Elassistanssystem till cykel

Elassistans till cykel är mycket stort i Asien, stort i Europa och börjar komma så smått i Sverige. Här är en genomgång av vilka olika typer av elassist som finns. 

Två huvudspår finns inom elassist, navmotor eller mittmotor. En navmotor är en del av hjulet, medan en mittmotor antingen driver direkt på vevaxeln eller ansluter någonstans på drivsystemet via en kedja.

Navmotorer finns i sin tur i två varianter, direktdrift eller med drift via en växel. Här ett exempel på direktdrift:

Rotor	Stator

Och här är en navmotor med inbyggd växel:


Själva motorn med rotor och stator är dold i klumpen till vänster och driver på mittenaxeln, som i sin tur driver de tre plastdreven som driver navet som ekrarna är fästa i. Man kan se kuggarna därinne. Ett vanligt märke på den svenska marknaden är 8Fun (både EcoRide och ZET kör med denna)

Elmotorer är effektiva om de går på höga varvtal. Men höga varvtal är inte direkt vad man har i cykelhjul, därför har det blivit populärt med växlade navmotorer. Elmotorn kan gå på höga varv där den är som effektivast, och genom att växla ned får man en mindre, lättare motor med högre vridmoment. Nackdelen är att det är fler rörliga delar som kan gå sönder. Jag har själv råkat ut för detta, att plastdreven har gått sönder vid för hård belastning.

Mittmotorer har den fördelen att de kan nyttja cykelns växelsystem. På samma sätt som man själv drar nytta av låga växlar i uppförsbackar gör elmotorn det i mittmotorer. Flera olika leverantörer finns, varav några större är Panasonic, Bosch och Ecospeed.


Bosch mittmotorsystem


EcoSpeed mittmotor monterad på en trike. Motorn sitter på baksidan, med flänsar. Viss utväxling fås genom att ha ett litet drev vid elmotorn och ett större vid anslutningen till trikens drivsystem. Plus att trikens vanliga växlar nyttjas.

Det finns också två olika sensorsystem. Antingen går det på rörelse eller så går det på pedalkraft. De som går på pedalkraft har i regel snabbare respons och ger en mer naturlig cyklingsupplevelse, eftersom man får mer kraft ju hårdare man trampar, medan en rörelsesensor är mer av av/på-typ. Rörelsesensorer är dock billigare. Till sensorsystemen kan man koppla till annan styrning, som val av olika assistnivåer och gasreglage.

Kan det vara så att de stora tyska biltillverkarna börjat tänka i banor att det kommer ett slut för bileran? Både Porsche och BMW erbjuder sedan en tid exklusiva cyklar och nu har Daimler (Mercedes och SMART) presenterat en pedelec och Audi visar upp en riktig värsting till e-MTB.

De rör ju sig helt klart däråt iaf. Har pratat med ett par bildesigners, de är minst lika förtjusta i cyklar och motorcyklar som i bilar. Men än är det ont om cyklar från biltillverkarna som också klarar vardagstransporterna, det är mest ett komplement till bilen tycker jag. Audi-cykeln är riktigt läcker, här är en video:


Audi e-bike Wörthersee by AutoMotoTV

Notera den ambivalenta hållningen i hjälmdebatten, uppknäppt hjälm! ;)

Ett 250-watts elassistanssystem kostar cirka 3000 kronor utan batteri om man beställer från en kinesisk nätsajt.

Ett batteri (36 Volt, 10-12 Ah) verkar också ligga på cirka 3000 kronor.

De svenska återförsäljarna EcoRide och ZetCity säljer paket med elassistanssystem och batteri för 6500 kronor, så det verkar inte finnas så mycket att tjäna på att beställa direkt från Kina.

Billigaste Bionx-kitet verkar ligga på 9000 kr.

EcoSpeeds mittmotorer, utan batteri, ligger på 20 000 kr.

Boschs och Panasonics mittmotorsystem verkar inte gå att köpa som privatperson, de kommer bara ihop med hela cyklar.

