Ebike selber bauen

Ebikes sind eine sinnlose Geschichte. Das war auch meine Meinung bis ich es mal wirklich probiert habe. Seither weiss ich ich will auch eins. Also begab ich mich auf die Suche am grossen E-Bike Markt. Modelle, die einem gefallen sind schnell gefunden, allerdings muss man hier gleich mal 3000 Euro aufwärts berappen um ein Ebike zu bekommen, wie ich mir das vorstelle. Aber zum Glück bin ich ja Selbermacher. Hier soll es erst mal um die Theorie gehen. Den konkreten Umbau werde ich in einem späteren Artikel vorstellen.

rechtliches

Zuerst mal der rechtliche Rahmen, der für den Kauf bzw. den Umbau eines Ebikes durchaus relevant ist. In einfachen Worten ausgedrückt darf ein Ebike nicht mehr als 25kh/h fahren. Natürlich kann man damit schneller fahren, allerdings muss sich dann die Motorunterstützung ausschalten. In Österreich hat man noch den Vorteil einer etwas grosszügigeren Regelung, hier darf ein Ebike diese 25km/h auch fahren, wenn man nicht in die Pedale tritt. Man kann also ein Ebike haben, dass mit einem Drehgas wie ein Mofa zu fahren ist. In Deutschland ist dies nicht erlaubt, hier muss ein Sensor abtasten ob pedaliert wird. In diesem Fall spricht man von einem Pedelec, das ohne Zulassung, Nummerntafel und Helm, wie ein Fahrrad gefahren werden darf.
Nun sind 25km/h nicht sehr schnell, und auch darauf reagiert der Markt. Es werden schnellere Modelle angeboten (die also auch bei höheren Geschwindigkeiten als 25km/h Motorunterstützung bieten. Diese werden S-Pedelecs genannt, und zu sagenhaft unverschämten Preisen verkauft. Diese darf man dann im öffentlichen Strassenverkehr prinzipiell nicht fahren.
Auf alle Fälle steht man vor dem Problem, dass preislich erschwingliche Ebikes / Pedelecs sich bei 25km/h einfach abschalten, was für den Herren im besten Alter vielleicht völlig ausreichend ist, für einen sportlichen Fahrer, der auch auf der Ebene Motorunterstützung wünscht aber indiskutabel ist.
Dass S-Pedelecs so sauteuer verkauft werden ist nicht nachvollziehbar. Die Motoren kosten nämlich eigentlich nicht viel mehr. Hier zahlt man einfach dafür, dass man was besonderes will. Die 25km/h Begrenzung ist meist elektronisch eingestellt. Es gibt verschiedene Tricks, wie man diese übergehen kann. War z.b. früher das Tuning eines Boschmotors ganz einfach ist dieses in der neuesten Motorengeneration anscheinend kaum möglich. BionX Antriebe können mit der richtigen Elektronik „freigeschaltet“ werden, allerdings verlangen Händler dafür gar nicht wenig Geld und im Ernstfall hat man dann auch noch Probleme Garantieansprüche geltend zu machen.

wie baut man ein Ebike selber

Der Einfachheit halber verwendet man ein fertiges Fahrrad ;-). Nun gibt es am Markt Umbausätze, bei denen man ein fertig eingespeichtes Laufrad mit einem Nabenmotor erhält, sowie die andere notwendige Elektronik. Man ersetzt sein Laufrad durch dieses motorbetriebene Laufrad, verkabelt ein wenig Elektronik und fertig ist die Sache. Prinzipiell also ganz leicht.

Aber welchen Ebike Umbausatz kauft man

Hier beginnt es schwierig zu werden, was auch der Grund ist warum ich einen eigenen „Theorieartikel“ schreibe. Es gibt einige Dinge zu entscheiden, die einem kaum wer erklärt.

Markenartikel vs. no-name

Es gibt einige wenige Anbieter von Markenumbausätzen. Die meisten davon würde ich behaupten produzieren in China. Ob die Qualität besser ist weiss keiner aber sie kosten im wesentlichen das Doppelte von einem no-name Umbausatz. Bevor ich mir z.B. einen BionX Umbausatz um 1700 Euro kaufe würde ich ein schickes E-Mountainbike mit BionX Antrieb und XT Ausstattung um 2100 Euro bevorzugen, aber das ist jedem selber überlassen. „Marken“ sind z.B. Puma, BionX, Ansbach

No-Name bekommt man bei zahllosen Anbietern in Netz. Manche bieten einfache Importware, andere betreiben hier ein wenig Produktentwicklung und haben clevere Lösungen. Es sind aber alles chinesische Motoren. (In China ist Elektrombilität Alltag, in Gegensatz zu uns). Diese Motoren bekommt man in ziemlich allen Konfigurationen (siehe unten) mit allen Akkuarten usw. Preise beginnen etwa bei 600 Euro mit Akku.

