Silniki do roweru elektrycznego – jak działają i jakie wybrać?

Choć do działania e-bike’a potrzeba wielu elementów, sercem całej konstrukcji niewątpliwie jest silnik. Urządzenie powoduje szybszy obrót korby lub koła, dzięki czemu rowerzysta porusza się po trasach zdecydowanie łatwiej. Działanie sprzętu zależy od konstrukcji, różnej u każdego producenta, a nawet w modelach danej marki. Zobacz, jaka moc silnika do roweru elektrycznego będzie wystarczająca i dowiedz się, jaki napęd wybrać, aby korzystanie z e-bike’a było łatwe i dostarczało mnóstwo frajdy.

Silnik jest sercem roweru elektrycznego. (fot. Superior)

 Zasada działania silnika w rowerze elektrycznym

Kompletny napęd elektryczny do roweru składa się z silnika, baterii, wyświetlacza, kontrolera i przewodów. Taki zestaw sprawia, że pedałowanie mniej angażuje mięśnie, ale jest konieczne – gdy tylko przestajesz kręcić korbą, napędzanie jest wstrzymywane. Wymagają tego przepisy i dba o to czujnik kadencji.

Najważniejszy element opisywanego układu stanowi rowerowy silnik elektryczny. Sprzęt ten wspiera rowerzystę tylko do osiągnięcia określonej prędkości, wynoszącej 25 km/h – kolejny czujnik jest więc nieodzowny. Obowiązujące prawo wymaga także mocy ciągłej roweru elektrycznego o wartości maksymalnie 250 W. Zbliżony konstrukcyjnie pojazd, który nie spełnia wszystkich tych wymogów, nie jest e-bikiem – europejskie przepisy określają go S-pedelcem, a polskie: motorowerem.

Rowery elektryczne – wszystko, co warto wiedzieć

W każdym przypadku silniki w rowerach elektrycznych działają podobnie – przekształcają prąd w ruch obrotowy (korby lub koła). Aby energia była dostarczona do silnika, potrzebny jest też sterownik dostosowujący działanie urządzenia do wybranego przez użytkownika trybu.

Centralne umiejscowienie silnika to idealne rozwiązanie do MTB i nie tylko.

 Jaki silnik elektryczny do roweru wybrać?

Poszczególne modele silników elektrycznych do roweru różnią się miejscem montażu i parametrami: zasięgiem, masą, mocą szczytową, a także liczbą i rodzajem trybów działania. Współczesne sprzęty często mają funkcję automatycznego dostosowywania pracy – użytkownik nie wybiera trybu samodzielnie, ponieważ odpowiada za to algorytm.

Koniecznie należy zwrócić uwagę na to, jaki moment obrotowy silnika w rowerze elektrycznym występuje. Najczęściej chodzi o wartość zamykającą się w zakresie od 30 do 100 Nm – im więcej niutonometrów, tym łatwiej będzie podjechać e-bikiem pod stromą górę.

 Rower elektryczny – silnik centralny czy w kole?

W pierwszej kolejności warto przyjrzeć się umiejscowieniu silnika:

• montaż centralny – w mufie przy korbie;
• w piaście – przedniej lub tylnej.

Na jaki silnik do roweru elektrycznego postawić, jeśli masz do wyboru oba rozwiązania? Zdecydowanie na montowany centralnie, czyli instalowany w mufie suportu. Choć wymaga specjalnie dostosowanej ramy, jest to najpopularniejsze rozwiązanie, dostępne w e-bike’ach nawet za niecałe 4000 zł. Rower elektryczny z silnikiem w korbie stanowi uniwersalne rozwiązanie, ponieważ nie sprawia, że jedno koło waży więcej niż drugie. Dzięki temu sprawdza się nie tylko w użytku rekreacyjnym, ale i MTB, kolarstwie szosowym czy gravelowym. Jedynym minusem może być trudność serwisowania oraz wymiany urządzenia własnoręcznie.

