Der BionX Nachrüstsatz 

Der BionX Nachrüstsatz besteht aus den folgenden Komponenten:

  • fertig eingespeichtes Laufrad mit BionX Motor
  • Akku mit Halteschiene für Unterrohrbefestigung (48V-Systeme mit 6V Ausgang für Beleuchtung, Navi usw.)
  • alternativ: Akku im Systemgepäckträger
  • Bedienkonsole, beleuchtet, abnehmbar
  • Ladegerät für 110 - 230 V
  • Handbuch/Bedienungsanleitung
  • Montageanleitung
  • steckbare Kabel und Kleinteile zur Befestigung usw.
  • ein geeigneter Schraub-Zahnkranz kann mitbestellt werden
  • bei einigen Systemen enthalten oder auf Wunsch: Schiebehilfe über Gashebel bis 6 km/h

BionX D 250 DV

Der Motor

Der fertig im Laufrad eingespeichte Motor ist ein permanenterregter Synchronmotor mit Außenläufer. Dieser Motortyp erzeugt über eine aufwendige Steuerung ein Drehfeld durch Ansteuerung der einzelnen Wicklungen über MOSFET-Transistoren. Dazu wird die Position des mit Permanentmagneten bestückten Außenläufers festgestellt und entsprechend die zum Weiterbewegen bzw. Bremsen benötigen Wicklungen eingeschaltet. Der Motor treibt das Rad ohne Getriebe direkt an. Dadurch ist der Motor vollständig wartungsfrei und sehr leise, es gibt weder Reibung noch Verschleiß.

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Da die Wicklungen und die Steuerung, also der größte Teil des Motors fest auf der Achse sitzt und sich nicht drehen, muss nur die Aussenhülle des Motors mit den Permanentmagneten beschleunigt werden. Das führt zu einer hohen Systemdynamik.

Kleine dreiphasige permanenterregte Synchronmotoren mit einer schaltenden Elektronik werden oft als bürstenlose Gleichstrommaschine (engl.brushless direct current, BLDC bezeichnet). Die drei Spulenstränge des Stators werden über eine Brückenschaltung (mit MOSFET, Bipolartransistoren, oder IGBT, bei kleinen Leistungen in einem Leistungs-IC integriert) kommutiert. Man spricht daher auch von EC-Motoren (elektronisch kommutiert, engl. electronical commutation). Die Elektronik ist ein geregelter Frequenzumrichter. (Quelle: Wikipedia) 

Permanenterregte Synchronmotoren sind auch die Zukunft im Bereich der Elektroautos. Sie werden inzwischen von den meisten namhaften Autoherstellern - von BMW über Mercedes (z. B. im neuen Mercedes S 400 H) und Honda über Toyota - eingesetzt. Der Grund dafür ist, dass sich mit diesem Motorprinzip sich gleichzeitig hoher Wirkungsgrad und hohe Leistungsdichte verwirklichen lassen. Nur der Tesla verwendet noch einen Asynchronmotor.

Experten befürchten, dass zukünftig die dafür benötigten Magnetwerkstoffe (Seltene Erden, z. B. Neodym) knapp werden könnten. Dann bliebe nur noch ein über eine Erregerwicklung erregter Synchronmotor - wobei insbesondere der Wirkungsgrad geringer ausfallen würde, da dann für die Erregung ebenfalls elektrische Energie benötigt würde. (Quelle: Auto - Motor -Sport)

Der Motor hat eine Nennleistung von 250 Watt und je nach Typ unterschiedliche Maximalleistungen und Drehmomente. Siehe unter Produkte.

Im Motor integriert ist eine Dehnungsmessung an der Achse zur Trittkraftmessung. Über den Kettenzug wird die Durchbiegung der Motorwelle - und damit die Trittkraft - gemessen und an die Steuerung übermittelt. 

BionX Motor


Abhängig von der gemessenen Trittkraft und der eingestellten Unterstützungsstufe wird die Motorleistung dosiert.

Für die ordnungsgemäße Funktion der Dehnungsmessung ist es wichtig, dass die Achse richtig ausgerichtet wird. Dazu ist die Achse am linken Ende mit einer Nut versehen, diese muss beim Einbau senkrecht nach unten ausgerichtet werden. Damit ist sichergestellt, dass Erschütterungen beim Fahren über Unebenheiten von der Dehnungsmesseinrichtung nicht als Trittkraft-Stöße interpretiert werden und nur waagerechte Kräfte (Kettenzug) auf die Steuerung wirken.

Der Synchronmotor des BionX kann ohne Probleme auch als Synchrongenerator genutzt werden. Beim Bremsen und Bergabfahren kann der Motor auf Generator umgeschaltet werden und Energie in den Akku zurückspeisen. Das vermindert Bremsbelag- und Felgenverschleiß, erhöht die Verkehrssicherheit und entlastet die Hände.

Der Motor mit den leistungsfähigen und teuren Permanentmagenten sowie der hochwertige Lithium-Ionen-Mangan-Akku mit Zellen von Sony hat leider einen etwas höheren Preis des BionX Systems zur Folge als kleinere Getriebemotoren, die aber eine deutliche Geräuschentwicklung haben.

Der Akku

Der Akku ist ein wichtiges Element für Reichweite und Gewicht des Fahrrades. Aus diesem Grund verwendet BionX nur noch Lithium-Ionen-Mangan-Akkus (LiMn). Diese Akkus machen es möglich, hohe Reichweiten zu erzielen, ohne dem Fahrrad zuviel Gewicht hinzuzufügen.

