Die aktuelle Entwicklung bei den E-Bike-Motoren lässt sich schnell auf den Punkt bringen. Stärker, leichter, effizienter, lautet das Credo in der Branche. Wer welchen Antrieb wofür fertigt, verrät der große IMTEST-Überblick über alle relevanten Anbieter wie Bosch, Shimano oder Yamaha und die verschiedenen Antriebssysteme. Für den professionellen E-Mountainbike-Sektor stellt Bosch nun ganz neu seinen Performance Line CX-Antrieb als Race-Version in limitierter Auflage vor.

Update vom 04. Oktober 2022: Bosch-Motor Performance Line CX Race für E-Mountabikes als Limited Edition

Bosch präsentiert für seinen Performance Line CX Antrieb eine Race-Version als Limited Edition, die speziell auf die Bedürfnisse von E-Mountainbike-Rennen abgestimmt ist. Der Motor zeichnet sich besonders durch sein direktes Ansprechverhalten, die kompromisslose Unterstützung mit laut Hersteller bis zu 400 Prozent der Eigenleistung und das geringe Gewicht aus.

Technische Daten

• Speziell für E-Mountainbike-Rennen entwickelter Fahrmodus
• Leistung: 85 Newtonmeter für extrem schnelle Beschleunigung
• 2,75 kg für besseres Handling

Die Vorstellung dieser Race-Version ist die logische Konsequenz dessen, dass der E-Mountainbike-Sport weltweit immer professioneller wird. Diese Entwicklung möchte Bosch aktiv unterstützen und hat dabei auch die Erfahrung diverser Mountainbike-Athleten mit einbezogen.

Laut Bosch bedarf es auf anspruchsvollen Strecken schon sehr gute und präzise Fahrtechnik, um das direkte Ansprechverhalten und die Kraft des neuen Race-Modus zu kontrollieren. Zudem wurde der bereits bekannte Extended Boost erweitert. Der extra Schub ist im Race-Modus noch einmal verlängert, sodass Felsbrocken, Wurzeln oder Stufen noch leichter zu bewältigen sein sollen. Ebenso gibt es entsprechende Anpassungen in der eBike Flow App hinsichtlich Stärke, Unterstützung, Dynamik, maximale Geschwindigkeit und Anpassung des maximalen Drehmoments.

Auch wenn dieser Antrieb natürlich weniger für Hobbysportler gedacht ist, ist diese Weiterentwicklung sicherlich eine spannende Anpassung, um im professionellen Bereich Bestzeiten herauszuholen.

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Update vom 12. September 2022: Mittelmotor Yamaha PW-S2-Motor mit Automatikmodus angekündigt

Unter dem Namen PW-S2 bringt Yamaha in Kürze eine neue Baureihe für E-Bike-Motoren auf den Markt. Ausgestattet mit 75 Nm Drehmoment soll der kompakte Mittelmotor künftig als Antrieb für unterschiedliche E-Bike-Klassen einsetzbar sein. Yamaha spricht von seiner derzeit “kleinsten, leichtesten und leistungsstärksten Antriebseinheit für den großvolumigen Sport- und Trailbereich”. Wie bereits bei den Vorgängern aus der PW ST-Baureihe wird auch die PW-S2-Baureihe elektronischen Steuerungstechnologien bieten, die für eine starke Leistung mit sanfter und natürlicher Beschleunigung sorgen soll.  Dank einer um 22,8 mm kürzeren Tretlagerwelle im Vergleich zur Baureihe PW ST soll die Motor-Neuheit für eine verbesserte Effizienz und ein besseres Fahrgefühl sorgen.