Vorderrad, Hinterrad, Mittelmotor

Ebikes werden direkt über die Nabe an Vorder- oder Hinterrad angetrieben. Ob Vorderradantrieb jetzt gut oder schlecht ist wird unterschiedlich gesehen. Auf jeden Fall ist ein Vorderradmotor oft unproblematischer im Tausch, weil der eigentliche Antrieb (Kette, Zahnkränze usw.) unangetastet bleibt. Manche sehen es auch als Vorteil, dass mit Vorderradantrieb beide Räder angetrieben werden, also sozusagen ein Allradfahrzeug hergestellt wird. Ein Vorteil den ich nur begrenzt nachvollziehen kann.
Auf jeden Fall ist das Vorderrad weniger belastet und so kann auch nur begrenzt Kraft auf die Strasse gebracht werden. Fährt man mit einem Mountainbike richtig steil bergauf hebt das Verderrad ohnehin so schon fast ab. Da lässt sich einfach keine Antriebskraft mehr drauf bringen! Übertreibt man und das Vorderrad dreht durch (bei extrem starken Motoren) wird’s auch schnell gefährlich. Ist der Motor schwer wirkt das Rad auch etwas schwerfälliger zu lenken. Dann kommt noch dazu, dass Räder nicht dazu ausgelegt sind, dass Antriebskräfte auf das Vorderrad kommen, so ist es oft nötig eine Drehmomentstütze anzubringen. Der Motor ist im Vorderrad auch auffälliger. Dann hat man in der vorderen Gabel weniger Platz, so dass die Kombination mit Scheibenbremse oft Probleme mit sich bringt (was es allerdings auch beim Hinterrad genauso gibt.) Bei den heute bereits weit verbreiteten Carbongabeln wäre ich auch mit dem Anbringen einer Drehmomentstütze zumindest vorsichtig.

Alles in allem würde ich sagen, ist das Hinterrad die bessere Lösung. Vor allen bei stärkeren, schwereren Direktmotoren würde ich unbedingt einen Hinterradantrieb bevorzugen.
Mittelmotoren, bei denen am Kurbellager angetrieben wird, haben Vorteile wie Nachteile, sind aber derzeit als Umbausatz ohnehin nicht lieferbar.

Direktmotor, Getriebemotor

Es gibt direkte Motoren, aber auch solche mit einem kleinen Getriebe. Der Direktmotor ist größer, stärker, schwerer und wartungsfreier. Einen Motor ohne Getriebe sollten Sie verwenden, wenn sie hohe Geschwindigkeiten und hohes Drehmoment wünschen. Direktmotoren sind extrem leise und mit einem Direktmotor können Sie auch größere Lasten transportieren. Nachteil des Direktmotors ist, dass es deutlich schwerer und deutlich größer ist, als der Getriebemotor. So kann man meistens auch auf den ersten Blick erkennen um welche Motortype es sich handelt (ist nämlich oft nicht angegeben). Der Getriebemotor kann leicht und klein gebaut werden. Häufig ist er fast hinter dem Zahnkranz versteckt. Der Getriebemotor bekommt bei höheren Geschwindigkeiten ein leichtes Summgeräusch. Grosser Vorteil des Getriebemotors (mit Freilauf) ist, dass er im abgeschalteten Zustand fast widerstandsfrei mitläuft, während der Direktmotor einen gewissen Wiederstand erzeugt (wird manchmal mit ca 10 Watt angegeben). Die Getriebe (meist aus Kunststoff) sind einem gewissen Verschleiß unterworfen. Dieser steigt natürlich rapide mit der abverlangten Leistung an. Bei starken Motoren die mit hohen Geschwindigkeiten gefahren werden gibt es so schon oft nach wenigen Jahren Probleme. Die Zahnräder lassen sich zwar selber tauschen, allerdings muss man Ersatzteile erst mal bekommen.
Ich würde sagen, wenn man ein Fahrrad will, das einen manchmal ein wenig unterstützt, mit dem man aber wie mit einem normalen Fahrrad fahren will, wenn man sich den Berg zum Lebensmittelgeschäft ein wenig erleichtern will, aber auch mal ohne Motor fährt, dann ist ein Getriebemotor das Richtige. Hier sind die häufig verkauften 250W völlig ausreichend.

