Een elektrische fiets of stekkerfietsMeer ongelukken door snelle stekkerfietsen en drukte op de fietspaden, nrs.nl, 11 april 2022 is een vervoermiddel dat door een elektromotor aangedreven wordt, al dan niet in combinatie met spierkracht. De elektrische fiets met zelfstandige aandrijving heet ook wel e-bike (Engels, spreek uit als: ie-baaik) en dat komt van electric bike. De elektrische fiets die werkt in combinatie met spierkracht, en dus alleen ondersteuning geeft, heet officieel in Nederland fiets met trapondersteuning. Zo'n fiets wordt ook wel pedelec genoemd (samentrekking van de Engelse woorden pedal en electric). De in de Europese landen toegepaste motor mag volgens de Europese richtlijn EN 15194 een vermogen van niet meer dan 250 watt hebben.Hoewel ten onrechte, worden in Nederland in de volksmond alle fietsen met elektrische trapondersteuning e-bike genoemd.
Geschiedenis Negentiende eeuw De eerste ideeën voor elektrische fietsen zijn in de jaren negentig van de 19e eeuw gedocumenteerd in diverse Amerikaanse patenten. Zo kreeg Ogden Bolton jr. op 31 december 1895 een patent (US Patent 552271) voor een met 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 volts-accu.ELECTRICAL BICYCLE - Google Patent Search
Twee jaar later, in 1897, ontwikkelde Hosea W. Libbey uit Boston een elektrische fiets (US Patent 596272) die werd aangedreven door een dubbele elektrische motor. Deze motor bevond zich binnen in de trapas.ELECTRIC BICYCLE - Google Patent Search Eind jaren negentig van de 20e eeuw is dit model herontwikkeld en min of meer geïmiteerd door Giant bij de Lafree elektrische fietsen.
In 1898 werd een met het achterwiel aangedreven elektrische fiets gepatenteerd door Mathew J. Steffens. Steffens maakte gebruik van een systeem om het achterwiel rechtstreeks via de achterband aan te drijven. Het in 1899 door John Schnepf gepatenteerde systeem (US Patent 627066) gebruikt een vergelijkbare techniek.SCHNEPF - Google Patent Search
Twintigste eeuw thumb|Elektrisch fiets uit 1932, ontwikkeld door Philips en Simplex start=0:38|end=0:59|thumbtime=0:42|thumb|Bioscoopjournaal uit maart 1973. Op de tweede Tweewieler-RAI te Amsterdam werd een experimentele elektrische fiets gepresenteerd. In de jaren 1930 werd bij het Philips Natuurkundig Laboratorium een elektrische fiets ontwikkeld.Algemeen Handelsblad 20-4-1932 Deze werd onder andere geproduceerd door R.S. Stokvis,De Banier 12-7-1932 Jüncker,Limburgsch dagblad 21-4-1932 Simplex (Nederland)Het Volk 4-5-1932 en Burgers-ENR.Het Volk 7-5-1932 Op de RAI-tentoonstelling in januari 1933 was de elektrische fiets niet te ontdekken. Door deskundigen werd hij als mislukking beschouwd.De Gooi- en Eemlander 27-1-1933 Door de benzineschaarste leefde de belangstelling tijdens de Tweede Wereldoorlog weer even op. In Amsterdam kwam bijvoorbeeld een elektrische fietstaxi in gebruik.Algemeen Handelsblad 2-7-1941
Schnepfs uitvinding is in 1969 verder ontwikkeld door G.A. Wood jr. en opnieuw gepatenteerd (US Patent 3431994). Woods product gebruikte vier kleine motoren, ieder met minder dan dan een halve pk, met elkaar gecombineerd door een serie tandwielen.ELECTRIC DRIVE FOR BICYCLES - Google Patent Search
Krachtsensoren en motoraansturingssystemen werden in de late jaren negentig van de 20e eeuw ontwikkeld. Een voorbeeld is het Japanse patent van Takad Yutky uit 1997 voor zo'n product. In 1992 verkocht Vector Services Limited een elektrische fiets met de (vertaalde) naam Zike. Deze fiets maakte gebruik van een nikkel-cadmium-accu (NiCd) in het frame en een 850 gram zware permanentemagneetmotor. Naast de Zike waren er in 1992 nauwelijks elektrische fietsen commercieel verkrijgbaar. In 1998 was dit aantal gegroeid tot op z'n minst 49 verschillende fietsen. De productie groeide van 1993 tot 2004 met zo'n 35% terwijl de productie van gewone fietsen in die periode juist daalde.
