Es gibt mehrere Gründe dafür, dass regenerative Bremsen bei Fahrrädern im Gegensatz zu Elektroautos nicht üblich sind:

1. Elektrofahrräder haben eine sehr schlechte Beschleunigung, und der Fahrer erzeugt etwa die Hälfte der Beschleunigung mit der Motor produziert den Rest. Die Leistung wird durch den langsamen Motor und nicht durch die Batterie begrenzt. Die meisten hochwertigen Elektromotoren drehen gerne mit 5000 - 20000 U / min, aber in E-Bikes drehen sie in keinem solchen Drehzahlbereich. Die beste Drehzahlsituation bei Elektrofahrrädern ist bei Fahrrädern mit mittlerem Antrieb, die genügend Platz für Untersetzungsgetriebe bieten, und die Anordnung mit mittlerem Antrieb ermöglicht aufgrund des Freilaufs kein regeneratives Bremsen. Die schlechteste Drehzahlsituation bei Elektrofahrrädern (niedrigste Drehzahl) ist bei Nabenmotoren, der einzigen Anordnung, die ein regeneratives Bremsen ermöglichen würde. Diese Nabenmotoren können kein hohes Vorwärtsdrehmoment erzeugen und können daher kein hohes Rückwärtsdrehmoment zum Bremsen erzeugen. Im Gegensatz dazu sind Elektroautos für ihre hohe Beschleunigung bekannt, die ein schnelles Bremsen ermöglicht. Ein Elektrofahrrad mit regenerativem Bremsen kann nur die Hälfte seiner schlechten Beschleunigung als Bremskraft erzeugen und ist überhaupt nicht signifikant.

2. Ein häufiger Anwendungsfall für regeneratives Bremsen in Elektroautos geht bergab. Die meisten Autofahrer fahren immer sehr nahe am Tempolimit (sofern der Verkehrszustand oder die Sicherheit nichts anderes erfordern). Im Gegensatz dazu fahren die meisten Radfahrer mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit, die viel höher sein könnte. Ein Autofahrer, der bergab fährt, muss bremsen, um unter dem Tempolimit zu bleiben, während ein Radfahrer häufig eine Abfahrt als Gelegenheit nutzt, um schnell zu fahren. Das häufigste Bremsen bei Abfahrten für Radfahrer ist eine 90-Grad- oder Haarnadelkurve nach einer Abfahrt. Um die Durchschnittsgeschwindigkeit zu maximieren, bremsen die meisten Radfahrer nur sehr nahe an der Kurve, anstatt die ganze Zeit vor der Kurve zu bremsen. Daher ist eine Abfahrt kein guter Ort, an dem ein Elektrofahrradfahrer bremsen kann.

3. Ein weiterer häufiger Anwendungsfall für das regenerative Bremsen in Elektroautos ist das Anhalten an einer roten Ampel. Im Gegensatz zu Autos, bei denen das Bremsen in der Nähe von roten Ampeln üblich ist, anstatt die weit entfernten Ampeln zu antizipieren, selbst bei Autos mit Verbrennungsmotor, bei denen es an regenerativem Bremsen mangelt, haben die meisten Radfahrer eine energiesparende Methode zum Durchfahren von Ampeln gelernt, um unnötige Beschleunigungen zu vermeiden Geschwindigkeiten nur, um sofort bremsen zu müssen. Während eine regenerative Bremse für einen Elektrofahrradfahrer nützlich sein könnte, der einen anderen Schnellstart-Schnellstopp-Fahrstil anwendet, halten die meisten Radfahrer einen solchen Fahrstil nicht für notwendig.