Technische Daten der PW-S2-E-Baureihe

• Nennspannung: 36 V
• Nennleistung: 250 W
• Gewicht: 2.85kg
• max. unterstützte Geschwindigkeit: 25 km/h
• max. Drehmoment: 75 Nm
• Unterstützungsmodi (5 Modi): HIGH, STD, ECO, +ECO and OFF

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Update vom 21. Juni 2022: Hersteller Bafang setzt auf Automatikgetriebe für E-Bike-Motoren

In der Regel wird der Motor eines E-Bikes über ein Bedienmodul geschaltet. Dieses befindet sich entweder am Lenker, am Display oder am Rahmen des Rads. Der chinesische Hersteller Bafang, dessen Motoren beispielsweise in den Rädern des belgischen Herstellers Bzen stecken, hat nun ein neues Automatikgetriebe vorgestellt. Das der Fahrerin und dem Fahrer das manuelle Schalten auf intelligente Weise abnehmen soll. Zum Einsatz kommen soll das System künftig in E-Trekking-, E-City- und E-Lastenrädern. Laut Hersteller kann die neue 3-Gang-Automatik-Getriebenabe sowohl von ketten- als auch riemengetriebenen Motoren unterstützt werden. Dabei sollen aufeinander abgestimmte Schaltpunkte das manuelle Schalten überflüssig machen. Auch kann die Nabe ganz ohne elektrische Unterstützung an normalen Fahrrädern betrieben werden.

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Update vom 8. Juni 2022: Deutscher E-Bike-Motoren-Hersteller Fazua von Porsche übernommen

Das E-Bike-Antriebssystem von Fazua (“Ride”) steht für ein natürliches Fahrgefühl dank einer vergleichsweise geschmeidigen E-Motor-Unterstützung. Die Fazua-Motoren zeichnen sich zunächst durch ihr geringes Gewicht aus (um 4,6 Kilogramm). Und sie sind komplett im Rahmen des Fahrrads integriert. Die Modelle Ride 50 Evation, Ride 50 Trail & Street und Ride 60 stecken in E-City-Bikes, E-Mountainbikes und E-Gravel-Bikes.

Jetzt hat Autohersteller Porsche von seinem Vorkaufsrecht Gebrauch gemacht und den Antriebs-Hersteller Fazua komplett übernommen. Bisher hielt Porsche eine 20-prozentige Beteiligung an Fazu. Porsche, der auch die Mehrheit an der kroatischen E-Bike-Marke Greyp besitzt, will nun das E-Bike-Geschäft über die Gründung zweier Joint-Ventures mit der niederländischen Gesellschaft Ponooc Investment zusammenführen. Das erste soll eine neue Generation Porsche-E-Bikes entwickeln, das zweite wird sich auf technologische Lösungen im Bereich der Mikromobilität konzentrieren.

Fazua-Antriebssystem vereint Akku und Motor

Gegründet wurde Fazua vor neun Jahren. Die drei Gründer hatten die Vision eines formschönen, minimalistischen Antriebssystems für E-Bikes. Ihre Innovation vereint Akku und Motor in einem Paket. Dabei ist es extrem leicht und “arbeitet” nahezu geräuschlos. Fazua gilt in der Branche als Inbegriff für den Antrieb von leichten E-Bikes (“Light-E-Bikes”) und setzte damit einen Benchmark.

Schaltung per App oder Sensor

Geschaltet werden die Fazua-Antriebe wahlweise per App für Android-Smartphones und iPhones oder über das berührungsempfindliche Drive System, das sich in der Regel am Rahmen der E-Bikes befindet, die per Fazua-Motor angetrieben werden. Der neueste Antrieb aus Ottobrunn ist der Fazua Ride 60. Die Motor-Akku-Kombi bietet 60 Nm Drehmoment und eine Akkukapazität von 430 Wh. Das alles bei einem Gesamtgewicht von 4,2 kg. Herzstück des System ist dabei die Fazua Ride 60 Drive Unit (1,96 kg). Sie vereint Motor, Getriebe, Tretlager und Sensorik. Der Fazua Energy 430-Akku wie 2,3 kg. Bedient wird das System per Fazua Ring Control-Schaltung am Lenker des E-Bikes.

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E-Bike, (S-)Pedelec, Elektrofahrrad?