Eenentwintigste eeuw Door verbetering van de accutechnologie werden de elektrische fietsen beter; ze werden lichter maar konden toch langere afstanden op een volle accu behalen. Goedkope fietsen bleven gebruikmaken van een loodaccu of een NiCd-accu, waardoor die zwaarder waren en achterbleven in actieradius, terwijl de nieuwere en duurdere fietsen een nikkel-metaalhydrideaccu (NiMH) of een lithium-ion-accu (Li-ion) gebruikten. In 2004 werden elektrische fietsen onder andere geproduceerd door Kalkhoff, Currie Technologies, EV Global, Optibike, Giante Lite, Mérida, ZAP en Sparta.
Sparta was de eerste tweewielerfabrikant die de elektrische fiets groot aanpakte. Als eerste werd in 1998Sparta profileert zich als uitvinder van de elektrische fiets de Sparta Pharos geïntroduceerd. Deze fiets maakte gebruik van een elektrisch systeem dat door YamahaHet Brace-L systeem dat Yamaha nu op de PAS-fietsen toepast ontwikkeld is. In 2003 introduceerde Sparta de Sparta Ion, ontwikkeld in samenwerking met IDbike. Inmiddels maken ook de andere merken uit de Accell Group waar Sparta toe behoort gebruik van deze Ion-technologie.
In 2001 kwamen de termen e-bike, pedelec en elektrisch ondersteunde fiets in gebruik om deze fietsen te beschrijven. Volgens Google is "e-bike" als zoekterm sterk in populariteit gegroeid. De e-bike refereert eigenlijk aan de elektrische fiets die met een gashendel bediend wordt, maar wordt ook veel gebruikt om pedelecs aan te duiden.
China is de grootste producent van elektrische fietsen. Gebaseerd op cijfers van de China Bicycle Association, een door de Chinese overheid ingestelde industriële groep, verkochten Chinese fabrikanten in 2004 wereldwijd 7,5 miljoen elektrische fietsen. Dit was een verdubbeling van de verkoopcijfers van 2003."China's Cyclists Take Charge", By Peter Fairley. IEEE Spectrum, Juni 2005 In 2005 steeg de verkoop tot zo'n 10 miljoen stuks en zo'n 16 tot 18 miljoen stuks in 2006. Originally published 23 May 2007 by McClatchy Newspapers.
In 2007 besloeg het geschatte aantal elektrische fietsen zo'n 10 tot 20% van alle tweewielers in vele grote steden wereldwijd. Ook hiervan is een groot deel geïmporteerd uit China (3 miljoen stuks met een waarde van 40 miljard yuan ($5,8 miljard) in alleen 2006)."Europe's latest craze electric bikes", Associated Press, 10/14/2008. The article gives China Bicycle Association and Xinhua News Agency's "Economic Reference" newspaper, as the sources of the numbers
De e-bike miniatuur|Elektrische fiets De e-bike is kort gezegd een fiets met een elektrische aandrijving. Met een sensor in de trapas wordt een elektromotor aangestuurd. Naarmate er meer kracht op de trappers wordt uitgeoefend is er meer ondersteuning. De berijder kan zelf fietsen zonder de motor te gebruiken, maar ook alleen op de motor rijden. Dit gebeurt door middel van een snelheidsregelaar op het stuur. Er bestaan varianten van de e-bike die ook de functionaliteit van een pedelec hebben; via de menuselectie op een display kan de gebruiker enkele ondersteuningsniveaus selecteren. De snelheid is beperkt tot 25 km/h. Omdat het hier een fiets met hulpmotor betreft, gelden hiervoor in Nederland de regels van een snorfiets, waarvoor dus ook verzekeringsplicht bestaat. Voorbeeld van dit soort fietsen is de Ion-SpartaMet uit 2015, gebaseerd op de vroegere benzineuitvoering van de Spartamet van het fietsenmerk Sparta.SpartaMet; fiets met hulpmotor
De pedelec of fiets met trapondersteuning thumb|Pedelec met middenmotor en accu achter de zitbuis De pedelec maakt uitsluitend gebruik van een elektrische hulpmotor. De gebruiker kan deze motor activeren door de fiets met spierkracht voort te bewegen. Deze beweging wordt geregistreerd door een sensor die aan de besturing doorgeeft hoeveel ondersteuning gegeven moet worden. Er bestaan twee type sensoren die dit kunnen regelen: de rotatiesensor en de trapkrachtsensor. Vaak is er een combinatie van de twee sensoren op de fiets, dit om meer veiligheid in te bouwen bij het gebruik van de trapkrachtsensor in combinatie met de rotatiesensor. De ondersteuning gaat pas werken als de trapkrachtsensor signaleert dat er gefietst wordt. Fietsen met dit systeem worden in Nederland het meest verkocht, maar worden ten onrechte e-bike genoemd.Wat is het verschil tussen een elektrische fiets, pedelec, hybrid of e-bike?, Oriënteer.nl Dit is echter in Nederland de gangbare benaming voor elektrische fietsen geworden, terwijl de oorspronkelijke e-bikes, met 'gas'hendel, vanwege de Europese regelgeving niet meer zijn toegestaan voor nieuwverkoop.