Efter Boschs framgångar på elassistanssystem så vill inte konkurrenten AEG vara sämre. Premiär för deras elassistans sker på årets EuroBike med både nav- och mittmotor.

http://www.bike-eu.com/Home/General/2012/7/Electronic-Giants-Line-Up-for-e-Bike-Market--1041488W/?cmpid=NLC|Bike%20Europe|24-jul-2012|Electronic%20Giants%20Line-Up%20for%20e-Bike%20Market

På Spezi såg jag ett intressant elassistanssystem på en Steintrikes Mungo. Efter lite efterforskningar så verkar det som att detta är ett nytt japanskt system med kraftsensor, Sunstar iBike S03+. Inget pris på hemsidan, men i ett test så läser jag att priset inklusive batteri ligger på 12 500 kr.

Svenska Höganäs utvecklar en navmotor och ska vara med på årets EuroBike. Inget pris anges ännu.

Den här motorn såg jag på en Sunrider-velomobil. Lite detektivarbete ger att detta är eldriften från numera nedlagda Daum.

I Köpenhamn såg jag denna enkla elassistlösning på flera cykeltaxi.

Till slut så har europaparlamentet bestämt att 250-wattsbegränsningen kommer att vara kvar:

http://www.bike-eu.com/Laws-Regulations/Regulations/2012/11/EU-Vote-Limits-Pedelecs-to-250-Watt-1110726W/?cmpid=NLC|Bike%20Europe|21-nov-2012|EU%20Vote%20Limits%20Pedelecs%20to%20250%20Watt

Även om vi på Velove är på väg att börja tillverka lastcyklar och släp för så tunga cykelstransporter som möjligt så tycker jag att det är bra att effektgränsen blir kvar. Risken hade annars blivit att cyklar och cyklar med last blivit så tunga att de börjar utgöra en allvarlig säkerhetsrisk för medtrafikanter. Energiförbrukningen hade då också kunnat öka och börja närma sig bilens. Med en relativt svag elassist på 250 watt så blir energiförbrukning också låg, en faktor 10-20 gånger mindre än elbilen. Det är ett viktigt argument för cykeln.

Europeiska Cykelförbundet (ECF) är av samma åsikt:

“The minute you start changing the definition of a bicycle, you’re opening up cycling to a whole range of nasty legislation”, said Ceri Woolsgrove. “It could mean compulsory helmets, insurance, licensing to name but a few of the negative consequences. You don’t want to damage the reputation of cycling, and lose all the wonderful benefits that cyclists’ have.”

I ett elassistanssystem så ingår utöver motor och motorstyrning också batteri. Jag kan inte så värst mycket om dem, utom att de flesta innehåller litium. Vanlig energimängd som går att lagra brukar ligga på upp till 0,4 kWh. Energiförbrukningen på en elcykel varierar kraftigt. På min lastcykel, där elassisten ligger på max hela tiden eftersom jag aldrig kommer upp i 25 km/h, är räckvidden ungefär två mil vilket ger en energiförbrukning på ungefär 0,2 kWh/mil. Men det går att komma upp till sju mil på en tvåhjuling om man trampar på bra själv och det inte är för kuperat, och då sjunker energiförbrukningen till 0,06 kWh/mil.

Pris i butik brukar ligga på 3000 kronor för ett 0,36 kWh litiumjonbatteri, så kostnaden per kWh lagringskapacitet är cirka 10 000 kr nu. Självklart kommer det att hända saker här som både ökar kapaciteten och får ner kostnaden. Bosch, en elassistansleverantör, ger sig nu in i batterileken på allvar:

Robert Bosch Battery Systems is to set up a European network of battery specialists. Former business unit SB LiMotive Germany GmbH based in Stuttgart and Cobasys LLC located in Orion/Michigan in USA have been fully integrated into the new e-mobility roof. Bosch Group has acquired former Bosch and Samsung SDI US-joint-venture Cobasys in October.

http://www.bike-eu.com/Home/General/2012/12/Bosch-Starts-in-Batteries-1130125W/?cmpid=NLC|Bike%20Europe|18-dec-2012|Bosch%20in%20Batteries

Mest handlar det här om batterisystem till bilar, men framstegen lär spilla över på cykelbatterier också.

Lite kul kuriosa om litiumjonbatterierna är att svenskan Christina Lampe-Önnerud haft en stor roll i teknik- och produktutvecklingen. För den som vill bekanta sig lite närmare med henne så kan man lyssna på hennes sommar-i-p1 från den 25 juni i år.

