Pedelec/E-Bike Reichweite, Energiebilanz, Wirkungsgrad

Mit diesem E-Bike/Pedelec-Rechner kann man die Reichweite abschätzen, die Systemdimensionierung auf Plausibilität prüfen und erkennen wo die ins System hineingesteckte Energie verbleibt. Dadurch kann man besser einschätzen wie man das Pedelec am besten konfiguriert und betreibt. Die notwendigen Parameter können mit Hilfe der Anmerkungen alle selbst gemessen oder abgeschätzt werden. Die Default-Parameter gelten für ein typisches 25km/h Pedelec mit 250W Dauerleistung und Nabengetriebemotor.

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Eingabe Fahrvariablen

Eingabe Basisdaten

Ergebnisse

Für Fahrgeschwindigkeit: 8.0 km/h

Leistungsdiagramm

Gleichgewichtszustand bei 243 W (Schnittpunkt P_drive_total = P_output_total)

Geschwindigkeit:	8.0 km/h
Akku-Kapazität:	10.0 Ah * 37.0V = 370.0 Wh
Reichweite:	10.9 km (34.0 Wh/km)
Controller-Aussteuerung [pwm]:	38 %
Batteriestrom [I_bat]:	7.5 A
Batterieinnenwiderstand:	120 mOhm
Batterieleistung [P_bat]:	271.8 W
Eingangsspannung:	36.1 V
Motorstrom [I_mot]:	19.7 A
Motor-Leistungsaufnahme:	262.3 W
Motor+Getriebe Output [P_mot_output]:	142.9 W
Interne Batterieverluste:	6.8 W
Kabel- und Controller-Verluste:	9.5 W
Motor-Verluste:	107.0 W
Getriebe-Verluste:	12.4 W
Wirkungsgrad Motor+Getriebe [eta_motor]:	54.5 %
Wirkungsgrad ab Batterieladung [eta_system]:	51.3 %
Drehmomentbeitrag durch den Motor:	22.4 Nm
Eigene Tretleistung:	100.0 W

Luftreibungsverluste:	4.7 W
Rollreibungsverluste:	12.5 W
Steigungsleistung:	225.6 W

Fazit

Das System scheint sinnvoll dimensioniert zu sein.

Eingabe Fahrvariablen

Fahrvariablen:

Geschwindigkeit	km/h
Steigung	%
Wind (Gegen +, Rücken -)	km/h	2 Bft = 8.3 km/h; 3 Bft = 15.5km/h; 4 Bft = 24km/h
Anzahl Stop & Go pro 10km
Gewicht von Fahrer und Nutzlast	kg
Eigene Tretleistung	Watt

Fahrrad:

Reifenumfang	m	28" / 37-622: 2.187m 26" / 47-559: 2.051m
Gewicht incl. Motor & Akku	kg
Rollreibungs-Koeffizient	[1]	Rennrad: 0.004
cW-Wert (Luftwiderstandsbeiwert)		MTB-Haltung: 0.9 RR-Unterlenkerhaltung: 0.75
Stirnfläche	m²	Fahrer 1.8m, 80kg MTB-Haltung: 0.65m² RR-Unterlenkerhaltung: 0.55m²

Motor- und Controller:

Motor-/Controller Name
Motorwicklungswiderstand zwischen 2 Phasen incl. Kabel	Ohm	Motorwiderstand messen
Temperatur bei Messung	°C
Batteriestrombegrenzung	Ampere
Motorstrombegrenzung	Ampere
Controller FET-Widerstand (Rds_on)	mOhm
Widerstand Batteriekabel / Stecker / Sicherung	mOhm
Getriebeverluste	%	Getriebenabenmotor: typ 24% DirectDrive-Nabenmotor: 0% Mittelmotor: typ 44%

Akku:

Batterie-/Zellenname
Zellentyp		Chemie
Zellenzahl seriell x parallel	s p
Zellen-Kapazität		mAh
Zellen-Innenwiderstand		mOhm	DC-Widerstand

Leerlauf-Daten:

Stromaufnahme bei Stillstand	Ampere
Leerlauf-Tacho bei max. Gas	km/h	ohne Gas-Griff: Pedal mit der Hand drehen; (bei aktiver Begrenzung typisch ~25km/h)
Leerlauf-Stromaufnahme	Ampere
Leerlauf-Batteriespannung	Volt
Leerlauf-Tacho 2 (optional)	km/h
Leerlauf-Stromaufnahme 2 (optional)	Ampere
Leerlauf-Batteriespannung 2 (optional)	Volt