E-Handbike Controller

Der E-Handbike Controller ist das Herzstück der Verbindung zwischen dem Fahrer, den Sensoren, dem Akku und dem Motor.  Empfängt der Controller Daten von den Sensoren über die Aktivität des Fahrers, reguliert er entsprechend den Motorantrieb. Je genauer also der Controller arbeitet, desto besser kann der Akku und somit der Motor gesteuert werden.

Während bei einfachen, simplen Systemen der Controller in einer eigenen Box sitzt, von der diverse Kabel zu Motor, Akku, Sensoren, Bedienteil und Bordcomputer abgehen, sitzt der Controller bei anderen System direkt im Motor, im Akkupaket oder im Bordcomputer.

E-Handbike Controller
Quelle: https://m.dhgate.com
Powerbike Controller
Quelle: http://www.elektro-fahrrad.at
Vivax Controller im Steuerelement
Quelle: https://www.vivax-assist.com

Spezielle Software für Handbikes

Für den Einsatz im E-Handbike muss die Software der E-Bike Systeme umprogrammiert werden. In standardmässiger Programmierung nehmen sie ihre Arbeit erst bei mehr als 3 km/h auf, wie im Kapitel “Motoren” beschrieben, ist es durchaus normal, dass wir Handbiker bei starken Steigungen schon mal mit weniger als 3 km/h unterwegs sind.

Bei gleichmässigem Pedalieren bringt ein Fussgänger Radfahrer das Drehmoment sinusförmig auf die Kette. Diese Sinuskurve zeigt wellenförmige Ausschläge nach oben und nach unten. Die Steuerung moderner E-Bikes mittelt diese Ausschläge, sodass der Motor ein gleichmässiges Durchschnittsmoment auf das Rad abgibt.
Durch die parallele Anbringung der Kurbeln an einem Handbike wird die Sinuskurve auseinander gezogen und die Zeitspanne zwischen den einzelnen Krafteinbringungen länger als beim Fahrrad mit alternierenden Kurbeln. Für einige Steuerungen ist dieser Zeitraum zu lang und es ist ihnen nicht mehr möglich die Sinuskurve zu mitteln. Sie schalten das System kurz vor der nächsten Momenteinbringung aus, um beim nächsten Zug des Handbikers erneut einschalten zu müssen. Die Folge ist eine unruhige Fahrt.

Zwischenzeitlich können auf den meisten E-Bike Systemen angepasste „Handcycle“ Programme geladen werden, welche die verlängerte Sinuskurve und die langsameren Fahrt berücksichtigen. Diese Systeme funktionieren in der Regel sehr gut, wobei die Überhitzung der Motoren ein Problem bleibt.

Nicht nur das System bedient der Controller mit seinen Daten, sondern auch den Fahrer.
Der Controller ist meist auch ein Fahrradcomputer und zeigt neben den klassischen Werten wie Geschwindigkeit, Distanz, Tageskilometer und Gesamtdistanz natürlich auch die eingestellte Unterstützungs- oder Bremsstufe an. Ebenfalls den Ladestand der Akkus.

Ladestand-Anzeige

Diese Akku-Anzeige wird oft überbewertet.
Sie kann Systembedingt nur eine ungefähre Angabe sein.

Viele Handbiker beobachten wie die Anzeige unter Last schnell absinkt und sich im Ruhezustand wieder erholt.
Eine sehr stark vereinfachte Erklärung dazu könnte lauten:
Die Energie wird in einem Akku chemisch gespeichert und kann nicht wie z.B. in einem Benzintank mittels eines Schwimmers ermittelt werden. Der Ladestand eines Akkus wird eigentlich nur geschätzt. Da die Klemmspannung eines Akkus mit fortschreitender Entladung abnimmt, gibt dieser Wert einen gewissen Anhaltspunkt und wird am Controller angezeigt. Die Klemmspannung verändert sich allerdings stark je grösser der Entladestrom ist. Das zeigt sich dann so wie oben beschrieben, verlangt der Handbiker vom Motor viel Leistung, sackt die Klemmspannung ab und die Anzeige rattert nach unten. Steht man still, steigt sie wieder an und das System beruhigt sich.
Um genauere Anzeigen zu erhalten, müsste viel Aufwand betrieben werden = teuer.

Dieser Effekt hat auch unterschiedliche Auswirkungen auf den Zeitpunkt an dem das System zum Schutz der Akkus abgeschaltet wird.

Zum Schutz der Batterie gegen Tiefentladung bringt der Motor bei zu schwacher Batterie (1 Strich) nur noch die halbe oder überhaupt keine Leistung mehr. Bringt man diese Erkenntnis mit dem oben beschriebenen Phänomen der ungenauen Anzeige in Verbindung versteht man, wieso manchmal sogar schon bei 2 Strichen und starker Steigung der Motor den Dienst verweigert.
Powerbike zum Beispiel entfielt sogar, bei nur noch einem Strich das System komplett abzuschalten um die Batterie zu schützen.

Diese Ausführungen gelten ganz allgemein über alle Typen und Systemen.

Der E-Handbiker muss sich also in die Verhaltensweisen seines Gerätes eingewöhnen, so lernt er die Fähigkeiten schnell kennen und kann abschätzen was er wann erwarten darf.

Bosch e-Bike Nyon mit Akku-Info
Quelle: www.bosch-ebike.com
BionX DS3 Anzeige mit Ladestand Info
Quelle: www.bionx.com

Bedienungselemente

BionX Display und Bedienung
Quelle: www.proactiv-gmbh.de
Maxon PowerGrip
Quelle: https://www.maxonbikedrive.com
Shimano Steps Cockpit und Satellit
Quelle: www.shimano.com

Die Mehrzahl bekannter E-Bike Systeme präsentieren die wichtigsten Informationen auf mehr oder weniger schön gestalteten Displays. Mittels seitlicher Drucktasten nimmt der Nutzer die gewünschten Einstellungen vor. Diese Computer werden normalerweise fix an den Lenker eines Fahrrades montiert. Beim Handbike in der Mitte im Bereich der Kurbelabdeckung.
Für Handbiker ist diese Art Bedienung eher mühsam, da er für jeden Tastendruck den Griff loslassen muss.

Pragmatische Systeme wie zum Beispiel Maxon-Bikedrive überlassen die komplette Steuerung und Information einem Drehgriff in dessen Gehäuse 5 LED Dioden eingelassen sind. Durch drehen am Griff wechselt der Fahrer die Leistungsstufe, was von den LED Dioden bestätigt wird. Selbst der Akku-Ladestand zeigen die LED’s an. An Fussgänger-Fahrräder eine smarte, einfache Lösung ohne viel Firlefanz.
Für uns Handbiker eine befriedigende Lösung, sofern der Handgriff nicht schon mit Drehgriffen oder Triggerschaltern der Gangschaltung überladen ist. Die LED Anzeige lässt sich an einem sich drehenden Kurbelgriff kaum zuverlässig eruieren.

Schöner, bequemer und funktioneller sind Steuerungen über Bordcomputer mit grossem Displays und Satelliten-Schaltern am Griff des Fahrers. Alle wichtigen Informationen und Betriebszustände kann man deutlich und klar vom Display ablesen und die Bedienung geschieht direkt am Griff.