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Unterstützungsfaktor und Bergreichweite

Ein weltweit einmaliger Fahrtest über zwei unterschiedliche Strecken mit hochmoderner Messtechnik an Board der Testräder. Durchgeführt von Dipl.-Phys. Frieder Herb und Kerstin Bünte, ExtraEnergy.
 

 
So wurde getestet:

1. Vorbereitung:


Batterie:

• Zyklieren: Laden mit dem original Ladegerät,
 Entladen   über eine Stromsenke (elektrische Last)

• Messkabel in Batterie einlöten zum Messen des   Stromflusses ab Batterie während der Testfahrten.



Fahrrad:

Folgendes Equipment wurde an jedes Testrad angebracht:

• Lenkertasche mit Messzentrale und Notwerkzeug

• Palm-Computer zur Erfassung von Geschwindigkeit,   Trittfrequenz und Trittkraft

• Messpedale zur exakten Erfassung der Muskelkraft.
  Die Daten wurden per Funk an die Messzentrale am   Fahrrad übertragen.
• Sensoren für Trittfrequenz und Geschwindigkeit 

• Cyclosport Hack-4 zur Pulsmessung


Weitere Schritte:

• Messpedale kalibrieren durch ein Vergleichsgewicht
• Verkabelung anschließen

• Reifendruck überprüfen 

• Radumfang einstellen 





2. Fahrtests



Alltagsstrecke
Die 8 km lange Strecke bei Kirchheim/Teck enthält kurze Steigungen bis zu 8% und ist ansonsten weitgehend eben.

 Hier wurde der Unterstützungsfaktor ermittelt.

Bergstrecke

Die 500 m lange Strecke beginnt mit einer 8%-igen Steigung und pendelt sich dann bei 7% ein.
 Hier wurden Unterstützungsfaktor am Berg und Bergreichweite gemessen.

Der Unterstützungsfaktor
Ausgangsbasis ist die Messung von Kraft, Trittfrequenz und Geschwindigkeit mit einem Standard-Fahrrad ohne Antrieb auf den definierten Teststrecken. Die Messwerte der Test-Pedelecs werden mit den Messwerten des Standard-Fahrrads verglichen. Die Differenz der Messwerte wird mit dem Unterstützungsfaktor ausgedrückt. 

Unterstützungsfaktor 1 = Die Leistung des Fahrers wird verdoppelt.
Unterstützungsgrad 0 = der Antrieb des Pedelecs kompensiert lediglich sein Zusatzgewicht.
Unterstützungsgrad negativ = ohne Antrieb wäre das Fahren leichter.

Ermittlung des Unterstützungsfaktors

Ermittlung der Referenzwerte:
Mit dem Standard-Fahrrad ohne Antrieb wurden 3 Messungen je in der Ebene und am Berg gemacht.
1. Fahrt: langsame mit wenig Kraft
2. Fahrt: zügig
3. Fahrt: schnell (maximale Leistung des Fahrers)

Während dieser Fahrten wurde das Verhältnis zwischen Durchschnittsgeschwindigkeit und eingesetzter Muskelleistung gemessen. Die Werte wurden in eine Gerade linearisiert, so dass wir für jede Durchschnittsgeschwindigkeit einen Wert für die benötigte Fahrerleistung berechnen konnten.

Messung und Berechnung für ein Pedelec:
Anschließend wurden dieselben Teststrecken mit den Testpedelecs gefahren. Dabei wurde die Muskelkraft und die Geschwindigkeit gemessen. Die Differenz aus  der eingesetzten Muskelkraft und der Geschwindigkeit zum Referenzwert  des Standard-Fahrrades ohne Antrieb ergabt den Unterstützungsfaktor.  Dieser bezieht  sich auf die eingesetzte elektrische Energie. Er berücksichtigt ausserdem Verbesserungen am Fahrrad wie beispielsweise ein geringerer Luftwiderstand.

Formeln zur Errechnugn des Unterstützungsgrads:
Großansicht



Glossar:
ub = Unterstützungsfaktor am Berg
ue = Unterstützungsfaktor Ebene
vpe = Geschwindigkeit Pedelec/E-Bike in km/h (Kilometer pro Stunde)
lpe = Muskel-Leistung Fahrer Pedelec/E-Bike in w (Watt)


Ermittlung der Bergreichweite

Die Bergtrecke wurde so lange bergauf gefahren bis die Batterie leer war (bergab ließ der Fahrer rollen).





3. Auswertung



Nach jeder abgeschlossenen Testeinheit wurden die Messdaten – Geschwindigkeit, Kraft und Trittfrequenz - vom mitgeführten Palm auf den PC heruntergeladen und ausgewertet.


Diese Beschreibung bezieht sich auf die Pedelec- und E-Bike-Tests von 2002 und 2006.

 
 

Termine:

12. bis 15. September 2019, Birmingham, UK, The Cycle Show Birmingham

5. bis 10. November 2019, Mailand, Italien, EICMA

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