Wer sein Rad als EBike verwenden will, wer grosse Strecken pendelt, wer Geschwindigkeit will, wer selber sehr schwer ist, oder auch mal Lasten (Hänger, Kinder usw.) transportieren will, der sollte zum Direktmotor greifen. Direktmotoren würde ich persönlich nur als Hinterradantrieb einbauen.

Auf jeden Fall sollte man einen bürstenlosen Motor wählen, was aber heute eigentlich Standard ist.

Leistung, Watt

In Deutschland darf ein Pedellen Antrieb 250W haben, in Österreich 600W. Es werden aber auch Motoren bis zu 1000W verkauft. Zur Verdeutlichung muss man sagen, dass man mit 1000 Watt Antriebsleistung man auf einem Rennrad ca. 60km/h fährt. Man könnte also mit so einem Umbausatz m Rennrad eingebaut in sportlicher Haltung 60km/h fahren ohne auch nur mitzutreten. Nun sind wir alle hohe Geschwindigkeiten gewohnt, aber fahren Sie mal 60km/h auf einem Fahrrad bergab, da geht es schon ordentlich zur Sache. Glücklicherweise werden bei diesen Umbausätzen aber meist unrealistische Leistungen und elektrische Leistungen angegeben. Dies ist keinesfalls die erreichte Leistung direkt am Antrieb. Hat man 250W wirklich am Rad anliegen, dann ist das meist mehr als genug. Bei Umbausätzen kann man sagen, dass für geringe Ansprüche die 250W Variante ausreichend ist, wer etwas mehr Leistung will kommt mit 350-500 Watt sehr gut aus. So hat man schon ein ziemlich heisses Gefährt.

welcher Akku

Jetzt wird es richtig kompliziert 😉 Prinzipiell bieten heute die meisten Akkus zwischen 500 und 1000 Ladezyklen. Sind bei einem Akku 1000 Ladezyklen angegeben würde ich allerdings nicht davon ausgehen, dass man ihn wirklich doppelt so oft aufladen kann. Manche Internetuser schreiben auch schon von massiven Kapazitätseinbußen nach relativ kurzer Zeit. Dies liest man bei Markenprodukten genauso wie bei Billigteilen.

Nachdem der Akku meist den Grossteil des Anschaffungspreises ausmacht ist das schon relevant.

Zuerst gibt es verschiedene Akkuarten. Grob kann man zwischen Lithium und Bleibakkus unterscheiden. Bleiakkus sind schwerer und haben Nachteile wie Memoryeffekt etc. Sie werden deshalb kaum angeboten. Ich bin zwar der Meinung, dass man durchaus auch über moderne Bleiakkus nachdenken kann, vor allem weil diese DEUTLICH billiger sind, aber man bekommt sie ohnehin kaum am Markt. Das Argument, dass Blei Akkus umweltschädlicher sind, gilt nur teilweise, weil man diese heute ordentlich recyceln kann und auch die weltweiten Lithiumreserven bald aufegebraucht sein werden, was auch problematisch ist. Bei den Lithium Akkus gibt es verschiedenste Ausführungen. LiPo, LiIon, LiFePO und zahlreich andere Varianten. Am häufigsten und relativ unproblematisch ist der Lithium Ionen Akku. LiPo s kommen aus dem Modellbau und zeichnen sich durch extreme Energiedichte aus. Das heisst es sind sehr kleine und leichte Akkus. Allerdings sind LiPos nicht ganz ungefährlich was deren Brandgefahr beim Ladevorgang betrifft. Nicht jedermanns Sache. Lithium Eisenphosphat (LiFePO) sind sehr gute ungiftige Akkus, mit hervorragender Energiedichte, aber unbrennbar sind und gute Strommengen liefern. Allerdings sind diese nicht ganz billig.

In jeden Fall ist ein BMS (Batterie Management System) sinnvoll, das Unregelmäßigkeiten zwischen den Zellen ausgleicht und zahlreiche andere Funktionen erfüllen kann.

Die Kapazität der Batterie wird in Ah angegeben. Angaben darüber wieviel km man mit einer Akkuladung fahren kann sind eigentlich Schwachsinn. Dieser Wert hängt von so vielen Faktoren ab, dass Angaben nicht seriös sein können. Vergleichen Sie daher einfach die Ah (mal Spannung!). Nachdem viele Ah auch viel kosten, müssen Sie selber abwiegen, wieviel sie benötigen und sich leisten wollen.

welche Akkuspannung

Die heute gängigsten Varianten sind 24V und 36V. Hochleistungsmodelle gehen auch auf 48 oder sogar 51 V. Beachten muss man, dass erst die Multiplikation der Ah mit der Spannung aussagt, wieviel Leistung man einer Batterie wirklich entlocken kann. Ein 11Ah 24V Akku leistet also deutlich weniger als ein 36V 9Ah ! Weiters gilt, dass mehr Spannung mehr Geschwindigkeit bedeutet. Man kann also (sofern Controller und Batterie dafür ausgelegt sind) einen 24V Antrieb mit 36V betreiben und dieser läuft deutlich schneller. Dies gilt allerdings nicht für elektronisch abgeriegelte Systeme.

