Mess- und Prüftechnik für E-Bikes
Die Produktion und der Betrieb von E-Bikes erfordern moderne Mess- und Prüftechnik, um Qualität und Sicherheit zuverlässig zu gewährleisten. Dadurch können Werkstätten ein sicheres Fahrerlebnis für Kunden sicherstellen und Hersteller ihre Produkte an die hohen Anforderungen des Marktes anpassen.
Im Jahr 2023 lag der Anteil an Elektrovelos und E-Bikes am gesamten Fahrradabsatz in der Schweiz bei 43,7 Prozent, insgesamt wurden rund 172.500 Elektro-Fahrräder verkauft. „Es ist abzusehen, dass bald jedes zweite verkaufte Fahrrad ein E-Bike sein wird“, prognostiziert Martin Platter, Sprecher des Branchenverbands Velosuisse. Vor allem in den hügeligeren Regionen der Schweiz haben E-Bikes grosses Potenzial, Fahrten mit dem Auto oder öffentlichen Verkehrsmitteln zu ersetzen. In Städten sind sie häufig die schnellste Art, von A nach B zu kommen – eine echte Konkurrenz für den Zweitwagen. Doch E-Bikes müssen qualitativ hochwertig, zuverlässig und sicher sein. Um diese Voraussetzungen zu erfüllen, benötigen sowohl Hersteller als auch Werkstätten moderne Mess- und Prüftechnik. Im Fokus von Tests stehen Akku, Ladegerät, Motor und Elektronik.
Akku- und Ladegerätetest.
Die Batterie ist das Herzstück jedes E-Bikes. Ein Austausch ist kostspielig, deshalb muss ein Akku leistungsfähig und langlebig sein. Mess- und Prüfsysteme ermöglichen eine umfassende Überwachung von Spannung, Strom, Temperatur und Ladezyklen. Verschiedene präzise Testmöglichkeiten für die Energieaufnahme und die Kapazitäten von Batterien bieten beispielsweise das Chroma 17020 Regenerative Battery Pack Test System, der GW Instek GBM-3080 Batterietester und die NPA Power Analyzer Serie von Rohde & Schwarz. Lade- und Entladekurven sowie das Temperaturverhalten lassen sich zum Beispiel mit dem Datenlogger Graphtec GL840 erfassen. Eine Impedanzspektroskopie gibt Aufschluss über das Alterungsverhalten und damit die Lebensdauer eines Akkus, geeignete Messgeräte sind die NGU Source Measure Units (SMU), ebenfalls aus dem Hause Rohde & Schwarz. Das R&S NGU201 zur Batteriesimulation ermöglicht zudem das Testen von Ladegeräten.
Motor- und Steuergerätetests.
Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit entscheiden mit über die Güte von E-Bike-Motoren. Bei der Qualitätssicherung spielen Motorprüfstände und Testsysteme für Steuergeräte eine zentrale Rolle. Letztere überprüfen die Leistungselektronik, die den Motor steuert, auf ihre Effizienz und Funktionalität hin. Eine detaillierte Analyse dieser Parameter ermöglicht beispielsweise das GW Instek GPM-8330. Weitere wichtige Prüfkriterien sind der Wirkungsgrad, die Drehzahl und das Drehmoment sowie das Temperaturverhalten des Antriebs. Für die Auswertung von Drehmoment-Sensoren kann der Datenlogger GL7000 zusammen mit DMS-Messaufnehmern herangezogen werden. In Kombination mit Drehzahlsensoren kann man so die mechanische Leistung und damit den Gesamtwirkungsgrad des Motors bestimmen. Der GL7000 lässt sich modular aufbauen und um Sonden ergänzen, die das Temperaturverhalten messen. In der Kombination mit dem Leistungsmessgerät LMG 671 von ZES Zimmer kann darüber hinaus der Wirkungsgrad ermittelt werden. Wärmebildkameras wie die FLIR T560 stellen Hotspots fest und helfen bei der Suche nach Fehlern, die zu Überhitzung eines Akkus führen können.
EMV-Prüfungen und Qualitätssicherung.
Ein entscheidender Aspekt, der bei der Herstellung von E-Bikes berücksichtigt werden muss, ist die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). EMV-Tests stellen sicher, dass Richtlinien eingehalten werden und die elektrischen Komponenten keine störenden Felder erzeugen, die andere elektronische Geräte wie Handys beeinträchtigen könnten. Bei Messungen der Störfestigkeit gegen äussere elektromagnetische Einflüsse sowie von Strahlungs- und Leitungsemissionen kommen Testlösungen wie der Spektrumanalysator GW Instek GSP-800 oder von Rohde & Schwarz der FPL1003 oder der FPL1007 zum Einsatz. Ebenfalls elementar für Hersteller von E-Bikes ist die Qualitätskontrolle in der Fertigung. Damit das Produkt allen Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen entspricht, werden umfassende End-of-Line-Tests durchgeführt. Kriterien der Prüfungen am Ende der Produktion sind neben der Gesamtfunktionalität des E-Bikes vor allem eine korrekte Integration und reibungslose Interoperabilität aller Komponenten sowie die Zuverlässigkeit von Sicherheitsfunktionen wie Bremssystemen und Lichtanlagen.
Die rasant steigenden Verkaufszahlen der letzten Jahre und die technischen Weiterentwicklungen bei Akkus und Antrieben sowie bei der Vernetzung elektronischer Komponenten – Stichwort Connected Biking – zeigen: E-Bikes gehört die Zukunft. Doch je komplexer die Technik wird, umso mehr Präzision ist gefordert. Mess- und Prüftechnik hilft dabei, Fortschritte in der E-Mobilität voranzutreiben. Bei Velos ebenso wie bei Rollern, Autos und im öffentlichen Nah- und Fernverkehr.
