ontwikkeling van e-bikes
Het ontwerpen en ontwikkelen van e-bikes is een multidisciplinaire onderneming die innovatie in werktuigbouwkunde, elektrotechniek en industrieel ontwerp combineert.
e-bikes en stedelijke mobiliteit
Elektrische fietsen, of e-bikes, transformeren stedelijke mobiliteit en persoonlijk vervoer. Door de combinatie van traditionele fietsmechanica en geavanceerde elektrotechniek bieden e-bikes een duurzame, efficiënte en steeds populairder wordende manier van transport. Op dit moment zijn e-bikes verantwoordelijk voor 70% van de verkoop van alle fietsen.
Het concept van de elektrische fiets gaat terug tot het einde van de 19e eeuw, maar het is pas in de laatste decennia dat vooruitgang in accutechnologie, elektromotoren en materiaalkunde ze praktisch en toegankelijk hebben gemaakt. Moderne e-bikes zijn het resultaat van voortdurende innovatie gericht op het verbeteren van de prestaties, het bereik en de gebruikerservaring.
e-bike frames
Het frame is de basis van een e-bike, ontworpen om het extra gewicht en de belasting van de motor en accu te dragen. Gangbare materialen zijn aluminium, dat licht en betaalbaar is en een goede balans tussen sterkte en gewicht biedt. Een andere optie is werken met koolstofvezel, dat zeer licht en sterk is, maar duurder, en vaak gebruikt wordt in modellen met hoge prestaties.
Het frameontwerp moet structurele integriteit, optimale gewichtsverdeling en esthetische aantrekkingskracht garanderen. Onze ingenieurs gebruiken computerondersteunde ontwerpsoftware (CAD) om nauwkeurige modellen te maken en stresstests te simuleren.
motor en batterij
De motor is het hart van een e-bike en zorgt voor de nodige ondersteuning. Er zijn drie hoofdtypen:
- Voornaafmotoren bevinden zich in de naaf van het voorwiel, ze zijn gemakkelijker te installeren maar kunnen het sturen beïnvloeden.
- De achternaafmotoren bevinden zich in de naaf van het achterwiel en zorgen voor betere tractie en een natuurlijkere rijervaring.
- Mid-Drive motoren zijn in de buurt van de trapas van de fiets geplaatst, ze leveren rechtstreeks vermogen aan de aandrijflijn van de fiets en bieden een superieure gewichtsverdeling en efficiëntie, vooral op heuvelachtig terrein.
De accu drijft de motor aan en heeft een grote invloed op het bereik en de prestaties van de e-bike. Lithium-ion accu's zijn de standaard vanwege hun hoge energiedichtheid, lange levensduur en relatief lage gewicht. Belangrijke overwegingen bij het batterijontwerp zijn onder andere:
- Capaciteit, die wordt gemeten in wattuur (Wh) en bepaalt hoe ver een e-bike kan rijden op één lading.
- Plaatsing. Accu's kunnen op het frame worden gemonteerd, in het frame worden geïntegreerd of op een achterdrager worden geplaatst, wat de balans en esthetiek van de fiets beïnvloedt. Tegenwoordig is het de standaard dat accu's in de onderbuis of de zitbuis worden geïntegreerd.
controller en sensoren
De controller regelt de stroomtoevoer van de accu naar de motor op basis van input van sensoren en de bestuurder. Hij zorgt voor een soepele acceleratie en efficiënt energiegebruik. Het display, meestal gemonteerd op het stuur, geeft belangrijke informatie zoals snelheid, batterijniveau en actieradius. Geavanceerde displays kunnen ook navigatie- en connectiviteitsfuncties bieden.
Sensoren zijn essentieel voor responsieve en efficiënte motorondersteuning. Gangbare typen zijn onder andere:
- Koppelsensoren meten de kracht die op de pedalen wordt uitgeoefend, waardoor de motor proportionele ondersteuning kan bieden.
- Snelheidssensoren bewaken de snelheid van de fiets, zodat er op het juiste moment ondersteuning wordt geboden.
- De cadanssensoren detecteren de trapfrequentie en passen de vermogensafgifte van de motor hierop aan.
strategie
Het ontwerpproces van een e-bike begint met het genereren van concepten en onderzoek.
We beginnen met onderzoek naar het gebruik van de fiets, observaties van rijders, rijomstandigheden, technologische beperkingen, innovatiemogelijkheden, bedrijfsidentiteit en vele andere factoren die belangrijk zijn voor een succesvol ontwerpproject.