welche Regelung

Man hat also einen Motor und einen Akku, jetzt stellt sich nur noch die Frage nach welchem System der Antrieb seine Leistung entfaltet. In Deutschland ist ein Pedelec nur legal, wenn es nur Leistung abgibt, wenn auch pedaliert wird. In Österreich darf man ein Ebike (Motorantrieb ohne Treten) auch zulassungsfrei betreiben. Nun stellt sich aber die Frage wie viel Leistung der Controller zur Verfügung stellen soll. Hier gibt es Systeme, die sowohl die Trittfrequenz, als auch die Trittstärke auswerten (drehmomentgesteuert). Diese Systeme sind teuer, aufwändig und in Umbausätzen nicht verfügbar, bieten aber guten Fahrkomfort. Umbausätze sind üblicherweise kadenzgesteuert, das heisst je schneller man pedaliert, desto mehr Leistung wird angelegt. Dies bewährt sich in der Praxis nur zum Teil. Bei den meisten Kaufpedelecs kann man noch verschiedene Unterstützungsgrade wählen, in Umbausätzen nur teilweise.

Einfacher, komfortabler und sicherer ist es das Gas alleine über einen Griff genau dosieren zu können. Hier gibt es Drehgasgriffe und Daumengas. In Österreich ist dies auch legal. An praktisch alle Controller kann man sowohl den Tretsensor (Pedelec Sensor), als auch das Drehgas anschliessen, der Controller versucht dann (wie auch immer) ein verwertbares Ergebnis aus diesen Faktoren zu errechnen. Zumindest ist das Ganze dann aber in Deutschland legal. Ein Pedelecsensor ist unangenehm zu installieren, und liefert kaum Nutzen. Man hat sogar das Problem, dass er zum Teil langsam anspricht, was beim Anfahren unangenehm ist, beim Bremsen sogar gefährlich werden kann. Stellen Sie sich vor sie müssen eine Notbremsung hinlegen, der Pedelecsensor/Controller registriert aber erst nach einer guten Sekunde (kein unrealistischer Wert), dass sie aufgehört haben zu treten und treibt noch eine Sekunde mit vollen 400 Watt Leistung an. Um dies zu etschärfen werden noch Bremsgriffe installiert, die einen Sensor haben. Zieht man die Bremse, schaltet sich der Motor sofort ab. Hat man Hydraulikbremsen (was bei einem Hochleistungsebike gar nicht dumm ist) gibt es Magnetsensoren, die am Griff montiert werden.

Einziger Vorteil der Pedelecsensoren ist es, dass man nicht zwangsläufig mit der Hand Gas geben muss. Will man gerade schalten, klingeln oder was auch immer, kann ein Handgas unpraktisch sein, es bleibt aber die sicherere und komfortablere Lösung. Bei Drehgriffschaltung sollte man ein Daumengas wählen, bei „Daumenschaltung“ ein Drehgas. Man kann das Gas auch auf der anderen Seite montieren (es ist meist für rechts ausgelegt, wo man aber mehr schalten muss), man muss es aber dann „verkehrt bedienen“ was aber wohl nur Gewöhnungssache ist.

Controller

Meist ist ein Standardcontroller beigepackt. Man kann theoretisch sein System stärker tunen, indem man einen stärkeren Controller kauft. (mehr Ampere) Dies erhöht nicht die Geschwindigkeit (dazu braucht man eine höhere Batteriespannung) sondern die „Kraft“ des Motors. Wichtig ist dabei, dass man eine Batterie hat, die diese Leistung auch dauerhaft liefern kann. (Oft werden Spitzenleistungen der Batterie angegeben, die nichts aussagen.) Im Prinzip macht es aber Sinn einfach den mitgelieferten Controller zu verwenden.

weiteres

Mache Umbausätze haben tolle Displays. Im Prinzip können diese aber nicht mehr als ein 10 Euro Fahrradcomputer. Anzeigen wieviel Batterie noch verfügbar ist kann man eher vergessen. Trotzdem ist ein Display natürlich nett. Manchmal sind diese mit wirklich guten Led-Schenwerfern kombiniert. Es gibt Hupen etc.

Ich hoffe ein wenig Einblick in den Dschungel der Umbausätze gegeben zu haben. In Kürze folgt die Doku meines Umbaus.