4. Der letzte tödliche Schlag, der ein regeneratives Bremsen unmöglich macht, ist die Steuerung solcher Bremsen. In den meisten Autos gibt es eine natürliche Motorbremsung. Einige Elektro- oder Hybrid-Elektroautos (Toyota) simulieren die typische Motorbremsmenge mit regenerativem Bremsen, während sie gleichzeitig komplizierte (teure, schwere) Maschinen haben, um sich mit dem Bremspedal zwischen regenerativem Bremsen und Scheibenbremsen anzupassen. Dieser Ansatz hat den Vorteil der Vertrautheit für die meisten Autofahrer mit Automatikgetriebe. Eine solch teure, komplizierte und schwere Maschine wäre auf einem Fahrrad nicht akzeptabel. Andere Elektroautos (Tesla) betrügen etwas und lassen den Motor stark bremsen, um zu vermeiden, dass sich die komplizierten (teuren, schweren) Maschinen zwischen regenerativem Bremsen und Scheibenbremsen anpassen, wenn der Fahrer das Bremspedal betätigt. Hochwertige Fahrräder haben dagegen einen extrem geringen Rollwiderstand und keine Motorbremsung - es gibt einen Freilauf. Das natürliche leichte regenerative Bremsen wäre bei einem solchen Fahrrad wertlos. Die Bremssteuerung eines hochwertigen Fahrrads sind unabhängige Hebel für Vorder- und Hinterräder. Eine regenerative Bremse würde nur an einem dieser Hebel funktionieren. Meistens verwendet der Radfahrer nur die Vorderradbremse, und die meisten hochwertigen Elektrofahrräder mit Nabenmotor sind aus gutem Grund nicht mit Vorderradantrieb ausgestattet (beim Bergauffahren wird das Vorderrad praktisch entladen und rutscht ab). Selbst für einen Radfahrer, der mit der Hinterradbremse bremst, müsste es eine komplizierte (teure, schwere) Maschine geben, um sowohl die Regenerationsbremse als auch die Scheiben- / Felgenbremse mit demselben Hebel zu betätigen. Radfahrer würden eine solche Maschine nicht für akzeptabel halten. Die einzige Möglichkeit, ein regeneratives Bremsen zu ermöglichen, besteht darin, eine dritte Steuerung hinzuzufügen, die nur für die hintere Bremse funktioniert. Es wäre eine schreckliche Bremse aufgrund des geringen Drehmoments des Nabenmotorantriebs. Eine solche Bremse wird die meiste Zeit nicht verwendet.

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Um bei geringem Gewicht ein nützliches Drehmoment zu erzeugen, muss ein Elektromotor schnell drehen. Die einzige Anordnung, die den Antriebsmotor auf einem E-Bike schnell drehen lässt, ist der Mittelantrieb, bei dem der Motor das Tretlager über Untersetzungsgetriebe antreibt. Eine solche Anordnung funktioniert nicht mit regenerativen Bremsen, da das Schaltwerk der Kettenspanner ist und der Freilauf im Hinterrad.

Da regenerative Bremsen eine schrecklich geringe Leistung haben (Grund Nr. 1), ist dies nicht gültig Anwendungsfall (Gründe Nr. 2 und Nr. 3) und keine praktikablen Kontrollmittel (Grund Nr. 4). Da der Mittelantrieb die logischste Antriebsvariante bei E-Bikes ist, die ein regeneratives Bremsen unmöglich macht, sind regenerative Bremsen bei e nicht möglich -Bikes im Gegensatz zu Elektroautos.

Kurze Antwort: Es lohnt sich nicht.

Die meiste Energie beim Radfahren fließt in die Überwindung des Windwiderstands, insbesondere für Gelegenheitsfahrer. Diese Energie geht verloren und es besteht keine Chance auf Regeneration.

Liberty Trike behauptet, dass Sie höchstens 5-10% der verbrauchten Energie durch Regeneration erwarten können. Panda eBikes behauptet 10%, mit etwas Mathematik.

Im Vergleich dazu hat ein Elektroauto oder -lastwagen viel mehr Masse und Dynamik. Dies macht regeneratives Bremsen lohnender. Diese Arten von E-Fahrzeugen verfügen häufig auch über ein ausgefeilteres Batteriemanagement, wodurch es sicherer und effizienter wird, Energie schnell wieder in die Batterie zu leiten.