Rotatiesensor Een rotatiesensor werkt op dezelfde wijze als een fietscomputer: een magneetje komt langs de sensor en als de magneet vaker langs de sensor komt wordt er sneller gefietst. Deze sensor zit meestal direct aan de crank of trapas bevestigd. Wanneer de trapfrequentie toeneemt geeft de motor meer ondersteuning. Het nadeel bij deze sensor is dat de ondersteuning pas aanslaat op het moment dat rotatie is gedetecteerd, dus als er minimaal één magneetje langs de sensor is gekomen. Omgekeerd schakelt de ondersteuning pas uit als er geen rotatie meer wordt gedetecteerd; dit kan soms meer dan een seconde duren, waardoor een gevaarlijke situatie kan ontstaan. De grootte van de ondersteuning moet door de gebruiker worden gekozen, de sensor schakelt hem alleen aan of uit. Bij een koppelsensor wordt het ondersteuningsniveau afhankelijk gemaakt van het koppel van de fietser. Voordeel van de rotatiesensor is dat hij goedkoper is en eenvoudig en robuust functioneert.
Trapkrachtsensor Een trapkrachtsensor maakt gebruik van het principe dat het frame licht vervormt als gevolg van de kracht die op de pedalen wordt gezet. Deze kracht wordt namelijk via de ketting op het achterwiel overgebracht. Door de pedaalkracht wordt de achteras een fractie naar voren getrokken en vervormt het frame licht. Door een extra sleuf in het achterpad te maken en daar een trapkrachtsensor in te plaatsen, kan de vervorming in het frame als verplaatsing gemeten worden. De trapkrachtsensor bestaat uit een verplaatsingssensor. De sensor is gemonteerd op de uitval en meet de doorbuiging van de drop-out welke wordt veroorzaakt door de kettingkracht, die de berijder door middel van druk op de pedalen geeft.
De sensor is verbonden met de besturingseenheid door een 3-polige aansluitkabel. De printplaat huisvest een hallsensorelement dat gevoelig is voor de positie van de magneet. De printplaat is beschermd tegen vocht, zout en stof door een speciale coating. Aan de hand van de meetwaarden kan de hoeveelheid te leveren ondersteuning bepaald worden. Het voordeel is dan ook dat er bij veel kracht (en dus een lage trapfrequentie) veel ondersteuning geboden wordt. Het voordeel is verder dat vooral bij wegrijden uit stilstand gelijk ondersteuning kan worden gegeven en dat de ondersteuning onmiddellijk wegvalt op het moment dat de berijder geen koppel meer levert.
Motor, accu en display Er zijn vele verschillende leveranciers van complete elektrische systemen. Vooral de goedkopere merken plaatsen dat één op één op hun fiets. Soms maken ze ook gebruik van complete OEM-frames. Deze zijn door deze leveranciers ontwikkeld als compleet platform voor hun elektrische systeem. Een compleet elektrisch systeem omvat vier onderdelen: de motor, de accu en de display en ook de bekabeling.
Motor Elektrische fietsen maken gebruik van een borstelloze motor. Hierdoor kan de gebruiker de fiets ook zonder ondersteuning gebruiken zonder dat dit veel zwaarder fietst. Een borstelloze motor draait vrij rond als er geen ondersteuning ingeschakeld is. Wel is er het extra gewicht van de motor.