Jag kan ju också nämna i sammanhanget att jag själv valde att köpa ett batteri på 768 Wh för ca 7000 kr (på www.crystalyte-europe.com).

En sak att hålla i minnet är att ett batteri har en begränsad livslängd vilket anges i antalet cykler, dvs antalet gånger som det kan laddas och laddas ur. Mitt batteri har angivelsen 500 cykler vilket är lika många som anges för det mindre "systerbatteriet" på 360 Wh. I teorin så skulle man kunna säga att kostnaden per körd meter blir densamma oavsett om man väljer stort eller litet. I praktiken tror jag dock att man inte är så benägen att köra batteriet tomt innan man laddar. Därför tror jag att man kommer kortare med det mindre batteriet. Eller med andra ord att det blir dyrare med ett mindre batteri.

Vi har nu testat Sunstar Ibike på vår quad. Har en god funktion, men också en stor och en liten nackdel. Den stora är att den inte fungerar när den är kallare än minus fem. Återförsäljaren säger att det är ett generellt problem för elassistsystem med kraftsensor. Och efter lite letande hittar jag att även flaggskeppet Bosch har detta problem... Inte bra eftersom elassisten behövs som mest när det är som kallast.

Den lilla nackdelen är att den låter lite grann på grund av sin inbyggda växel. Inte mycket, men en av cykelns fördelar är ju att den kan vara i princip helt ljudlös och detta förtar lite av den upplevelsen.

Så nu hoppas jag på AEG:s nya system som ska komma på de första cyklarna i år. Den har en helt ny konstruktion, en "skivmotor" som inte kräver någon växel och då borde kunna bli i princip ljudlös. Förhoppningsvis klarar den också låga temperaturer. Den är också mycket lättare att montera än Boschs system, som kräver en specialram.

Gamla enskede lådcykelfabrik erbjuder nu en Bakfiets-cykel med två navmotorer, en i varje framhjul. Motorerna har nedväxling med planetväxel, men istället för plastkugghjul är det stålringar under spänning som överför kraften. Detta ska ge en tystare och mer hållbar motor.

Testade Bosch vevaxelmonterad elassist idag, funkade riktigt bra, tyst och sömlöst.

Ludo Technologies vevaxelmonterat system för 1044 Euro (utan batteri):
http://ludotechnologie.42stores.com/product/Kit-moteur-LT-250w

Det har på olika håll skett diskussioner kring tillåten maxeffekt för en pedelec. Här finns definitionen på vad som egentligen avses med "max 250W". Gå till artikel 3 och punkten 35:

35)	högsta kontinuerlig märkeffekt: högsta motoreffekt under 30 minuter vid elmotorn utgående axel enligt FN/ECE:s föreskrifter nr 85

Enligt vad jag kunnat utläsa så innebär detta att det är tillåtet med betydligt högre effekter momentant så länge systemet begränsar tiden för det högre effektuttaget.

Vad jag kunnat läsa mig till så är det precis så det ligger till med några av de nyare systemen. Dvs de kan vara godkända och uppfylla kravet, men ändå ge långt över 250W under flera minuter.

Mycket intressant, tack för det Magnus! 

Bosch uppgraderar sitt elassistsystem:
http://www.bike-eu.com/Sales-Trends/Product-trends/2013/8/Bosch-Launches-Next-Generation-E-Bike-Systems-1325054W/?cmpid=NLC|bike_eu|2013-08-01|Bosch_Launches_Next_Generation_E-Bike_Systems

Vi har som sagt valt Sunstar iBike vevaxelmonterad assist till våra fyrhjulingar. Är lättmonterat och funkar i regel bra, men har två större nackdelar:

• Plastkugghjul som till slut går sönder efter många tunga starter
• Går sämre under fryspunkten, och inte alls under -5

Plastkugghjulen går att få utbytta till metall, dock med något högre ljud.

Problemen med kyla får man hantera antingen genom att parkera inomhus eller värma vid kraftsensorn. Vid drift håller sig allt varmt, då går det bra att köra även vid lägre temperaturer. Det är när allt blivit nedkylt som det är svårt att komma igång.

AEG, som jag hoppades på, verkar ha stött på patrull med sitt elassistsystem och ställde in årets deltagande på Eurobike.

