Im Elektrofahrrad sorgt ein Steuergerät dafür, dass die Wicklungen des Motors jederzeit wie gewünscht angesteuert werden. Es erhält seine Informationen von einem Bediengerät und von verschiedenen Sensoren. Es werden unterschiedliche Konzepte eingesetzt, um Informationen über die Pedalbewegung des Radfahrers zur Steuerung des Motors zu verwenden:
Drehsensor
Ein Drehsensor erkennt über eine Lochscheibe, Magnetscheibe, Lichtschranke oder ähnliches, ob sich die Pedale drehen. Dabei kann der Sensor nicht erkennen, ob der Radfahrer viel oder wenig Kraft einsetzt oder ob die Pedale nur ohne Kraft bewegt werden. Die Antriebskraft des Motors ist also unabhängig von der eingesetzten Kraft des Radfahrers. Der Radfahrer muss nur die Pedale bewegen.
Diese Art der Steuerung ist insbesondere für Radfahrer geeignet, die nur noch wenig eigene Tretkraft aufbringen können. Wenn nur noch wenig eigene Trittkraft eingesetzt wird, führt das zu einer verringerten Reichweite des Fahrrades, denn der Motor muss die meiste Arbeit leisten.
Diese Art der Steuerung ermöglicht einen einfachen von Aufbau von Elektrofahrrädern. Man findet solche Steuerungen heute nur noch bei Fahrrädern der unteren Preiskategorie. Sie hat den Nachteil, dass der Motor erst etwas verzögert einsetzt, wenn der Radfahrer die Pedale schon um einiges z. B. eine Umdrehung bewegt hat. Aus diesem Grund wird bei dieser Steuerungsart oft eine Anfahrhilfe benötigt, die z. B. per Knopfdruck dafür sorgt, dass der Motor bereits beim Anfahren unterstützt.
Kraft- oder Drehmomentsensor
Die anspruchsvollere Lösung ist ein Kraft- oder Drehmomentsensor. Er ergibt ein besseres Fahrgefühl, denn man merkt direkt, wie die eigene Kraft vom Antrieb verstärkt wird. Außerdem haben Fahrräder mit diesen Sensoren eine größere Reichweite, weil sie sparsamer mit der Energie umgehen, wenn der Radfahrer weniger Kraft einsetzt.
Wenn der Radfahrer in der Ebene fährt, so tritt er nur mit leichter Kraft - der Kraftsensor und die Steuerung sorgen dafür, dass nur wenig zusätzliche Energie über den Elektromotor aufgewendet wird. Wenn der Radfahrer am Berg fährt, so tritt er kräftiger - dann sorgt der Kraftsensor und die Steuerung dafür, dass der Motor mehr Unterstützung bereitstellt. Dadurch schaffen diese Fahrräder den Spagat zwischen guter Unterstützung am Berg und hoher Reichweite.
Bei diesem Steuerungskonzept ist eine Anfahrhilfe nicht notwendig, denn die Steuerung erkennt über den Kraft- oder Drehmomentsensor sofort bei Pedalberührung, dass der Radfahrer anfahren möchte.
Dieses Steuerungskonzept bietet gegenüber dem Drehsensor also folgende Vorteile:
- höhere Reichweite, da die Energie proportional zur Tretkraft des Radfahrers eingesetzt wird,
- einfachere Bedienung, da der Radfahrer einfach nur wie gewohnt in die Pedale treten muss - die Anfahrhilfe durch den Motor kommt von alleine,
- mehr Fahrspaß, denn durch die Verstärkung der eigenen Tretkraft fühlt man sich viel stärker.
Bei allen unseren Elektrofahrrädern ist stets ein Kraft- oder Drehmomentsensor im Pedalantrieb eingebaut.
Andere Systeme (z. B TransX) messen die Tretkraft über einen Sensor am hinteren Ausfallende. Leider ist diese Art des Sensors noch etwas anfällig für hohe Abweichungen, wenn das Hinterrad mal z. B. wegen einer Reifenpanne ausgebaut werden muss.
Weitere Sensoren
Außer dem Sensor, der die Pedalkraft oder Pedalbewegung des Menschen erfasst, sind oft weitere Sensoren an die Antriebseinheit angeschlossen:
- ein Geschwindigkeitssensor erfasst die Fahrgeschwindigkeit des Pedelecs
- ein interner Drehsensor im Mittelmotor erfasst kleine Winkelbewegungen an der Pedale
- ein Drehzahlsensor erfasst die Motordrehzahl
- ein Beschleunigungssensor erfasst die Beschleunigung des Fahrrades
- ein Neigungssensor erfasst gegenbenfalls die Neigung des Gesamtrades (heute ermöglicht dieser Sensor im Yamaha System eine automatische Anpassung der Unterstützungsstufe).
Das Bediengerät
Das Bediengerät enthält den Schalter, um den Antrieb ein- oder auszuschalten. Dies kann auch ohne Probleme während der Fahrt geschehen. Während dem Einschalten sollten aber nicht die Pedale betätigt werden, denn während dieses Phase findet eine Kalibrierung statt.
Außerdem ist in den Bediengeräten meist ein Stufenschalter, der es ermöglicht, unterschiedliche Unterstützungsstufen einzustellen. Auch eine Akku-Füllstandsanzeige - ähnlich wie die Tankanzeige im Auto - ist meistens in das Bediengerät integriert.
Einzelheiten zu den Bediengeräten der verschiedenen Antriebe findest Du in den Unterseiten der Antriebssysteme.