, die je nach Nutzung und Ausstattung günstiger, angenehmer und umweltschonender sein kann.

Fragen zum Bau des eigenen E-Bikes können Sie gerne in den Kommentaren stellen.