Vorab eine Einordnung: Unter dem unscharfen Begriff E-Bike tummelt sich mittlerweile ein ganzer Zoo elektrisch angetriebener Zweiräder vom helmpflichtbefreiten 20-km/h-Leichtmofa über 45-km/h-Kleinkrafträder bis hin zum ausgewachsenen Elektro-Motorrad, das in drei Sekunden von null auf 100 km/h beschleunigt. Am weitaus populärsten sind hierzulande jedoch die sogenannten Pedelecs (Pedal Electric Bicycle). Diese verfügen über Pedalen und unterstützen den Fahrer beim Treten bis 25 km/h per Elektromotor. Sie sind per Gesetz auf eine Leistung von 250 Watt beschränkt und den Fahrrädern gleichgestellt. Das bedeutet sie müssen daher nicht haftpflichtversichert werden und unterliegen nicht der Helmpflicht. Wenngleich man natürlich grundsätzlich einen geeigneten Kopfschutz tragen sollte.

Vorgeschrieben ist das Tragen eines Helms allerdings bei ihren schnellen Brüdern, den S(peed)-Pedelecs, deren stärkere E-Bike-Motoren (meist 500 Watt) bis zu einem Tempo von 45 km/h anschieben. Für sie muss eine Haftpflichtversicherung (Versicherungskennzeichen) bestehen. Ferner sind Radwege und der Wald für S-Pedelecs tabu. Genug Nachteile offenbar, derentwegen sich nur 5 Prozent der deutschen Käufer für eine 45-km/h-Version und 95 Prozent für ein 25-km/h-Modell entscheiden.

Der Ratgeber beschränkt sich daher auf die marktbeherrschenden E-Bikes mit Pedalen, die (S-)Pedelecs, die mit recht unterschiedlichen Antriebskonzepten angeboten werden.

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Der Nabenmotor

Die ersten E-Bikes entstanden durch die Integration eines Elektromotors in die vordere oder hintere Radnabe. Die Vorteile dieser Lösung (mit der sich viele Fahrräder nachrüsten lassen) ist eine vergleichsweise einfache Bauweise. Und es gibt keinen erhöhten Verschleiß des Kettentriebs, da die Motorkraft genau dort erzeugt wird, wo sie benötigt wird: am Rad.

Sofern er keinen Freilauf hat, ermöglicht der Nabenmotor zudem grundsätzlich ein Rekuperieren. Also das Zurückspeisen von Bewegungsenergie bei Bergabfahrt oder Bremsen, was die Reichweite verlängert.

Nachteile haben E-Bike-Motoren in der Nabe freilich auch: Sie erhöhen die ungefederte Masse des jeweiligen Laufrads erheblich, was den Fahrkomfort verschlechtert. Nabenmotoren ohne Untersetzungsgetriebe sind zudem aus dem Stand und an sehr steilen Anstiegen nicht ganz so kräftig.

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Nabenmotor im Vorderrad sind selten

Vereinzelt gibt es auch heute noch Pedelecs mit Nabenmotor im Vorderrad, wie etwa bei der niederländischen Kultmarke VanMoof. Da das Hinterrad ganz klassisch über die Pedale angetrieben wird, verfügen diese Modelle sozusagen über einen hybriden Allradantrieb. Die Traktion des Vorderrads, insbesondere am Berg und bei Nässe, ist bei einem Zweirad physikalisch jedoch beschränkt.

Überlegene Traktion auch in schwerem Gelände bieten allradgetriebene E-Mountainbikes mit zwei Elektromotoren. Diese exotische Spielart ist für jene, die das Besondere wollen. Die Nachteile indes liegen auf der Hand: hohes Gewicht, hoher Preis, hoher Energieverbrauch und damit einhergehend eine vergleichsweise geringe elektrische Reichweite.

Der Mittelmotor

Gegenüber dem Radnabenmotor klar durchgesetzt hat sich in den letzten Jahren der Mittelmotor. Dieser sitzt am Tretlager und überträgt seine Kraft über die Kette (oder besser: per wartungsfreiem Zahnriemen) ans Hinterrad. Das hat auf den ersten Blick ein paar Nachteile. Wegen der höheren Belastung muss der Kettentrieb kräftiger dimensioniert werden oder eben ein Zahnriementrieb mit Nabenschaltung zum Einsatz kommen. Zudem ist die Motor-Getriebe-Einheit relativ schwer, technisch aufwändig und damit teuer.