Energie wächst mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Wenn Sie ein normalgewichtiger Radfahrer (70 kg) mit einem schweren E-Bike (30 kg) sind und mit 25,2 km / h (7 m / s) fahren, haben Sie eine Energie von

  E = m * v ^ 2/2 = 100 kg * (7 m / s) ^ 2/2 = 2450 J = 2450 Ws  

Für ein E-Bike mit 250 W. Motor, diese Energie reicht für

  t = E / P = 2450 Ws / 250 W = 9,8 s  

Wenn Sie für ein rotes Licht anhalten müssen Alle 1 km fahren Sie 1 km / 7 m * s = 143 s . Das heißt, Sie erhalten nur etwa 7% Reichweitenerweiterung durch Erholung. Ich denke, Hersteller werden es vorziehen, Ihnen 7% mehr Batterie zu geben (einfach und gut für die Vermarktung), als zusätzliche Anstrengungen zur Entwicklung eines Rekuperationsantriebs zu unternehmen. Zumal die größere Batterie Ihnen gute Dienste leistet Langstreckentouren, bei denen der Effekt der Erholung völlig vernachlässigbar wäre.

Die obigen Ausführungen beziehen sich auf die Verwendung in relativ flachem Gelände, das der Hauptmarkt für E-Bikes zu sein scheint. Es gibt jedoch Anwendungsfälle, die in der Tat das Hinzufügen einer regenerativen Bremse begünstigen würden:

1. Erholung wäre gut, um durch eine Stadt zu pendeln. In einer solchen Umgebung kann es sich lohnen, mit einer leeren Batterie zu fahren und die zurückgewonnene Energie nur zum Beschleunigen zu verwenden, wenn sich die Lichter ändern. Es wäre möglich, ein wirklich leichtes E-Bike nach diesem Prinzip zu bauen (nur eine winzige Batterie für ungefähr 5 kW), aber das ist nicht der Hauptmarkt für E-Bikes: Normalerweise wird mit voller Batterie gefahren und vor dem angehalten Die Batterie wird leer.

2. Die Erholung kann in hügeligem Gelände eine entscheidende Rolle spielen: 100 m Höhe bedeuten

     E = g * m * h = 9,81 m / s ^ 2 * 100 kg * 100 m = 98,1 kWs  

   Dies ist Energie, die beim Aufstieg verbraucht und beim Abstieg entfernt werden muss. Es wäre in der Tat ein sehr bedeutender Vorteil, es beim Abstieg für den nächsten Aufstieg wiederherzustellen.

   Es gibt jedoch einen Haken: Die Leute fahren ziemlich schnell bergab. Wenn unser Standard-Biker mit 54 km / h (15 m / s) eine Steigung von 5% hinunterfährt, hat sein Gewicht eine Leistung von

     P = 5% * g * v * m = 0,05 * 9,81 m / s ^ 2 * 15 m / s * 100 kg = 736 W  

   Das ist fast das Dreifache der Nennleistung eines typischen E-Bike-Motors. Und ich habe ein ziemlich harmloses Beispiel verwendet, ich habe Abfahrten gemacht, die ungefähr 2 kW produzierten. Um diese Art der Erholung zu ermöglichen, müsste der Elektromotor viel stärker gebaut werden, als es sein darf. Es müsste ungefähr fünfmal so groß sein und elektronisch begrenzt werden, um beim Beschleunigen nur 250 W zu liefern. Ich denke, es ist offensichtlich, warum E-Bike-Hersteller dies nicht tun.

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Es ist ungewöhnlich, weil Radfahrer sich nicht genug darum kümmern.

Juhist hat einige gute Punkte gemacht, aber keiner von ihnen ist wirklich ein Show-Stopper.