Nadal jednak znajdziesz napędy elektryczne do roweru z silnikiem zamontowanym w piaście tylnego koła. Zazwyczaj występują w modelach niskiej półki. Urządzenie dociąża tylne koło e-bike’a, a więc zwrotność elektryka jest zachowana – lekkim przodem roweru łatwo można manewrować. Coraz mniejsza liczba modeli do rekreacyjnej jazdy miejskiej czy trekkingowej ma silnik w przedniej piaście, najtrudniej sterowalny. Jeśli jednak wozisz trochę bagażu na tylnym bagażniku, oba koła powinny być dociążone w podobnej mierze.

Elektryczny full z centralnie zamontowanym silnikiem. (fot. Superior)

Montowany w piaście silnik sprawia nieco problemów w momencie zdejmowania koła. Dlatego jeśli na przykład wymieniasz dętkę, musisz wykonać kilka, względnie prostych, czynności dodatkowych. Przede wszystkim należy ręcznie odłączyć silnik od układu zasilania, a potem zdjęć osłonkę chroniącą nakrętkę piasty i mocowanie przewodu. Po ponownym montażu koła należy wszystko podpiąć z powrotem oraz zabezpieczyć.

 Silnik przekładniowy czy bezprzekładniowy?

Należy rozróżnić silniki z przekładnią i bez niej. W obu urządzeniach jazdę wspiera bezszczotkowy silnik prądu stałego (BLDC). W pierwszym jednak przypadku – czyli przekładniowym, określanym po angielsku geared – mechanizm jest planetarny. Działa więc podobnie jak w klasycznych piastach z przerzutkami, ponieważ ma zębatki, sprawnie działające nawet przy niskich prędkościach. Urządzenie z przekładnią cechuje się też relatywnie niską masę oraz niewielkimi rozmiarami.

Z kolei uzwojenie silnika bezprzekładniowego do roweru, czyli urządzenia typu direct drive, bezpośrednio napędza koło lub korbę. Wszystko dzięki magnesom montowanym na danym komponencie. Dzięki takiej konstrukcji w budowie roweru elektrycznego pozbyto się wielu ruchomych elementów – silnik nie ma zębatek czy szczotek, a ruchome są wyłącznie łożyska, które należy co jakiś czas wymieniać.

Wykonany przez Shimano silnik EP8-RS idealnie spisuje się w e-bike'u Orbea Rise M20. To model do MTB, montowany centralnie i ze średnim momentem obrotowym (60 Nm).

Jednak największymi przewagami silnika bezprzekładniowego do roweru są: cichsza praca, bezawaryjność oraz lepsze działanie w terenie. Opisywane rozwiązanie może mieć dużą moc (nawet do 5000 W, czyli wartości niedostępnej w e-bike’ach), co pozwala na rozwijanie wysokich prędkości. Wyłączenie wsparcie napędu odbywa się szybciej po zaprzestaniu pedałowania, co ma wpływ na bezpieczeństwo. Dlatego na pytanie, jaki silnik w napędzie roweru elektrycznego jest najlepszy, w dzisiejszych czasach warto odpowiedzieć: bezprzekładniowy.

 Moment obrotowy silnika elektrycznego do roweru

Niezwykle istotną cechą napędów do rowerów elektrycznych jest moment obrotowy silnika, zwany też momentem siły. Określa on, jak skutecznie napędzane będzie koło, wpływając między innymi na przyspieszenie. Parametr ten podaje się w niutonometrach (Nm).

Ile Nm w rowerze elektrycznym to dużo, a ile mało? W najsłabszych urządzeniach do e-bike’ów wartość ta wynosi około 30 Nm, z kolei najmocniejsze e-biki MTB są wyposażane w silniki o momencie siły o wartości 100-130 Nm.

O tym, jaki moment obrotowy będzie odpowiedni, należy zdecydować, kierując się pokonywanymi trasami rowerowymi. Jeśli jeździsz w górach, potrzebujesz mocnego silnika rowerowego o wysokiej liczbie niutonometrów (70-100 Nm). Gdy urządzenie ma tylko nieco wspomagać jazdę w mieście lub podczas podróży i treningów na nizinach, wystarczy niski moment obrotowy (40-60 Nm).

Również wśród fanów graveli nie brakuje zwolenników centralnego montażu silnika.