Die Lithium-Ionen-Mangan-Akkus bestehen aus Rundzellen mit Stahlmantel, den sog. 18650-Zellen. Die Nennspannung einer Zelle beträgt 3,7 V, die Kapazität je nach Typ 1,6 bis 2,9 Ah. Das BionX Ladegerät lädt die Zellen bis zu einer Spannung von 4,15 - 4,18 V auf. Wenn der Akku leer gefahren wird, schaltet das System bei einer Spannung von ca. 3,25 Volt pro Zelle ab. Damit geht BionX besonders behutsam mit den Akkuzellen um. Diese Vorgehensweise führt zu einer deutlich erhöhten Anzahl von Ladezyklen.

BionX Akku

 

BionX gibt für diese Akkus 800 bis 1000 Voll-Ladezyklen an. (Nach diesen Ladezyklen hat sich die Kapazität des Akkus auf ca. 50 - 60% verringert.) Die Ladezeit beträgt für den leeren Akku ca. 4 - 6 Stunden, je nach Akkugröße.

Vorteile von Li-Mn:
   - sehr hohe Energiedichte (100-200 Wh/kg)
   - sehr leicht
   - kann beliebig nachgeladen werden (kein Memory-Effekt)

Zusätzlich zu den Akkuzellen ist im BionX Akku auch die elektronische Steuerung untergebracht, die mit den anderen Komponenten (Motor und Bediengerät) kommuniziert. Ein zusätzlich in den Akku integrierter 6V Gleichspannungsausgang kann zur Versorgung der Lichtanlage verwendet werden. Mit der Displaybeleuchtung der Bedienkonsole wird dann auch die Lichtanlage des Fahrrades eingeschaltet.
Der BionX Akku wird im Standardfall an einer Schiene z. B. an den Flaschenbohrungen im Unterrohr befestigt.

Auf Wunsch kann zusätzlich ein schwarzes Battery-Cover als schwarzer Überzug für den Akku geordert werden. 

Alternativ zum Akku an den Flaschenbohrungen ist für 26" und 28"-Räder auch ein Akku im Systemgepäckträger verfügbar. Diese Ausführung ist insbesondere für Damenräder und Tiefeinsteiger gut geeignet. Bei dieser Ausführung ist im Akku ein Rücklicht und ein Spannungsausgang 6V für das Vorderlicht integriert.

Die Akkus werden mit dem mitgelieferten Ladegerät an der Steckdose aufgeladen. Zum Aufladen können die Akkus leicht aus der Halterung genommen werden. Die Ladezeit für einen komplett entleerten Akku beträgt bei Raumtemperatur etwa 4 Stunden.

BionX System mit Gepäckträgerakku

Das Bediengerät und die Steuerung

Die Bedienkonsole G2 zeigt die vom Motor erbrachte Leistung, sowie die Stufe des Generator-Betriebs (= Rekuperation) an. Das System verfügt über 4 unterschiedliche Unterstützungsstufen: je nach System 25%, 50%, 100%, 200% oder 35%, 75%, 150%, 300%. Diese Prozentzahlen geben an, um wieviel die eigene Trittkraft vom Motor verstärkt wird.

BionX Bedienkonsole G2

Wahlweise kann die Bedienkonsole G2 auch mit einem zusätzlichen Gashebel ergänzt werden. Dieser kann als Anfahr- oder Schiebehilfe verwendet werden und stellt Antriebskraft auch ohne Treten zur Verfügung. In Deutschland ist das Fahren mit Gashebel bei Pedelecs nur bis maximal 6 km/h zulässig. Auf diesen Wert ist die Bedienkonsole G2 bei Auslieferung eingestellt. Die Bedienkonsole G2 ist abnehmbar.

BionX Gashebel für die Bedienkonsole G2

Die Bedienkonsole G2 wird seit ca. 2011 geliefert. Vor dieser Zeit wurden die BionX-Systeme mit der Bedienkonsole G1 geliefert. Bei dieser sind alle 4 Bedientasten auf der rechten Seite. Diese hatte weitgehend die gleichen Funktionen wie die Bedienkonsole G2, sie ist aber nicht mit dem Gashebel kombinierbar.

BionX Bedienkonsole

Abhängig von der eingestellten Unterstützungsstufe und der über den Kettenzug gemessenen Trittkraft wird die Motorleistung proportional gesteuert. Auch der Generator-Betrieb kann in 4 Stufen eingestellt werden. Je höher der Generator-Modus eingestellt ist, desto stärker ist der Widerstand beim Fahren. Dadurch wird entsprechend mehr Strom erzeugt und in die Batterie zurückgespeist. Der Generatorbetrieb eignet sich auch hervorragend als Trainingsgerät, da auf Knopfdruck Steigungen simuliert werden können. Bei längeren Talfahrten werden die Bremsen deutlich entlastet. Bei Betätigen der Hinterrad-Bremse erfolgt die Rekuperation automatisch.

In das Bediengerät ist ein multifunktionaler Fahrradcomputer mit folgenden Funktionen integriert:

- aktuelle Geschwindigkeit
- Gesamtkilometerzähler
- Tageskilometerzähler
- Fahrzeit
- Durchschnittsgeschwindigkeit
- Uhrzeit

Das Bediengerät enthält außerdem eine Ladestandsanzeige, welche es ermöglicht, die verbleibende Energie optimal auf die noch zu fahrende Strecke aufzuteilen. 

In Europa sind als zulassungs- und versicherungsfreies Pedelec maximal 25 km/h zulässig. Daher ist die Höchstgeschwindigkeit, bis zu der der Motor unterstützt, auf diesen Wert konfiguriert.

Auf der Seite Download können Sie unsere BionX Dokumente als PDF herunterladen. Dort finden Sie unsere Preisliste, das Handbuch, die Montageanleitung, Angaben zu Kabellängen und zu den Akkuabmessungen und weitere hilfreiche Dokumente.

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