Hochschule Rhein-Waal

Ein E-Fahrrad soll mitdenken

Dirk Nissing und Arjun Viswanathan mit einem Rad aus dem Projekt.

Dirk Nissing und Arjun Viswanathan mit einem Rad aus dem Projekt.

Foto: Eve

Kleve.  Ein Team der Hochschule Rhein-Waal will E-Bikes beibringen, Strecken und Energie voraus zu planen und in engen Kurven auch mal abzubremsen.

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Bergauf- und Bergabfahrten, schnelle Fahrten mit voller E-Unterstützung, Gegen- und Rückenwind-Fahrten oder auch nur einfach gemütliches Bummeln – das Rad durchfährt alle Möglichkeiten, allerdings, ohne sich von der Stelle zu bewegen. Es steht ohne Vorderrad auf dem Rollenstand. Kabel führen am Rahmen des E-Bikes entlang, eine schwere Kette treibt die Kurbel an, das Hinterrad klemmt auf einem Rollenstand. Aufrecht gehalten wird das Rad von einer Aluminium-Konstruktion und einem Stahlseil.

Es soll am Ende noch Energie im Akku haben

Das Fahrrad soll lernen, mit dem Streckenprofil „vorauszudenken“, soll noch Energie im Akku haben, wenn am Ende der Strecke eine starke Steigung steht. Zum Beispiel der Klever Berg. „Dann wollen wir ja nicht auf die Unterstützung verzichten und das durch die Technik schwerere Rad auch noch mit Muskelkraft den Berg hoch fahren müssen“, sagt Dirk Nissing. Er ist Professor für Regelungstechnik und Dekan der Fakultät Technik und Bionik an der Hochschule Rhein-Waal. Sein Team arbeitet daran, E-Bikes intelligent zu machen.

Überhaupt konzentrieren sich Teams der Fakultät Technik und Bionik auf Bike und E-Bike – teilweise ist auch die HAN, die Hochschule Arnheim-Nimwegen an Bord –, auf leichte elektrisch unterstützte Fahrzeuge, auf die Nachhaltigkeit von E-Bikes. Es geht um Batterie-Management-Systeme und eben um intelligente E-Bike-Systeme, die den Fahrer begleiten. Exakte Kontrolle der Ressourcen, die noch in der Batterie stecken und von denen noch der Rest für den letzten Berg verbleiben sollte.

Am Rechner simuliert funktioniert es

„Am Rechner haben wir das schon simuliert – das funktioniert“, sagt Arjun Viswanathan, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Hochschule Rhein-Waal. Die Besonderheit bei dem System der Hochschule ist, das es „vorausschauend“ ist, während andere angekündigte Systeme bis jetzt lediglich den Betriebszustand an aktuelle Gegebenheiten anpassen, so Nissing.

Dazu sollte das Navigationsgerät oder das Navi im Smartphone, das das Höhenprofil einer Strecke „kennt“ und somit die Steigungs- und Gefällestrecken auf der Tour im Voraus „weiß“, mit dem Fahrrad verbunden sein. Vielleicht auch über eine Schnittstelle mit GoogleMaps, erklären die Ingenieure.

Navi wird verbunden

Sie wollen eine Steuerung entwickeln, die die Informationen vom Navi und die vom Fahrrad zusammenführt und entsprechend die elektrische Unterstützung für den Fahrer anpasst – damit immer genug „Saft“ für die ganze Fahrt da ist.

Hinzu kommt, dass die Herstellerangaben zu den Reichweiten der E-Bikes oftmals optimistisch sind und nur für Idealbedingungen gelten. Wer ausschließlich bei voller E-Unterstützung fährt, bei kälteren Temperaturen unterwegs ist oder ein ambitionierten Höhenprofil bewältigen muss, der merkt bald, dass die Reichweite schnell schrumpft. Auch dies soll die neue Steuerung einrechnen und die E-Unterstützung entsprechend anpassen.

Eine mechatronische Aufgabe

„Das ist eine klassische mechatronische Aufgabe“, sagt Nissing. Auf der einen Seite steht die Software für die Datenverarbeitung, auf der anderen Seite müssen Sensoren am Rad die Daten liefern, damit der Rad-Rechner zu richtigen Ergebnissen kommt und das Ganze exakt steuern kann.

Der Rechner bzw. Microcontroller selbst ist nicht sonderlich groß: „Maximal wie ein Smartphone“, sagt Viswanathan. Erst setzen Viswanathan und Nissing die Erkenntnisse aus der Simulation am Rechner auf den Rollenprüfstand um, dann kann das Rad raus in den richtigen Betrieb. Aber das wird noch ein Jahr dauern. Bei der Untersuchung sind auch die Studenten der Fakultät eingebunden, es gibt entsprechende Bachelor- und Masterarbeiten.

Mit der Steuerung würde das E-Bike vielleicht auch ein Stück sicherer

Das Ziel: Das E-Bike soll mitdenken und mit Blick auf die vielen Unfälle über eine solche Steuerung vielleicht auch ein Stück sicherer: „Mit dem Navi kann das Fahrrad auch Kurven erkennen.

Und wenn dann eine Kurve zu eng ist, um die bei vollem Tempo mit E-Unterstützung zu fahren, dann wird die E-Unterstützung eben herausgenommen“, nennt Nissing ein Beispiel. Das Rad wird langsamer oder der Fahrer muss mehr treten, wenn er meint, die Kurve in vollem Tempo fahren zu können.

Wir müssen uns eben vergegenwärtigen, dass Sicherheitssysteme, die es fürs Autos gibt, in Teilen auch für Fahrräder interessant sein können, daran arbeiten wir“, sagt Dirk Nissing.

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