Shimano ska lansera nytt elassistsystem 11 november:

http://www.bike-eu.com/Home/General/2013/11/Shimano-Launches-New-E-Bike-Drive-System-at-TBW-1403506W/?cmpid=NLC|bike_eu|2013-11-05|Shimano_Launches_New_E-Bike_Drive_System_at_Taichung_Bike_Week

Nu har det kommit lite detaljer om nya Shimanoassisten:

• Lättaste vevaxelmotorn hittills: 3,1 kg
• Stora batteriet på 36 Volt och 11,6 Ah ger 8-12 mils räckvidd
• Möjligt att integrera med elektronisk växling på Shimanos navväxlar

Johan, har du sett att stokemonkey har kommit ut med en ny mid-drive med frihjul? http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=28&t=55296

Åh vad spännande! Stokemonkey var vid sidan av Brompton en av de första grejerna som fick mig att bli riktigt intresserad av potentialen i transportcykling.

Här står det att Stokemonkey inte bara kan fås med frihjul numera utan även med kraftsensor!

The Stokemonkey Kit. ebikes.ca
In our new right side drive configuration, there is only a single chain on the right for both the pedal and motor system. The use of a Patterson 2-speed freewheeling crankset allows the motor to drive the chain without spinning the pedals. Furthermore, by clever use of the chain angles and idler pulley locations, we are able to sense the rider's pedal torque on the mounting bracket and provide proportional torque assistance via the V3 Cycle Analyst.

Jag förstår inte riktigt hur kedjan löper, finns det någon bild på det?

Samsung ska lansera elassist på Eurobike i augusti. Den styrs naturligtvis av telefonen. Kommer inte ha kraftsensor, Samsung hävdar att det ska gå bra ändå: "Advanced driving performance based on torque sensorless algorithms"

http://www.bike-eu.com/Sales-Trends/Market-trends/2014/4/More-Electronics-Giants-Target-E-Bikes-1505806W/?cmpid=NLC|bike_eu|2014-04-17|More_Electronics_Giants_Target_E-Bikes

Tack för tipset Mats! Men det är en mopedmotor va?

Ja, på ebikes.ca står det att Stokemoney är på 500w.

Dags för mig att förstå hur vridmoment, effekt, spänning och ström hänger ihop i en elmotor. Efter lite diskussion med Magnus Billberger och lite googlande så tror jag det fungerar så här:

Effekt

Effekt är kraft gånger hastighet. När vi har något som roterar så blir det i stället vridmoment gånger vinkelhastighet man får använda. Vinkelhastigheten är 2*r*pi*n, där r är radien, pi är pi och n=varvtalet. Vinkelhastigheten vid ett cykelhjuls omkrets måste dessutom bli detsamma som själva cykelns hastighet?

Vridmoment

En elmotor har ungefär samma vridmoment oavsett varvtal. Hur högt vridmomentet är beror på hur mycket magneter, hur starka magneterna är och hur mycket lindningar som används, samt hur mycket ström som skickas in i lindningarna.

Ström

Skickar man in för mycket ström in i lindningarna så blir det för varmt och så bränner man motorn. Kör man på högre spänning så blir det inte lika varmt och man kan skicka in mer ström.

Låg effekt vid låga hastigheter med navmotor?

Det som blir nytt för mig här är att effektuttaget blir begränsat vid låga hastigheter med navmotor. Säg till exempel att man har en navmotor som ger 50 Nm vridmoment, och man kör i 5 km/h=1,4 m/s. Effekt=vridmoment*vinkelhastighet=50*1,4=70 watt.

Hur blir motsvarande exempel med vevaxelmotor, där man kör på en växel så att man får hög kadens, och därmed mycket högre varvtal på elmotorn än med en navmotor? Blir effekten högre?

Ny Sunstar-assist presenteras på Eurobike:

Hej,
jag har en bosch elassisterande motor. Plastkuggen har pajjat och du skriver att dina kuggar på iof sunstar:en gått sönder. Vart köper man plastkugg?

Hej Micke! Intressant att få veta att även Boschen kan få problem. Har inget annat råd än att vända dig till återförsäljaren. Garantifråga? Men antar att de inte vill att man ska öppna motorn själv om garantin ska gälla.