Aber das Mittelmotorkonzept bietet eben auch handfeste Vorteile. Etwa über die ausgewogene Gewichtsverteilung und dass die Laufräder leicht gehalten werden können, also geringe ungefederte Massen aufweisen. Und: Durch das integrierte Untersetzungsgetriebe kann die gesetzlich limitierte Leistung bei E-Bike-Motoren von 250 Watt optimal ausgenutzt werden – Stichwort: Drehmoment. Je größer das Untersetzungsverhältnis, desto mehr Kraft liegt am Tretlager an.

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Kraftvoller Antrieb: Bis zu 100 Newtonmeter

Die neueste Generation der Mittelmotoren drückt bis deutlich über 100 Nm auf die Kette. Was für jede Menge Schmackes also beim Anfahren und an steilen Anstiegen sorgt. Und über die Gänge der Kettenschaltung kann die Kraft weit gespreizt werden. Freilich nur bis zu einem Tempo von 25 km/h, dann schaltet die elektrische Unterstützung ab und der Tretwiderstand nimmt deutlich zu. Das fühlt sich subjektiv an, als würde man aktiv eingebremst, tatsächlich sind es aber nur die normalen Fahrwiderstände. Geschwindigkeiten von mehr als 25 km/h muss man sich also wie jeder normale Radfahrer “erarbeiten”.

Das Maß der elektrischen Unterstützung lässt sich in der Regel in drei bis fünf Stufen von sanft bis kräftig einstellen – je nachdem, ob man etwas mehr für die persönliche Fitness (und die elektrische Reichweite) tun möchte, oder möglichst bequem im Boost-Modus einen steilen Anstieg erklimmen möchte. Mehr als ein leises Surren ist vom E-Antrieb dabei übrigens nicht zu hören. Auch sonst ist ein E-Bike-Motor anspruchslos: Die heutigen bürstenlosen (“brushless”) Elektromotoren sind samt ihrem Untersetzungsgetriebe in einem wasserdichten Gehäuse untergebracht und wartungsfrei. Um so mehr Aufmerksamkeit kann man der Kraftübertragung widmen: Die Kette freut sich immer über eine Reinigung und anschließende Schmierung mit Kettenfett.

Hard- und Software des E-Antriebs

Große Bedeutung kommt der Software zu, die für ein möglichst feines, ruckfreies Ansprechen des E-Motors sowie ein harmonischen Krafteinsatz sorgt. Grundsätzlich arbeitet ein E-Bike-Antrieb nach dem folgenden Prinzip: Durch Treten der Pedale wird ein Kraftsensor (oder ein Schwellwertsensor, der die Drehbewegung misst) aktiviert, der den E-Motor einschaltet. Zudem ermittelt ein Geschwindigkeitssensor das gefahrene Tempo. Aus diesen Informationen berechnet die Software das Maß der elektrischen Unterstützung und wann diese wieder abgeschaltet wird.

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Im Kurzportrait stellen wir einige populäre Mittelmotoren aktueller Generation vor. Diese werden von diversen E-Bike-Herstellern wie Cube, Haibike, KTM, Husqvarna oder Rotwild eingesetzt. Und stecken sowohl in deren Mountain- und Cargobikes, City- und Trekkingräder. Je nach Verwendungszweck werden diese E-Motoren mit einer unterschiedlichen Peripherie – sprich: Software, Akku, Display – kombiniert.

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Die wichtigsten Mittelmotoren im Überblick

• Der Kraftmeier unter den Mittelmotoren ist derzeit der TQ HPR 120S: Satte 120 Nm Maximaldrehmoment wirft der in Deutschland hergestellte E-Bike-Antrieb ab. Damit ist der 3,9 Kilo schwere 48-Volt-Mittelmotor insbesondere unter ambitionierten Mountainbikern und Lastenradfahrern heiß begehrt. Wenngleich er sich grundsätzlich für jedes Bike eignet. Den TQ HPR 120S gibt es als 250-Watt-Pedelec-Version sowie mit 500 Watt Leistung für S-Pedelecs.