We ontwikkelen ook gedetailleerde ideeën voor de geometrie, kinematica, aandrijflijn, componenten en maat strategie.
Het onderzoek leidt tot een strategiedocument met een duidelijke focus op innovatie, potentiële risico's en de visuele identiteit van de nieuwe mountainbike en dient als strategische leidraad gedurende het hele project.
concept ontwikkeling
Door middel van snelle cycli van schetsen onderzoeken onze senior ontwerpers veel potentiële ruwe ebike-ontwerpideeën en testen deze met vroege mockups.
We identificeren en kiezen de beste ontwerprichting uit alle mogelijke ideeën en maken keuzes op basis van tests, ervaring en strategie.
Tijdens de concept design fase houden we een ‘look-in-the-kitchen’ sessie met uw team. Wij presenteren concept richtingen in schetsvorm, functionele en technische oplossingen, productie oplossingen en mockups.
Samen met uw team bespreken we focus, risico, ambitieniveau en ontwikkelen we de designrichting verder in een concept.
engineering
De eerste belangrijke mijlpaal tijdens het ontwerpen van nieuwe fietsen is het concept omzetten in een eerste volledig functioneel prototype. Dit eerste prototype noemen we de P1.
Om dit te doen, gebruiken we krachtige 3D CAD-software naar om de fiets te ontwikkelen.. Wij ontwerpen alle framedelen, draaipunten, lagers, tuimelaars en integreren standaardonderdelen. Tegelijkertijd selecteren we materialen, productiemethoden, behandelingen, mogelijke coatings en kleuren.
Om maximale prestaties bij minimaal gewicht te bereiken, gebruiken we 3D CAD-simulaties en testen we prototypes.
Naast een set 3D CAD-bestanden worden een stuklijst en een eerste 2D-tekeningen pakket gemaakt tijdens de overgang naar productie van het eerste P1 prototype.
prototyping
Zowel tijdens de conceptfase als tijdens de engineeringfase bouwen we prototypes. Vroege prototypes lijken meestal meer op mockups en worden vaak 3D-geprint. We gebruiken ze vooral om vormen, ergonomie en technische oplossingen te testen.
Aan het einde van de engineering fase bouwen we het eerste volledig functionele P1-prototype. Deze prototypes zijn van hoge kwaliteit, vaak CNC gefreesd, gecoat, met afbeeldingen en volledig functioneel.
Het P1-prototype wordt getest op functionele, ergonomische en prestatieaspecten. We documenteren alle learnings en ontwikkelen verbeteringen op het gebied van stabiliteit, kosten, gewicht en prestaties. Meestal leidt dit tot een bijgewerkt prototype P2.
Na een of soms meer cycli van verbeteringen is het product klaar voor productie op grotere schaal.
toekomst van e-bikes
Bij de ontwikkeling van e-bikes moeten we meerdere uitdagingen aangaan. Een daarvan is de capaciteit, het gewicht en de kosten van de combinatie van accu en motor in evenwicht brengen om het beste bereik, kortere oplaadtijden en het lichtste gewicht te bieden dat past bij de fiets die we ontwikkelen.
Een andere uitdaging is het navigeren door verschillende regelgevende landschappen met betrekking tot vermogenslimieten, snelheidsbeperkingen en veiligheidsnormen.
De toekomst van e-bikes is veelbelovend, met voortdurende vooruitgang in de technologie en een wereldwijd groeiende adoptie. E-bikes zullen nog meer met elkaar verbonden worden, met integratie van IoT-technologieën voor verbeterde connectiviteit, navigatie en beveiligingsfuncties. Vooruitgang op het gebied van batterijchemie belooft een groter bereik, sneller opladen, minder gewicht en een langere levensduur.
En ten slotte zien we in de e-mountainbikesport de nieuwste kleine motoren met maximumkoppels tussen 40 en 70Nm van bedrijven als TQ, Fazua en Maxon, die het mogelijk maken om lichte e-mountainbikes met een gewicht vanaf slechts 12 kg. Ze hebben een volledig geïntegreerde accu en motor en qua uiterlijk komen ze heel dicht in de buurt van een normale fiets.
Ontvang de designguide. Deze helpt u om beter te begrijpen wat er nodig is om uw product te realiseren. Meld u aan en wij sturen hem per email.