Zunächst einmal eindeutig regenerativ Bremsen sind nur dann nützlich, wenn Sie sie tatsächlich ausreichend verwenden. Nun, es stellt sich heraus, dass Radfahrer nicht gerne bremsen - was sinnvoll ist, da normalerweise nur Energie / Zeit und unnötiger Belagverschleiß verschwendet werden. In relativ flachen Umgebungen kann man nicht an einem Ort bremsen, um an einem anderen einen Schub zu bekommen, während wir auf Bergstraßen oder vorbereiteten MTB-Strecken froh sind, mit den Steigungen nur eine wirklich hohe Geschwindigkeit zu erreichen Der Luftwiderstand wird viel stärker, so dass nicht mehr viel Regen übrig bleibt. Wenn man jedoch diszipliniert genug wäre, um die Regenerationsbremsen auf den Abfahrten vollständig zu verwenden (und vielleicht sogar weiter leicht zu treten), würde man fast die gesamte Energie für den nächsten Aufstieg zurückerhalten, da Elektromotoren und Batterien ziemlich effizient sind .

Das würde natürlich bedeuten, dass Sie nicht viel schneller als bergauf fahren würden, was die meisten Radfahrer wohl als Abhilfe für die Abfahrtspassagen empfinden würden. (Ich persönlich finde es viel befriedigender, auf einem Berggipfel anzukommen, wenn ich weiß, dass die gesamte Energie von meinen Beinen kommt, aber ich scheine dort in einer Minderheit zu sein.)

Wo die Situation etwas anders ist, ist MTB auf natürlichen Singletrails. Jeder außer Downhill-Rennfahrern wird diese ohnehin mit viel Bremsen angehen, weil es einfach zu gefährlich ist, sehr schnell runter zu fahren. Leider sind Nabenmotoren in MTBs besonders problematisch, da sie nicht so viel Drehmoment bieten und ungefederte Masse hinzufügen, während Mittelmotoren nicht in der Lage sind, das Bremsen zu regenerieren.

IMO regeneratives Bremsen hat einen Ort, an dem es wirklich beliebt sein sollte und definitiv gut funktionieren würde: Langstrecken-Touren auf bergigen Straßen. Zeit spielt dort keine große Rolle - länger für die Abfahrten zu brauchen ist eigentlich eine willkommene Pause und Gelegenheit, mehr von der Natur zu sehen; Außerdem müssen Sie besonders vorsichtig sein, wenn Sie im Falle eines Absturzes stundenlang keine Hilfe benötigen. Die zusätzliche Masse des Gepäcks würde auch zu der Energie beitragen, die zurückgewonnen werden kann, während die ungefederte Masse eines Nabenmotors unbedeutend wird.

Es scheint allgemein bekannt zu sein, dass E-Bikes bei keinen Sinn machen Alles für lange Strecken, da es nirgendwo aufgeladen werden kann, aber eine ordnungsgemäß implementierte Regenerationsbremsung ist genau das, was sinnvoll wäre - wenn der Radfahrer bereit ist, sie sowohl im Bremsmodus als auch im Leistungsmodus tatsächlich zu verwenden.

Wir können Szenarien identifizieren, in denen Erholung viel helfen könnte:

• städtisches Stop-and-Go, wie in diesem Artikel (in deutscher Sprache) beschrieben: Sie schätzen dies ab Ein Stopp erfolgt in den ersten Sekunden mit einer Gesamtleistung von 200 - 300 W (abhängig davon, ob z. B. die zu transportierenden Lebensmittel usw. vorhanden sind).
• Touren mit vielen nicht zu langen Anstiegen und nicht -zu steil bergab. Steile Abfahrten bedeuten, dass nur ein kleiner Teil der potenziellen Energie geerntet werden kann.

