logo

U bent hier

Waarschuwingsbericht

Opgelet! Dit event heeft al plaatsgehad.

Performance analysis of pedal electric cycles: an objective and subjective approach

vrijdag, 18 april, 2008 - 16:00
Campus: Brussels Humanities, Sciences & Engineering campus
D
0.08
Jan Cappelle
doctoraatsverdediging

Elektrische geassisteerde fietsen of pedelecs zijn relatief nieuw in het mobiliteitslandschap. Het zijn fietsen uitgerust met een elektrische hulpmotor die enkel vermogen levert als de fietser trapt. Alleen al in Vlaanderen werden 30 verschillende merken van dit soort fietsen aangetroffen.

In een eerste deel van dit doctoraatswerk wordt in kaart gebracht hoe gebruikers en fietsenhandelaars de kwaliteit en prestaties van elektrische fietsen beoordelen. Deze subjectieve prestatieanalyse startte in november 2000 in het kader van een Europees onderzoeksproject met een uitleendienst voor elektrische fietsen. 250 personen konden gedurende meerdere weken een elektrische fiets testen en hielden logboeken bij over hun ervaringen. De elektrische fiets werd door de proefpersonen zowel gebruikt voor woon-werk verkeer, als voor boodschappen en ontspanning. De meeste klachten kwamen er over het gewicht, de hoge kostprijs, de autonomie van de batterijen, de vele technische problemen, en de gebrekkige fietsinfrastructuur op de openbare wegen.

Een vervolg op deze subjectieve prestatieanalyse kwam er in december 2005 met een marktstudie over elektrische fietsen bij de Vlaamse fietshandelaars. Meer dan 100 fietsenhandelaars waren bereid een elektronische enquête in te vullen. Daarnaast werden nog eens 110 websites van fietsenhandelaars bezocht op zoek naar info over pedelecs. Ongeveer 85% van de fietsenhandelaars in Vlaanderen biedt volgens de bevraging elektrische fietsen aan. Electronic Bike Developments, Sparta en Batavus waren de drie meest voorkomende merken. Gemiddeld gezien verkocht de fietsenhandelaar 13 pedelecs in 2005, tegenover ongeveer 400 conventionele fietsen. De prijzen voor deze fietsen varieerden van €695 tot €3600. De fietsenhandelaar ziet ook de autonomie van de batterij, het grote gewicht en de hoge kost van de fietsen als de belangrijkste nadelen. Weinig van hen bleken inspanningen te doen om de elektrische fietsen actief te promoten.

Het tweede deel van dit doctoraat is de ontwikkeling van een objectief wetenschappelijke methode om de prestaties van elektrische fietsen te vergelijken. Hiervoor werd een testopstelling gebouwd waarbij een bestaande loopband werd verlengd om er elektrische fietsen te kunnen op plaatsen. De loopband wordt aangedreven door een snelheidgestuurde inductiemotor. Op de plaats van het zadel van de elektrische fiets wordt een stroomgestuurde gelijkstroommotor geplaatst. Deze motor drijft een riemschijf aan die op de trapas van de fiets wordt gemonteerd. Op deze manier kan een koppel worden opgedrongen.

De trekkracht die de fiets ontwikkelt bij een opgelegde snelheid en een opgelegd koppel wordt gebruikt als basis voor de prestatieanalyse. Deze trekkracht hangt immers niet alleen af van de fietser (hier vervangen door de gelijkstroommotor) maar ook van de bijdrage van de assistentiemotor. Indien in elk werkingspunt 2 metingen verricht worden, één met de assistentiemotor ingeschakeld en één zonder de assistentiemotor, kan men door het verschil in gemeten trekkracht de bijdrage van de motor gaan kwantificeren.

Aan de hand van de beschreven metingen worden verschillende modellen gemaakt die het gedrag van de elektrische fiets op de testbank (en dus op de weg) beschrijven. Naast de trekkracht worden ook de klimcapaciteit, het vereiste fietserkoppel, het rendement en een assistentiefactor gedefinieerd en gemodelleerd. Verschillende vormen van regressieanalyse werden toegepast om deze modellen op te stellen voor het ganse werkingsgebied van de fiets, vertrekkend van een beperkt aantal testbankmetingen. De LS-SVM regressiemethode leek hiervoor uitermate geschikt.

Vanuit de aangemaakte modellen worden een aantal prestatiecurven en prestatieparameters afgeleid die vergelijkingen tussen verschillende elektrische fietsen zowel visueel als statistisch mogelijk maken. Deze prestatiecurven en -parameters kunnen allen via een eigen ontwikkelde gebruikersinterface opgeroepen worden.

Er worden zowel gebruiksonafhankelijke als -afhankelijke prestatieparameters gedefinieerd. Deze laatste zijn nuttig omdat de trapondersteuning en dus ook de autonomie van de batterij sterk blijkt af te hangen van de manier waarop de elektrische fiets gebruikt wordt.

Zes verschillende elektrische fietsen werden reeds op de testbank geplaatst en de resultaten worden in dit doctoraat besproken. De beschreven prestatieanalyse slaagt erin de verschillen in controlestrategie van de constructeurs aan te tonen alsook het prestatieverschil van de fietsen bij verschillende types gebruikers. Uit de prestatieanalyse blijkt duidelijk de nood aan een gestandaardiseerd ritschema om de batterij autonomie op een éénduidige wijze te definiëren.