To kwestia nie tylko związana z ceną, ale także dostosowaniem silnikiem do trybów ekologicznych, zużyciem energii czy masą sprzętu. Większość modeli o 40-60 Nm będzie kosztowała i ważyła mniej niż urządzenia o 90-100 Nm, a przy tym pozwolą one lepiej oszczędzać prąd w ruchu miejskim.

 Napięcie silnika w e-bike’u

Napięcie jest bezpośrednio powiązane z momentem obrotowym. Zazwyczaj im więcej woltów, tym więcej niutonometrów do uzyskania. W rowerach elektrycznych napięcie ustawowo ograniczono do maksymalnie 48 V, ale parametr ten w większości modeli ma wartość dużo niższą: 24 czy 36 V. Im niższe napięcie, tym mniejsze zapotrzebowanie silnika na energię oraz niższe obciążanie baterii, co przekłada się na dłuższą pracę akumulatora. Problem zasilaczy o wyższym napięciu stanowi też większa masa.

 Dwa parametry dotyczące silnika – moc znamionowa i szczytowa

Znamionowa moc silnika roweru elektrycznego jest ograniczona do 250 W – to wymóg stawiany przez europejskie przepisy dotyczące e-bike’ów. Zwykle w krajach poza starym kontynentem zapisy te są bardziej liberalne – elektryki ze wschodu mają często 500 W. Na rynku można również znaleźć customowe modele z urządzeniem o mocy 5000 W. Decydując się na zakup wydajniejszej jednostki, pamiętaj o tym, że jednoślad nie będzie prawnie określany jako rower, chyba że wyposażony został w blokadę mocy zgodną z unijnymi normami.

Zlokalizowanego w tylnej piaście silnika na pierwszy rzut oka nie widać. To rozwiązanie ma też zaletę łatwiejszej instalacji oraz wymiany.

Powyżej opisaliśmy moc znamionową, czyli ciągłą, ale istnieje jeszcze parametr zwany mocą szczytową, który e-bike’ach może być wyższy niż 250 W. Na przykład w modelu Shimano EP8 wynosi on 600 W, co stanowi wysoką wartość, pomocną w trakcie jazdy górskiej, gdzie rzeźba terenowa lub przeszkoda spowalnia rower. Po jej pokonaniu przydaje się solidne przyspieszenie – im wyższa moc szczytowa, tym łatwiej będzie to osiągnąć.

Z tego względu wielu rowerzystów MTB chce kupić najmocniejszy rower elektryczny. Jaka maksymalna moc szczytowa silnika jest dostępna na rynku? W przypadku modeli Boscha wynosi ona 750 W modelu Performance Line CX-R, z kolei Yamaha oferuje system PW-Link o 800 W. Niektóre tanie napędy elektryczne do roweru również będą miały mocny silnik, ale ze słabą optymalizacją może on szybciej zużywać prąd lub ważyć więcej kilogramów.

 Naprawa roweru elektrycznego z zepsutym silnikiem

Ile wytrzymuje silnik w rowerze elektrycznym? To zależy od modelu urządzenia i eksploatacji, ale zazwyczaj sprzęt ten powinien starczyć na 5-10 lat i kilkadziesiąt tysięcy kilometrów. Sam silnik elektryczny nie jest więc awaryjnym urządzeniem – częściej trzeba wymieniać baterię lub resetować sterownik.

Co nie znaczy, że silniki nie potrafią się przegrzewać lub korodować, a każde drobne uszkodzenie może spowodować większe. Niedziałające napędy elektryczne do rowerów mają często naruszony jeden z przewodów – kabel nie przewodzi prądu. Można to sprawdzić, kupując urządzenie diagnostyczne i podłączyć podzespoły, kierując się instrukcją. Najczęściej należy jednak wymienić czujnik Halla, choć warto też ocenić stan głównego przewodu silnika i łożysk, a także wyczyścić rdzę ze stojana oraz przylegających do niego ścianek rotora.

Dostępność części różni się w zależności od producenta. Najbardziej popularne są silniki rowerowe Boscha, różnych rodzajów. Ale podzespoły silników Shimano trudniej już znaleźć. Wiele serwisów rowerowych podejmuje się napraw e-bike’ów, ale lepiej to sprawdzić przed wyjściem z domu i zwrócić uwagę na cennik.