Der Artikel argumentiert, dass jemand, der kein fitter Biker ist (aber z. B. eine ältere Person, die seine Einkäufe erledigt), dies leicht tun kann haben die Muskelkraft, um mit einer akzeptablen Geschwindigkeit in der Ebene einmal mit Geschwindigkeit zu fahren, aber sie können Schwierigkeiten haben, die Leistung zu erzeugen, um das Fahrrad zu beschleunigen / die Geschwindigkeit bergauf zu halten, die einen sicheren und stabilen Betrieb von ermöglicht das Fahrrad.

Tatsächlich sprechen sie sich grundsätzlich für ein elektrisch unterstütztes System aus, das nur bei niedriger Geschwindigkeit hilft - ohne die normale Muskelleistung über dieser Geschwindigkeit zu beeinträchtigen. Die Idee ist, die Spitzenleistung loszuwerden, damit der Biker mit seiner eigenen kontinuierlich niedrigeren Leistung auskommt.

Hügel benötigen nach einem Stopp etwas mehr gespeicherte Leistung als Beschleunigung, aber ein solches System könnte davonkommen mit sehr kleinen Batterien (siehe unten).

Die Idee hier unterscheidet sich stark vom sportlichen E-Biking: Die Unterstützung soll nur dazu beitragen, dass Menschen nicht so langsam werden, dass das Fahrrad instabil wird.

Der Konkurrent der Erholung ist eine größere Batterie, und meiner Meinung nach lohnt es sich hier nicht.

Ein Blick durch das Internet sagt es mir dass man 1300 kWs (360 Wh) in vielleicht 5 kg Batterie bekommen kann.

Nach den Berechnungen von @ cmaster auf der Rückseite des Umschlags bedeutet dies entweder eine 500-fache Beschleunigung vom Stand auf die Reisegeschwindigkeit oder 1300 m Höhenunterschied.

Mit einem oben beschriebenen Rekuperationssystem könnten wir mit einer kleinen Batterie < 1 kg davonkommen. Ohne Erholung würde 1 kg Batterie, die nur die oben beschriebene elektrische Unterstützung verwendet, immer noch das Äquivalent von 250 m Höhenunterschied oder 100 Starts ergeben. Viel für den täglichen Gebrauch (und das Szenario besteht nicht darin, mit dem Treten aufzuhören, sodass sich der Höhenunterschied um 500 m halbieren würde). 1 kg Batterie ist jedoch im Vergleich zum Gewicht des Laufwerks immer noch klein. (Ja, bei der Zielgruppe des obigen Szenarios kann eine 1-kg-Batterie anstelle einer 5-kg-Batterie ein Argument sein ...)

Und eine 5-kg-Batterie kann nicht nur zur Beschleunigung und Beschleunigung vermarktet werden uns dazu bringen, mit vielleicht 8 oder 9 km / h bergauf zu fahren, aber uns für so viele km auf eine akzeptable Gesamtgeschwindigkeit zu bringen. Und es kann im Einklang mit sportlichen E-Bikes vermarktet werden - was das beschriebene System nicht wäre.

Und im Übrigen wird der Widerstand aufgrund des hohen Niederdrucks (oder sogar des Knorrigen) durch ständige Unterstützung verborgen ) Reifen und ein nicht so effizienter Antriebsstrang.

Die Stromkosten für das Aufladen eines E-Bikes für eine 18 km lange Fahrt liegen in der Größenordnung von 0,01 bis 0,03 US-Dollar. Selbst wenn Sie 15000 km / Jahr fahren, sind das weniger als 20 USD / Jahr Stromkosten. Abgesehen von allen bereits genannten Gründen ist ein regeneratives Brechen bei E-Bikes ungewöhnlich, da die Stromkosten für das Laden und das regelmäßige E-Bike im Vergleich zu den anderen Kosten für E-Bikes, insbesondere Kauf, Abschreibung und Wartung, vernachlässigbar sind. Die meisten Benutzer können jeden Tag aufladen und würden keinerlei Vorteile durch regeneratives Bremsen bemerken.