Een elektrische fiets is een fiets die aangedreven wordt door een elektrische motor. Als het niet compleet wordt aangedreven door een elektromotor, dan wordt het gecombineerd met spierkracht. Elektrische fietsen die helemaal zelf aangedreven worden heten ook wel e-bikes. De elektrische fiets die in combinatie is met spierkracht, heet in het Nederlands fiets met trapondersteuning. Zo’n fiets wordt ook wel pedelec genoemd, dat komt voort uit pedal en electric.

Geschiedenis

Negentiende eeuw

Negentiende eeuwse fietsDe eerste ideeën van elektrische fietsen ontstonden al in de negentiende eeuw. Een Amerikaan had er al patent op gelegd, deze man heette Ogden Bolton Jr.. Het patent werd gezet op 31 december 1895 (US Patent 552271) voor een batterij aangedreven fiets, met een ”6-pole brush-and-commutator direct current (DC) hub motor mounted in the rear wheel”. Deze fiets had geen versnellingen en de motor werkte tot 100 ampère uit een 10 volt accu.

Twee jaar laten, in 1897, ontwikkelde Hosea W. Libbey uit Boston een elektrische fiets (US Patent 596272) die werd aangedreven door een dubbele elektrische motor. Deze motor was ontworpen binnen in de trapas en eind jaren negentig van de twintigste eeuw is dit model her ontwikkeld en ongeveer geïmiteerd door Giant bij de Lafree elektrische fietsen.

In 1898 werd op een met het achterwiel aangedreven elektrische fiets patent gelegd door Methew J. Steffens. Deze man maakte gebruik van een systeem waarin het achterwiel rechtstreeks via de achterband aangedreven kan worden. In 1899 door John Schnepf gepatenteerde systeem (US 627066) gebruikt een vergelijkbare techniek.

Twintigste eeuw

Schnepf’s uitvinding is in 1969 doorontwikkeld door G.A Wood Jr. en opnieuw gepatenteerd (US Patent 3431994). Woods product gebruikte vier kleine motoren met elkaar gecombineerd door een serie tandwielen. Iedere motor had een halve pk.
Krachtsensoren en motor aansturingssystemen werden pas laat in de jaren negentig ontwikkeld. De Japanse patent van Takad Yutky uit 1997 voor zo’n product is een voorbeeld. In 1992 verkocht Vektor Services Limited een elektrische fiets met de naam Zike. Deze fiets maakte gebruik van een Nikkel-Cadmium die in het frame verwerkt was. Naast de Zike waren er op commercieel gebied bijna geen elektrische fietsen verkrijgbaar. In 1998 was dit verschil zo groot gegroeid, dat er 49 verschillende fietsen waren. De productie groeide van 1993 tot en met 2004 met zo’n 35 procent terwijl de productie van de gewone fietsen in die periode juist daalde.

Eenentwintigste eeuw

Door verbeteringen in de accu-technologie worden de elektrische fietsen steeds beter, de accu’s werden Elektrische fiets eenentwintigste eeuwlichter maar ook sterker. Goedkopere fietsen bleven wel gebruik maken van een loodaccu of een NiCd-accu terwijl de nieuwere en duurdere fietsen een Nikkel-Metaal Hybridy-accu of een Lithium ion-accu gebruiken waardoor die met het gewicht en reikwijdte voor bleven. In 2004 werden de fietsen geproduceerd door Kalkhoff, EV Global, Giant Lite, Currie Technologies, Optibike, Mérida, Sparta en ZAP.

Sparta was de eerste tweewielersfabrikant die de elektrische fiets als een groot project ging aanpakken. De eerste fiets die Sparta introduceerde was de Sparta Pharos in 1998, deze fiets maakte gebruik van een systeem dat is ontwikkeld door Yamaha. In 2003 werd de Sparta Ion geïntroduceerd, dit was de eerste fiets die volledig zelf ontwikkeld werd door Sparta. Inmiddels maken andere bedrijven waar Sparta bij hoort deze fietsen. De fietsfabrikant Sparta behoort bij de Accell Group, die bestaat uit grote merken uit o.a België, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Verenigd Koninkrijk, Verenigde Staten van Amerika, Canada en Zweden.

In 2001 kwamen de termen E-bike, pedelec en elektrisch ondersteunde fiets op om deze fietsen te beschrijven. Volgens Google is de term E-bike het populairst. Vandaag de dag is China de grootste producent van elektrische fietsen. Gebaseerd op cijfers van de China Bicycle Association verkochten Chinese fabrikanten in 2004 ruim zeven en een half miljoen fietsen over de hele wereld. Dit aantal was twee keer zo groot als in het jaar daar voor. Het jaar daarop steeg het aantal naar tien miljoen en weer het jaar daarop was het aantal ruim zeventien miljoen stuks.

De E-bike

Eigenlijk is een E-bike een fiets met een gashendel. Met de handel geef je meer of minder gas en naarmate je meer gas geef ga je harder. Toch is de E-bike nog steeds een fiets en kan de bestuurder zelf ook fietsen zonder de motor aan te spannen. Er zijn ook fietsen die de functionaliteit van een pedelec hebben. Via die besturing kan de bestuurder enkele ondersteuning niveaus kiezen.

Pedelec / Fiets met trapondersteuning

De pedelec maakt uitsluitend gebruik van de motor. De motor wordt geactiveerd door de gebruiker als die met spierkracht vooruitgang boekt. De vooruitgang wordt dan geregistreerd en die sensor bepaald dan hoeveel ondersteuning de bestuurder nodig heeft. De rotatiesensor of de trapkrachtsensor kunnen dit beide regelen. Vaak is er een combinatie van beiden om de veiligheid te handhaven. De ondersteuning zal pas gaan werken als de trapkrachtsensor een signaal krijgt dat er daadwerkelijk voortgang is door spierkracht.

Rotatiesensor

RotatiesensorEen rotatiesensor werkt hetzelfde als een fietscomputer, een magneetje komt net langs de sensor op en des te vaker het magneetje langs de sensor komt, des te sneller er gefietst wordt. Deze sensor zit meestal direct aan de crank of trapas bevestigd. Het voordeel is dat deze sensor meteen ondersteuning geeft tijdens het wegfietsen. De aansturing hoeft niet eerst kracht te meten wat ook een voordeel kan zijn, maar wat wel een nadeel is, is dat als je langzaam fietst de ondersteuning niet zo nauwkeurig is.

Trapkrachtsensor

TrapkrachtsensorEen trapkrachtsensor maakt gebruik van een licht vervormd frame. Door de pedaalkracht wordt de achteras een fractie naar voren getrokken en vervormd het frame licht. Door een extra sleuf in het achterpad te maken en daar een trapkrachtsensor in te maken kan de vervorming als verplaatsing gemeten worden. De trapkrachtsensor bestaat uit een behuizing van plastic, printplaat, magneet, een bal en een voorspan veer. De sensor meet de uitval en meet de doorbuiging die de bestuurder geeft door de doorbuiging van de pedalen. Een voordeel is dat er bij veel kracht veel ondersteuning wordt gegeven. Een nadeel is wel dat bij wegrijden uit stilstand niet direct ondersteuning wordt geboden omdat de aansturing nog niet geregistreerd is.