Zwykle przegląd okresowy roweru elektrycznego jest droższy o kilkadziesiąt złotych od modeli ze standardowym napędem i wynosi 200-400 zł. Z kolei generalny serwis kosztuje już około 500-800 zł. Dla przykładu w serwisach CentrumRowerowe.pl za pierwszą z wymienionych usług zapłacisz 379 zł, a koszt całkowitego przeglądu e-bike’a wynosi 649 zł. Warto dodać, że specjaliści w naszych punktach stacjonarnych współpracują z japońskim liderem osprzętu (Shimano Service Center), co jest ważne również w aspekcie trudno dostępnych części.

Wiele silników wymaga też aktualizacji oprogramowania, która to usługa kosztuje w serwisie 100-200 zł (w CentrumRowerowe.pl jest to 149 zł). Na szczęście niektóre urządzenia można samemu zaktualizować, czego potwierdzeniem są sprzęty Boscha. W ich przypadku czasem wystarczy aplikacja na telefon, aby poprawić wydajność silnika, zmieniając jego generację z czwartej na piątą.

 Jak sprawdzić sterownik roweru elektrycznego?

Połączony z innymi elementami napędu sterownik wpływa na ilość energii otrzymywanej przez silnik z akumulatora. Omawiane urządzenie ma zainstalowane oprogramowanie, które automatycznie zapobiega przegraniu się napędu elektrycznego.

Właśnie dlatego warto zadbać o dobry stan sterownika, który w przeciwnym wypadku będzie nieregularnie dostarczał wsparcia, co jest odczuwane jako swoiste „szarpanie”. Raz wsparcie będzie za małe, a raz za duże. 

Jak dokładniej sprawdzić sterownik roweru elektrycznego? Po pierwsze należy zbadać przewody i złącza – izolacja powinna być nienaruszona, gdyż inaczej prąd wydostaje się poza system. Do uszkodzonych kabli może również dostać się woda, co oczywiście doprowadzi do zwarcia. Problem tkwi też czasem wewnątrz samego urządzenia lub w oprogramowaniu.

Najłatwiej od razu wymienić sterownik, zwłaszcza że uniwersalny model kosztuje zwykle mniej niż 100 zł. Zaleca się jednak kupowanie sprzętów dedykowanych, takich jak kontroler Shimano Steps SW-E7000 lub zaawansowany SW-EN600 sterujący również oświetleniem.

 Konwersja do e-bike’a – czy to trudne?

Jeśli nie masz elektryka, możesz albo kupić rower elektryczny, albo samodzielnie przeprowadzić konwersję ze zwykłego modelu. W tym drugim przypadku również są dwie możliwości:

• Kupno gotowego zestawu do instalacji napędu – dużo łatwiejsze, ponieważ w zestawie znajdziesz instrukcję ze szczegółowymi wskazówkami.
• Kompletowanie osprzętu na własną rękę – polecane dla majsterkowiczów chcących stworzyć wyjątkowy system wsparcia elektrycznego.

Wybór miejsca montażu zależy od kompatybilności ramy – jeśli mufa pomieści silnik, można zdecydować się na centralne mocowanie urządzenia. Najpierw należy zdjąć korbę oraz suport, a następnie zamocować do nich silnik za pomocą haków stabilizujących. Po ponownym założeniu korby i suportu należy jeszcze połączyć silnik z czujnikami, akumulatorem oraz wyświetlaczem przy pomocy przewodów o hermetycznych wtyczkach.

Mocowanie silnika w kole jest nieco prostsze, ponieważ zazwyczaj piasta z urządzeniem stanowi gotowy produkt, na którym zaplata się obręcz. Wystarczy zdjąć oryginalne koło w rowerze i zastąpić je wersją z napędem, a potem nakręcić kasetę. Oczywiście należy też połączyć silnik z pozostałymi elementami zestawu, tak jak podczas centralnego montażu silnika.

Więcej informacji znajdziesz w naszym artykule na temat konwersji roweru do e-bike’a.