• Ein echtes Mittelmotor-Kraftpaket kommt auch von Sachs: Für bis zu 180 Sekunden kann der Sachs RS E-Motor mit maximal 112 Nm nach vorn drücken. Damit eignet sich dieser 48-Volt-Antrieb ganz besonders für anspruchsvoll bewegte Mountainbikes sowie schwere Cargobikes. Der Sachs RS-Mittelmotor wiegt 3,5 kg, bietet vier Unterstützungsstufen und ist in einer 25-km/h- sowie einer 45-km/h-Version erhältlich.

• Kaum schwächer: Der AEG SportDrive pumpt mit 48 Volt und fünf Unterstützungsstufen bis zu 100 Nm auf die Kette. Für 45 km/h schnelle S-Pedelecs hat AEG den E-Motor SpeedDrive im Angebot, der 500 Watt leistet und ebenfalls 100 Nm Drehmoment abwirft.

• Auch Brose beteiligt sich am Wettpumpen der E-Bike-Motoren. Immerhin 90 Nm bringen die E-Motoren Drive S (25 km/h) und Drive TF (45 km/h) auf die Welle. Im Aluminiumgehäuse kommen beide Motoren auf 3,4 Kilo; alternativ bietet Brose die E-Antriebe auch in Magnesium, was das Gewicht auf 2,9 Kilogramm senkt.

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Die großen Hersteller

• Yamaha lässt sich ebenfalls nicht lumpen und fährt mit dem PW-X3 immerhin 85 Nm auf. Der Clou bei diesem E-Antrieb ist jedoch sein geringes Gewicht von nur 2,75 Kilo. Der 36-Volt-Motor bietet fünf Unterstützungsmodi, darunter ein Automatikmodus, der abhängig von der Fahrsituation selbstständig zwischen den verschiedenen Modi wechselt.

• 85 Nm Drehmoment bei 250 Watt Maximalleistung und 25 km/h Spitze bieten auch die Performance Line CX sowie die Cargo Line von Bosch, die sich vorrangig an Mountainbiker beziehungsweise Lastenradlenker richten. Vier Unterstützungsmodi stehen zur Verfügung. Bosch bietet passende Akkus mit einer Kapazität von 300 bis 1250 Wh (Wattstunden), was Reichweiten von 38 bis 164 Kilometern ermöglicht (Performance Line CX).

• Fahrradzubehör-Riese Shimano mischt im E-Antrieb-Segment natürlich auch mit: 85 Nm schultert der Steps EP 8, wiegt dabei nur 2,6 Kilo. Auf Moun­­­­tainbikes ausgelegt, sorgt er für eine großzügige Bodenfreiheit. In drei wählbaren Fahrmodi unterstützt der Steps EP 8 bis auf 25 km/h.­­

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Der richtige E-Motor im richtigen Bike

Drehmomentstarke E-Antriebe bieten beispielsweise auch die Marken Panasonic, Continental, Impulse, Giant, Specialized oder Rocky Mountain, die oft günstiger sind als Edelmarken wie Bosch oder Brose. Denn letzten Endes zählt nicht nur der Motor, sondern das Gesamtpaket. Ein Top-Antrieb in einem veralteten Bike macht ebenso wenig Freude wie ein schwacher E-Motor in einem High-End-Carbon-Mountainbike. Denn dessen Fahrwerk und Bremsen würden auch locker 10 kW Leistung und 100 km/h wegstecken.

Wer eine Neuanschaffung plant, muss sich angesichts der ständigen Flut an Neuheiten regelmäßig über Internet und Vergleichstests etwa in der IMTEST auf dem Laufenden halten. Denn klar ist: Auch für die weitere Entwicklung der E-Bike-Antriebe gilt das Motto “Höher, schneller, weiter”.